泥页岩膨胀率测定
水泥膨胀系数实验报告
一、实验目的1. 了解水泥膨胀系数的概念及其在工程中的应用。
2. 掌握水泥膨胀系数的测定方法。
3. 通过实验，分析水泥膨胀系数的影响因素。
二、实验原理水泥膨胀系数是指水泥在硬化过程中体积膨胀的相对变化量。
水泥膨胀系数的大小直接影响到工程结构的稳定性。
本实验采用体积膨胀法测定水泥膨胀系数。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：膨胀仪、电子秤、量筒、温度计、秒表等。
2. 实验材料：水泥、水、膨胀剂等。
四、实验步骤1. 准备工作（1）将水泥、水、膨胀剂按比例混合均匀，搅拌均匀。
（2）将混合好的水泥浆料倒入膨胀仪的试样杯中，用橡皮塞密封。
（3）将试样杯放入恒温恒湿箱中，保持恒温恒湿条件。
2. 测定水泥膨胀系数（1）在恒温恒湿箱中，每隔一定时间（如1小时、2小时、4小时等）取出试样杯，观察水泥浆料体积变化。
（2）使用量筒测量水泥浆料体积，记录数据。
（3）计算水泥膨胀系数：膨胀系数=（Vt-V0）/V0×100%，其中Vt为t时刻水泥浆料体积，V0为初始水泥浆料体积。
3. 数据处理与分析（1）绘制水泥膨胀系数与时间的关系曲线。
（2）分析水泥膨胀系数的影响因素，如水泥种类、水灰比、温度、湿度等。
五、实验结果与分析1. 实验结果（1）水泥膨胀系数随时间的变化曲线。
（2）不同水泥种类、水灰比、温度、湿度等因素对水泥膨胀系数的影响。
2. 分析（1）水泥膨胀系数随时间逐渐增大，表明水泥在硬化过程中存在体积膨胀现象。
（2）水泥种类对膨胀系数有显著影响，不同水泥种类膨胀系数存在差异。
（3）水灰比对水泥膨胀系数有较大影响，水灰比越大，膨胀系数越大。
（4）温度对水泥膨胀系数有显著影响，温度升高，膨胀系数增大。
（5）湿度对水泥膨胀系数有一定影响，湿度越高，膨胀系数越大。
六、结论1. 本实验通过测定水泥膨胀系数，验证了水泥在硬化过程中存在体积膨胀现象。
2. 实验结果表明，水泥种类、水灰比、温度、湿度等因素对水泥膨胀系数有显著影响。
膨胀率试验
影响
影响
为研究不同级配和搅拌次数对土样自由膨胀率试验结果的影响，考虑到国内土工试验标准、规程的实际情况 及前人积累的丰富资料和经验，试验在标准、规程所限定的条件下进行，所用仪器设备规格同《土工试验方法标 准》，玻璃量筒容积为50 mL。试验土样为取自湖北的5个膨胀土样品。
按塑性图分类，土样基本上都属于高液限黏土，与膨胀土在塑性图中的位置一致。根据膨胀土的宏观结构特 征土样胀缩性相关的指标综合判别，1#和2#土样为弱膨胀土，3#和 4#为中膨胀土，5#为强膨胀土。
土样自由膨胀率大小本质上应取决于土质。土质不同，其自由膨胀率存在差异是正常的。但对同一土样来说， 若试验方法较完善，试验结果应不受人为因素影响而发生较大变化，其测定值应是较稳定的。由于按土工试验方 法标准和规程进行自由膨胀率试验时，试样的制备、搅拌等都对测试结果有显著的影响，说明该项试验方法还有 待进一步改进和完善。
通过试样制备和搅拌对自由膨胀率试验结果影响的试验研究发现，两种因素都对试验结果有较大的影响，但 影响程度不同。试样的制备对试验结果的影响较为明显，制备样品的差异主要体现在其级配变化上。试样级配受 人为因素影响很大，若试样制备不当，很容易造成试验结果出现较大偏差，甚至会出现对土体胀缩性误判的情况。 若按国内根据自由膨胀率的大小对膨胀土分类时所采用的界限值，较合适的试样级配如下：0.5～0.25 mm直径土 粒占40 %～60 %；0.25～0.074 mm直径土粒占 20 %～40 %；<0.074 mm直径土粒占20 %～40 %。浸泡和搅拌的 不同对试验结果产生影响程度较试样的级配对试验结果的影响要小，而其影响的大小也是随试样级配不同而异， 按国标方法将悬液搅拌3遍后的稳定值作为自由膨胀率的标准值较合理。
