液体相对介电常数测定仪是什么？( 三 ) _介电常数测试仪

科学超深井钻探技术方案预研究专题成果报告（下册）
式中：Y为CST值，s；m为页岩的水化分散速度，cm／s；X为剪切时间，s；b为瞬时形成的胶体颗粒数目。
b值大小取决于页岩的胶结程度，它是页岩含水量、黏土含量及压实程度的函数。最大的Y值表示页岩的总胶体量，（Y-b）值是总胶体含量和瞬时可分散的黏土含量之差，用来表示页岩潜在的水化分散能力。
图3.1 CST测定仪
使用CST法所测得的1／（Y-b）值可用来预测井壁坍塌的可能性。此值越高，井壁坍塌的可能性越大。
3.2.2.2 水化试验
按照膨润土造浆率的测定方法测定泥页岩的造浆率，然后按下式计算出泥页岩的水化指数h：
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式中：Ys、Yb分别表示页岩和膨润土的造浆率（水化24h），Yb一般取16m3/t 。
3.2.2.3 膨胀性试验
地层膨胀是地层中所含的黏土矿物水化的结果。通常采用测定岩样线性膨胀百分数（称为膨胀率）或岩样吸水量来表示地层的膨胀性能。由于温度对岩样膨胀率有较大影响，因此不仅应测定岩样在常温下的膨胀率，还应测定在高温高压下的膨胀率。
（1）常温下膨胀率的测定
常温下的膨胀率通常选用以下进行测定：
1）采用NP-01页岩膨胀仪进行测试，该仪器示意图见图3.2 。称取一定量风干的岩样（过100目筛），测定岩样遇水（或其他液体）不同时间线膨胀量的变化，然后按下式计算出线性膨胀率。
图3.2 NP-01页岩膨胀仪
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【液体相对介电常数测定仪是什么？】式中：Vt为时间为t时岩样的线性膨胀率，%；Lt为时间为t时的线膨胀量，mm；H为岩样原始高度，mm 。
2）采用应变仪膨胀传感器（即直读式数字膨胀指示仪，见图3.3）进行测试。取垂直岩心基面切割下来的岩样，放在聚乙烯小袋中，按一定方向放在夹子上，使传感器上的初始应变为1.5μ，袋中装满试验液体。当岩样膨胀时，应变仪记录下位移，从指示器直接读出应变，用下式计算出线性膨胀量：
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式中：Vt为时间为t时岩样的线性膨胀率，%；Ki为常数；L为岩样长度，mm；δ为指示器读数。
图3.3 直读式数字膨胀指示仪
3）采用Ensulin膨胀仪进行测试（图3.4）。试验时将试验用岩粉装在杯中并与过滤圆盘接触，吸附试液，其吸附量可由刻度吸管读取。在t时间内，单位质量岩样所吸附的水量即为膨胀率。可在双对数坐标纸上画出吸附量与吸附时间之间的关系曲线。因二者呈线性关系，因而可用下式表示：
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式中：Mt为在t时间内单位质量岩样所吸附的流体量，g／g；Mi为瞬时吸水量，g／g；N为水化速度或膨胀速度，g／min；t为吸附时间，min 。
M的大小取决于岩样中黏土和水的含量以及压实作用，它随地层岩密度及压实作用的增大而减小。
图3.4 Ensulin膨胀仪
（2）高温高压下膨胀率的测定
使用YPM-01型页岩膨胀模拟试验装置或HTHP-1型高温高压页岩膨胀仪，可测定温度从室温至180℃、压力0～10MPa下的页岩膨胀率。但高温高压下所测定出的膨胀率与常温常压下的测定结果有较大的差别。
3.2.2.4 介电常数试验
泥页岩的介电常数主要取决于其中水敏性黏土矿物的种类和含量，其大小与岩石强度和有效应力有关。因此，测定地层的介电常数可以了解地层的性质，预测井壁稳定性和岩石强度。该参数通常使用介电常数测定仪进行测定。其原理是测量充填了岩样的容器的电容与充满空气时容器的电容的比值，从而获得该岩样的介电常数。
3.2.2.5 页岩稳定指数法
页岩稳定指数表示地层在钻井液等液体作用下，其强度、膨胀和分散侵蚀三个方面综合作用对井眼稳定性的影响。此方法是美国Baroid钻井液公司建立的。试验时先将泥页岩磨细，过100目筛，与人造海水配成浆液（比例为7∶3），再放置在干燥器内预水化16h 。用压力机在7MPa下压滤2h，取出岩心放入不锈钢杯中，再用9.1MPa压力加压2min，刮平岩心表面，用针入度仪测定针入度，然后将岩心连同钢杯一起置于65.6℃下热滚16h，取出再测定针入度，并测量杯中岩样膨胀或侵蚀高度，按下式计算页岩稳定指数（SSI）：
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