钻井液与水活度
有机盐钻井液技术
关键词有机盐钻井液；加重材料；钻井液性能；流变性；抑制性；室内试验；机械钻速；保护油气层；腐蚀；环境；现场应用；新疆准噶尔盆地南缘。
摘要介绍了一种新型钻井液——有机盐钻井液的组成，部分处理剂的结构、作用机理，室内试验及在新疆准噶尔盆地南缘的现场应用情况。结果表明：该钻井液流变性好、抑制性强、造壁性好，可提高机械钻速、保护油气层、对钻具无腐蚀、对环境无污染，在现场应用，有其是在新疆准噶尔盆地南缘应用更具有广阔的前景。
一、基本概念
有机盐即有机酸盐，也就是有机酸根阴离子与金属阳离子、其它类型的阳离子所形成的盐。
本文所说有机盐，是带杂原子取代基的有机酸根阴离子与一价金属离子（钾离子、钠离子、铵离子、叔铵离子、季铵离子等）所形成的盐。该类有机盐可用一通式XmRn（COO）lMq表示，其中X为杂原子及杂原子基团，R为C0-C10的饱和烃基，COO为羧基，M为一价阳离子。其结构式可表示如下：
有机盐钻井液由有机盐水溶性加重剂Weigh2、Weigh3，降滤失剂Redu 1、Redu2、提切剂Visco1、Visco2、无萤光白沥青NFA-25 、包被剂IND10配制而成。其中，IND10是专门用于含低浓度有机盐(<15%)钻井液的处理剂。
提切剂Visco1是硅酸盐矿物的改性产品，可用通式M1aM2bM3c（OH）dOe表示，M1、M2、为2、3价金属元素、M3为4价非金属元素。
提切剂Visco2是含磺酸基的聚合物经微交联合成的高分子化合物。
降滤失剂Redu 1是含磺酸基的乙烯基单体、乙烯基单体与纤维素等接枝共聚而成的中小分子量聚合物。
降滤失剂Redu 2是含磺酸基的乙烯基单体、乙烯基单体共聚而成的中小分子量聚合物。
包被剂IND10是乙烯基单体、含磺酸基的乙烯基单体共聚而成的较高分子量的聚合物。
二、有机盐钻井液的特点
有机盐钻井液比之普通钻井液，有以下特点：（1）固相含量低，流变性好；（2）抑制性强；（3）滤失造壁好；（4）抗温能力强；（5）保护油气层效果好；（6）对金属无腐蚀；（7）对环境无污染。
三、有机盐钻井液的作用机理
（一）有机盐钻井液的流变性
有机盐水溶性加重剂的有机酸根阴离子与单价阳离子亲水性强，在水中电离倾向大，具有超高溶解度，Weigh2在水中溶解度可达95克/100克水，Weigh3在水中溶解度可达150克/100克水。其水溶液密度较高，最高可达1.55g/cm3,用这类加重剂可配成密度高达1.55g/cm3的无固相钻井液及密度为2.50 g/cm3以上的低固相超高密度钻井液。
有机盐钻井液各组分能充分溶解于水，是由溶解规律理论决定的。电解质溶液理论指出：电解质溶液中存在几个组分时，其组分的化学势（又称化学位）随
组分的活度（活度与浓度或溶解度成正比）的变化而变化，即：μi= μi°+ RT ln ai，其中μi为i组分的化学势，μi°为i组分在标准态下的化学势（为定值）（简称标准化学势），R为常数，T为绝对温度；ai为i组分的活度，ai与i组分的浓度、温度、压力有关。
化学势越高，组分的活度越高，与相关物质作用的能力越强。在有机盐钻井液中，存在着水、有机盐加重剂、其它添加剂。
1、水与各组分的相互影响：
由于各组分在水中的浓度较高，活度也较高，使得水浓度大大降低，活度也大大降低，即a水大大降低，使μ水= μ水°+ RT ln a水大大降低。
2、各组分之间的相互影响：
再提高。Max（ai）比单溶质的ai要大，这就是各组分相互增溶，并能充分溶解，充分发挥作用的原因。这种原理决定了各组分溶解过程是协同过程，而不是反协同过程。结果是：各组分最大限度地溶解成溶液，形成无固相高密度溶液。由μi= μi°+ RT ln ai还可知温度升高，有利于μi的提高，ai的提高有更大的余地，在温度高时，其浓度与溶解度可提高。
有机盐加重剂溶于水后形成的较高密度溶液，为无固相、低固相、高密度且具有优良流变性钻井液的配制打下了良好的基础，这种溶液中配入各种流变性调节剂可配成流变性优良的钻井液。
通过往有机盐加重剂溶液中加入提切剂Visco1、Visco2来调整流变性。
Visco1在水中溶解后可形成空间网状结构，提高钻井液的悬浮携砂能力。Visco1溶于水后所成胶体颗粒不带电，因此其在高浓度有机盐溶液中仍能保持较高切力。
Visco2为抗盐聚合物的微交联产品，在有机盐溶液中可形成空间网状结构，改善有机盐溶液的悬浮能力。
（二）有机盐钻井液的抑制性
1、井壁、钻屑、粘土颗粒在有机盐钻井液中浸泡时的水化应力为：
τ水化= 4.61T ln（a水/a岩）
T为绝对温度，a水为钻井液中水的活度，a岩为岩石（钻屑、井壁、粘土颗粒）的活度。
由上式可见a水越小，τ水化越小。试验测定不同种类盐（或处理剂）的饱和溶液中的a水值如下：
溶液纯水饱和Nacl溶液饱和Kcl溶液饱和Cacl2溶液20%甘油溶液1%FA367溶液
a水值 1.00 0.80 0.70 0.35 0.90 0.85
溶液饱和甲酸钠溶液饱和甲酸钾溶液饱和Weigh2溶液饱和Weigh3溶液
a水值0.30 0.20 0.15 0.09
由上表可知Weigh2、Weigh3饱和溶液的a水值极小。因此在有机盐钻井液中，井壁、钻屑、粘土颗粒的水化应力τ水化比在其它钻井液中小得多，其结果是在有机盐钻井液中，井壁稳定、钻屑、粘土不分散、不膨胀。另外由于钻井液
中水的活度远比岩石中水的活度小得多，岩石中的水将渗流入钻井液，钻井液中的水不会渗流入岩石，这有利于井壁稳定及钻屑、粘土的不分散。
2、有机盐溶液中电离出的大量的阳离子K+、NH4+、[NHxR4-x] +（x=1~ 4）可通过静电引力吸附进入粘土晶格（尤其是蒙脱石晶格中），抑制黏土表面水化及渗透水化膨胀；
3、有机酸根阴离子XmRn（COO）lq-可吸附在带负电的粘土边面上，抑制其水化分散；
4、有机盐阴、阳离子对粘土颗粒的吸附扩散双电层具有较强的压缩作用，从而较强地抑制粘土分散。
5、由于有机盐钻井液中含有较高浓度的电解质，使得侵入其中的盐、钙物质难于溶解，其抗盐钙污染能力很强。
（三）有机盐钻井液的抗温性能
钻井液的抗温性能是由其处理剂的抗温能力决定的。常规水基钻井液处理剂中，生物聚合物Xc类最高使用温度，只能达到110℃，纤维素类、淀粉类最高使用温度多数为120℃（少数达140℃），聚合物类也大多数只能在150℃以下使用；磺化类处理剂（磺化沥青、SMP、SPNH等）最高使用温度为180℃。所以现有水基钻井液难于在200℃使用，必须选择新的体系解决此问题。
有机盐钻井液在抗温方面有其独特的优点。钻井液处理剂的高温失效主要是由于处理剂在高温下降解所致。该降解反应主要是有机处理剂分子链在高温下氧化断链所致。在常规水基钻井液中，水中溶解氧在高温下活性异常高，氧化能力较强，可使有机处理剂氧化降解。这就是大多数处理剂难以抗180℃以上高温的原因。有机盐钻井液中，情况就迥然不同。两种水溶性加重剂皆含有大量的有机酸根XmRn(COO)lq-阴离子，该阴离子含有较多的还原性基团，可除掉钻井液中的溶解氧，使其它常规水中可降解的处理剂不发生降解反应，有效地保护了各种处理剂，使其可在超高温度（200℃）下稳定发挥作用。
五、有机盐钻井液在现场的应用
自2000年初以来，有机盐钻井液已在新疆准噶尔盆地、塔里木盆地、吐哈油田十几口井上应用，总体来说，取得了钻井液流变性好，抑制性强，井壁稳定，井径规则，机械钻速快的良好效果。
现举例如下：
例一：有机盐钻井液在新疆准噶尔盆地57031井的应用：
井眼尺寸：Φ444.5mm x 105m + Φ241.3mm x 1265m + 215.9mm x 2365m
井身结构：Φ339.7mm x 104.12m + Φ140mm x 2364.92m
钻井液技术难点：该地区除目的层井底100—200米为短段砂泥岩外，其余为强水敏易缩径泥岩、煤层、易垮塌长段泥岩（含伊蒙混层50%以上）。
该井使用有机盐钻井液主控配方为：
水+ 0.3%Na2CO3 + 0.1%KOH + 0.7~ 1.0%Redu1 + 0.1~ 0.2%IND10 + 10~ 15%Weigh2 + 2%KT-100
该井二开转化为有机盐钻井液后，钻井液性能稳定，流变性好，粘切低，滤失造壁性好（FV：35～55S，ρ：1.10～1.31 g/cm3，G10" /G10’=0.5～1.0/1.0～6.0，APIFL：4～9ml，AV：14～31mPa·S；PV：10～26mPa·S；YP：2-8Pa）。机械钻速快（比同井队同期平均机械钻速提高了48%），井壁稳定，井径规则（井径平均扩大在1%以下），完井电测一次成功。
例二：有机盐钻井液在新疆准噶尔盆地南缘西五井的应用：
西五井是位于新疆准噶尔盆地南缘西湖背斜山前构造上的一口重点预探井，钻探难度极大，以前在此地区钻的数口井皆因安集海河组、紫泥泉子组地层地质情况复杂而报废，安集海河组、紫泥泉子组特殊地质情况为：受山前构造影响存在较大水平地应力，地层压力系数较高（高达2.0以上），属超高压力系统。地层为伊蒙混层（蒙脱石含量高达40%以上）（厚度大于600米），属极易水化分散地层。该井三开采用81/2"钻头在3925米进入安集海河组地层，钻穿紫泥泉子组地层最后钻达目的层东沟组地层（5200米，未穿）。该井三开采用高密度有机盐钻井液。该钻井液基本配方为：
水+ 0.3%Na2CO3 + 3%夏子街土+ 0.1%KOH + 2%Vico1 + 0.1%XC +1.5%Redu1 + 1%NPAN + 2%NFA-25 +3%JLX +2%SMPⅡ+ 2%SPC + 50%Weigh2 + 70%Weigh3 + 活化铁矿粉
三开转化为有机盐钻井液后，钻井液性能稳定（ρ：1.80～2.15g/cm3，FV：50～180S，PV：55～123mPa·S ；YP：4～33Pa ；G：1-9/2-26；API·FL：1.0～1.4；HTHP·FL：6.0～7.2），钻速较快（比设计工期提前一个多月），井壁稳定（未出现掉块、垮塌），井径规则（三开段平均井径扩大率为2.21%）。测井数次均一次成功，并获得了良好的油气显示。这主要是由于有机盐钻井液的低固相（无固相基液密度为1.42-1.45 g/cm3，比常钻井液低13-14%固相含量（体积比））、强抑制性，改善了流变性，彻底抑制住了安集海河组、紫泥泉子组地层的造浆，解决了这一历史老大难问题。西五井钻井工程的成功，为山前构造高密度乃至超高密度钻井液提供了技术储备。
例三：有机盐钻井液在塔里木盆地东河油田DH1-8-6井的应用：该井实钻井深5950m，二开采用有机盐钻井液用216mm钻头从1500m钻至5950m。该井钻井液主要技术难题为：二开裸眼段长（1500-5950m）井底温度高（130-140℃），要求钻井液流变性、滤失造壁性、抗温性好；该区块上下第三系至白垩系地层埋藏深（5116m），且以强水敏性泥岩为主，易分散造浆，易发生缩径卡钻；侏罗系地层（5110-5500m）易发生垮塌、掉块。
该井有机盐钻井液主要配方为：水+0.3% NaOH+0.3% Na2CO3+15-20% Weigh2+0.7-1.5% Redu1+0.2% IND10+1-2% NFA-25+0.5% DH-1。
二开转化为有机盐钻井液后，钻井液性能稳定（ρ：1.08～1.20g/cm3，FV：40～80S，AV：14～70 mPa·S ；PV：12～60mPa·S ；YP：2～17Pa ；G：0.5/～0.5/7；API·FL：2～8ml；HTHP·FL：8～11），井壁稳定。提下钻畅通无阻，电测数次均一次成功。井径规则
（平均井径扩大率为5.4%），共用58天12小时打完进尺（比同期同区块井提前一个星期多）下套管顺利，固井质量为优级。
从1892米换PDC钻头（FS2565）钻至井深5120米，进尺3228米，钻头提出完好无损，说明该钻井液有保护钻头功效。
该井钻井液经中国石油天然气集团公司环境监测总站检测其EC50值大于10000mg/l为无毒。
六、结论