页岩膨胀仪操作规程
页岩膨胀仪操作规程
1、制备样品，用量为10克—15克之间，所需压力和保持时间，
视实验要求而定。
2、打开机器和计算机，桌面上有该软件的快捷方式，点击进入软
件。
3、初次使用仪器或有搬迁仪器的情况，需要对每个测试单元进行
校正，否则不需要经常校正。
4、每次开始测试时，需对单元进行调零（ZERO）处理，调零时
测试杯里要放2片过滤网。
5、调零结束后，把制备好的样品放入测试单元中，然后加热和增
加转速。
6、点击相应测试单元START测试，尽快把60ml的溶液需要加3
次，共180ml，加完后，把测温的热电偶插入测试单元。
7、然后在软件中，选择实验所要的曲线进行记录，实验时间自定。
8、当实验结束后，相应实验单元都要进行STOP的操作，这样可
以把实验数据储存模式转换成EXCEL表格的形式，该数据可
以在卓面上的，数据文件夹快捷方式里全部找到，并可打印出
来。
9、全部测试结束后，需对测试单元里的泥饼清洗干净，过滤网可
以重复使用，请不要丢弃。
10、然后关闭计算机和仪器，把加热和转速都调到零位。
高温高压泥页岩膨胀仪及其应用研究
高温高压泥页岩膨胀仪及其应用研究邱正松李健鹰丁锐王富华（石油大学·华东）泥页岩吸水膨胀是影响井壁稳定性的主要因素之一。
为了评价泥页岩的吸水膨胀特性和评价处理剂的抑制效果，国内外不同学者建立了不同的实验方法。
Chenevert等[1]新研制的一种轻便，数字显示直读式线性膨胀测定仪；国内常用的有瓦氏页岩膨胀仪和NP-01型页岩膨胀仪等。
几种膨胀仪间的区别为：制取试样的具体方法不同，试样与试液的接触方式不同，传感原理和结果输出方式不同，它们均不能模拟井下温度和压差条件，而只能在常温常压下测定页岩的线性膨胀特性，这样所得到的实验结果，不能反映井下的实际情况，因此迫切需要研制一种能较好地模拟井下温度和压差条件的页岩线性膨胀仪。
石油大学（华东）与中国科学院海洋研究所共同研制了HTHP-Ⅰ型页岩膨胀仪，并用它研究了港东泥页岩水化膨胀特性及防塌剂抑制膨胀的能力。
一、HTHP-Ⅰ型高温高压泥页岩膨胀仪简介1、工作原理工作原理见图1所示。
它主要由以下几部分组成：1）主测试杯：包括岩样模、位移传感器、注液杯等；2）电信号转换器；3）记录仪；4）加热套；5）注液加压管路；6）制样装置：类同于NP-01型膨胀仪。
其中主测试杯结构示意图见图2所示。
仪器研制的主要技术关键是在高温高压环境下能正常工作的位移传感器的研制。
图1工作原理方框图2、主要技术指标工作测试温度：室温～120℃工作测试压力：常压～3.5MPa工作测试量程：0～15mm位移传感器线性度：不大于0.5%综合测量误差：不大于0.05mm仪器的稳定性和重复性好，自动化程度较高。
3、测试操作简介压制试样一组装主测试杯-加温至实验温度（恒定）-注液加压至实验压力（恒定）-立即启动记录仪。
二、实验岩样1、岩样标准膨润土。
大港油田港东地区馆陶组泥页岩岩心（记为G岩样）、港东）、港地区沙一段泥页岩岩心（记为S1）和东地区沙二段泥页岩岩心（记为S2港东地区沙三段泥页岩岩心（记为S）。
泥页岩膨胀率的测定
中国石油大学 油 层 物 理 实验报告实验日期： 2013、10、29 成绩：班级： 学号： 姓名： 教师： 同组者：泥页岩膨胀率测定一、实验目的1、 掌握泥页岩膨胀机理；2、了解高温高压泥页岩膨胀仪的工作原理及仪器结构；3、掌握泥页岩膨胀率测定及计算方法。
二、实验原理泥页岩在高温高压下遇水开始膨胀，随着时间的增加，膨胀量增大。
