ρ = m / (V - V0)
式中 ρ——盐膏层岩石的密度，g/cm； m ——岩样质量，g； V ——煤油的初始体积，cm V0 ——煤油的最终体积，cm。
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4．注意事项
（1） 密度必须以两次测定结果的平均值确定，计算精确至0.01，两次平行测定结果之
差不得超过0.02；
（2） 读记煤油初始体积和最终体积时，应以弯月面下弧为准，应平视以减少视差； （3） 李氏密度瓶是在20℃下校正和刻度的，对这个标准温度偏离越大，实测密度的误
差也越大。因此，应该尽量在20℃下测定温度，否则，应该注明测定温度；
二、膨胀性
一般可用四种方法测定盐膏层岩石的膨胀性，即膨胀率法、阳离子交换容量法、比表面法和等温吸附线法。
1．膨胀率法
盐膏层岩石的膨胀性一般用线膨胀百分数即膨胀率来表示，即让岩石直接与水接触，测定样心在一定时间的线膨胀百分数。线膨胀百分数的测定是在限制条件下，只允许样心在一个方向膨胀。各种页岩的膨胀性强弱，可用相同条件下测定2h和16h的线膨胀百分数来进行比较，线膨胀百分数越大，岩石就越不稳定。 （1）仪器材料
1）NP-01型页岩膨胀测试仪，包括主机、记录仪和压力机全套设备，主要部分示意图见图
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2-2；
2）游标卡尺、凡士林、滤纸等。
1—底盖； 2—滤纸； 3—样心； 4—测杆； 5—试验溶液； 6—测试杆； 7—传感器； 8—转换部件； 9—数字表； 10—记录仪
图2-2 NP-01型页岩膨胀测试仪
（2）操作步骤 1）样心制备
a. 洗净测筒，擦干并在底盖内垫一层普通滤纸，旋紧测筒底盖；
b. 将岩粉过100目筛，在105+3℃烘干4h，并冷却至室温后，称取10~15+0.01g装入测
筒内，将岩粉铺平；
c. 装好活塞杆上的密封圈，将活塞杆插入测筒内，然后放在压力机上均匀加压，直到压
力表上指示4MPa，稳压5min；
d. 卸去压力，取下测筒，将活塞从测筒内慢慢取出，用游标卡尺测量样心的厚度（即原
始高度）。 2）膨胀实验
a. 接通主机电源，启动记录仪电源，预热30 min；
b. 将装好样心的测筒安装到主机的两根连杆中间，放正。把测杆（孔盘）放入测筒内，
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使之与样心紧密接触，将测杆上端插入传感器中心孔，调整中心杆上的调节螺母，使数字表显示0.00；
c. 调整记录仪测量范围为1V（满量程相当于10mm），记录纸速度为0.01mm/s（不启动走
纸开关）。调整记录仪的调零旋钮，使记录仪指针（笔尖）对正记录纸0线； d. 将事先准备好的蒸馏水（约20ml）注入测筒内，与此同时启动记录仪走纸开关。主机
数字表随时显示样心的膨胀数据，同时记录仪描绘出膨胀量—时间曲线（膨胀曲线）； e. 仪器工作16h后，关断电源，拆下测筒、测杆，清洗干净并烘干，收存备用。 （3）结果计算
按下式分别计算2h和16h的线膨胀百分数： Vt = (Rt / H)×100%
式中 Vt——时间t时页岩的线膨胀百分数； Rt——时间t时的线膨胀量，mm； H ——样心的原始高度，mm。 （4） 注意事项
a． 测量样心原始厚度时，应在装入岩粉前用游标卡尺测量测筒高度（测正交四个点，
取平均值），样心制好后再用同样方法测量测筒高度，两次之差即为岩心厚度； b． 作为页岩理化性能，只需报告页岩在蒸馏水中2h和16h的线膨胀百分数，因此可
以不启动走纸开关，但需在测筒内注入蒸馏水的同时开始记时，分别在2h和16h读记数字表上的线膨胀量；
2．阳离子交换容量（CEC）法——亚甲基蓝实验
页岩的阳离子交换容量是指页岩中粘土的可交换阳离子总量，可用“mmol（一价离子）/kg岩石”表示。阳离子交换容量越大，说明岩石的膨胀性越强，稳定性越差，因此，阳离子交换容量法是评价岩石膨胀性的又一方法。
