摘 要：

深井钻探中高温高盐环境易导致钻井液性能失效，引发井塌、井漏等事故，影响钻井安全与效率。降滤失剂作为钻井液体系中最主要的添加剂之一，通过护胶、增黏、堵塞等方式降低钻井液滤失量，达到降低地层损害、维持井壁稳定的作用。随着我国深井超深井作业量不断提高，钻遇高温高压地层、盐膏层等工况逐渐增多，抗温抗盐降滤失剂的研发已成为攻克复杂井高温钻井液技术的关键问题。

降滤失剂作为钻井液处理剂中销量较大、研究最广泛的核心材料之一，通过吸附、水化作用与黏土粒子结合形成稳定的空间网状结构，在井壁形成致密的低渗透率泥饼，显著降低钻井液滤液侵入地层、滤失量过大导致的循环流体泵送困难及井壁失稳风险。降滤失剂的抗温抗盐性能是保障高温深井钻井过程中含盐地层水基钻井液性能稳定的关键，近年来已成为国内外水基钻井液技术研究的热点，一直受到国内相关科研工作者和生产厂家的重视。

 目前抗温抗盐降滤失剂产品种类多，但行业内对产品主要成分、分子结构与抗温抗盐性能的关系缺乏深入了解，影响了抗温抗盐降滤失剂的研究。为此，对国内外广泛使用的水基钻井液降滤失剂进行了分类，按主要组成分为天然高分子材料、合成聚合物和有机/无机复合材料三大类。

本文概述三种抗温抗盐型水基钻井液用降滤失剂，主要包括天然高分子及改性材料降滤失剂、合成聚合物类降滤失剂和无机/有机复合材料降滤失剂。从原料组成、合成（改性）方法及产品性能等方面总结了抗温抗盐水基钻井液降滤失剂的研究成果，探讨了国内抗温抗盐水基钻井液降滤失剂的发展方向，为抗温抗盐降滤失剂的研发及应用提供理论指导。

1. 天然高分子及改性材料降滤失剂

天然高分子材料有着来源丰富、绿色环保、价格便宜等优势，在石油工业领域有着广泛应用。然而天然高分子材料在抗温抗盐性能上存在明显的不足，难以满足现场实际需求。经过对天然材料进行化学改性，可有效提高天然高分子材料的抗温抗盐能力，改善降滤失性能。目前，天然高分子材料降滤失剂主要包括淀粉类、纤维素类和腐殖酸等三类。

1.1淀粉类降滤失剂

淀粉是由α-葡萄糖聚合形成的天然多糖高分子，葡萄糖单体上C2、C3和C6位羟基可作为活性位点进行化学改性。根据改性方法可将淀粉类降滤失剂分为醚化淀粉、接枝共聚淀粉、交联淀粉等。

醚化淀粉是通过淀粉与环氧丙烷、氯乙酸钠等改性及进行醚化反应制备的改性淀粉，商业化程度高的产品主要包括羧甲基淀粉（CMS）、羟丙基淀粉（HPS）等。CMS是一 种 阴 离 子 型 醚 化 淀 粉 ，抗 温 能 力 一 般 在 120~130 ℃，有一定的耐盐性，但抗高价盐性能较弱，其中含钾盐的CMS产品还具有稳定页岩、减少孔径膨胀的作用。HPS通过淀粉与环氧丙烷等物质反应制备，不含离子型基团，在抗盐抗钙性能上优于CMS。淀粉的醚化产物虽然有良好的抗盐性能，但抗温不足，最高使用温度一般不超过130 ℃。

通过使用链转移剂在淀粉主链生成自由基可实现淀粉与乙烯基单体的接枝共聚，从而得到接枝共聚改性淀粉。乙烯基单体上带有功能基团，接枝共聚可提高淀粉的抗温耐温能力。张耀元等合成出一种改性淀粉降滤失剂St-AANDP，通过在分子链引入苯环结构，可使淀粉材料的抗温能力提高至160 ℃，且抗盐达饱和。