泥页岩膨胀率计算公式：%1000⨯-=h h h E t其中：E —膨胀率，%；ht —粘土样品在t 时刻的高度，mm ；h0—粘土样品的初始高度，mm 。
粘土样品放主测杯，加热并用气体加压，液体与样品接触，记录h0。
随时间推移，粘土膨胀，h 增加，被传感器记录。
三、实验仪器仪器设备如下图1所示。
图1 高温高压泥页岩膨胀仪原理图1.压力表；2.放气手柄；3.销钉；4.连通阀杆；5.放气螺钉；6.输入三通阀；7.容栅传感器；8.导杆；9.温度传感器；10.主测杯；11.粘土样品；12.岩样模；13.加热套；14.温控仪；15.注液阀；16.注液杯图8-2 主测杯结构示意图1.容栅传感器；2.传感器支架；3.输入三通阀；4.放气螺钉；5.平衡支架；6.密封螺钉；7.滑动杆；8.测杆；9.主测杯；10.紧固螺钉；11.岩样模；12.托垫；13.止钉；14.杯下盖；15.Φ51×3.1密封圈；16.测盘；17.滑块；18.表杆；19.传感器座主要试验仪器：氮气瓶(氮气压力大于5Mpa)、管汇、高温高压泥页岩膨胀仪、数据控制及显示系统等。
各仪器的主要指标：气源压力为5Mpa；工作温度≤120℃；工作压力为3.5Mpa；测试量程为15mm；试样模内径为25mm；测量分辨率为0.001mm。
四、实验步骤1、打开高温高压页岩膨胀仪的电源开关，设置加热温度为70℃。
2、将制备好的压样(同岩样模一起)从主测杯底部装入主测杯内，同时应在主测杯底部放置密封圈，禁锢主测杯下的6个固定螺钉。
泥页岩水化膨胀测定新方法
泥页岩水化膨胀测定新方法李蓉华刘雨晴（石油勘探开发科学研究院）目前国内测定泥页岩水化膨胀性能一般在一定压力（如4.0MPa）下压实粉末制备样品，首先测出样品初始高度，再测一个膨胀终了高度，两次高度之差被初始高度去除得出膨胀的百分数。
任何一种泥页岩粉末样品在自由状态下都存在较多孔隙，在一定压力下被压实后，孔隙减少，压实力越大孔隙体积越小，但使孔隙完全消除是困难的。
相同压力下不同样品的孔隙体积不一定相同。
那么含有孔隙空间的样品发生水化时，由于粘土矿物层间水化的结果造成样品体积膨胀，这个体积膨胀不仅造成样品宏观体积增加，即表观膨胀，而且也造成了样品孔隙体积的减少。
孔隙体积的减少是因为样品向粒间孔隙空间的膨胀造成的，而这个膨胀值被一般测量方法所忽略。
粒间膨胀值的大小，在样品体积膨胀中所占的比例，给实验结果带来的误差及如何测定样品水化总体积膨胀值，是本文着重研究的问题。
一、测定方法1、测量仪器实验采用WLZ-1型膨胀仪测量泥页岩水化膨胀性能。
2、实验样品实验样品来源于大庆油田英80井、朝501井及新疆油田LN-44、MX-1井，粘土矿物组成见表1.3、实验方法及步骤1）将泥页岩样品粉碎至全部通过0.154mm筛，并在102±2℃下烘干至恒重，放入保干器冷却至室温。
2）去4个WLZ-1型膨胀仪调好零点，取下测量筒。
称量上述处理好的某种泥页岩样品4份，每份质量相等，分别放入4个WLZ-1型膨胀仪测量筒中，在不同的压力下压实，并放回WLZ-1型膨胀仪支撑卡规上，置入测量池中，由千分表上读出样品初始高度。
由于压力不同样品初始高度也不同，记录下初始高度并计算初始体积。
然后在膨胀仪测量池中注入实验用钻井液或其它实验液体，进行膨胀实验，观察千分表指针变化，到膨胀达到平衡时记录膨胀终了高度，计算膨胀终了体积。
二、实验结果及处理1、实验结果用上述方法测定了上述4口井样品在纯水中的膨胀性，测量结果见表2。
由表2可以看出压力不同，样品初始体积不同，压力越大，初始体积越小。
(完整版)自由膨胀率
自由膨胀率试验一、本试验方法适用于粘土二、本试验所用的主要仪器设备应符合下列规定：1.量筒：容积为50ml,最小刻度为1ml,容积与刻度需经过校正。
