钻井液活度测量仪器研制
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石油天然． 学报 （ ｜ 【 江汉 石油学院学报） ２０ 年 １ 月 第 ２ 卷 第 ６ ０６ ２ ８ 期 Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ｉ ａｄＧ ｓ ｅｈ ｏ ｇ Ｊ Ｊ Ｉ ｏｒ ａ ｏ ！ ｎ ａ ｃｎ ｌ ｙ（ ．Ｐ ） Ｄ ｃ２０ Ｖ １ ８ ｏ６ Ｏ Ｔ ｏ ｅ．０６ ｏ． Ｎ ． ２
下 ，水 的蒸 汽压 与水 的 活度直 接相 关 ，在 某 一相 对 湿度 下就 有 与之相 对 应 的活 度 。
用 电子湿度计可以直接测量溶液上部密闭空间的相对湿度，而不能直接测量溶液的活度 。选用电子
湿度 计测 量 巳知 活度 的饱 和盐 水 溶液 和蒸 馏水 上方 封 闭空 间的相 对湿 度 ，建 立 相对 湿 度 和溶 液活 度 的数 学 关系式 ，通过 测量 钻井 液上 方 密 闭空 间 的相对 湿 度 ，用相 对 湿度 和溶 液活 度 的数学 关 系式 即可 求 得钻
（ 。：和 （ ＮＯ ） ＮＨ． 。Ｏ． 和 溶 液 的 相 对 湿 度 ．用 相 对 湿度 与 活 度 之 间 的 关 系 式 求 出 两 无 机 盐 溶 液 的 活 ）Ｓ 饱
度 ，与文献测定的 ２种无机 盐活度 进行对 比，误差在 ５ 以 内。 ［ 关键词］钻 井液ｌ活度 ；电子湿度计 ；相对湿度
１ 研制机理
通过适 当增 加油包 水乳化 钻 井液 水相 中无 机盐 的浓 度 ，使钻 井液 和 地层 中水 的活度 保 持相 等 ，从 而 达 到阻止 油包水 乳化钻 井 液 中水 向地 层运 移 的 目的 。在 目前 使用 的钻 井 液 中 ，不管是 油基 钻井 液还 是水 基钻 井液 ，都 已经注 意 到无 机盐 含量 与钻 井 液的抑 制性 密切 相 关
。 ＋。 ＋Ｒ Ｉ（ ／ ＝ Ｗ Ｔ ｎ ０ Ｔ ｎ ｌ ０ 、 Ｊ ＋Ｒ ｌ ａ
ｗ
（） ２
式 中， 为非理想物系纯水化学位 ； 为非理想物系纯水逸度 ； 为非理想物系盐溶液 中水的活度‘ 口 。
式 （）袭 明 ，在 一定 温度下 ，只有 当钻 井 液 和 页 岩 地 层 中水 的活 度 相 等 时 它 们 的化 学位 才 相 等 。 ２
因此 ，钻井液的活度值倍受关注 。为了测得钻井液的活度值 ，常用测量钻井液上方密闭容器 中平衡蒸汽
［ 收稿 日期］２０ 一１ — ３ ０ ６ ０ ２ ［ 基金顼目］田家自然科学基 金项 目 （００００ 。 ５３４ １） ［ 作者简介］；力会 （９Ｓ ） 《 Ｂ １Ｓ 一 ．男 ．１９ 年大学毕业 。博士 。高级工程师 。现 主要从 事油 气井工作 流体环保 处理剂 及体 系研究 、室 ９１
对于理想溶液，每一组分的逃逸趋势与溶液中该组分的摩尔分数成正比。由于盐水溶液中单位体积
的水分 子数 比纯 水少 ，因此在相 同温度 条件 下水蒸 气 的分 压小 于纯水 的蒸 汽压 。当有 半 透膜将 纯 水与 盐 水 隔开 时 ，一 部分纯 水会 自动地 透 过膜 移 向盐水 ，使 盐溶 液稀 释 ，并增 大 其上 方 的蒸 汽 压 ，直至 膜两 边 溶 液的化 学位 达到相 等 。当钻井 液水 相 中 的盐度 高于 地 层水 的盐度 时 ，页 岩 中 的水 自发地 移 向 钻井 液 ， 使 页岩 去水化 ；反 之 ，如果地层 水 比钻 井液 水相具 有更 高 的盐 度 ，钻 井液 中的水将移 向地层 。 对 于实际 气体 和液 体 ，Ｌ ｗｉ 出 用 逸度 来 代 替 压 力 ，并 将 盐 溶 液 与 纯 水 的 逸 度 比定 义 为 水 的 活 ｅ ｓ提
钻 井液 活 度 测 量 仪 器研 制
郑力会 。单正锋 。刘 东 （ 石油 学 （ 京） 天 气 程 院。 中国 大 北 石油 然 工 学 北京１ ２ ） ４ ０ ９ ２
［ 摘要］钻井液活度的高低影响钻 井液抑制性的 强弱。 电子 湿度 计可 以直 接测量溶 液上部 密闭空 间的相对