1、有机盐钻井液有独特优越的流变性，动、静切力低，流变性好；
2、有机盐钻井液有极强抑制性，可有效抑制泥岩、钻屑、粘土水化
分散、膨胀；
3、有机盐钻井液滤失造壁性好；
4、有机盐钻井液对钻具无腐蚀；
5、有机盐钻井液对环境无污染；
6、有机盐钻井液保护油气层效果好。
一、渗透压和页岩吸附压
在热力学第二定律中曾引入了化学位(μi)的概念。其物理意义是，当物系的量为无限大，温度和压力保持不变时，组分i增加lmol后自由能的变化。对于封闭物系中的1，2两点，某一组分的化学平衡和相平衡条件为μi1＝μi2。
考虑水的蒸发过程。若水和水蒸气已达平衡，则μw(液)＝μw (汽)。根据热力学函数之间的关系，水的化学位随压力的变化可用下式表示：
式中，V w为水的摩尔体积。根据理想气体气态方程，V w用蒸汽压表示如下：
R为气体常数，P w为水蒸气的分压。盐溶液上方水蒸气的化学位(μw)与纯水上方水蒸气化学位(μw)之间的关系，可通过将式(7-3)代人式(7-2)，然后积分得到，即
式中冲P w0表示在给定温度下纯水的蒸汽压。由于液、气处于平衡状态，故式(7-6)亦可表示盐水和纯水液相间化学位的关系。
对于理想溶液，每一组分的逃逸(即离开液相)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P w< P w0。由式(7-6)可知，μw< μw0。这表明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。这种情况可推广到如图7-9所示的两个物系中。其上图表示膜两边的NaCl溶液存在浓度差时将按箭头所指的方向发生水的运移，下图则表示油基钻井液中乳化水滴与油相之间的界面膜起着半透膜的作用。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，这种作用通常称为钻井液对页岩地层的渗透水化。
水的这种自发运移趋势可用渗透压Ⅱ(OsmoticPressure)定量表示。渗透压是指为阻止水从低盐度溶液(高蒸汽压)通过半透膜移向高盐度溶液(低蒸汽压)所需要
施加的压力。外界压力对化学位的影响已由式(7-2)给出。根据此式，
由式(7-6)可得：
因此，渗透压可表示为：
当页岩与淡水
接触时，页岩即吸水膨胀，此时页岩对水的吸附压相当于渗遗压。页岩与水分子之间的亲合作用减弱了页岩中水的逃逸趋势，使其化学位小于纯水的化学位。如果将式(7-6)中的Pw，当做页岩中水的蒸汽压，式(7-7)中的Ⅱ当做页岩的吸附压，则以上两式可应用于页岩对水的吸附作用。由计算结果可知，当油基钻井液水相中CaCl2的质量分数达到40％时，大约可产生111 MPa (16 110psi)的渗透压，这将足以使富含蒙脱石的水敏性地层发生去水化。大多数情况下，将CaCl2质量分数控制在22％～31％范围内，大约产生34．5～69．0 MPa(5 000-10 000psi)的渗透压已完全足够了。由于NaCl饱和溶液只产生40MPa(5 800psi)渗透压，因此多数油基钻井液的水相中都溶有CaCl2，而较少使由于式(7-6)和(7-7)都是由理想物系推导出来的，而较少使用NaCl。
二、活度
由于式（7－6）和（7－7）都是由理想物系推导出来的，为了使上述关系对实际气体和实际溶液仍然有效，Lewis提出用另一函数逸度(Fugacity)来代替压力，并将盐溶液与纯水的逸度比f w/f w0定义为水的活度a w。对于一般情况，则将f i/f i0称为组分i的活度(Activity)，记作a i。这样，非理想物系的μw与f w的关系可保
留如下的简单数学形式：
溶液或页岩中水的化学位与纯水化学位之间的关系可表示为：
式(7-11)表明，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。因此，正如Chenevert所指出，水的活度相等是油基钻井液和地层之间不发生水运移的必要条件。
同样地，对于实际溶液，渗透压或页岩吸附压可由下式求得：
活度控制的意义就在于，通过调节油基钻井液水相中无机盐的浓度，使其产生的渗透压大于或等于页岩吸附压，从而防止钻井液中的水向岩层运移。
通常用于活度控制的无机盐为CaCl2和NaCl。在常温下它们的浓度与溶液中水的活度的关系如图7-10所示。只要确定出所钻页岩地层中水的活度，便可由图中查出钻井液水相应保持的盐的质量分数。
三、控制油基钻井液活度的方法返回
如何确定页岩中水的活度，是对抽基钻井液进行活度控制的关键。Mond-shine 最早提出一种简便的估算方法，他认为页岩地层的活度与埋藏深度和孔隙压力有关，而基岩应力反映了这两者对活度的综合影响。基岩应力(σm)、上覆岩层压力(ρob)和孔隙压力(P p)之间的关系可用下式表示：
例如，Mondshine测得某地层上覆岩层压力为0．226MPa／m(1 psi／h)，地层孔隙压力为0．015 MPa／m(0．465 psi／h)，则基岩应力等于0．012 1MPa／
m(0．535psi／h)。此外，地层间隙水的含盐量对水的活度也有较大影响。由图7-11，只要已知基岩应力和地层间隙水的盐度，便可确定油基钻井液水相中CaCl2续表7-3的大致质量浓度。
Chenevert提出用两种不同方法测量页岩中水的活度。一种方法是，将取自地层的岩屑进行冲洗、烘干，然后置于已控制好活度环境的干燥器中。通过定时称量样品，测出如图7-12所示的岩样对水的吸附和脱附曲线。最后，根据岩样的实际含水量，由图中曲线确定岩样中水的平均活度。例如，所用硬页岩实际含水2．2％，由该图可知，页岩的平均活度a w＝0．75。但此法的缺点是耗时较长，岩样与环境达到完全平衡约需2周。另一种十分简便的方法是使用特制的电湿度计(Electrohygrometer)。该仪器既可测量页岩样品中水的活度，又可直接测量油基钻井液中水的活度。测量时，将湿度计的探头置于试样上方的平衡蒸汽中。探头的电阻对水蒸气的量十分敏感，由于测试通常在大气压力条件下进行，因此水的蒸汽压p w与水蒸气中水的体积分数成正比。在恒温条件下p w与a w。直接相关，这样在某一湿度下就有与之相对应的a w值。电湿度计常使用某种已知活度的饱和盐水进行校正，可供选择的无机盐及其饱和溶液的a w值列于表7-8中。
表7－8 常温下各种无机盐的活度
当页岩中水的活度确定以后，便可在油基钻井液的水相中加入一定数量的CaCl2或NaCl，使其活度与页岩中水的活度相等。CaCl2和NaCl的适宜加量可由图7-l0确定。
在生产现场，更简便的方法是根据所要求的aw值，利用图7-13和图7－14，直接读取NaCl或CaCl2应添加的量。由图可知，NaCl最多只能将钻井液的aw 降至0.75，而CaCl2则有可能将aw降至0．32。两图注释中的NaCl、CaCl2浓度均为质量分数。
根据经验，对于所钻遇的大多数水敏性页岩地层，将钻井液的a w控制在0．52～0．53，即CaCl2质量分数在30％～35％范围内是适宜的。一些泥浆工程师有意识地控制钻井液的a w比预测值稍低些，以使页岩地层适度去水化。还有的在遇到一口井同时存在几个具有不同活度页岩层的情况时，采取加入足量无机盐以平衡aw最低的页岩层的办法，造成一部分水从页岩转移到钻井液中来。实践证明，以上做法都是可取的。但是，也要防止进入钻井液的水量过多。如果进水过多，一方面会影响钻井液的油水比和性能，另一方面会导致页岩过快收缩，容易引起井壁剥落掉块，反而不利于维持井壁稳定。随温度升高，页岩的a w值将略有降低，而油基钻井液的a w值略有增加。但由于影响很小，对温度因素一般可不予考虑。
国内外钻井液技术发展概述
郭保雨成效华
摘要：本文主要论述了国内外钻井液的发展状况及发展趋势，介绍了近年来国内外发展起来的16种新型钻井液技术，国内外钻井液技术仍以抗高温、高压、深井复杂地层的钻井液技术为主攻目标，指出了钻井液处理剂的发展方向是高效廉价、一剂多效、保护油气层、尽可能减轻环境污染，并寻求技术更先进、性能更优异、综合效益更佳的钻井液体系及钻井液处理剂。对钻井液技术发展进行了展望，由于深井、复杂井、特殊工艺井以及特殊储藏的开发、环境保护的重视，对钻井液完井液的要求越来越高，所以抗高温、高压、深井复杂地层、油气层保护仍是钻井液完井液技术发展的重要方向。
关键词：钻井液技术发展
一、国内外钻井液技术新发展概述
钻井液作为服务钻井工程的重要手段之一。从90年代后期钻井液的主要功能已从维护井壁稳定，保证安全钻进，发展到如何利用钻井液这一手段来达到保护油气层、多产油的目的。一口井的成功完井及其成本在某种程度上取决于钻井液的类型及性能。因此，适当地选择钻井液及钻井液处理剂以维护钻井液具有适当的性能是非常必要的。钻井液及钻井液处理剂经过80年代的发展高潮以后，逐渐
进入稳定期，亦即技术成熟期。可以认为，由于钻井液及钻井液处理剂都有众多的类型及产品可供选择，因此现代钻井液技术已不再研究和开发一般钻井液及钻井液处理剂产品，而是在高效廉价、一剂多效、保护油气层、尽可能减轻环境污染等方面进行深入研究，以寻求技术更先进、性能更优异、综合效益更佳的钻井液及钻井液处理剂。
1．抗高温聚合物水基钻井液
所使用的聚合物在其C-C主链上的侧链上引入具有特殊功能的基团如：酰胺基、羧基、磺酸根（S03H）、季胺基等，以提高其抗高温的能力。不论是其较新的产品，如磺化聚合物Polydrill，或早己生产的产品如S.S.M.A.（磺化苯乙烯与马来酸酐共聚物）均是如此，并采取下列措施：
①利用表面活性剂的两亲作用来改善钻井液的抗温性；
②抗氧化剂可以大幅度提高磺化聚合物抗高温降滤失剂的高温稳定性能。
③膨润土一直是水基钻井液的基础。但随着温度的升高和污染，它是最难控制和预测其性能的粘土矿物。而皂石和海泡石最重要的特征是随着温度的升高而转变为薄片状结构的富镁蒙脱石，比膨润土能更好的控制流变性和滤失量。
2．强抑制聚合物水基钻井液
随着钻井液的发展，研制成功了阳离子聚合物钻井液。这种抑制能力很强的新型钻井液与原阴离子的聚合物钻井液的本质区别就是在“有机聚合物包被剂”这一主剂上引入了阳离子基团即（-N一）基基团（如阳离子聚丙烯酰胺），另外又添加了一种分子量较小的季胺盐类，（如羟丙基三甲基氯化胺）。
另外，在PAM分子链上引入阳离子基团、疏水基团和AMPS（2-丙烯酰胺基—2—甲基丙磺酸），从而使改性的PAM赋予了新的性能。通过改性，使聚合物分子中的阳离子中和了粘土颗粒上的负电荷而减小静电斥力，使聚合物能在更多位置上与粘土发生桥链，对粘土能够起到很好的保护作用。由于分子链中含有疏水基团，使吸附在粘土表面的聚合物表现为憎水性质，故有利于阻止水分子的进入，从而能有效地抑制页岩的膨胀。
3．合成基油包水钻井液
合成基钻井完井液体系在组成上与传统的油基钻井液类似，主要由有机合成物基液、乳化剂、水相、加重剂和其它性能调节剂组成。其中有机合成物为连续相，水相为分散相，加重剂用于调节密度，乳化剂和其它调节剂用于分散体系的稳定及调节流变性。体系中常用的合成基液类型有酯类、醚类、聚-а-烯烃类和直链烷基苯类等，而尤以酯类用得最多，其次是聚-а-烯烃类。多元醇（Polyols）类和甲基多糖（Methyl Glucoside）类是合成基钻井完井液中广为使用的两种多功能添加剂，它们具有乳化、降滤失、润滑和增粘的功效，也可以单独作为多元醇钻井液和甲基多糖钻井液两种新体系的主要添加剂。合成基钻井液的乳化剂有专用的，如水生动物油乳化剂：但多数使用与普通油基钻井液相同的乳化剂，如脂肪酸钙、咪唑啉衍生物、烷基硫酸（酯）盐、磷酸酯、山梨糖醇酐酯类（Span）、聚氧乙烯脂肪胺、聚氧乙烯脂肪醇醚（平平加类）等。
该钻井完井液体系已应用了上千口井，取得了井眼稳定、井下安全提高钻速、有利于保护环境和油气层等较好的效果和效益。
4．有机盐盐水钻井液
有机盐钻井液完井液的核心是高密度和强的抑制性它是基于低碳原子（C1—C6）碱金属（第一主族）有机酸盐、有机酸铵盐、有机酸季铵盐的钻井液完井液体系。优点为：
