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能源需求量日益增加,常规油气资源与干热岩等非常规能源的勘探开发进入新阶段。随着钻探环境日益复杂,钻探深度不断加深,保证高温高压环境下的安全高效钻进成为当前能源开发利用的技术难题。钻井液作为钻探工程的重要组成部分,高温高压环境对其提出了更高的要求。降滤失剂在维持井壁稳定和保证钻探工程顺利进行方面发挥着极其重要作用,当前降滤失剂普遍存在不耐高温缺点,抗高温降滤失剂成为当前钻井液研究的热点之一。磺酸盐多元共聚物具有较好高温稳定性,本文在理论分析基础上,设计制备了两种新型磺酸盐共聚物PADAD与Co-starch作为新型抗高温降滤失剂,并对两种磺酸盐多元共聚物进行了性能评价及机理分析。主要完成工作如下:(1)以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为磺酸盐单体,加入丙烯酰胺(AM)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)以及阳离子单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)合成两性离子共聚物PADAD。将土豆淀粉引入共聚物降滤失剂的合成,在淀粉高分子结构中接枝AMPS与AM两种单体制备了降滤失剂Co-starch。两种新型共聚物降滤失剂合成均采用自由基聚合,以过硫酸钾作为引发剂。(2)对两种新型降滤失剂进行红外光谱测试,制备的磺酸盐多元共聚物符合实验预期;进一步热重测试表明制备的磺酸盐共聚物在290℃前未发生明显热分解,具有较好耐温性。(3)对降滤失剂PADAD与Co-starch进行降滤失性能评价。含0.5%PADAD与0.5%Co-starch钻井液体系常温中压静滤失量分别低至9.6ml和11.4ml,经过160℃高温老化后含0.5%PADAD钻井液常温中压静滤失量依旧能够保持在16ml,含0.5%Co-starch钻井液常温中压静滤失量180℃高温老化后低至16.4ml,表明PADAD与Co-starch具有较好的降滤失效果及耐高温性能。流变性能测试结果表明PADAD与Co-starch两种降滤失剂能够有效提高钻井液的粘度,改善钻井液的流型。进一步实验发现,含PADAD与Co-starch钻井液中分别添加硫代硫酸钠与柠檬酸钠两种抗氧化剂后其降滤失性能进一步提升,钻井液体系180℃高温老化后静滤失量低于13ml,高温高压静滤失量低至18ml。通过粒度分析、X射线衍射分析、zeta电位分析和扫描电镜分析等表征手段等对合成的共聚物PADAD与Co-starch在高温环境下提高钻井液降滤失效果的作用机理进行分析研究。论文认为合成的共聚物降滤失剂本身具有较好耐高温性质,在高温环境也能够形成较好网格结构,封堵孔隙结构,并且能够改善粘土颗粒高温条件下在钻井液中的分散状态,PADAD与Co-starch两种新型降滤失剂与粘土矿物相互配合,共同形成较为致密的泥皮结构以达到降滤失效果。制备得到的两种抗高温降滤失剂PADAD与Co-starch经实验验证能够有效提高钻井液高温环境下降滤失性能,共聚物制备材料相对低廉环保,能够作为新型的钻井液处理剂应用于实际钻探工程中。本文对钻井液高温降滤失剂的机理探究工作对于钻井液处理剂的研发与应用具有借鉴意义。