湿度 ，而不能ｌ 接测量溶液 的活度 。研制 了一种测 量钻 井液活度 的电子 湿度 计。用 巳知活度 的 Ｃ Ｃ 直 ａ ６和 Ｎ Ｃ 饱和溶液及蒸馏水标定 研制 的电子 湿度计 ．建 立相 对 湿度 与活度 之 间的 关系 式。用 此仪 器测 得 Ｃ ａ１ ａ
样 中水的平均活度 ，此法耗时较长 ；二是使用特制的电子湿度计测量钻井液的活度 ，此法简单方便 ，但
没有 论述 电子湿度 计测 量活 度的具 体方 法 。电子 湿度 计 可 以直接 测量 溶 液上部 密 闭空 间 的相 对湿 度 ，而 不能 直接测 量溶 液 的活 度 。因此 ，用 电子 湿度计 测 量钻井 液 活度 需要 对 电子湿 度计 进行 研 制 。
度 ［ 。这 样 ，非 理想 物 系的盐溶 液 的化学 位 与盐溶 液 中水 的逸 度 的关 系可表 示 为 ： ３ ］
一
ｄＷ 厂
（） １
式 中，
为盐溶 液 的化学 位 ； 为气 体 常数 ；Ｔ为温度 ；＾ 为盐溶 液 中水 的逸 度 。 Ｒ
溶 液或ห้องสมุดไป่ตู้页岩 中水 的化学位 与 纯水 化学 位之 间 的关 系可表 示 为 ：
［ 中田分类号］ＴＥ ２ ９７
［ 文献标识码］Ａ ． ［ 文章编号］１ ０ ０ ０—９ ５ （０ ６ ６ ０ ６ ０ ７ ２ ２０ ）０ — １ ４— ２
钻井 液活 度 的高低影 响钻 井液 抑制 性 的强弱 ，降低 钻 井液 的活 度 ，就 可 以减小钻 井 液 中 自由水通 过
页岩的运移速度 。Ｃ ｅｅｅｔ ｈｎｖｒ提出测量活度可以采取 ２ 种方法 ：一是由岩屑吸附和脱附曲线确定岩
内评 价 设备 研 制 及钻 井 工 作 流 体 软 件 的 开 发 工 作 。
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第２ ８卷第 ６期
郑 力会等 ：钻井液活度 测量仪器研制
的相对 湿 度来 测 量溶 液 的活度 。在 大 气 压 条 件 下 ，水 的蒸 汽 压 与 水 蒸 气 中水 的体 积分 数 成 正 比 ；恒 温
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石油天然． 学报 （ ｜ 【 江汉 石油学院学报） ２０ 年 １ 月 第 ２ 卷 第 ６ ０６ ２ ８ 期 Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ｉ ａｄＧ ｓ ｅｈ ｏ ｇ Ｊ Ｊ Ｉ ｏｒ ａ ｏ ！ ｎ ａ ｃｎ ｌ ｙ（ ．Ｐ ） Ｄ ｃ２０ Ｖ １ ８ ｏ６ Ｏ Ｔ ｏ ｅ．０６ ｏ． Ｎ ． ２
下 ，水 的蒸 汽压 与水 的 活度直 接相 关 ，在 某 一相 对 湿度 下就 有 与之相 对 应 的活 度 。
用 电子湿度计可以直接测量溶液上部密闭空间的相对湿度，而不能直接测量溶液的活度 。选用电子
湿度 计测 量 巳知 活度 的饱 和盐 水 溶液 和蒸 馏水 上方 封 闭空 间的相 对湿 度 ，建 立 相对 湿 度 和溶 液活 度 的数 学 关系式 ，通过 测量 钻井 液上 方 密 闭空 间 的相对 湿 度 ，用相 对 湿度 和溶 液活 度 的数学 关 系式 即可 求 得钻
（ 。：和 （ ＮＯ ） ＮＨ． 。Ｏ． 和 溶 液 的 相 对 湿 度 ．用 相 对 湿度 与 活 度 之 间 的 关 系 式 求 出 两 无 机 盐 溶 液 的 活 ）Ｓ 饱
度 ，与文献测定的 ２种无机 盐活度 进行对 比，误差在 ５ 以 内。 ［ 关键词］钻 井液ｌ活度 ；电子湿度计 ；相对湿度
１ 研制机理
通过适 当增 加油包 水乳化 钻 井液 水相 中无 机盐 的浓 度 ，使钻 井液 和 地层 中水 的活度 保 持相 等 ，从 而 达 到阻止 油包水 乳化钻 井 液 中水 向地 层运 移 的 目的 。在 目前 使用 的钻 井 液 中 ，不管是 油基 钻井 液还 是水 基钻 井液 ，都 已经注 意 到无 机盐 含量 与钻 井 液的抑 制性 密切 相 关