①配方简单：一种主处理剂有机盐构成一个钻井液体系；
②类油基特点：该钻井液是一种高浓度有机物连续相流体；
③抑制性强：能够有效地抑制储层泥岩胶结物的水化膨胀和水化分散，有利于井壁稳定、井眼规则，有效地保护油气层；
④低固相，高密度；
⑤有利于提高机械钻速；
⑥无毒、无害、易生物降解、无生物富集，有利于保护环境。
有机盐钻井液完井液技术机理分析：
有机盐钻井液完井液的五种作用机理都能有效地抑制泥岩水化膨胀、水化分散，有利于井壁稳定和油气层保护。
1）、类油基钻井液性质：
有机盐钻井液中较长链有机酸根浓度较高，呈有机物连续相性质，可达到趋近于油基钻井液的抑制能力，可有效抑制粘土、钻屑的分散和膨胀，同时有利于保护油气层。
2）、水的活度较低：
有机盐钻井液中有机盐含量较高，可束缚大量自由水，水活度低（例如：15%水溶液水的活度为0.85），粘土颗粒、钻屑在其中浸泡时水化应力较低，在其中的分散趋势被强烈抑制，同时能够有效地抑制储层泥岩胶结物的水化膨胀、水化分散，有利于保护油气层。
3）、阳离子吸附和阳离子嵌入机理：
有机盐钻井液中含大量的K＋、NH4＋、NR4＋可通过化学键吸附于带负电的粘土颗粒表面，也可嵌入粘土颗粒晶格内，增大粘土颗粒的水化阻力，起到抑制其分散、膨胀的作用，同时有利于保护油气层。
4）、有机酸根阴离子吸附机理：
有机盐钻井液中大量的有机酸根阴离子可吸附于带正电的粘土颗粒端面上，阻止水进入粘土颗粒，抑制其表面水化及渗透水化，同时有利于保护油气层。
5）、有机盐钻井液的滤失造壁性分析：
有机盐钻井液中大量的有一定链长的有机酸根阴离子，可与土结合形成薄而韧的泥饼，从而有效地保护井壁和降低滤失量，也有利于保护油气层。
钻井液的典型配方：
有机盐水溶液(1.00-2.30 g/cm3) 综合考虑抑制性、流变性、价格等因素，首先确定有机盐基液的密度：
烧碱NaOH 0.1-0.2%+降滤失剂Redu11-2%降失水+无萤光白沥青NFA-250.5-2%改善泥饼质量
注：根据现场具体情况，有时需要加入包被剂IND10、提切剂Visco1、黄原胶Xc、聚合醇PGCS-1。
5．甲酸盐类水基钻井液
甲酸盐钻井液是国外90年代研制并使用的一种新型钻井液。将甲酸与氢氧化钠或氢氧化钾在高温高压下反应制成碱性金属盐如甲酸钠、甲酸钾、甲酸铯配制成甲酸盐类水基钻井液。甲酸盐盐水钻井液体系是在盐水钻井液和完井液基础上发展起来的，因而除具有盐水钻井液的特点外，还具有其独特的优点。
甲酸盐的优点：
（1）由于其强抑制性，可有效地抑制泥页岩的水化膨胀和分散，也有利于减少钻井液对油气层的损害。
（2）易生物降解，不会造成对环境的污染。
（3）钻具、套管等金属材料在这种钻井液中的腐蚀性小，有利于延长它们的使用寿命。
（4）不需要加重材料就可以配制高密度钻井液，甲酸纳和甲酸钾盐类的水溶液密度分别为l.34g/cm3和1.60g/cm3，甲酸铯水溶液密度可高达2.3g/cm3不仅有利于提高机械钻速，而且有利于保护油气层。
（5）这种钻井液体系的低粘度、高动态瞬时滤失量有利于提高机械钻速。（6）这种钻井液体系具有良好的抗高温、抗污染的能力，并可以降低所使用的各类添加剂在高温条件下的水解和氧化降解的速度。
甲酸盐盐水具有作为深井和小井眼钻井的无固相钻井液的特性：
（1）在高温下能维持携屑。
（2）在高温下能阻止固相沉降。
（3）降低了压差卡钻的可能性（滤饼很薄）。
（4）在长且狭窄的井筒中具有低的当量循环密度。
（5）可以向钻井液马达和钻头传送最大的动力。
（6）与油层的矿物和油层中的液相相容。
（7）与完井设备的硬件和人造橡胶相容。
（8）符合环保要求而且易被生物降解。
6．硅酸盐钻井液
钻井液中添加了对页岩抑制性最好的可溶性硅酸盐。这种硅酸盐钻井液体系已用于钻水敏性页岩地层、分散性白垩岩地层和含伊利石的地层。硅酸盐钻井液的抑制能力比任何水基钻井液都高，实际上已达到油基钻井液的抑制能力。
1）硅酸盐的化学性质
硅酸盐是一种无机材料，是由碳酸盐与二氧化硅混合后加热生成的。硅钠比是硅酸钠最重要的物理性能。改变SiO2、Na2O和H2O的比例能控制硅酸钠的化学和物理性能。硅钠比决定了硅酸钠的下列特性：
（1）固相和粉末的溶解度；
（2）硅酸盐的反应能力；
（3）诸如粘度等物理性能。
室内试验证明，高硅钠比的硅酸盐具有更高的抑制效率。在一般情况下，硅钠比为2.6的硅酸盐就能达到基本的抑制能力。
2）钻井液配方和特性
典型的硅酸盐钻井液配方见表1。体系普遍使用黄原胶和聚阴离子纤维素来达到要求的流变性和控制滤失。硅基钻井液在pH值为11～12.5时稳定性最好。高pH值可防止溶解硅的聚合。因此，需要添加硅酸钠来达到要求的pH值。pH值下降是硅酸盐耗损的信号。要添加硅酸盐来维持钻井液的抑制性。钻井液中硅酸盐的浓度可用试验和从硅酸钠的浓度计算出来。可通过直接把硅酸钠加到钻井液中或通过预混合加到钻井液中的方式来维持理想的浓度。
表1
＋2和Mg＋2）反应，在页岩表面形成一道可以防止滤液和颗粒侵入地层的屏障。当使用硅酸盐钻井液钻进时，要注意下列问题：
（1）由于钻井液的抑制性强，所以钻屑等固相对钻井液的流变性可能不会产生影响；
（2）在钻屑吸收钻井液的滤液之前，新配制的钻井液具有较高的滤失量；（3）钻进时，重要的是要定时记录泵入和返出钻井液中的硅酸盐含量，以便监测硅酸盐的消耗率和确定是否需要对钻井液进行处理；
（4）硅酸盐钻井液的高抑制性保持了钻屑的完整性，需要钻井液具有较高的屈服值和较低的剪切粘度以保证井眼的清洁能力，同时振动筛的负荷也要比使用普通钻井液高；
（6）由于硅酸盐与钙和镁反应产生沉淀物，所以钻井液体系的硬度为零；（7）硅酸盐钻井液的pH值一般为11.0～12.5。钻井液的pH值是从硅酸盐含量推导出来的，所以钻井液的碱度（Pm和Pf）是监测硅酸盐含量的有效方法。Pm 为10～30，而Pf为8～25。在钻进时pH值和碱度下降归咎于硅酸盐消耗。要通过加入硅酸钠来维持pH值和碱度。在通常情况下，不需要通过加氢氧化钾和氢氧化钠来维持pH值。
（8）硅酸盐是一种金属材料的防腐剂，所以不需要往钻井液中加防腐剂。在盐饱和体系中游离态氧的含量非常少，硅酸盐与铁反应生成一种可防止发生化学反应的硅酸盐包被物。
硅酸盐钻井液可以有效地抑制页岩。钻进时要把钻井液的pH值控制在11～12.5。使用硅酸盐钻井液时，固控设备对维持钻井液特性和降低钻井液成本起决定性作用，因此要选择处理量大的固控设备。
7．用减轻剂配制低密度钻井液
钻进低压地层时，为减少漏失和对油气层的损害，采用密度小于1.0g/cm3的钻井液。目前使用的密度小于0.83g/cm3的钻井液都含有气，而密度低于1.0—0.83 g/cm3的钻井液均含油。油会对录井资料产生影响，而使用泡沫、充气、氮气等会增加钻井成本，还会造成钻具腐蚀、摩阻高、MWD无法使用等问题。因而需研制降低钻井液密度的新材料。美国能源部（DOE）研究出一种新的低密度钻井液，所使用的空心玻璃以有工业化产品，此产品被其它行业用作涂料、凝胶和其它液体增量剂。空心玻璃球密度为0.38 g/cm3，破裂强度达到21～28MPa，该球基本上是不可压缩的，常规的现场固控设备和离心泵都不会破坏空心玻璃球。在钻井液中加入空心玻璃球，润滑系数和滤失量均下降，塑性粘度和动切力增大，但可通过加入降粘剂进行调整以满足钻井工程的需要。该钻井液中的空心玻璃球可通过重力分离方法进行回收。
8．新型微泡钻井液
新型微泡钻井液是在标准微泡钻井液的基础上研制出一种新型微泡钻井液。标准的微泡钻井液使用使用粘土和聚合物使钻井液产生独特的流变性和提高微泡的韧性，基液钻井液密度在发泡以前密度为1.00～1.02g/cm3。而新型微泡钻井液体系是使用乳状液和聚合物来使钻井液达到理想的流变性和稳定微泡，基液钻井
液密度在发泡以前密度为0.80～0.90g/cm3。
表2和表3为普通微泡钻井液的组份和新型微泡钻井液的组份。这两种钻井液都含有增粘剂、pH控制剂、微泡发生剂、微泡稳定剂和漏失控制剂。
表2
表3
好的井眼清洁能力和更低当量循环密度。
9．多功能钻井液
这种钻井液在钻进时能有效地增加地层的抗压裂强度，既可以用于页岩地层，也可以用于砂岩地层。
该方法实际上允许井壁上形成小的裂缝，然后用桥堵颗粒在井壁裂缝的开口处堵塞裂缝。这种桥塞必须是低渗的，而且能提供压力封隔。在井壁上或井壁附近桥堵裂缝增加了井壁周围的环形应力，这种方法叫做应力屏蔽效应。在钻进时，通过不断往钻井液中加适量的颗粒材料，使钻井液连续产生这种作用。把这种钻井液叫做多功能钻井液。
假设地层在压力下产生径向裂缝与裂缝的尺寸和地层的硬度呈函数关系，那么可列出下式：
＝× ×
式中：为裂缝内的过度压力（过度压力是指压力超过最低实地应力）；w为裂缝宽度；R为裂缝半径；E为地层的杨氏模量；V为地层的泊松比。
上式是以压裂理论为基础的。多功能钻井液是利用桥堵颗粒堵塞裂缝的开口来控制裂缝。裂缝的过度压力被桥堵颗粒所施加的机械应力替代。所以不能直接利用上式来计算应力屏蔽效应对井眼强度的影响。但上式有助于了解参数的重要性。利用上式进行了敏感性分析，并观察到了一些有用的现象：
（1）当裂缝宽度小到1mm，而裂缝的半径范围为1m时，井眼强度可增加到1000psi；
（2）短裂缝或有支撑的长裂缝最好，如果有支撑的裂缝很长，裂缝很容易再次裂开，而且当裂缝拓宽后才能达到同样的强度；
（3）软岩石需要较大的裂缝宽度；
（4）上式对地层的泊松比不是很敏感。
在渗透性岩石之中使用桥堵颗粒并不好，因为钻井液可以穿过桥堵颗粒，进入岩石裂缝中从而侵入基岩。在裂缝中不能形成压力而且裂缝不能扩大。即便如此，在裂缝壁上也会形成滤饼。当裂缝初步形成时，桥塞后面的压力降会进一步产生作用，提高裂缝横截面的应力并导致桥塞后面的裂缝闭合，这就是桥塞稳定地层的方法。
如果钻井液中所含的颗粒太小不能在裂缝口附近形成桥塞，那么裂缝将被裂缝内的滤饼密封。如果密封/桥堵缓慢，通过应力屏蔽效应会使裂缝延伸得太长。这种情况已在现场得到证实。
诸如页岩等低渗岩石，需要桥塞具有极低的渗透率以防止压力穿透进入裂缝和拓宽裂缝。使用超低滤失钻井液加固井眼已有专利技术，在页岩段使用已取得很好的效益。
使用时要认真考虑桥堵颗粒穿过页岩地层的驱动力。最初钻井液进入裂缝，桥堵颗粒在裂缝口处沉积，但需要控制穿过桥塞的压差。
在压裂技术实验室使用特制的设备进行了裂缝密封试验。试验时使用的是圆筒型岩心试样，利用钻井液的压力使岩心产生裂缝。试验结果指出，碳酸钙和石墨的混合物是降低钻井液侵入裂缝最好的材料之一。试验还指出，裂缝宽度是无法控制的。为测试多功能钻井液，他们专门设计了一套试验装置。用这套试验设备在系列条件下研究了岩石渗透率、钻井液类型、温度、钻井液注入压力、钻井液密度、桥塞颗粒类型、桥塞颗粒含量、桥塞颗粒的尺寸分布、钻井液滤失量和裂缝宽度等参数。通过试验研究得出下列结论：
（1）钻井液中应加入颗粒尺寸为1 m到裂缝宽度的桥堵颗粒；
（2）对低密度钻井液来说，选择最佳颗粒尺寸分布的理想填充理论是有用的；（3）以高颗粒含量为最佳，最低含量不应低于15ppb（相当于0.015mg/kg，1ppb=0.001mg/kg）；
（4）在某些试验中，在高达3000～4000psi（约相当于21～28兆帕的压力，
1psi=6.895kPa）的过平衡压力下穿过地层密封了裂缝；
（5）钻井液密度不是桥堵成功的关键。
10．新型钻井液加重材料
四氧化锰具有密度大（4.8g/cm3）、粒径小、颗粒呈球形的特点。由于球形颗粒的粒间摩擦很小，塑性粘度大幅度降低。虽然四氧化锰的密度比重晶石大得多，但其颗粒的尺寸却比重晶石小得多，这意味着这些颗粒可以被弱结构的钻井液所支撑，同时在较低的屈服值下不会增加沉降的风险。
这种加重材料可以提高钻井液的流变性能，同时降低加重材料发生沉降的趋势。可在高温/高压井和小井眼中使用。对于高温/高压井，减轻沉降趋势和降低塑性粘度能大幅度降低钻井时间，同时这种加重钻井液能减少井下漏失。
11．防漏技术与封堵技术的发展.
