2.1.1.3 AA加量

   AA含有羧酸基团，亲水性好，可增加聚合物对黏土颗粒的水化作用，进而提高聚合物在钻井液中的造浆能力，且羧酸基团可有效抑制酰胺基团的水解。固定m(AM):m(AMPS):m(SSS):m(DMDAAC)=30:40:8:7，考察不同AA加量下PAASDA在淡水基浆中的降滤失效果，结果见图2。由图2可以看出，随着AA用量的增大，PAASDA在淡水基浆中的滤失量先减小后增大，这是由于AA中的羧酸基团可以提高钻井液的造浆性能，使聚合物的滤失量降低，但加量过大时，滤失量反而增大。所以确定AA适宜的加量为15%（w）。

2.1.2 引发剂用量

  引发剂加量对PAASDA在淡水基浆中滤失性能的影响见图3。由图3可看出，当引发剂用量为0.6%（w）时，PAASDA在淡水基浆中的降滤失效果最好，且随着引发剂体系用量的增加，FL_API先减小后增大。这是由于聚合度与引发剂浓度的平方根呈反比，引发剂用量过多就会导致产生较多的自由基，使聚合速率加快，导致聚合物相对分子质量降低；但引发剂用量太少，产生的自由基较少，引发效率不高，则不能很好的引发聚合。因此，确定引发剂用量为单体总质量的0.6%。

2.2 聚合物的结构与性能

2.2.1 结构表征

        在最优条件下合成得到PAASDA的FTIR及¹H NMR谱图见图4~5。从图4可以看出，3467cm^-1处为N-H键的伸缩振动吸收峰；1674cm^-1处为C=O键的伸缩振动吸收峰；1411cm^-1处为C-N键伸缩振动吸收峰；说明合成聚合物中含有酰胺基团。1600,1500,1450,1542cm^-1处为苯环特征吸收峰，1043,1179,662,545cm^-1处为磺酸基团吸收特征峰，说明合成的聚合物中含有苯环和磺酸基团。1470,2919cm^-1处的吸收峰证明含有季铵盐基团，并且含有两个甲基基团，这与DMDAAC聚合形成的五元环季铵内盐环相符合。1226,1005cm^-1处为羧酸钠盐的特征峰。

由图5可以看出，化学位移δ=7.3, 7.6处对应SSS中的苯环氢；δ=6.0处对应AM中-NH₂的氢；δ=3.8, 1.4处对应AMPS中与磺酸根相连的亚甲基和两个甲基中的氢；δ=3.6, 3.1处对应DMDAAC中与N⁺相连接的两个甲基和两个亚甲基上的氢；δ=2.4,2.2,1.8,1.1处分别表示SSS，AM，AMPS，DMDAAC在碳骨架上的氢。

PAASDA的DTA-TG曲线见图6。由图6可以看出，在178~215℃，聚合物中的自由水基本受热蒸发殆尽，-COO^-开始分解，并随着温度的升高分解速率逐渐加快；在291~373℃时，质量损失几乎直线下降，说明此阶段聚合物主链和侧链开始断裂，共聚物开始热分解，失重迅速增加。在291℃之前，聚合物的质量保留率在63%以上，说明PAASDA具有热稳定性强，抗温性能优异的特点。

2.2.3 盐水基浆

2.2.3.1 聚合物用量对基浆性能的影响

  向盐水基浆中加入PAASDA降滤失剂，结果如图7。由图7可以看出，随着PAASDA用量的增大，FL_API下降，当PAASDA用量为2.0%（w）时，FL_API为6.4mL，150℃老化后，FL_API为8.0mL，说明聚合物降滤失效果明显，这是由于PAASDA含有磺酸基团，抗盐效果好，因此可在盐水基浆钻井液中良好应用。

2.2.3.2 温度对基浆性能的影响

   老化温度对盐水基浆性能的影响见表3。由表3可以看出，180℃下老化后，FL_API为9.8mL，低于10.0mL; 200℃下老化后，FL_API虽然为18.0mL,但流变参数下降不是很多，说明钻井液仍具有携沙能力。180℃下PAASDA在盐水基浆中仍具有良好性能，即PAASDA降滤失剂可抗180℃。

2.2.4 与油田常用磺化降滤失剂性能的比较

在2.0%（w）降滤失剂用量下，选用两性离子聚合物降滤失剂JT-888、磺化褐煤树脂降滤失剂SPNH、磺甲基酚醛树脂降滤失剂SMP以及合成的降滤失剂PAASDA，在不同温度下的淡水基浆中进行老化实验对比，结果见图8。从图8可以看出，在不同的老化温度下，PAASDA滤失量分别为6.4, 9.8, 12mL，明显低于其他磺化降滤失剂，说明合成的两性离子聚合物PAASDA是一种滤失性能优异的降滤失剂。

2.2.5 复合盐水聚磺钻井液

  将复合盐水聚磺钻井液在150℃下热滚16h后取出，测定FL_API和流变参数，并在150℃，3.5MPa下测定FL_HTHP，结果见表4。由表4可以看出，PAASDA在复合盐水聚磺钻井液体系中的性能优异于常规钻井液降滤失剂HL-60。采用PAASDA替换HL-60，在相同用量下老化后，复合盐水聚磺钻井液的FL_API由8.8mL降至2.4mL，降幅达72.7%；FL_HTHP由28.4mL降至10.4mL，降幅达63.4%。增加PAASDA用量老化后，FL_API降至2.2mL，FL_HTHP可降至8.2mL，且流变性能稳定，未出现增稠现象。说明PAASDA可更有效应用在复合盐水聚磺钻井液体系中，且随着用量的增加降滤失效果还可提升。

2.2.6 滤饼微观形貌分析

   选取不含PAASDA和PAASDA加量为2.0%（w）的淡水基浆进行SEM表征，结果见图9。由图9可知，淡水基浆的滤饼表面上黏土颗粒大量聚结在一起，滤饼表面存在明显的孔隙和裂缝，在滤失过程中成为失水的主要通道。而加入PAASDA后，PAASDA在淡水基浆中形成致密的滤饼，未出现明显的失水孔隙，表面出现的少量颗粒状突起与褶皱也很好的与下部基底部分连接。表明黏土颗粒在聚合物基浆体系中形成的泥饼结构致密，黏土颗粒很好的分散在体系中，从而有效的降低体系的滤失量。

3. 结论

 1）.采用自由基水溶液聚合法，以过硫酸铵-亚硫酸氢钠为引发剂体系，合成PAASDA的适宜反应条件为：m(AM):m(AMPS):m(SSS):m(AA):m(DMDAAC)=30:40:8:15:7,引发剂用量0.6%（w）。采用该配比得到的PAASDA在盐水基浆中的最佳加量为2.0%（w）时150℃老化后，FL_API为8.0mL。

   2）.与油田常用的磺化降滤失剂JT-888、SPNH和SMP比较，PAASDA的滤失性能更优异。在复合盐水聚磺钻井液体系中,PAASDA替换HL-60后降滤失效果更好，提高降滤失加量也未出现增稠现象。

   3）.加入PAASDA使钻井液滤饼更加致密，分子链较完整，具有较好降滤失性。