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一、動(dòng)動(dòng)態(tài)線性粘土膨脹儀設(shè)備概述

高溫高壓頁巖膨脹儀可以在模擬井下地層溫度和壓力狀態(tài)下檢測泥頁巖樣品的水化膨脹規(guī)律，評價(jià)有關(guān)處理劑的抑制能力，優(yōu)選適合于鉆井現(xiàn)場的處理劑種類或配比。這對于研究井壁穩(wěn)定問題，采取科學(xué)經(jīng)濟(jì)的處理決策，以及有關(guān)抑制性處理劑的研究與生產(chǎn)都具有重要的參考指導(dǎo)作用。

該儀器配有專用的制樣裝置和數(shù)據(jù)自動(dòng)采集處理系統(tǒng)，可模擬頁巖成形的地層壓力，自動(dòng)采集各試驗(yàn)參數(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即時(shí)顯示測試結(jié)果，貯存、顯示、打印試驗(yàn)規(guī)律曲線和數(shù)據(jù)。

利用該儀器可進(jìn)行以下幾個(gè)方面的研究、評價(jià)：

1．泥頁巖水化膨脹規(guī)律；

2．有關(guān)處理劑抑制性能評價(jià)；

3．抑制性處理劑的最佳使用濃度；

4．多種處理劑復(fù)合的最佳配比；

5．有關(guān)處理劑或頁巖適用的溫度壓力條件。

二、工作原理

動(dòng)動(dòng)態(tài)線性粘土膨脹儀儀器主要通過測定泥頁巖樣品在高溫高壓模擬試驗(yàn)狀態(tài)，與處理劑溶液相互作用而發(fā)生的水化膨脹量，來分析、評價(jià)泥頁巖樣品的水敏特性或有關(guān)處理劑的抑制性能。

在泥頁巖形成過程中，由于上覆壓力的壓力作用使泥頁巖顆粒間隙中的部分地層水被擠走，并會使巖石顆粒孔隙中離子濃度升高，當(dāng)?shù)貙颖汇@開后，泥頁巖就會吸水膨脹并產(chǎn)生較大的膨脹壓，因而形成縮徑，坍塌，發(fā)生卡鉆等鉆井事故。

基于上述機(jī)理，將取到的天然巖心經(jīng)適當(dāng)處理，在一定壓力、含水量、離子濃度等條件下，壓制成人造巖心樣品，用以模擬自然巖心。將制成的模擬巖心裝到測試室內(nèi)，置于試驗(yàn)溶液的浸泡狀態(tài)下，給定要求的溫度、壓力，以模擬有關(guān)地層條件，由于泥頁巖模擬巖心與有關(guān)試驗(yàn)溶液的相互作用，隨著時(shí)間的延長，巖心試樣將發(fā)生緩慢的吸水膨脹。試樣的膨脹變化量經(jīng)高精度的高溫、高壓，位移傳感器的測定，輸入到微機(jī)系統(tǒng)，即時(shí)顯示在屏幕上，同時(shí)儀器的試驗(yàn)溫度，壓力也由計(jì)算機(jī)直接采集，并隨時(shí)記錄下來，最后可由打印機(jī)，打印出試驗(yàn)報(bào)告。

三、主要技術(shù)指標(biāo)

工作溫度：室溫～160℃

工作壓力：0～32MPa

控壓精度：±0.1MPa（0～4.5MPa）

±0.3MPa（4.5～32MPa）

制樣壓力：0～100MPa±1.5%

位移測量范圍：0～20mm

測量精度：±0.01mm

電源：220V  50Hz  功率4kW

四、結(jié)構(gòu)組成

本儀器由以下部分組成：

1．模擬巖心制備裝置：用于制備試驗(yàn)所需的模擬巖心試樣，包括油缸、巖心杯、加壓泵等部件，油缸活塞面積與壓制巖心塞面積之比為：5.2︰1;

2．測試室：用于放置模擬巖心樣品和試驗(yàn)溶液，并承受工作壓力；

3．加壓系統(tǒng)：為試驗(yàn)提供需要的壓力，包括壓力傳感器，手壓泵等；

4．儲液系統(tǒng)：用于儲存預(yù)熱測試液；

5．溫度控制系統(tǒng)：為試驗(yàn)提供需要的溫度，包括溫度傳感器、溫控儀、加熱器等；

6．位移系統(tǒng)：測定泥頁巖膨脹產(chǎn)生的位移量包括高溫高壓型位移傳感器；

7．?dāng)?shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)：采集處理各測量信號，顯示各測量參數(shù)及變化曲線，打印試驗(yàn)報(bào)告，包括微機(jī)、打印機(jī)、計(jì)算機(jī)接口、軟件等。