（LPM）在原堵漏物料（LCM）的基础上又提出了防漏物料（Loss Prevention Ematedal）
这一名词。另外在降低失水量材料的研制方面，打破了过去"吸附"为基础的理论，而提出以"封堵"为基础的理论。例如己应用的超细碳酸钙，单封等均具有降失水和堵漏作用。近期国外文献中又提出了用聚合物使之在固定的级配细颗粒下，制成具有可溶、部分溶、不溶三种状态同时存在的产品，具有很好的防漏作用，还开发了一些如膨胀性填料（expanded aggregates，一种在高温427-982℃条件下处理后的多孔性矿物材料），微粒水泥LCMSS（Lost-circulation squeezeiystems）
等新产品。据称这类产品不仅可起到防漏的效果，而且还可增强井壁强度，使破裂压力提高3.0-6.6ppg。Baroid公司的新产品（Steel seal）既有很好的防漏作用又有很好的润滑性。
12．废弃钻井液的处理
1）废弃钻井液固液分离技术
对废弃钻井液进行固液分离的关键技，应分两步走。一是用井场废水对废弃钻井液进行稀释，将其固相含量降至10％以下，投入化学处理剂脱稳，泵人离心机，同时加入高分子量有机絮凝剂，提高固液分离效果，排出水再进行二次化学混凝处理，使水质指标达到控制要求。二是对钻井污水直接进行化学脱稳和离心分离，排出水再进行二次混凝处理。废弃钻井液经处理后，悬浮物、COD的去除率大于99％，油类去除率大于97％，外排水各项污染物浓度达到GB8978一1996污水综合排放一级标准，分离出来的泥渣含水量为40％～60％。泥渣可成型堆放，自然干燥3d后，含水量可降至24％，泥渣浸出液中有害污染物含量未超标。2）钻井液固化技术
依据化学剂的作用原理，研究出废弃钻井液固化剂必须由4种试剂（凝聚剂A、助凝剂比胶结剂C和胶结剂D）复配而成。凝聚剂A用来中和废弃钻井液的碱性，使溶液呈中性；并彻底破坏废弃钻井液的胶体体系，使废弃钻井液化学脱稳脱水；该剂与废弃钻井液中许多不同形式的有机阴离子基团交联，导致废弃钻井液中的残留有机物和固相颗粒形成稳定的絮凝体，从而有效地减少了溶液中有机物的浓度，保证废弃钻井液固化后达到很好的COD去除率，另外它还与废弃钻井液中重金属离子生成多合羟基金属离子的配合物，并沉淀于固化物晶格中，从而有效地减少了废弃钻井液中的重金属含量。
助凝B主要对废弃钻井液中的粘土颗粒和有机物起吸附絮凝作用，同时参与废弃钻井液固化体系整体晶格的形成。
胶结剂C和D将凝聚剂A和助凝剂B处理后的絮凝体进一步胶结包裹起来，使之形成一个具有很好抗水浸泡能力和一定强度的固化体。
废弃钻井液进行固化处理证明，固化处理是可行的。固化处理后，3～5d即可得到干燥的固化体。废弃钻井液被固化后的浸出液无色无味，清澈透明。COD值均小于300mg/l，含油量在2mg/l以下，pH值为7～8，均符合工业废水排放标准。被固化废弃钻井液的浸出液经检测达到国家排放标准。
13．环保型正电性钻井液完井液技术
长期以来，井壁稳定问题一直是引起钻井工程中井下复杂情况的重要原因之一。正电性钻井液完井液就是针对这一难题研制的一种电性大于或等于零的新型钻井液完井液体系，该体系中带正电的处理剂与地层中的粘土类进行化学、物理吸附以及静电吸附，在井壁与钻屑上产生富集效应，因而具有极强的抑制能力、包被能力和好的保护油气层效果，并能有效的提高机械钻速。正电性钻井液完井液体系经多口井的现场应用表明，该体系具有极强的抑制防塌能力，开发前景广阔。14．生物酶可解堵钻井液
该体系利用生物酶能够对侵入地层和粘附在井壁上的暂堵材料进行生物降解的特殊性能，在钻开产层前几十米，通过选择加入特殊的复配生物酶制剂和相应的钻井液处理剂，使在近井壁形成一个渗透率几乎为零的屏蔽层，到达暂堵的效果。钻进结束后，该层中的暂堵材料在生物酶的催化作用下发生生物降解，由长链大分子变成了短链小分子，粘度逐渐下降，先前形成的泥饼自动破除，产层孔隙中的阻塞物消除，从而使地下流体通道畅通，恢复油层渗透率。
该项目成功解决石油钻井护壁防渗与保护储层渗透性的矛盾，不仅能有效消除泥饼对油层的损害，也能消除滤液侵入地层造成的损害，降解滤液中聚合物高分子，降低储层污染和伤害，满足环保要求。
15．纳米钻井液处理剂的研究与开发
钻井液的发展历史是紧紧围绕着粘土颗粒的分散状态而发展的。钻井液中添加各种处理剂是为了使粘土保持合适的颗粒状态，分散的粘土颗粒表面聚集了大量的负电荷，并且具有很大的比表面。在过去常加入无机电解质，尤其是高价阳离子，降低粘土的比表面和表面负电荷。现代钻井液技术发展了阳离子有机处理剂及无机正电胶和有机正电胶，这些处理剂都使粘土的水分散性基本丧失而起到稳定粘土的作用。但粘土在钻井液的颗粒直径一般为0.01um～4um，具有较大的比表面，要使钻井液体系的负电荷进一步降低，就需要开发出一种呈正电、比表面更大的钻井液处理剂，从而使钻井液具有更优良的抑制能力和润滑性、更好的油层保护能力。现代纳米高新技术的新发展，为解决当前钻井液技术难题提供了一种科学新途径。纳米材料又称为超细颗粒材料，是由纳米粒子组成，一般是指尺寸在1—100纳米之间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，具有非常大的比表面积和很高的表面活性以及特殊的宏观物理性质。胜利油田钻井泥浆公司开发出的新型纳米钻井液处理剂，填补了纳米技术在钻井液完井液中的应用空白。该产品现已进行了中试生产400多吨，在油田垦东405—平1、渤深6区块、大王北地区等二十多口井上进行了应用，均取得了成功。
二、钻井液技术发展展望
随着油田勘探开发的不断深入，施工难度也将更大，特别是深井、复杂井、特殊工艺井以及特殊储藏的开发、环境保护的重视，对钻井液完井液的要求越来越高，抗高温、高压、深井复杂地层、油气层保护仍是钻井液完井液技术发展的重要方向。
（一）．钻井液技术理论
1．重视钻井液的油气层保护性能
在钻井液研究目的上，不仅仅研究钻井液与钻井效率的关系，而是把钻井效率和油层保护看得同等重要。加强油层保护的研究。
2．重视钻井液技术与相关学科的交叉
把胶体化学、物理化学、高分子物理与化学等与纳米科学的理论应用到钻井液中，扩宽钻井液的范围。
3．钻井液体系设计更趋于定量化和智能化
在钻井液新体系的设计理论上，不仅仅是靠经验、靠推测来进行研究，而是把经验推测与坚实的基础理论应用看得同等重要；重视配制的准确性，加强计算机在钻井液设计的应用，使钻井液体系设计趋于定量化和智能化。
（二）．钻井液新技术
1．渗透膜钻井液技术
这种技术在理论上认为，在水基钻井液中，通过加入一到几种成膜剂，可以使钻井液体系在泥页岩等类地层井壁表面形成较高质量的膜，这样可阻止钻井液滤液进入地层，从而在保护油气层和稳定井壁方面发挥类似油基钻井液的作用。
国外M—I钻井液公司对页岩的膜效率进行过比较系统的研究，并取得了一些成果，比如他们研究认为，在水基钻井液中可以形成三种类型的膜：Ⅰ型膜（水基钻井液成膜）、Ⅱ型膜（封堵材料成膜）和Ⅲ型膜（合成基和逆乳化钻井液成膜），其中Ⅱ型膜的膜效率最高，并认为，各种类型膜的渗透机理是完全不同的。
就能形成膜的钻井液种类来讲有：合成基钻井液、硅酸盐钻井液、逆乳化钻钻井液和聚合醇类钻井液等。
据报道，目前，国外CSIRO和Baroid公司已联合开发研制了具有高膜效率的新型水基钻井液，在现场使用获得较好的效果。国内已研制出BTM-1水基钻井液成膜剂，具有良好的半透膜效能，抑制泥页岩水化膨胀、分散能力较硅酸盐、聚合物钻井液强。
2．正电性钻井液技术
目前常用的钻井液处理剂大多数为负电性，少数由天然的或有机高分子改性的处理剂为中性，仅有极少数处理剂为正电性处理剂，所以以上处理剂配制的、我国现有的各种钻井液体系，基本上都属于阴离子体系，钻井液体系的Zeta电位小于零。如果使钻井液体系的ξ电位大于零，这不仅有利于抑制地层粘土的水化膨胀和分散，提高钻井液的抗盐、抗污染能力，而且正电性钻井液体系的形成能解决“钻井稳定性”与“地层稳定性”及保护油气层之间的矛盾，对油气层的保护，提高原油产量具有重要意义。
胜利油田与中石化石油勘探开发研究院、山东大学等单位合作承担的科研项目《正电性钻井液正电钻井液体系研究及在保护油气层中的应用》已经按时完成，并顺利通过中国石化科技开发部组织的项目鉴定，鉴定委员会认为总体技术水平居国际领先水平。
3．纳米处理剂基础上的钻井液技术
通常将纳米尺寸范围定义为1～100nm，处于团簇（尺寸小于1nm的原子聚集体）和亚微米级体系之间，其中纳米微粒是该体系的典型代表。由于纳米微粒尺寸小、比表面积大，表面原子数、表面能和表面张力随粒径的下降急剧增大，表现出四大效应：小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等特点，从而使纳米粒子出现了许多不同于常规粒子的新奇特性，展示了广阔的应用前景。从均着眼于如何改变钻井液体系中组份的物理化学性质来达到目的，有目的地从纳米技术的角度来对钻井液技术进行研究，探索纳米技术在钻井液完井液领域中的应用。由胜利石油管理局、中国石化石油勘探开发研究院和山东大学共同承担了中国石化科技开发部《纳米技术在钻井液完井液中的应用研究》项目，通过此项攻关研究，达到以下目标：（1）研究成功正电纳米钻井液处理剂；（2）研究成功一种新型纳米润滑剂；（3）形成一种新型防塌保护油层钻井液体系和新型纳米润滑工艺技术。
目前，该项研究的室内工作已全部结束，取得一些阶段性成果，所研制的中试产品性能达到了合同的要求。在研究出的新材料基础上形成的钻井液体系，经在多口井中进行试验，取得了明显的效果。
4．深井、超深井钻井液技术
目前，油气勘探开发区域不断拓宽，逐渐由浅层向深层、由简单地层向复杂地层发展，由于储层埋藏相对较深、地层压力变化大、岩性复杂多变，钻探较为困难，时效低，成本高。深井、超深井钻井液技术存在的主要问题：
1）深井、超深井井下温度和压力高、地层复杂，温度可达250℃以上，密度可达2.6g/cm3以上；
2）使用高密度钻井液钻进时，钻井液流动性差、泥饼厚、滤失量大、固相清除困难、钻井液性能难以维护；
3）随着井深的增加，地温越来越高，钻井液在井底高温条件下，处理剂降解加快，失水大幅度增加，造成钻井液粘度增加或固化，井壁不稳定等。
5．盐膏层钻井液技术
钻遇超高压盐水层、复杂的盐膏层和膏泥岩，常规钻井液体系难以解决钻井液高固相含量、滤液高矿化度、性能不稳定、滤失量过高等技术难题，在钻井施工过程中经常发生盐膏层蠕变，井壁不稳定、易喷易漏、起下钻遇阻和易卡钻等井下复杂事故，同时由于地层盐溶解造成井径扩大，严重影响井身质量，给油气钻探带来极大的困难，严重阻碍着油气勘探进程。
6．绿色环保钻井液技术
为了满足对环境保护越来越严格的要求，必须发展绿色环保钻井液技术，以满足在环境敏感地区的勘探开发需要。
7．综合自控钻井液技术
此技术包括固控设备自控监视器、钻井液处理剂自动加料器、主要钻井液性能连续检测器。
（三）．油气层保护技术
1．研究不损害油气层的钻井液
从发展的趋势来看，今后钻井液与完井液将合为一体。由于油气层特性各不相同，保护油气层的技术措施具有很强的针对性，不可能存在对所有油气层均不发生损害的钻井液完井液。因而必须进一步研究对油气层敏感性和潜在损害因素的快速预测软件、对油气层不发生损害的钻井完井液、设计保护油气层技术措施的专家系统。
