2. 合成聚合物类降滤失剂

合成聚合物类降滤失剂以乙烯基聚合物为主，该类降滤失剂通常以AM及多种功能性单体为原料，经过共聚反应形成的一元或多元聚合物。国外对聚合物类降滤失剂的研究较早，特别是以AMPS类聚合物系列商业化产品已成功研发及推广，如德国巴斯夫公司的COP、Polydrill等聚合物类降滤失剂系列产品，美国贝克休斯公司的Pyro-Trol、KemSeal聚合物类降滤失剂系列产品等，相关产品及技术占国际主导地位。

我国聚合物类降滤失剂研究起步较晚，但随着地层高温、高压、高盐等苛刻条件对降滤失剂性能的要求逐渐提高，合成聚合物类降滤失剂由于具备分子链热稳定性好、分子结构可调控性强、功能单体种类多且来源广、合成工艺相对简单等优点，近年来逐渐成为研究热点。合成聚合物类降滤失剂根据分子空间几何构型，主要包括线型聚合物降滤失剂、支链型聚合物降滤失剂及微交联型聚合物降滤失剂。

2.1 线型聚合物降滤失剂

线型聚合物是研究最为广泛的一类合成聚合物类降滤失剂，该类聚合物常采用丙烯酰胺类单体与强水化、强吸附、刚性等单体聚合而成，具有分子量大、水溶性好、易溶胀等特征。线型聚合物分子结构柔顺，易通过形变封堵泥饼孔隙，具有突出的降滤失效果。

国内线型聚合物合成常用单体包括丙烯酰胺类单体、阴离子类单体、阳离子类单体、两性离子类单体、环状类单体、有机硅类单体等，主要单体种类及作用详见表2。

随着深井超深井钻井面临高温、高盐等苛刻地质工况越来越多，聚合物类降滤失剂研发逐渐向抗超高温、耐盐钙方向发展，聚合物类型逐渐由二元、三元聚合物拓展为多元聚合物。研究人员在功能单体筛选、聚合方法优化、处理剂评价、作用机理探究等方法进行了广泛研究，利用强水化单体提升聚合物水化能力、环状单体增强分子刚性、强吸附基团强化黏土稳定性等合成了系列抗温、抗盐性能良好的聚合物类降滤失剂，相关研究取得显著进步，产品性能达到或超过了国外同类产品。

罗明望等以AMPS、DMAM、N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）及二烯丙基二甲基氯化铵（DMDAAC）为原料通过水溶液聚合方法合成了一种四元聚合物降滤失剂（PANAD）。 该 处 理 剂 抗 温 达 230 ℃ ，抗 NaCl 达20%，抗盐降滤失性能优于国外先进降滤失剂产品Driscal D。 颜 星 等优 选 DMAM、苯 乙 烯 磺 酸 钠（SSS）、DMDAAC和NVP等4种单体，制备了抗高温抗饱和盐降滤失剂FLA-1。该处理剂饱和盐水浆在220 ℃热滚16 h后，高温高压滤失量为15.5 mL，具有良好的抗高温抗饱和盐能力。

近年来，研究人员探索引入两性离子单体增强抗盐能力、引入有机硅单体强化与黏土相互作用等方法提升聚合物类抗温抗盐性能。两性离子聚合物合成主要分为两种方式，一种是在分子结构中同时引入阴离子单体和阳离子单体，另一种方式是引入分子结构中同时具备阴离子和阳离子的单体，如甜菜碱型单体；有机硅聚合物主要通过采用硅烷偶联剂对聚合物进行改性，高温条件下聚合物Si—H与黏土表面—OH发生反应，形成牢固的化学键强化对黏土的吸附作用。相关研究成果取得突出进展。

