NP-03型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，評價有關處理劑的抑制能力，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，采取科學經(jīng)濟的處理決策，以及有關抑制性處理劑的研究與生產(chǎn)都具有重要的參考指導作用。
該儀器配有專用的制樣裝置和數(shù)據(jù)自動采集處理系統(tǒng)，可模擬頁巖成形的地層壓力，自動采集各試驗參數(shù)，進行數(shù)據(jù)處理，即時顯示測試結果，貯存、顯示、打印試驗規(guī)律曲線和數(shù)據(jù)。
利用該儀器可進行以下幾個方面的研究、評價：
1．泥頁巖水化膨脹規(guī)律；
2．有關處理劑抑制性能評價；
3．抑制性處理劑的最佳使用濃度；
4．多種處理劑復合的最佳配比；
5．有關處理劑或頁巖適用的溫度壓力條件。
一、工作原理
儀器主要通過測定泥頁巖樣品在高溫高壓模擬試驗狀態(tài)，與處理劑溶液相互作用而發(fā)生的水化膨脹量，來分析、評價泥頁巖樣品的水敏特性或有關處理劑的抑制性能。
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?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。
基于上述機理，將取到的天然巖心經(jīng)適當處理，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)，置于試驗溶液的浸泡狀態(tài)下，給定要求的溫度、壓力，以模擬有關地層條件，由于泥頁巖模擬巖心與有關試驗溶液的相互作用，隨著時間的延長，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，輸入到微機系統(tǒng)，即時顯示在屏幕上，同時儀器的試驗溫度，壓力也由計算機直接采集，并隨時記錄下來，最后可由打印機，打印出試驗報告。
二、主要技術指標
1．工作溫度：室溫～180℃
控溫精度：±1℃
2．工作壓力：0～30MPa
控壓精度：±0.1MPa（0～4.5MPa）
±0.3MPa（4.5～30MPa）
3．制樣壓力：0～100MPa±1.5%
4．位移測量范圍：0～20mm
測量精度：±0.01mm
5．電源：220V 50Hz
功率：1KW
三、儀器的結構組成
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溶液，并承受工作壓力；
3．加壓系統(tǒng)：為試驗提供需要的壓力，包括壓力傳感器，手壓泵等；
4．儲液系統(tǒng)：用于儲存預熱測試液；
5．溫度控制系統(tǒng)：為試驗提供需要的溫度，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．數(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，打印試驗報告，包括微機、打印機、計算機接口、軟件等。
四、儀器的安裝
1．用所配的信號采集線把微機接口與儀器信號輸出口相連；
2．連接好計算機、打印機、接通計算機、打印機電源；
3．接通儀器的電源。
五、試驗操作方法
1．儀器所有閥門處于關閉狀態(tài)，；
2．在儲液罐內(nèi)裝入試驗液體，打開儲液罐加熱開關，設定加熱溫度，對儲液罐內(nèi)試驗液預熱；
3．手壓泵儲液罐裝滿煤油；
4．打開測試室上蓋，把裝有模擬巖心的測試杯放入測試室；
5．將位移傳感器頭對準測試杯放好，蓋測試室堵頭；
6．打開閥1、閥3，測試液進入測試室，等閥1有測試液流出時，關閉閥3，再關閥1。
7．打開閥4，用手動泵對測試室加壓。
8．打開加熱開關，設定好試驗溫度，給測試室加熱，當溫度達到設定溫度后，自動恒溫，加溫時壓力會升高，要及時打開閥1泄壓，保持壓力恒定。
9．打開計算機測試軟件，錄入各參數(shù)，點采集鍵，計算機自動采集各試驗參數(shù)，繪制測試曲線；
10．測試完畢后，關加熱開關，停止加熱；
11．降溫后，打開閥1放油，壓力降為零后，打開測試室堵頭，繼續(xù)放油到油放盡；
12．開閥2，放測試液至放盡；
13．取出巖心杯清洗、烘干，準備下次再用。