交联淀粉是利用环氧氯丙烷、三偏磷酸钠等交联剂使淀粉分子间发生化学交联而制备的改性淀粉。通过形成稳定的空间网状结构，可减少高温下化学键断裂，使淀粉的抗温能力显著增强，并且有一定的封堵能力。李佳琦等合成了一种交联淀粉钻井液降滤失剂，与羧甲基淀粉降滤失剂相比，该降滤失剂抗高温能力明显提升，在160 ℃的条件下API 滤失量为11.0 mL。陈思琪等人以N-羟基琥珀亚酰胺（NHC）为交联剂合成了一种淀粉微球，150 ℃老化后可使10% 盐水基浆、1%CaCl2基浆的API 滤失量分别下降55%和60%，还可实现微裂缝的封堵。

1.2纤维素类降滤失剂

纤维素与淀粉同为多糖大分子，但纤维素的单体为β-葡萄糖，且聚合度更高，分子内、分子间氢键作用强，使得纤维素材料在抗温性能上优于淀粉，但水溶性较差，必须经过化学改性才可应用于水基钻井液中。纤维素改性降滤失剂产品主要包括纤维素醚类、接枝共聚改性纤维素。

纤维素醚类降滤失剂主要有羧甲基纤维素（CMC）、羟乙基纤维素（HEC）及聚阴离子纤维素（PAC）等。CMC降滤失剂在钻井液中应用最早，但抗温能力较弱，一般不超过130 ℃。PAC与CMC 具有相似化学结构，同属于阴离子型纤维素醚，但PAC分子取代度高、取代基团分布更均匀，抗温耐盐性能更优良，市售的PAC产品抗温能力可达180 ℃。HEC属于非离子型纤维素醚，比阴离子型纤维素醚的耐盐性能更强，也有一定的抗钙能力，适用于高盐环境的钻井液。

纤维素接枝共聚改性降滤失剂的相关研究较少，主要是在CMC和PAC的基础上进行改性。赵宝全在CMC上接枝了丙烯酰胺（AM）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（METAC），制备了一种接枝共聚改性纤维素降滤失剂，该降滤失剂抗温达150 ℃、抗30%NaCl、抗1.5%CaCl2，还具有良好生物降解性能，可应用于环保型钻井液中。

1.3腐殖酸类降滤失剂

腐殖酸是以芳香环为主体，并连有较多酚基、酮基、羧基等基团的大分子聚合物，作为钻井液处理剂除具有降滤失功能外，还有防塌、降黏作用，在钻井液领域广泛应用。腐殖酸分子亲水性强、吸附能力强、比表面积大，具有良好的配位、鳌合和化学反应能力。腐殖酸降滤失剂的早期应用产品是磺化褐煤，抗温达200 ℃，但耐盐性能和降滤失效果较差，目前多使用与树脂或烯类进行共聚的方法改善其性能。

魏艳通过接枝共聚将AM、N，N-二甲基丙烯酰胺（DMAM）、磺化剂（JSJ）引入腐殖酸结构中，制备了改性腐殖酸降滤失剂CPHA。该降滤失剂经过200 ℃老化后72 h后性能依然稳定，且适用于含盐15%的盐水体系。王中华采用腐殖酸与丙烯酰氧丁基磺酸（AOBS）、AM、丙烯酸（AA）接枝共聚，合成了低分子量的腐殖酸接枝共聚物（AOBS-AM-AA）。该降滤失剂抗温可达240 ℃，且高温条件下可进一步改善钻井液的流变性，在饱和盐水浆中仍可表现出良好的降滤失效果。

表1总结了目前国内常用天然高分子材料的改性方法和特性，淀粉和纤维素材料虽然改性方法较多，在原材料基础上提高了抗温抗盐性能，但性能提升有限，尤其抗温性能不足，普遍在180 ℃以下，难以满足深井钻探需求。

由表1可知，使用天然高分子材料与烯类单体进行接枝共聚的改性方法对降滤失剂的抗温抗盐性能有较大的改善。然而，在部分研究中，接枝改性天然高分子材料的接枝聚合物部分所占比例较高，共聚过程中部分单体易发生自聚，导致天然高分子材料的环保特性减弱。在今后天然高分子材料降滤失剂研究中，在追求更高抗温抗盐性能的同时，也应充分发挥天然高分子绿色环保、经济有效的优势，这需要对天然高分子材料新的改性方法进行探索。