2．研究新型的暂堵剂和解堵剂
1）暂堵技术
研究新型的暂堵剂和暂堵技术，即能有效的暂堵，又能易解除。
2）解堵技术
研究有效无损害的解堵剂和解堵技术。
（四）．钻井液技术达到的水平
1．钻井液体系方便化
一种处理剂就是一种钻井液体系，在实际使用中，针对不同条件的储层等情况，只要按一定比例与水混合，就可成为及时配成基本满足要求、且性能稳定的钻井液。钻井现场只要另配备少数几种其它的添加剂，就可以满足日常维护和对钻井液性能特殊的要求。
钻井液体系方便化，至少带来以下几个方面的好处：（1）大大减少了钻井液材料的运输费用和材料损耗；（2）简化了钻井现场配浆程序；（3）稳定、提高和保证了钻井液的性能；（4）体系日常维护简单，工作量减少；（5）其它好处。
2．钻井液处理剂和体系多功能化
钻井液体系中钻井液处理剂的减少，就意味着钻井液处理剂的多功能化。这种多功能化，并不是传统意义上的多功能化，传统认为一种处理剂，如中粘CMC可能既是增粘剂，也是降失水剂，同时是润滑剂，但新出现的处理剂比之综合功能要强得多，这种处理剂可能就是一种适于多种储层和多种施工条件的处理剂，只要与水相混就成为完整的钻井液体系。
3．钻井液处理剂和体系颗粒将纳米化
纳米技术的特点在于当材料的颗粒达到纳米级范围，将使材料呈现四大效应，四大效应的出现，将给纳米钻井液处理剂带来一些意想不到的优异性能，从而大大改善和提高钻井液的使用性能。
目前我们努力把钻井液处理剂纳米化的主要出发点是：钻井液材料剂颗粒的细化，
水分活度公式
水分活度与水分含量关系说明 1．概念 水分含量概念就不多说。 根据现代食品科学研究指出：用水分活性（Water Activity －A w ）指导生产和贮藏具有重要的实践意义，因为水分活度既能反映食品中水分存在状态，又能揭示食品质量变化和微生物繁殖对其水分可利用的程度。因此，近年来国外的食品水分多不用百分比表示，而改用水分活性或平衡相对湿度（Equilibrium Relative Humidity ERH ）表示。 水分活性的定义：在一温度下，溶液状的水分或食品中水分的蒸汽压与相同一温度下纯水的蒸汽压的比值，即： 100 ERH p p A o w == P 为食品中水的蒸汽分压，P 0为纯水的蒸汽压。纯水的P 与P 0是一致的，所以纯水A w 值为1。而食品中的水分由于有一部分与某些可溶性成分共存（以结合水的形式存在），它的蒸汽压P 总是小于纯水的蒸汽压P 0，所以食品的A w 均小于1。 测定食品的水分活度时，可采用水分活度测定仪（记得我曾经在坛内专门有个这个方法介绍）。其工作原理是把被测食品置于密封的空间内，在保持恒温的条件下，使食品与周围空气的蒸汽压达到平衡，这时就可以以气体空间的水蒸汽压作为食品蒸汽压的数值。同时，在一定温度下纯水的饱和蒸汽压是一定的，所以可以应用上述水分活度定义的公式，
计算出被测食品的水分活度。由此可见，测定食品水分活度的方法实际 上就是利用空气与食品的充分接触，达到空气中水蒸气分压和食品中水蒸气压的平衡，把食品中水蒸气压以空气的水蒸气分压来表示。因此在 数值上食品的水分活度等于空气的平衡相对湿度。例如面粉、大米的A w 为，用平衡相对湿度值表示则为65%，在平衡相对湿度的条件下贮藏食品，其水分含量即是它的平衡水分。在ERH65%条件下贮藏面粉、大米，其平衡水分在14%左右。这个含水量不仅符合产品质量标准的要求，而且也能达到安全贮藏。必须指出，食品的水分活度与空气的平衡相对湿度是两个不同的概念，前者表示食品中的水分被束缚的程度，后者表示空气被水蒸气饱和的程度。因此，用水分活度来指导食品的生产和贮藏，具有更科学和直接的指导作用。 拉布萨（T．P．Labuza）在总结食品的稳定性和A 之间的相对关系时， w 阐明了食品水分和间存在有内在的相互关系。并可用等温吸湿曲线（Water sorption isothermal Curve）来表示。在一定的温度下，食品由于吸湿或放湿，所得到的水分活度与含水量之间关系的曲线称为等温吸湿曲线（图1-1）。从这个曲线可以看出食品中水分存在的几种状态。如果把这个曲线分为三个区段，A 在0～之间为A区段，水分牢固地与食 w 品中某些成分结在～之间为B在
钻井液组成及作用
钻井液（drilling fluid） 钻井液是钻探过程中，孔内使用的循环冲洗介质。钻井液是钻井的血液，又称钻孔冲洗液。钻井液按组成成分可分为清水、泥浆、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫和压缩空气等。清水是使用最早的钻井液，无需处理，使用方便，适用于完整岩层和水源充足的地区。泥浆是广泛使用的钻井液，主要适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等孔壁不稳定岩层。 旋转钻井初期，钻井液的主要作用是把岩屑从井底携带至地面。目前，钻井液被公认为至少有以下十种作用： （1）清洁井底，携带岩屑。保持井底清洁，避免钻头重复切削，减少磨损，提高效率。 （2）冷却和润滑钻头及钻柱。降低钻头温度，减少钻具磨损，提高钻具的使用寿命。 （3）平衡井壁岩石侧压力，在井壁形成滤饼，封闭和稳定井壁。防止对油气层的污染和井壁坍塌。 （4）平衡（控制）地层压力。防止井喷，井漏，防止地层流体对钻井液的污染。 （5）悬浮岩屑和加重剂。降低岩屑沉降速度，避免沉沙卡钻。 （6）在地面能沉除砂子和岩屑。 （7）有效传递水力功率。传递井下动力钻具所需动力和钻头水力功率。 （8）承受钻杆和套管的部分重力。钻井液对钻具和套管的浮力，可减小起下钻时起升系统的载荷。 （9）提供所钻地层的大量资料。利用钻井液可进行电法测井，岩屑录井等获取井下资料。 （10）水力破碎岩石。钻井液通过喷嘴所形成的高速射流能够直接破碎或辅助破碎岩石。 钻井液的运用历史 很久以前，人们钻井通常是为了寻找水源，而不是石油。实际上，他们偶然间发现石油时很懊恼，因为它把水污染了！最初，钻井是为了获得淡水和海水，前者用于饮用、洗涤和灌溉；后者用作制盐的原料。直到19 世纪早期，由于工业化增加了对石油产品的需求，钻井采油才逐渐普及。 有记载的最早的钻井要追溯到公元前三世纪的中国。他们使用一种叫做绳式顿钻钻井的技术，实现方式是先使巨大的金属钻具下落，然后用一种管状容器收集岩石的碎片。中国人在这项技术上比较领先，中国也被公认为是第一个在钻探过程中有意使用流体的国家。此处所讲的流体是指水。它能软化岩石，从而使钻具更容易穿透岩石，同时有助于清除被称作钻屑的岩石碎片。（从钻孔中清除钻屑这一点非常重要，因为只有这样，钻头才能没有阻碍地继续深钻。）
水分活度对食品中主要的化学变化的影响
水分活度对食品中主要的化学变化的影响 答：水分活度是指食品在密闭容器内测得的水蒸气压力（P）与同温度下测得的纯水蒸气压力(Po)之比. Aw = P/Po 水分活度物理意义：表征生物组织和食品中能参与各种生理作用的水分含量与总含水量的定量关系。 一、水分活度对食品化学变化的影响主要由以下几个方面： （1）对脂肪氧化酸败的影响 低水分活度, 氧化速度随水分增加而降低, 到水分活度接近等温线区域I、Ⅱ边界时进一步加水使氧化速度增加，直到水分活度接近区域Ⅱ与区域Ⅲ的边界，如果再进一步加水又引起氧化速度降低。 Aw=0-0.35范围,随Aw增加，反应速度降低的原因:水与脂类氧化生成以氢键结合的氢过氧化物,保护氢过氧化物的分解,阻止氧化进行。这部分水与金属离子形成水合物,降低其催化性 Aw=0.35-0.8范围,Aw增加,反应速度增加的原因：①水中溶解氧增加②大分子物质溶胀，活性位点暴露加速脂类氧化③催化剂和氧的流动性增加。 Aw＞0.8时,Aw增加,反应速度增加很缓慢的原因：催化剂和反应物被稀释。 （2）对淀粉老化的影响 含水量30%-60%,淀粉老化速度最快，,降低含水量，淀粉老化速度减慢，含水量10%-15%，结合水, 淀粉不发生老化。 （3）对蛋白质变性的影响 水能使多孔蛋白质膨润, 暴露可能被氧化的基团, 氧就很容易转移到反应位置。水分活度增大，加速蛋白质氧化, 破坏保持蛋白质高级结构的次级键, 导致蛋白质变性。水分含量4%, 蛋白质变性缓慢进行水分含量4%在以下, 则不发生蛋白质变性。 （4）对酶促褐变的影响 在低水分活度下（Aw 0.25-0.3)，一些酶不会产生变化。这是因为低水分活度下不允许酶和反应物重新反应。 （5）对非酶褐变的影响 食品水分活度在一定范围内, 非酶褐变随水分活度的增大而加速，Aw0.6-0.7,褐变最严重。随水分活度下降,非酶褐变受到抑制；降低到0.2以下,褐变难以发生。如果水分活度大于褐变高峰Aw值,由于溶质浓度下降导致褐变速度减慢。一般情况, 浓缩液态、中湿食品位于非酶褐变最适水分含量范围。 （6）对水溶性色素分解的影响 葡萄、杏、草莓等水果色素是水溶性花青素, 溶于水不稳定的,1-2周后其特有的色泽消失。花青素在干制品中十分稳定, 数年贮藏轻微分解一般而言, Aw 增大,水溶性色素分
水分活度与温度的关系
1 水分活度的定义 水分活度表示食品中十分可以被微生物所利用的程度，在物理化学上水分活度是指食品的水分蒸汽压与相同温度下纯水的蒸汽压的比值，可以用公式aw=P/P0,也可以用相对平衡湿度表示aw=ERH/100。 相对平衡湿度：大气水汽分压与相同温度下纯水的饱和蒸汽压之比。食品的平衡相对湿度是指食品中的水分蒸汽压达到平衡后，食品周围的水汽分压与同温度下水的饱和蒸汽压之比。 2 水分活度与温度的关系 由于蒸汽压和平衡相对湿度都是温度的函数，所以水分活度也是温度的函数。水分活度与温度的函数可用克劳修斯-克拉伯龙方程来表示。dlnaw/d(1/T)=-ΔH/R lnaw=-ΔH/RT+c T-绝对温度，R-气体常数。ΔH-样品中水分的等量净吸着热。 T ↑则aw↑，Logaw-1/T 为一直线。
马铃薯淀粉的Logaw-1/T 关系图 但是当食品的温度低于0℃时，直线发生转折，也就是说在计算冻结食物的水分活度时aw=P/P0 中P0的应该是冰的蒸汽压还是是过冷水的蒸汽压？因为这时样品中水的蒸汽压就是冰的蒸汽压，如果P0再用冰的蒸汽压，这样水分活度的就算就失去意义，因此，冻结食物的水分活度的就算式为aw=P（纯水）/P0（过冷水）。 食品在冻结点上下水分活度的比较： a 冰点以上，食物的水分活度是食物组成和食品温度的函数，并且主要与食品的组成有关；而在冰点以下，水分活度与食物的组成没有关系，而仅与食物的温度有关。 b 冰点上下食物的水分活度的大小与食物的理化特性的关系不同。如在-15℃时，水分活度为0.80，微生物不会生长，化学反应缓慢，在
20℃时，水分活度为0.80 时，化学反应快速进行，且微生物能较快的生长。 c 不能用食物冰点以下的水分活度来预测食物在冰点以上的水分活度，同样，也不能用食物冰点以上的水分活度来预测食物冰点以下的水分活度。
最常用钻井液计算公式
