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抗高温降失水剂对于高温钻井液的失水性能影响较大,继而影响整个钻井施工,所以在向深部地层寻找油气热的背景下,研究新型抗高温降失水剂具有理论和实际意义。本文根据近几十年国内外合成类抗高温降失水剂的普遍特征,并针对其存在的问题,合成了SMA/CaCO3/CaCl2@SiO2和PSA/Ca-MMT/CaCl2@SiO2两种有机/无机杂化碱激发抗高温降失水剂。该处理剂是由碳酸钙或钙土和具有特殊功能的高分子材料苯乙烯-马来酸酐共聚物SMA或苯乙烯-丙烯酸共聚物PSA通过硅烷偶联剂KH550接枝共聚,同时引入钙离子,最后再用二氧化硅进行包裹的一种四步合成杂化处理剂。该降失水剂的特点:1)引入碳酸钙或钙土来实现抗高温的效果;2)引入二氧化硅,通过二氧化硅包裹接枝共聚物来实现碱激发及过程控制;3)引入钙离子,通过与二氧化硅和氢氧化钠反应得到的硅酸钠结合来实现多种降失水机理同时起作用;4)引入耐盐性强的原材料以提高处理剂的抗盐性能。化学表征表明:SMA/CaCO3/CaCl2@SiO2和PSA/Ca-MMT/CaCl2@SiO2热分解温度分别为200oC和400oC;SMA和二氧化硅的无定晶型对杂化产物有一定影响;外层二氧化硅比较致密均匀地沉淀在共聚物表面。高温钻井液性能评价表明:在200oC条件下, SMA/CaCO3/CaCl2@SiO2和PSA/Ca-MMT/CaCl2@SiO2在水基钻井液基浆中的失水量分别为26mL和26.5mL(基浆为98mL),少于SMP(48mL);并且在常温、50oC、100oC和150oC的情况下降失水效果良好。二者在氯化钠基钻井液中的失水量分别为34.5mL和62.5mL(基浆全失);在聚合物基钻井液中的失水量分别为26mL和29.5mL(基浆为96mL)。同时可知降失水剂对基浆的流变性能影响较小,且该影响主要体现在硅酸钠的相对含量对流变性的影响。最后得到SMA/CaCO3/CaCl2@SiO2和PSA/Ca-MMT/CaCl2@SiO2在3%膨润土+0.75%氢氧化钠的基浆中的最优加量均为1%。SMA/CaCO3/CaCl2@SiO2和PSA/Ca-MMT/CaCl2@SiO2的降失水机理:1)外层的二氧化硅在碱性条件下反应生成硅酸钠,温度越高反应越激烈;2)反应到一定程度,内层的钙离子释放出来,与硅酸钠反应生成硅酸钙;3)最后,SMA与改性碳酸钙的接枝共聚物或者PSA与改性Ca-MMT的接枝共聚物通过咬合填充作用以及未反应大分子余链形成网架结构的作用、硅酸钙通过填充作用和硅酸钠通过成膜作用共同起作用来降失水。