测定粘土或土壤的阳离子交换容量的方法很多，如NH4Ac法、EDTA-NH4法及ZnCl2法
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等。在土壤科学和粘土矿物学中较为通用的经典方法是NH4Ac法，但是这种方法操作冗长费时。国外泥浆界通用的方法是亚甲基蓝法，此法操作简便快速，并且测定方法已有API标准方法可以借鉴，因此，可采用亚甲基蓝法测定页岩（包括盐膏层）的阳离子交换容量。 （1）仪器材料
1） 五轴搅拌器（或单轴搅拌器、瓦楞搅拌器均可）；
2） 25 ml滴定管，3%（质量分数）双氧水，稀硫酸2.5mol/l； 3） 亚甲基蓝标准溶液。 （2）操作步骤
1） 将过100目筛的页岩样品在105+3℃的鼓风恒温干燥箱中烘干4h；
2） 称取干燥岩粉100.0g,加蒸馏水至总体积为200ml，混匀，倒入五轴搅拌器的特制容器
中，放在五轴搅拌器上高速搅拌15min；
3） 用不带针头的注射器量取2.0ml 摇匀的页岩浆液（若消耗的亚甲基蓝溶液体积超过12
ml ，可量取浆液1.0ml ）放入150ml 的烧杯中，加蒸馏水20ml 。为了除去有机质的干扰，加入15ml 3%（质量分数）的双氧水和0.5ml 的稀硫酸，缓缓煮沸10min （不要蒸干），冷却，加蒸馏水稀释至约50ml ；
4） 用亚甲基蓝标准溶液进行滴定。开始时，每次滴入1ml 亚甲基蓝溶液，搅拌约30s，
固体处于悬浮状态时，用玻璃棒转移1滴液体，放在滤纸上，观察在染色粘土斑点周围是否出现蓝色圈。若无此种色圈，继续滴入1ml亚甲基蓝溶液，重复上面的操作，直到出现蓝色圈时，继续搅拌2min，再放入1滴在滤纸上，若色圈仍不消失，表明已达到滴定终点。若搅拌2min后色圈消失，则应再滴加0.5ml亚甲基蓝溶液，重复上面的操作，直至搅拌2min后斑点周围蓝色圈不消失为终点，记录所消耗的亚甲基蓝标准溶液的毫升数。 （3）结果计算
分别按下式计算岩石的阳离子交换容量（CEC）和岩石的膨润土相当量（MBT）： CEC =（滴定所耗亚甲基蓝溶液毫升数/滴定取用岩石的克数）×10mmol（一价离子）
/ kg岩石
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MBT = CEC / 0.7g（膨润土相当量）/kg岩石
岩石的膨润土相当量是指1 kg岩石相当于多少克膨润土。 （4） 注意事项
即使预先知道到达终点所需亚甲基蓝溶液的毫升数，也要按照操作规程一毫升一毫升地进行滴定，不能一次就滴几毫升，这样会使终点提前。
3．比表面积法
比表面积是岩石水化特性或粘土膨胀量的表征，可将比表面积作为岩石分类的一个重要参数。粘土矿物的吸水膨胀与分散是井塌的内在因素，建立在比表面积、平衡含水量压力关系和双电层理论基础上的粘土稳定模型能够成功地描述井眼稳定问题。所以，测定岩石的比表面积有助于了解岩石的水化特性和分析井壁稳定问题，比表面积越大，岩石水化膨胀越大。
目前测定粘土和岩石比表面积的方法较多，这里只就其中适合岩石测定的两种方法即亚甲基蓝法和CST法作一介绍。 （1） 亚甲基蓝法测比表面积 1）仪器和药品
721A型分光光度计、调速电动离心机。泥页岩样品（岩心、钻屑）若干、膨润土、三水亚甲基蓝、NaCl（分析纯）、H2O2（分析纯）。 2）实验原理及计算方法
粘土或泥页岩在溶液中吸附亚甲基蓝分子，当吸附达饱和时为单分子层，已知亚甲基蓝分子截面积后可按下式计算比表面积：
Asp = Mf×Am×0.0602
式中 Asp ——比表面积，m/g；
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Am ——亚甲基蓝分子截面积，nm2，一般取1.30 nm2； Mf ——每100g粘土吸附亚甲基蓝的毫摩尔数，mmol/100g。
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