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油气资源勘探开发不断向深井地层发展,而当前首要问题是保证钻井液在高温高矿化度环境下依然能保持良好的性能,其中,保持降滤失性能尤其重要。本文在前人研究的基础上用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)对纳米二氧化硅进行表面改性,采用单因素实验对改性条件进行优化。实验结果表明,改性纳米二氧化硅的最佳反应条件为:KH570用量为纳米二氧化硅质量分数的20%,反应温度为70℃,反应时间为2h,体系pH值为4。红外光谱分析表明,KH570成功接枝到纳米二氧化硅表面。将改性后的纳米二氧化硅同丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)作为反应原料,以过硫酸铵、亚硫酸氢钠为引发剂采用水溶液聚合法合成PAAD/改性纳米二氧化硅降滤失剂,采用单因素实验优化合成条件。实验结果表明,合成条件为:AM、AMPS、DMDAAC的摩尔比为10:1:0.5、改性纳米二氧化硅用量为单体总质量的2.4%、单体总质量浓度为25%、引发剂用量为单体总质量的0.3%、反应温度50℃、反应时间5h、体系pH值为7。红外光谱分析表明,合成的降滤失剂为目标产物;热分析表明,合成的PAAD/改性纳米二氧化硅降滤失剂具有良好的热稳定性,在195℃之前,降滤失剂各类基团均未发生明显的热降解。系统测试了 PAAD/改性纳米二氧化硅降滤失剂和PAAD降滤失剂在钻井液中的性能。实验结果表明,PAAD/改性纳米二氧化硅降滤失剂在相同加量下比PAAD降滤失剂具有更好的降滤失性能、抗温抗盐抗钙性能以及较低的流变性。两种降滤失剂加量为基浆质量的2.5%时,PAAD/改性纳米二氧化硅降滤失剂和PAAD降滤失剂在淡水基浆、饱和盐水基浆、复合盐水基浆的API滤失量分别为6.0mL、4.7mL、4.0mL;7.0mL、6.0mL、4.4mL;经220℃高温老化16h后,两种降滤失剂的API滤失量分别为15.8mL、19.2mL;常温下,两种降滤失剂钻井液体系的滤失量随着NaCl、CaCl2加量的增加呈现降低的趋势,但是经过高温老化后两者的滤失量均较大。将PAAD/改性纳米二氧化硅降滤失剂与其他添加剂复配成钻井液体系,实验结果表明,复配的钻井液体系具有良好的抗温、抗盐、抗钙性能。对两种降滤失剂淡水基浆滤饼进行扫描电镜分析,结果表明两种降滤失剂均能有效改善滤饼的形貌;对基浆进行粒度分析表明,PAAD/改性纳米二氧化硅降滤失剂的加入能显著改善基浆中黏土颗粒的分布;经过高温老化后,PAAD/改性纳米二氧化硅降滤失剂与PAAD降滤失剂相比,其黏土颗粒分布更加均匀。