钻井液有关计算公式 一、加重：W= Y（Y-Y）/Y）-谡 W :需要加重1方泥浆的数量（吨） Y：加重料密度 Y:泥浆加重前密度 Y：泥浆加重后密度 二、降比重：V= （丫原-丫稀）丫水/ 丫稀-丫水 V：水量（方） 丫原：泥浆原比重 丫稀：稀释后比重 丫水：水的比重 三、配1方泥浆所需土量：W= 丫土（丫泥-丫水）/丫土-丫水 丫水：水的比重 丫泥：泥浆的比重 丫土：土的比重 四、配1方泥浆所需水量：V=1-W 土/丫土 丫土：土的比重 W 土：土的用量 五、井眼容积：V=1/4 U D2H D ：井眼直径（m） H ：井深（m） 六、环空上返速度：V 返= 1 2.7Q/D 2-d2 Q: 排量（l/S ） D: 井眼直径（cm） d: 钻具直径（cm） 七、循环周时间：T=V/60Q=T井内+T地面 T: 循环一周时间（分钟） V: 泥浆循环体积（升） Q: 排量（升/秒）
八、岩屑产出量：W= T D2* Z/4
W:产出量（立方米/小时） Z:钻时（机械钻速）（米 /小时） D:井眼直径（米） 九、粒度范围 粗 中粗 中细 细 超细 胶体 粘土级颗粒 砂粒级颗粒 粒度》2000卩 粒度2000- 250卩 粒度250-74卩 粒度74-44卩 粒度44- 2 粒度W 2 1 粒度w 2 1 粒度》74 1 十、API 筛网规格： 目数 20 30 40 50 60 80 100 120 十一、除砂器有关数据 除砂器：尺寸（6-12 〃） 处理量（ 除砂器：尺寸（2-5 〃） 处理量（ 28-115立方米/小时） 范围（除74 1以上） 6-17立方米/小时） 范围（除44 1以上） O I ” O n -=1.195 *（‘600 - -00） T c =1.512*（ ... 6可00 -「600 ） 2 孔径 （1 ） 838 541 381 279 234 178 140 十二、极限剪切粘度 十三、卡森动切力：
钻井液循环处理系统优化分析
第28卷第24期 2012年12月 甘肃科技 Gansu Science and Technology Vol .28No .24Dec .2012 钻井液循环处理系统优化分析 颜晓军 （江苏石油勘探局钻井处，江苏江都225261） 摘 要：随着钻井技术的发展，钻井液处理系统对钻井作业所起的积极作用越来越大，各种固控设备、各种类型的钻 井液循环系统也应运而生。可是无论形式如何变化，它的基本功能（即最大限度地清除钻井液中的有害固相和储存足够的钻井液）是不变的。介绍了钻井液处理系统实际情况，并对钻井液处理系统进行了优化。关键词：钻井液循环系统；优化；设计中图分类号：TE921.1 1钻井液循环罐的优化设计 钻井液循环罐作为钻井液固控设备中的主要设 备，是为了满足钻井过程不同的阶段和不同要求所 进行必要的循环和储备，并为各级固控提供必要的循环条件。其在满足钻井工程需要的情况下，尽量 使罐的尺寸减到最小程度， 这样便于设备的安装和运输，同时也减少了不必要的钻井液成本。 1.1外形尺寸 钻井液循环罐的外形尺寸很大程度上取决于当地的运输条件。公路限高是4.5m ，宽度不超过2.5m 为好。这也就能确定油田所使用的钻井液循环罐的最大外形尺寸。另外还应根据另一种成熟的技术，按照钻机底座和振动筛确定钻井液循环罐的高度，如图1所示。 图1按照钻机底座和振动筛确定钻井液循环罐的高度 根据资料介绍，明槽斜度为4% 7%，暗管斜 度为8% 12%时为最佳状态。根据上述数据，以ZJ50/3150DZ 钻机为例，井口中心到罐边的距离是16m ，钻台跨度是10.31m ，这里假设L =16m （不同的钻机L 的尺寸是不一样的），同一坡度下，越远越低，取暗管斜度为12%，则图1中H 2=H 1+1000+ D /2 1000mm 为预留的操作空间，H2=7617mm ，D 为320mm ，则： H 1=6457mm ， 因此， ［H 1－（H +800）］/L =12%H =3737mm 由上述计算和运输车辆的条件，可以基本确定适合该井架的钻井液罐理论高度为3m 。但考虑到综合因素，钻井液罐的实际总高约为2.8m ，减去罐面上的附属设施的高度0.5m ，罐体有效实际高度为2.3m 。1．2 罐体整个容积的确定 按照钻井工艺的要求，不同的井深和井径，所需 的最小钻井液的量是不同的，其钻井液的总量Q 总 用下列公式计算： Q 总=Q 井+Q 管+Q 罐 式中：Q 井— ——井筒中储存的钻井液量，m 3；Q 管———地面管汇中储存的钻井液量，m 3；Q 罐———维持砂泵、泥浆泵正常工作时最低液面钻井液罐中储存的钻井液量，m 3。Q 井=∏?d 2?H /4式中：d ———井径，m ；H ———设计井深，m 。 表层套管部分，井眼直径为339.7mm ，深度为0 200m ；技术套管部分，井眼直径为311mm ，深度为200 700m ；油层套管部分，井眼直径为215.9mm ，深度为1000 3000m ；根据上述公式可以计算出： Q 井=∏?（D 表2?H 1/4+D 技2?H 2/4+D 油2? H 3/4） =3.14?（0.342?200/4+0.3112?700/4+0.2162?2100/4）
食品水分活度的检测对品质的影响,与保藏稳定性的关系
食品水分活度的检测对品质的影响，与保藏稳定性的关系 一、水分活度影响着食品的色、香、味和组织结构等品质。 食品中的各种化学、生物化学变化对水分活度都有一定的要求。例如：酶促褐变反应对于食品的质量有着重要意义，它是由于酚氧化酶催化酚类物质形成黑色素所引起的。随着水分活度的减少。酚氧化酶的活性逐步降低；同样，食品内的绝大多数酶，如淀粉酶、过氧化物酶等，在水分活度低于0.85的环境中，催化活性便明显地减弱，但脂酶除外，它在水分活度Aw为0.3甚至0.1时还可保留活性。 非酶促褐变反应---美拉德反应也与水分活度有着密切的关系，当水分活度在0.6~0.7之间时，反应达到最大值；维生素B1的降解在中高水分活度条件下也表现出了最高的反应速度。另外，水分活度对脂肪的非酶氧化反应也有较复杂的影响。这些例子都说明了水分活度值对食品品质有着重要的影响。 二、水分活度影响着食品的保藏稳定性。 微生物的生长繁殖是导致食品腐败变质的重要因素。而它们的生长繁殖与水分活度有密不可分的关系。在各类微生物中，细菌对水分活度的要求最高，Aw0.9时才能生长；其次是酵母菌，Aw的阈值是0.87；再次是霉菌。大多数霉菌在Aw为0.8时就开始繁殖。在食品中，微生物赖以生存的水分主要是自由水，食品内白由水含量越高，水分活度越大，从而使食品更容易受微生物的污染，保藏稳定性也就越差。利用食品的水分活度原理，控制其中的水分活度，就可以提高产品质量、延长食品的保藏期。例如：为了保持饼干、爆米花和薯片的脆性，为了避免颗粒蔗糖、乳粉和速溶咖啡的结块，必须使这些产品的水分活度保持在适当低的条件下；水果软糖中的琼脂、主食面包中添加的乳化剂、糕点生产中添加的甘油等不仅调整了食品的水分活度，而且也改善了食品的质构、口感并延长了保质期。 虽然在食物冻结后不能用水分活度来预测食物的安全性，但在未冻结时，食物的安全性确实与食物的水分活度有着密切的关系。水分活度是确定贮藏期限的一个重要因素。当温度、酸碱度和其他几个因素影响产品中的微生物快速生长的时候，水分活度可以说是控制腐败最重要的因素。总的趋势是，水分活度越小的食物越稳定，较少出现腐败变质现象。具体来说水分活度与食物的安全性的关系可从以下按个方面进行阐述： a .从微生物活动与食物水分活度的关系来看：各类微生物生长都需要一定的水分活度，换句话说，只有食物的水分活度大于某一临界值时，特定的微生物才能生长。一般说来，细菌为aw0.9，酵母为aw0.87，霉菌为aw0.8。一些耐渗透压微生物除外。 b .从酶促反应与食物水分活度的关系来看：水分活度对酶促反应的影响是两个方面的综合，一方面影响酶促反应的底物的可移动性，另一方面影响酶的构象。食品体系中大多数的酶类物质在水分活度小于0.85 时，活性大幅度降低，如淀粉酶、酚氧化酶和多酚氧化酶等。但也有一些酶例外，如酯酶在水分活度为0.3 甚至0.1 时也能引起甘油三酯或甘油二酯的水解。 c .从水分活度与非酶反应的关系来看： 脂质氧化作用：在水分活度较低时食品中的水与氢过氧化物结合而使其不容易产生氧自由基而导致链氧化的结束，当水分活度大于0.4 水分活度的增加增大了食物中氧气的溶解。加速了氧化，而当水分活度大于0.8 反应物被稀释，氧化作用降低。Maillard[。 ] （美拉德）反应：水分活度大于0.7 时底物被稀释。水解反应：水分是水解反应的反应物，所以随着水分活度的增大，水解反应的速度不断增大。 所以，在食品检验中水分活度的测定是一个重要的项目。
【CN210003223U】一种简易的泥浆水循环系统【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920546475.9 (22)申请日 2019.04.20 (73)专利权人 中国华西工程设计建设有限公司 地址 610031 四川省成都市金牛区沙湾东 二路一号世纪加州一幢一单元四至六 楼 (72)发明人 吴鑫泷 周益云 张斌 王永健 刘选 (51)Int.Cl. E21B 21/01(2006.01) (54)实用新型名称一种简易的泥浆水循环系统(57)摘要本实用新型涉及市政设备技术领域，尤其是涉及一种简易的泥浆水循环系统，包括泥浆池、回收池、回流管、冷却管、套管以及水泵，套管竖直设置在泥浆池内部，回收池设置在泥浆池的一侧，套管的侧壁与回收池之间通过回流管连通，套管的上端口与回收池之间通过冷却管连通，水泵设置在冷却管上，回流管与冷却管分别与回收池内部连通，回流管沿着从靠近到远离回收池逐渐向上倾斜，在回收池的底壁上均匀设置有多个分隔板，分隔板的上端面高度低于回流管靠近回收池的端头最低点的高度，在分隔板的两侧设置有用于对污泥进行收集的清理组件，达到了减少回收池内部泥浆水中的泥土量，保证系统持续运 行的效果。权利要求书1页 说明书5页 附图2页CN 210003223 U 2020.01.31 C N 210003223 U
权 利 要 求 书1/1页CN 210003223 U 1.一种简易的泥浆水循环系统，包括泥浆池(1)、回收池(2)、回流管(3)、冷却管(4)、套管(5)以及水泵(6)，套管(5)竖直设置在泥浆池(1)内部，回收池(2)设置在泥浆池(1)的一侧，套管(5)的侧壁与回收池(2)之间通过回流管(3)连通，套管(5)的上端口与回收池(2)之间通过冷却管(4)连通，水泵(6)设置在冷却管(4)上，其特征在于：回流管(3)与冷却管(4)分别在回收池(2)的两端面上与回收池(2)内部连通，回流管(3)沿着从靠近到远离回收池(2)逐渐向上倾斜，回流管(3)靠近回收池(2)的一端靠近回收池(2)的上表面设置，在回收池(2)的底壁上均匀设置有多个分隔板(21)，分隔板(21)所在平面与回收池(2)的两个端面平行，分隔板(21)的上端面高度低于回流管(3)靠近回收池(2)的端头最低点的高度，在分隔板(21)的两侧设置有用于对泥土进行收集的清理组件(7)。 2.根据权利要求1所述的一种简易的泥浆水循环系统，其特征在于：清理组件(7)包括收集箱(71)，收集箱(71)的两侧分别与两个分隔板(21)相抵接，收集箱(71)的一端面与回收池(2)的外表面相平齐。 3.根据权利要求2所述的一种简易的泥浆水循环系统，其特征在于：在收集箱(71)的端面上设置有拉手(72)，拉手(72)设置在回收池(2)的外侧。 4.根据权利要求3所述的一种简易的泥浆水循环系统，其特征在于：在收集箱(71)靠近分隔板(21)的两个侧面上设置有引导面(73)，引导面(73)的最高点与收集箱(71)的上表面相平齐，引导面(73)沿着从靠近到远离分隔板(21)逐渐向下倾斜。 5.根据权利要求1所述的一种简易的泥浆水循环系统，其特征在于：在回流管(3)的一侧设置有用于对回流管(3)进行清洗的清洗组件(8)。 6.根据权利要求5所述的一种简易的泥浆水循环系统，其特征在于：清洗组件(8)包括储水箱(81)、清洗管(82)、第二控制阀(83)以及清洗泵(84)，储水箱(81)设置在回流管(3)的一侧，清洗管(82)的两端分别与储水箱(81)以及回流管(3)内部连通，清洗泵(84)设置在清洗管(82)上，第二控制阀(83)设置在清洗管(82)上。 7.根据权利要求6所述的一种简易的泥浆水循环系统，其特征在于：在回流管(3)靠近套管(5)的一端设置有与回流管(3)相适配的过滤网(31)。 8.根据权利要求7所述的一种简易的泥浆水循环系统，其特征在于：在回流管(3)上设置有第一控制阀(32)，第一控制阀(32)设置在清洗管(82)靠近回收池(2)的一侧。 2