2.量土杯：容积为10ml,内径为20mm。
3.无颈漏斗：上口直径50～60mm,下口直径4～5mm。
4.搅拌器：由直杆和带孔圆盘构成（图20.0.2）5.天平：称量最小分度值0.01g。
图20.0.2 搅拌器示意图图20.0.3 量样装置1—直杆；2—圆盘 1—漏斗；2—支架；3—量土杯三、自由膨胀率试验应按下列步骤进行1.用四分对角法取代表性风干土,碾细并过0.5mm筛,将筛下土样拌匀,在105～110℃温度下烘干置于干燥器内冷却至室温。
2.将无颈漏斗放在支架上漏斗下口对准量土杯中心并保持距离10mm，见图20.0.33.用取土匙取适量试样倒入漏斗中，倒土时取土匙应与漏斗壁接触并尽最靠近漏斗底部边倒边用细铁丝轻轻搅动，当量杯装满土样并溢出时停止向漏斗倒土移开漏斗刮去杯口多余土，称量土杯中试样质量将量土杯中试样倒入匙中再次将量土杯按图20.0.3所示置于漏斗下方，将匙中土样按上述方法全部倒回漏斗并落入量土杯，刮去多余土，称量土杯中试样质量，本步骤应进行两次平行测定，两次测定的差值不得大于0.1g。
4.在量筒内注入30ml纯水，加入5ml浓度为5%的分析纯氯化钠（NaCI）溶液,将试样倒入量筒内用搅拌器上下搅拌悬液各10次,用纯水冲洗搅拌器和量筒壁至是液达50ml。
5.待悬液澄清后每2h测读1次土面读数(估读至0.1ml)直至两次读数差值不超过0.2ml,膨胀稳定。
四、自由膨胀率应按下式计算，准确至1.0%10000⨯-=V V V we ef δ 式中ef δ——自由膨胀率（%） we V ——试样在水中膨胀后的体积（ml ）0V ——试样初始体积，10ml 。
五、本试验应进行两次平行测定。
当ef δ小于60%时，平行差值不得大于5%，当ef δ大于、等于60%时平行差值不得大于8%。
泥岩吸水膨胀-蠕变试验
泥岩吸水膨胀-蠕变试验
泥岩吸水膨胀-蠕变试验是一种用于研究泥岩在吸水后的膨胀和蠕变行为的实验。
泥岩是一种沉积岩，主要由黏土矿物组成，具有吸水膨胀的特性。
当泥岩吸水后，其体积会发生膨胀，并可能产生蠕变现象。
蠕变是指材料在恒定应力或应变下，随时间发生缓慢变形的过程。
在泥岩吸水膨胀-蠕变试验中，通常会将泥岩样品置于水中，观察其吸水膨胀的过程，并记录膨胀量和时间的关系。
同时，还会对泥岩样品施加一定的应力或应变，观察其蠕变行为，并记录蠕变速率和时间的关系。
通过泥岩吸水膨胀-蠕变试验，可以了解泥岩的吸水膨胀特性和蠕变行为，为泥岩地区的工程建设和地质灾害防治提供重要的理论依据。
同时，该试验还可以为泥岩的工程力学性质研究和泥岩力学模型的建立提供基础数据。
在进行泥岩吸水膨胀-蠕变试验时，需要注意控制试验条件，如水温、水质、应力或应变的大小和加载速率等，以保证试验结果的准确性和可靠性。
同时，还需要对试验数据进行合理处理和分析，以提取有用的信息和规律。
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中国石油大学油层物理实验报告
泥页岩膨胀率测定
一． 实验目的
1. 掌握泥页岩膨胀机理；
2．了解高温高压泥页岩膨胀仪的工作原理及仪器结构； 3．掌握泥页岩膨胀率测定及计算方法。
二． 实验原理
泥页岩在高温高压下遇水开始膨胀，随着时间的增加，膨胀量增大。
泥页岩膨胀率计算公式：
%1000
⨯-=
h h h E t
其中：E —膨胀率，%；ht —粘土样品在t 时刻的高度，mm ；h0—粘
土样品的初始高度，mm 。
粘土样品放主测杯，加热并用气体加压，液体与样品接触，记录h0。
随时间推移，粘土膨胀，h 增加，被传感器记录。
三． 实验仪器
仪器设备如下图1所示。
图1 高温高压泥页岩膨胀仪原理图
1.压力表；
