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目前,深井钻井对钻井液的要求越来越高,为确保超高温深井的安全、钻井速度,需要建立耐高温且抗盐钙侵入的钻井液配方体系来满足工程需要,降滤失剂作为钻井液的核心处理剂,在高温条件下钻井液必须兼具稳定性、滤失性以及抑制性。基于此,本文以抗高温且具有抑制性的钻井液降滤失剂为出发点,研究出一种钙新型磺基甜菜碱钻井液降滤失剂。本文采用N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺(DMAPMA)和1,3-丙烷磺内酯合成甜菜碱型两性离子功能单体3-(2-甲基丙烯酰胺丙基二甲胺基)丙磺酸盐(DMAPMAS),选取丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)与N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)与合成的DMAPMAS为原料,以K2S208为引发剂,采用水溶液聚合法合成降滤失剂PADAN。通过单因素实验优化合成条件,最优合成条件为:m(AM:AMPS:NVP:DMAPMAS)=60:20:6:14,引发剂 K2S2O8加量为单体总质量的0.6%,单体总质量分数为30.0%,反应体系的pH值为7.0,反应时间为5 h,反应温度为55℃。红外光谱和核磁氢谱分析表明,合成的降滤失剂为目标产物。热分析表明,降滤失剂PADAN具有良好的热稳定性,在313℃之前,降滤失剂未发生明显的热降解。对降滤失剂PADAN的溶液性能、降滤失性能、耐温性能、耐盐性能、流变性等进行系统的评价。其实验结果显示,PADAN加量为2.0%时,淡水基浆及复合盐水基浆经200℃老化16 h后的API滤失量分别为4.3 mL、3.2 mL和16.6 mL、19.2 mL。2.0%聚合物钻井液体系抗NaCl可达饱和,NaCl质量分数为36%时,体系的API滤失量为4.0 mL。CaCl2质量分数为1.0%时,聚合物-钙盐基浆体系经160℃老化16 h前后的API失水量分别为4.8 mL和18.8 mL。研究PADAN与JT-888、SP-8和MAN104在相同条件下的抑制性能,结果证明PADAN的抑制性能优于后三种处理剂。采用扫描电镜和激光粒度分析仪研究了共聚物降滤失剂PAD AN对钻井液泥饼形貌和粒度分布的影响,扫描电镜结果显示,该共聚物降滤失剂通过吸附与包裹作用增强了粘土颗粒在高温盐钙环境中的分散程度,提高了钻井液的滤饼质量。通过激光粒度仪分析可知,降滤失剂PADAN能稳定粘土颗粒,PADAN的加入使得钻井液中粒径在0.1μm-1μm的微细颗粒所占比例显著提高,粒中径和平均径均减小,钻井液的粒度分布更加合理。对比4种常用的降滤失剂FT-1、SMC、YN-1和HJ-3,合成的PADAN做降滤失剂具有更好的将滤失性及耐温性能。配伍性研究表明,PADAN与磺化聚合物SMC、SMP-Ⅱ和SPNH在淡水基浆和复合盐水基浆中复配使用有可以效降低钻井液的滤失量和改善体系的流变性能。适应性评价结果表明降滤失剂PADAN的适应性良好,其中,在磺化钻井液体系和聚磺KCl钻井液体系中的降滤失效果显著,配伍性好,并且对钻井液体系的流变性影响较小,具有良好的适应性。