水分活度如何影响食品稳定性
水分活度如何影响食品稳定性 当温度、酸碱度和其他几个因素影响产品中的微生物快速生长时，水分活度可以说是控制腐败及确定贮藏期最重要的因素。通过测量水分活度，可以预知哪些微生物将会或不会成为潜在的腐败因素。总的趋势是，水分活度越小的食品越稳定，较少出现腐败变质现象。除了影响微生物生长，水分活度还决定了食品中酶和维生素C的活度，并且对其口味、香味和颜色等起到决定性作用。我们可从以下几个方面进行阐述： 提交 （1）从微生物活动与食品水分活度的关系来看：各类微生物生长都需要一定的水分活度，微生物在高水分活度下繁殖能力强。换句话说，只有食物的水分活度大于某一临界值时，特定的微生物才能生长，从而引发烘焙食品长霉变质。一般说来，细菌为Aw>0.9，酵母为Aw>0.87，霉菌为Aw>0.8。为了抑制微生物的生长，建议把烘焙食品的水分活度控制在0.8以下，为防霉提供保障。 （2）从酶促反应与食品水分活度的关系来看：酶反应需要水提供反应介质，有时水本身就是反应物。水分活度对酶促反应的影响是两个方面的综合，一方面影响酶促反应底物的可移动性，另一方面影响酶的构象。因此，酶反应依赖于水分活度。食品体系中大多数的酶类物质在水分活度小于0.85 时，活性大幅度降低，如定粉酶、酚氧化酶和多酚氧化酶等。水分活度若在0.3以下，酶活动基本停止，酶促褐变反应也停止，但脂肪氧合酶是例外。
（3）从水分活度与酶反应的关系来看：非酶化学反应在水分活度0.6-0.9之间速率最大，0.3以下和0.9以上速度很低，这是生产者不期望的。但是脂肪氧化反应在水分活度越低越易发生油脂酸败变质。 提交 【必须注意】冰冻后水分活度不再是预测微生物生长和化学反应发生的最佳指标。因为在冰点以下储存时，食品中的自由水分结冰，使剩余溶液的冰点下降、浓度增高，从而可能造成离子强度、pH值、氧化还原电位等改变，促进许多化学反应发生。
食品水分活度与微生物的关系
水分活度与微生物 食品中各种微生物的生长发育是由其水分活度而不是由其含水量决定的。食品的水分活度决定了微生物在食品中萌发的时间、生长速率及死亡率。细菌对水分活度最敏感。水分活度﹤0.90时，细菌不能生长；酵母菌次之，水分活度﹤0.87时大多数酵母菌受到抑制；霉菌的敏感性最差，水分活度﹤0.80时大多数霉菌不生长。水分活度﹥0.91时，微生物变质以细菌为主；水分活度﹤0.91时可抑制一般细菌的生长。在食品原料中加入食盐、糖后，水分活度下降，一般细菌不能生长，但一种嗜盐菌却能生长，就会造成食品的腐败。有效抑制方法是在10℃以下的低温中贮藏，以抑制这种嗜盐菌的生长。毒菌生长的最低水分活度在0.86－0.97。在真空包装的水产和畜产加工制品，流通标准规定其水分活度要保持在0.94以下。 水分活度对酶促反应的影响 水分活度水分活度﹤0.85时，导致食品原料腐败的大部分酶会失去活性，一些生物化学反应就不能进行。酶的反应速率还与酶能否与食品相互接触有关。当酶与食品相互接触时，反应速率较快；当酶与食品相互隔离时，反应速率较慢。 水分活度对食品化学变化的影响 食品中存在着氧化，褐变等化学变化，食品采用热处理的方法可以避免微生物腐败的危险，但化学腐败仍然不可避免。食品中化学反应的速率与水分活度的关系是随着食品的组成、物理状态及其结构而改变的，也受大气组成(特别是氧的浓度)、温度等因素的影响。水分活度对脂肪氧化酸败的影响：水分活度高，脂肪氧化酸败变快。水分活度为0.3－0.4时速率较慢；水分活度﹥0.4时，氧在水中的溶解度增加，并使含脂食品膨胀，暴露了更多的易氧化部位。若再增加水分活度，又稀释了反应体系，反应速率开始降低。 水分活度对美拉德反应的影响： 水分活度在0.6－0.7时最容易发生，水分在一定范围内时，非酶褐变随水分活度增加而增加。水分活度Aw降到0.2以下，褐变难以进行。水分活度大于褐变的高峰值，则因溶质受到稀释而速度减慢。色素的稳定与水分活度：水分活度Aw越大，花青素分解越快。 水分活度对食品质构的影响 水分活度从0.2－0.3增加到0.65时，大多数半干或干燥食品的硬度及黏性增加，各种 脆性食品，必须在较低的Aw下，才能保持其酥脆。水分活度控制在0.35－0.5可保持干燥食品理想性质。 对于含水较多的食品，如冻布丁、蛋糕、面包等，它们的水分活度大于周围空气的相对 湿度，保存时需要防止水分蒸发。 通过食品的包装创造适宜的小环境，尽可能达到不同食品对水分活度的要求。 GYW-1G食品水分活度仪应用范围 GYW-1G食品水分活度仪可广泛应用于面包、馅料、饼干、蛋糕、酱料、膨化食品、休闲食品、脱水食品、干果类、果酱类（萨拉、番茄）、食品添加剂等行业的活度检测中,快速满足烘焙食品、调料、农业、制药、饲料、添加剂、果酱行业等质量检验中对水份活度检测的强烈需求。 GYW-1G食品水分活度仪参数 (1)传感器:美国进口传感器 (2)准确性:0.015AW (3)分辨率: 0.001AW (4)重复性：≤0.005 (5)测量范围：0.000～1.000AW (6)测量精度：温度±0.1℃ 活度±0.015（@25℃）
钻进及循环钻井液
96．如何确定钻进的合理排量？ 答：在密度，粘度，失水，切力都适当的情况下，应当根据井下情况来确定合理排量。如果每次下钻都有遇阻现象每次起钻都遇卡，而且卡点位置随着井深的增加而下移，甚至接上单根就放不到底。出现这种情况说明钻井液排量偏低，应当适当增大排量。如无上述现象，砂样中无异常掉块，则说明排量合理。总之，即能满足井眼底清洗条件，又要防止把井眼冲出．．大肚子。 97．在17又二分之一寸，12又4分之一寸，8又二分之一寸和6寸井眼钻井中，通常都用多大排量井下才能正常？ 答：由于地区不同，岩性不同，钻井液性能不同，排量也有所不同。一般情况下，都有一个可调底适当范围。17又二分之一寸为50－60升每秒，12又四分之一寸为40－50升每秒，8又二分之一寸为25－30升每秒，6寸为15－20升每秒。98．在软地层钻进，排量太大或太小对井眼又哪些害处？ 答：排量太大会冲出．大肚子井段，形成．糖葫芦井眼，导致井下出现复杂情况，排量太小，岩屑返不干净，井内出现沉砂或砂桥，导致下钻遇阻或遇卡等复杂情况。 99．钻井中突然泵压升高，又哪些原因？如何处理？ 答：泵压高的原因：1PDC钻头溜钻2井塌3钻头水眼堵4刮刀钻头的刮刀片断了。
处理：若是PDC钻头溜钻或刮刀钻头的刮刀片断了，应当立即起钻，如果是井塌，泵压会忽高忽低，可以慢慢加大排量，配合转动钻具，进行洗井，待泵压下降，稳定后，才可以恢复钻进。如果钻头水眼堵，应起钻，不能用反循环的方法处理，因为可能性不大，暂时顶通了，过一会很可能还会堵死。 100．钻进中泵压突然升高，如何区分是井塌还是钻头水眼堵所引起？ 答：如果泵压突然升高到某一数值，则不再上升，经循环活动钻具也不下降，短时间内转盘负荷也不加重，这说明钻头的某一个或两个水眼堵了。 如果泵压突然升高，随之转盘负荷也加重，经循环活动钻具，泵压会有所下降，转盘负荷也会减轻，说明是井塌引起。 101．钻进中泵压突然下降而悬重无明显变化，是什么原因？ 答：1钻头水眼掉了2钻头掉了3钻井泵拉杆断了4钻井泵活塞掉了5钻井泵上水凡尔被卡死。 102．钻进中钻具断了又哪些显示，怎么处理？ 答：主要显示1泵压突然下降2方钻杆和水龙带会出现猛地一跳3转盘负荷突然减轻4悬重突然减轻 如果钻具确实断了，应立即起钻，不要试，以防把鱼头形状破坏，导致无法决定下何种打捞工具。起钻后，根据断口形状，再研究下什么打捞工具。 103．钻进中钻具刺了有哪些显示，如何处理和预防？
微生物与水分活度的关系
水活性和微生物的关系 为什么要测量水活性？ 水活性定义为物质中水分含量的活性部分或者说自由水。它影响物质物理、机械、化学、微生物特性，这些包括流淌性、凝聚、内聚力和静态现象。食物上架寿命、颜色、味道、维生素、成分、香味的稳定性；霉菌的生成和微生物的生长特性都直接受水活性值影响。左边的表格显示了部分微生物生长所需要的最低水活性值。水活性的控制对产品的保质期非常重要。 如果我们能测出食物中水活性我们就能预知哪种微生物是导致食物腐败的潜在原因，并能分检出来。让我们考虑一下水活性值为0.81的蛋糕，其保质期为21℃时24天。如果水活性提高到0.85，这些指标将降低为21℃时12天。这表明是水活性值决定了微生物生长率。 同样的，水活性对制药业也非常重要，它提供的数据表达了如下信息：药片的内聚力，药粉的粘结力，包衣的粘着性等等。 水活性与微生物生长 水活性值微生物 1.00 - 0.91 多数细菌 0.91 - 0.87 多数酵母菌 0.87 - 0.80 多数霉菌 0.80 - 0.75 多数嗜盐细菌 0.75 - 0.65 干性霉菌 0.65 - 0.60 耐渗透压酵母菌 什么是水活性？ 水活性是吸湿物质在很小的密闭容器内与周围空间达到平衡时的相对湿度，用0...1.0aw表示。水活性测量主要用在食品行业，常用来检测产品的保质期和质量。 什么是平衡相对湿度(ERH)? 平衡相对湿度(ERH)是指吸湿物质与周围环境水汽交换达到平衡时的相对湿度，用0...100%RH 表示。平衡相对湿度典型应用在造纸和医药领域。同样也应用到任何对湿气敏感的产品中。 水活性与ERH？ 水活性是指食品中的水分存在的状态，即水分与食品的结合程度或者游离程度。结合程度越高，水活性越低，结合程度越低，水活性就越高。而平衡相对湿度(ERH)是指食品周围空气的状态。 什么是水分含量？ 水分含量是指固体物质中水占总质量的百分比。 水活性与水分含量的关系？ 食品的水分含量越高，水活性越大；但两者并不存在简单的正比关系。在恒定温度下，食品
模块钻机泥浆循环系统
海洋模块钻机培训材料 第二部分：泥浆循环工艺和固控系统