张蒙等采用AM、NVP、AMPS及自制的甜菜碱型单体（2-甲基丙烯酰胺丙基二甲胺基）丙磺酸盐（DMAPMAS）制备两性离子共聚物降滤失剂PADAN。该处理剂抗温达200 ℃，抗饱和盐及1%CaCl2，同时具有良好的抑制效果。由福昌等优选乙烯基三甲氧基硅烷（A-171）、AM、N-乙烯基己内酰胺（NVCL）、AMPS四种单体，合成新型有机硅降滤失剂。该处理剂抗温达200 ℃，抗CaCl2达15%，具有较好的高温稳定性和抗盐性能。

2.2 支链型聚合物降滤失剂

支链型聚合物是在线型聚合物上引入长侧链基团，增强分子结构刚性，在高温高盐条件下聚合物由于存在长侧链，空间位阻较大，分子链难以卷曲，具有较大的流体力学半径，因而能维持较好的黏度及降滤失效果。支链型聚合物降滤失剂主要包括梳型聚合物及疏水缔合聚合物。

国内研究人员主要采用在分子中引入烯丙基聚氧乙烯醚（APEG）等单体合成梳型聚合物。疏水缔合聚合物是通过在聚合物链上引入长链烷基制备一类支链型聚合物。在水溶液中此类聚合物达到临界缔合浓度后易形成分子间物理交联网状结构，有利于提高聚合物的耐温耐盐性能。主要疏水单体包括长链烷基阳离子、苯乙烯等。支链化聚合物相关研究为抗温抗盐聚合物降滤失剂研发提供了新思路，具有广阔的应用前景。

徐运波等针对线性聚合物抗高盐钙能力不足的问题，以APEG、AM及AMPS合成梳型聚合物降滤失剂（DMP-1），该处理剂180 ℃热滚后黏度降低率小于42%，基浆中加量为0.5% DMP-1，温度在200 ℃时降滤失效果基本稳定，180 ℃下能抗饱和NaCl及3％CaCl2。全红平等以APEG、AM、AMPS、NVP及乙二醇乙烯醚为原料，采用水溶液聚合方法合成一种五元梳型聚合物降滤失剂。240 ℃热滚后中压滤失量为25 mL，150 ℃条件下抗饱和盐、高温热稳定性及降滤失性能优良。李东等采用 AM、AMPS、十 八 烷 基 二 甲 基 烯 丙 基 氯 化 铵（DMAAC-18）等单体合成一种新型疏水缔合聚合物。随着盐浓度增加（NaCl＜20%），聚合物降滤失效果先降低后增加。该处理剂抗温达180 ℃，抗NaCl达35%。

2.3 微交联型聚合物降滤失剂

微交联型聚合物通过在聚合反应中加入交联剂，形成适度交联的聚合物。该类聚合物研发思路主要是在保证水溶性的前提下增大分子量，提高聚合物分子链的刚性，形成适度交联三维网状结构，从而提高聚合物抗温抗盐能力。

戎克生等以AM、AMPS、NVP及交联剂TDED为反应单体，制备微交联型降滤失剂PTAPN，240 ℃老化后具有良好的降滤失性及流变性，配伍性良好，高温老化后高温高压滤失量为12.6 mL，降滤失效果明显优于线性聚合物。然而该类聚合物存在交联剂选择要求高、反应可控性差等不足，相关研究报道较少。

合成聚合物类降滤失剂在产品研发及推广方面成效显著，在国内占有一定市场份额，然而在抗温抗盐性能上与国外先进技术仍然存在差距。在理论研究方面缺乏对聚合物分子链之间、聚合物与黏土之间、高温高盐作用下聚合物失效机理等系统性研究。产品性能方面主要存在产品质量控制不足、优质功能单体产业化相对滞后、产品结构及制备工艺相对单一等问题。

今后需加强对相关基础理论的研究，以期用于指导聚合物降滤失剂的分子设计、结构优化，进而减少低水平重复性研究工作。此外，国内对于环境保护要求日趋严格，钻井液的环境无毒性研究逐渐增多。开发环保型合成聚合物降滤失剂，减少废弃钻井液污染有望成为今后水基钻井液降滤失剂发展的研究方向之一。