2.放气手柄；
3.销钉；
4.连通阀杆；
5.放气螺钉；
6.输入三通阀；
7.容栅传感器；
8.导杆；
9.温度传感器；10.主测杯；11.粘土样品；12.岩样模；
13.加热套；14.温控仪；15.注液阀；16.注液杯
图8-2 主测杯结构示意图
1.容栅传感器；
2.传感器支架；
3.输入三通阀；
4.放气螺钉；
5.平衡支架；
6.密封螺钉；
7.滑动杆；
8.测杆；
9.主测杯；10.紧固螺钉；11.岩样模；12.托垫；
13.止钉；14.杯下盖；15.Φ51×3.1密封圈；16.测盘；
17.滑块；18.表杆；19.传感器座
主要试验仪器：氮气瓶(氮气压力大于5Mpa)、管汇、高温高压泥页岩膨胀仪、数据控制及显示系统等。
各仪器的主要指标：气源压力为5Mpa；工作温度≤120℃；工作压力为3.5Mpa；测试量程为15mm；试样模内径为25mm；测量分辨率为0.001mm。
四．实验步骤
1. 打开高温高压页岩膨胀仪的电源开关，设置加热温度为80℃。
2.将制备好的压样(同岩样模一起)从主测杯底部装入主测杯内，同时应在主测杯底部放置密封圈，禁锢主测杯下的6个固定螺钉。
3.在主测杯上部放一个密封圈，将带有测盘、测杆的平衡支架系统放入主测杯内，调整好位置，拧紧固定螺钉。
4.将注液杯与主测杯之间的注液阀顺时针关闭，然后把试液(20~30mL)倒入注液杯中，拧紧杯盖。
5.将连接好的主测杯和注液杯放入高温高压夜宴膨胀仪的加热套中，并将两根输气管分别与主测杯的输入三通阀和注液杯的连通阀杆连接好。
6.将容栅传感器放入支架内，调节表杆位置，使其底部与滑块接触，并拧紧固定螺钉；然后将温度传感器插入主测杯的孔内。
7.拧紧注液杯上部的放气手柄，拧紧放气螺杆，然后打开注液杯的连通阀杆，将连接注液杯的气体的压力调至0.5~1Mpa；再将主测杯的气体压力调到实验压力0.1Mpa。
8.打开计算机中的测试软件，设置好采样时间。
9.主测杯放入加热套一定时间后，当温度达到实验温度时，点击测试软件上的“清零”和“开始”键；打开注液阀，将液体注入主测杯中，迅速关闭注液阀；打开主测杯的放气螺钉，调节主测杯中的压力至实验压力(为减少实验误差，上述三个操作最好在10s内完成)；则指定温度、压力条件下的膨胀实验正式开始。
10.每隔2min记录粘土试样的膨胀量，当膨胀量达到稳定时，停止实验。
11.关闭总气源阀、主测杯上的放气螺钉、注液杯的连通阀杆，关闭主机电源；缓慢拧开注液杯上部的放气手柄，放出其中的气体；松开减压阀(连接两根输气管线)。
12.卸下容栅传感器、温度传感器，卸下与注液杯、主测杯相连的管线。
13.将主测杯从加热套中提出，置于空气中冷却(温度很高时，可用湿布冷却)，至温度T≤40℃，松开主测杯的放气螺钉和注液杯上部的连通阀杆，放掉杯内余压。
14.确认主测杯和注液杯内没有气压后，卸下注液杯杯盖，松开主测杯上盖和下盖的紧固螺钉，卸下主测杯的上、下杯盖，取出岩样模，清洗导杆端面以及主测杯内壁，擦干后存放。
15.整理实验仪器，处理实验数据。
五．实验结果处理
测试温度= 70 ℃，测试压力= 3.5 MPa 粘土样品的初始高度h0=9.96mm
表1：泥页岩膨胀率测定原始记录数据
由上表得E-t关系曲线
图1 E-t 曲线
由E-t曲线可知，膨胀率随随时间变大，刚开始变化较小，在本次测试时间60分钟内，最大膨胀率为6.1%。
由于在初始操作时，泥页岩没能与岩样杯底接触，导致刚开始的膨胀率为负数。
这就要求我们以后做实验要严格按照操作步骤和要求进行，切记粗手大脚。
七、实验总结
本实验主要是在理解高温高压泥页岩膨胀仪的工作原理的基础上，严格按照实验步骤和老师讲解进行操作。
对于操作要求，一定要做到位，防止造成实验失败。