随着钻井技术的发展,钻井液的各项性能指标已成为科学钻井的重要标志。钻井液是钻井过程的血液，它的作用是：清除并悬浮井底岩屑，携带至地面使其进行沉降；冷却钻头及钻具；形成低渗透泥饼并覆盖井壁；控制地层压力；承受部分套管和钻具的重量；保护井眼并提供井下资料；减少油层损耗；将水功率传递给钻头；防止钻具腐蚀等。固相控制系统通过物理方法清除钻井液中有害固相，调整钻井液的各项性能，储备钻井液，它的合理配备与使用对提高钻井速度、保护油气层、调整钻井液性能和降低钻井成本起着重要的作用。 高压泥浆系统的设计能为钻井操作提供最佳的性能。各台高压泥浆泵既能同时运行，又能根据钻井和维修的需要单独运行。从高压泥浆泵安全阀引出的泥浆排放管应是自排式的，否则，泥浆容易在排放管内沉积、堵塞，导致高压泥浆泵超压。正常钻进时的泥浆来自泥浆储存罐，从高压泥浆泵将吸入的泥浆增压后输送到高压泥浆立管管汇，经水龙带进钻杆后至井底，携带岩屑再从环空返回至喇叭口，进井口返回泥浆槽，经分流盒分流，振动筛除掉大的岩屑后流入泥浆处理罐，除气、除砂、除泥后返回泥浆罐循环使用。同时高压泥浆管汇泵出口也与节流压井管汇连接，用于井控作业。 一、固相控制系统的构成及配置参数 固相控制系统的构成 固相控制系统（简称固控系统）是钻机钻井时用来贮存、配置、循环和净化钻井液的重要装备。一般由钻井液罐和振动筛、除气器、除砂清洁器、除泥清洁器、离心机等必要的五级净化设备以及高架管路（从井口至振动筛）、钻井泵吸入管路、混合泵抽吸及排出管路、海水管路、钻进水管路、基油管路、中压钻井液枪管路、剪切泵抽吸及排出管路、罐底连通管路、补给管路、排放管路等多种管路组成。系统还配有钻井液补给装置、加重漏斗、加重泵、除砂泵、除泥泵、剪切泵、补给泵、基油泵、搅拌器等辅助设备。另外，还配有走道、梯子、栏杆等安全防护装置。它可以有效地除去钻井液中大于5－15 m的有害固相，保留有用固相，为钻井作业提供优质的钻井液。 固控系统的主要配置参数 为了保障钻井工况对钻井液质与量的需要，不同型号的钻机在固控系统配备上（固控罐的容积、设备配置、流程布置等）有区别。 根据SY/T6223－2005《钻进液净化装置的使用和维护》中的内容，4000m——7000m
泥浆循环工艺方案
泥浆循环工艺 1、泥浆的组成和作用 地下连续墙成槽过程中，为保持开挖沟槽土壁的稳定，要不间断的向槽中供给优质的稳定液-泥浆。泥浆选用和管理好坏，将直接影响到连续墙的工程质量。常用泥浆是由膨润土（或粘土），水和一些化学稳定剂（如火碱CMC、碳酸钠）等组成。 泥浆在成槽过程中起液体支撑。保护开挖槽面的稳定；使开挖出的泥渣悬浮不沉淀，防止地下水流入或浆液漏掉；冷却切削机具；刀具切土的润滑等等作用，其中最重要的是固壁作用，它是确保挖槽机成槽的关键。 2、泥浆配合比的选择 泥浆应有一定的造模性、理化稳定性、流动性和适当的比重。泥浆控制的主要技术性能指标如表8-104。当采用反循环排渣和冲抓钻成孔以及在粘性土层钻进时，亦可只考虑比重、粘度、胶体率三项指标。选择泥浆即要考虑护壁、携渣效果，又要考虑经济性，应因地制宜的选用。常用泥浆参考配合比见表8-105。 在粘性土或粉质粘土为主的地质条件下，如土质中粘土含量大于50%，塑性指数大于20，含砂量小于5%，二氧化硅与三氧化铝含量的比值为3-4，亦可采用自成泥浆或半自成泥浆护壁，即用开挖槽中的粘土为造浆原料，利用钻机对土体的旋转切削使之成很细的颗粒自造泥浆护壁，或再加入少量化学稳定剂进行半自成泥浆护壁，以简化泥浆制配，再生工艺，省去在槽外设置较多的制浆、回收专用设备，降低泥浆费用。成槽过程中，泥浆的比重调节进水量和钻进速度来控制。采用直接输入清水造浆，应通过导管从钻头孔射出，不得将水直接注入槽内。但本法应经成槽试验，能确保土壁稳定时方可使用，并要求成槽必须连续依顺序作业。
3、泥浆循环工艺 泥浆的循环有正循环和反循环两种。当采用砂石泵反循环排渣时，依砂石泵是否潜入泥浆中，由分为泵举式和泵吸式两种。循环使用机具和方法如图8-90。抓斗成槽机和冲击钻成槽多用正循环方式；多头钻挖槽机成槽多用反循环方式。正循环成槽多用污水泵送走，反循环方式钻进过程中的泥渣用砂石泵、吸力泵或空气吸泥机送至地面。采用泵举式操作简单，排泥效率高，吸力泵适于在40m深以内使用。 4、泥浆制配与管理 （1）膨润土泥浆应以搅拌器搅拌均匀，拌好后，在贮浆池内一般静止 24h以上，最低不少于3h，以便膨润土颗粒充分水化、膨胀、确保泥浆质量。 （2）采用膨润土泥浆，一般新浆比重控制在1.04-1.05；循环过程中的泥浆在 1.25-1.30以下，遇公散地层，泥浆比重可适当加大；灌注混凝土前，槽内泥 浆应控制在1.15-1.20以下。 （3）在成槽内补充新泥浆，使其充满整修槽段。泥浆面应保持高出地下水位 0.5m以上，亦不应低于导墙顶面0.3m。 （4）在同一槽段钻进，遇不同地质条件和土层，要注意调整泥浆的性能和配合比，保证顺利施工，对新浆拌制后，静置24h，要测一次全项目((含砂量除外)，成槽过程中，每进尺3-5m或每测定泥浆比重和粘度；在清槽前后，各测一次比重、粘度；在灌筑混凝土前测一次比重。取样位置在槽段底部，中部及上口；失水量、泥皮厚度和PH值，在每槽段的中部和底部各测一次。 发现不符规定指标要求，随时进行调整。 钢筋笼的加工和吊放 1、钢筋笼的加工 钢筋笼的加工应设计钢筋配置图和槽段的主吊放机具条件而定。钢筋笼在现场地面平卧组装。先将闭合钢箍排列整齐，再将通长主筋集资穿入钢箍，点焊就位，要求平整度差不得大于5cm，为保证钢筋笼具有足够的风度，吊放时不变形，钢筋笼除设结构受力筋外，一般还设纵向钢筋桁架和主筋平面内的水平和斜向拉条和闭合箍筋点焊成骨架，钢筋笼的主筋和箍筋交点采用点焊，也可视钢筋笼结构情况除四周两道主筋交点全部点焊外，其余采用50%交错点焊，成型时用的临时
饲料水分活度和其含水率的关系及饲料水分控制方案
饲料水分活度和其含水率的关系及饲料水分控制方案 成品饲料的含水量长期以来一直是一个重要的品质参数。在许多国家，立法规定了饲料的含水量范围。在现代动物营养里，从多方面考虑饲料含水量已越来越重要了。 一、饲料水分活度及含水率的关系 含水量影响微生物活动、昆虫的侵袭、适口性、采食量、颜色、质地和加工特性，进而会影响饲料的营养价值、消化率、饲料颗粒品质、饲料的保质期和饲料加工的经济价值。 饲料原料和成品饲料的水分含量传统上用水占饲料重量的百分比表示。该水的重量实际上是指105的烘箱内加热饲料所挥发出来的水的重量。然而粗水分并不是控制饲料保存的因素。真正的参数应是原料里可用于维持微生物生长的实际水的重量。如果其中的水不能被利用，那么微生物就不能生长。这种现象经常会在糖蜜中看到。除非另加水稀释糖蜜，否则不管糖蜜含水量多高，微生物都不会在其间生长。 为了有效控制饲料含水量，需要同时考虑饲料虐水的数量和质量。饲料的粗水分是一个定量指标，但是这一指标对于词料里水的数量、饲料营养素利用、维持微生物的生长，尤其是霉菌的生长均不备参考价值。完要全理解饲料水分和微生物生长之间的相互关系必须同时考虑粗水分和水活度。 水活度是饲料里水的蒸发压（Pfeed)与纯水的蒸发压（P0）之比： 水活度（aw)=Pfeed/P0 水活度范围在0?1.00，纯水的水活度值为1.00。对于复杂混合物比如饲料，渗透力和其他引力通常会降低水活度，使其低于1.00。水活度也与密封容器里样品上部空气的相对湿度有关： 水活度（aw)=相对湿度（%）/100 这表明如果一种饲料样品被密封在一个容器里，饲料上方的空气湿度将上升到一个稳定的或者大约是57%的平衡值，也就是说这种饲料的水活度是0.57。水活度实质上是度量饲料内的结合水，以及不能被化学或微生物的活动进一步利用的水的指标。 微生物需要可利用水用于生长和新陈代谢，这种可利用的水最好通过水活度来衡量。不同微生物对水活度的反应不同。一般来说，酵母和霉菌能在一个低的水活度下生长，而细菌则不能。大多数细菌生长要求水活度值在0.95以上，但是一些霉菌和酵母在水活度值0.40的条件下也能生长。水活度值低于0.75时，DNA结构被破坏，活细胞不能再生存。 水活度长期被用于食品和制药工业中，用来表示一个产品里可利用水的数量，以及研发用于控制微生物生长的生产工艺和产品。改变食品的水活度常常通过添加水溶性物质如葡萄糖、蔗糖、糖浆或食盐来完成。 然而从饲料含水量控制考虑，水活度还是有价值的，因为它能确保饲料生产时既能达到最大的含水量而不会被微生物破坏。这个指标还具有相当大的经济价值，因为在饲料原料保存和饲料加工生产中水分丢失与产品重量的减少密切相关，由此造成产量损失有时高达3%。这种产量损失要么必须由生产者作为一项额外的操作费来承担，要么必须通过有效控制成品饲料的水分含量来避免。 二、饲料水分含量控制方案-饲料快速水分测定仪 A、技术参数 1、称重范围：0-60g 可调试测试空间为3cm 2、水分测定范围：0.01-100% 3、样品质量：0.50-60g 4、加热温度范围：起始-180℃
水分活度
水分活度 水分活度是指食品中水分存在的状态，即水分与食品结合程度（游离程度）。（1）水分活度值越高，结合程度越低；水分活度值越低，结合程度越高；(2) 水分活度数值：用Aw表示，水分活度值等于用百分率表示的相对湿度，其数值在0-1之间。溶液中水的蒸气分压P与纯水蒸气压Q的比值，Aw=P/Q (3)水分活度的测试意义：Aw值对食品保藏具有重要的意义。含有水分的食物等由于其水分活度之不同，其储藏期的稳定性也不同。利用水分活度的测试，反映物质的保质期，已逐渐成为食品，医药，生物制品等行业中检验的重要指标。(4) 测试方法：水分活度的测定方法有传统的扩散法和ERH水分活度测试法等。ERH 水分活度测试法：通过测试含水物品表面与样品周围环境气体达成平衡状态的特性，进而测试水分活度，该方法为国际近年来关注的新型理化测试原理。HBD5MS2100水分活度测试仪就是应用ERH法测试水分活度Aw值。 水分活度与食品安全性的关系： 虽然在食物冻结后不能用水分活度来预测食物的安全性，但在未冻结时，食物的安全性确实与食物的水分活度有着密切的关系。水分活度是确定贮藏期限的一个重要因素。当温度、酸碱度和其他几个因素影响产品中的微生物快速生长的时候，水分活度可以说是控制腐败最重要的因素。总的趋势是，水分活度越小的食物越稳定，较少出现腐败变质现象。具体来说水分活度与食物的安全性的关系可从以下按个方面进行阐述： a 从微生物活动与食物水分活度的关系来看：各类微生物生长都需要一定的水分活度，换句话说，只有食物的水分活度大于某一临界值时，特定的微生物才能生长。一般说来，细菌为aw>0.9，酵母为aw>0.87，霉菌为aw>0.8。一些耐渗透压微生物除外。 b 从酶促反应与食物水分活度的关系来看：水分活度对酶促反应的影响是两个方面的综合，一方面影响酶促反应的底物的可移动性，另一方面影响酶的构象。食品体系中大多数的酶类物质在水分活度小于0.85 时，活性大幅度降低，如淀粉酶、酚氧化酶和多酚氧化酶等。 但也有一些酶例外，如酯酶在水分活度为0.3 甚至0.1 时也能引起甘油三酯或甘油二酯的水解。 c 从水分活度与非酶反应的关系来看：脂质氧化作用：在水分活度较低时食品中的水与氢过氧化物结合而使其不容易产生氧自由基而导致链氧化的结束，当水分活度大于0.4 水分活度的增加增大了食物中氧气的溶解。加速了氧化，而当水分活度大于0.8 反应物被稀释， 氧化作用降低。Maillard 反应：水分活度大于0.7 时底物被稀释。水解反应：水分是水解反应的反应物，所以随着水分活度的增大，水解反应的速度不断增大。食用油脂氧化与水分活度的关系如何？