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式 中， 为非理想物系纯水化学位 ； 为非理想物系纯水逸度 ； 为非理想物系盐溶液 中水的活度‘ 口 。
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因此 ，钻井液的活度值倍受关注 。为了测得钻井液的活度值 ，常用测量钻井液上方密闭容器 中平衡蒸汽
［ 收稿 日期］２０ 一１ — ３ ０ ６ ０ ２ ［ 基金顼目］田家自然科学基 金项 目 （００００ 。 ５３４ １） ［ 作者简介］；力会 （９Ｓ ） 《 Ｂ １Ｓ 一 ．男 ．１９ 年大学毕业 。博士 。高级工程师 。现 主要从 事油 气井工作 流体环保 处理剂 及体 系研究 、室 ９１
对于理想溶液，每一组分的逃逸趋势与溶液中该组分的摩尔分数成正比。由于盐水溶液中单位体积
的水分 子数 比纯 水少 ，因此在相 同温度 条件 下水蒸 气 的分 压小 于纯水 的蒸 汽压 。当有 半 透膜将 纯 水与 盐 水 隔开 时 ，一 部分纯 水会 自动地 透 过膜 移 向盐水 ，使 盐溶 液稀 释 ，并增 大 其上 方 的蒸 汽 压 ，直至 膜两 边 溶 液的化 学位 达到相 等 。当钻井 液水 相 中 的盐度 高于 地 层水 的盐度 时 ，页 岩 中 的水 自发地 移 向 钻井 液 ， 使 页岩 去水化 ；反 之 ，如果地层 水 比钻 井液 水相具 有更 高 的盐 度 ，钻 井液 中的水将移 向地层 。 对 于实际 气体 和液 体 ，Ｌ ｗｉ 出 用 逸度 来 代 替 压 力 ，并 将 盐 溶 液 与 纯 水 的 逸 度 比定 义 为 水 的 活 ｅ ｓ提
钻 井液 活 度 测 量 仪 器研 制
郑力会 。单正锋 。刘 东 （ 石油 学 （ 京） 天 气 程 院。 中国 大 北 石油 然 工 学 北京１ ２ ） ４ ０ ９ ２
［ 摘要］钻井液活度的高低影响钻 井液抑制性的 强弱。 电子 湿度 计可 以直 接测量溶 液上部 密闭空 间的相对
湿度 ，而不能ｌ 接测量溶液 的活度 。研制 了一种测 量钻 井液活度 的电子 湿度 计。用 巳知活度 的 Ｃ Ｃ 直 ａ ６和 Ｎ Ｃ 饱和溶液及蒸馏水标定 研制 的电子 湿度计 ．建 立相 对 湿度 与活度 之 间的 关系 式。用 此仪 器测 得 Ｃ ａ１ ａ
样 中水的平均活度 ，此法耗时较长 ；二是使用特制的电子湿度计测量钻井液的活度 ，此法简单方便 ，但
没有 论述 电子湿度 计测 量活 度的具 体方 法 。电子 湿度 计 可 以直接 测量 溶 液上部 密 闭空 间 的相 对湿 度 ，而 不能 直接测 量溶 液 的活 度 。因此 ，用 电子 湿度计 测 量钻井 液 活度 需要 对 电子湿 度计 进行 研 制 。
度 ［ 。这 样 ，非 理想 物 系的盐溶 液 的化学 位 与盐溶 液 中水 的逸 度 的关 系可表 示 为 ： ３ ］
一
ｄＷ 厂
（） １
式 中，
为盐溶 液 的化学 位 ； 为气 体 常数 ；Ｔ为温度 ；＾ 为盐溶 液 中水 的逸 度 。 Ｒ
溶 液或ห้องสมุดไป่ตู้页岩 中水 的化学位 与 纯水 化学 位之 间 的关 系可表 示 为 ：
［ 中田分类号］ＴＥ ２ ９７
［ 文献标识码］Ａ ． ［ 文章编号］１ ０ ０ ０—９ ５ （０ ６ ６ ０ ６ ０ ７ ２ ２０ ）０ — １ ４— ２
钻井 液活 度 的高低影 响钻 井液 抑制 性 的强弱 ，降低 钻 井液 的活 度 ，就 可 以减小钻 井 液 中 自由水通 过
页岩的运移速度 。Ｃ ｅｅｅｔ ｈｎｖｒ提出测量活度可以采取 ２ 种方法 ：一是由岩屑吸附和脱附曲线确定岩
内评 价 设备 研 制 及钻 井 工 作 流 体 软 件 的 开 发 工 作 。
维普资讯
第２ ８卷第 ６期
郑 力会等 ：钻井液活度 测量仪器研制
的相对 湿 度来 测 量溶 液 的活度 。在 大 气 压 条 件 下 ，水 的蒸 汽 压 与 水 蒸 气 中水 的体 积分 数 成 正 比 ；恒 温
