随着油气资源的勘探与开发逐渐向深部地层发展,这也对钻井液的性能提出了更高的要求。针对这一问题,本文设计并制备了一种新型的甜菜碱型共聚物作为抗高温耐盐钻井液用降滤失剂。本研究以1,3-丙烷磺内酯和1-乙烯基咪唑为原料,合成了一种甜菜碱单体3-(3丙磺酸)丙基-1-乙烯基咪唑(VPS)。将合成甜菜碱单体VPS与AM、AMPS和DMDAAC采用自由基水溶液共聚的方式制备了一种两性离子共聚物PVAAD作为钻井液用降滤失剂。以PVAAD质量分数为1%的淡水基浆的API滤失量为评价标准,采用单因素实验得出了具有最佳降滤失效果的合成条件。通过红外光谱法和核磁氢谱法对PVAAD的结构进行了表征,结果表明合成产物的分子结构与目标产物一致。采用乌氏粘度计法及凝胶渗透色谱法(GPC)测试了 PVAAD的特性黏数和分子量分布。结果显示,PVAAD的特性黏数为143.4 mL/g,其分子量主要分布在6918 g/mol到4466385 g/mol之间。性能评价实验表明,合成的PVAAD具有良好的降滤失性及耐温抗盐性能,PVAAD质量分数为1.25%时,淡水基浆、饱和盐水基浆及复合盐水基浆的API滤失量分别为4.8 mL、4.0 mL和5.6 mL。考虑到PVAAD加量达到1.25%后,基浆API滤失量的下降幅度较小,故确定PVAAD作为钻井液降滤失剂的最佳加量为1.25%。PVAAD-淡水基浆体系经200℃老化16 h后的API滤失量为19.2 mL。PVAAD-淡水基浆体系中分别加入质量分数为36%的NaCl和74%的CaCl2后,二者的API滤失量分别为4.0 mL和9.0 mL,且PVAAD能有效改善基浆体系的流变性能。与6种常用的降滤失剂相比,合成的PVAAD表现出了更好的降滤失性及耐温性能。PVAAD同时具有良好的抑制性能,在其质量分数为2.0%的淡水基浆中,四川红土和普通泥页岩的一次回收率分别为72.20%和92.80%。与其它降滤失剂的复配实验表明,JT-888、FT-1、SMC与PVAAD具有良好好的协同增效作用。复配体系研究实验证明,PVAAD与磺化沥青(FT-1)、重钙和轻钙复配使用后的基浆体系具有较好的失水造壁性、耐温性及流变性能,具有较好性能的配方为:1%重钙+2%轻钙+1.25%PVAAD +2%FT-1。适应性能评价实验表明,合成的降滤失剂PVAAD与新疆油田常用的3种钻井完井液体系都具有良好的适应性能。且采用PVAAD等量替换3种钻井液体系中的同类产品后,3种基浆体系都表现出了更好的降滤失及流变性能。采用扫描电镜法和粒度分析法研究了 PVAAD作降滤失剂的微观机理。扫描电镜测试显示,在淡水基浆中加入1.25%的PVAAD后,淡水基浆滤饼的表面变得更加均匀及致密。粒度分析实验表明,在淡水基浆中加入质量分数为1.25%的PVAAD后,体系中的大黏土颗粒减少,其粒度分布曲线又单峰变为双峰,同时0.1μm~1μm之间的小颗粒变多,这种广泛的粒径分布使得基浆体系中的颗粒分配趋于合理化。