高性能核壳结构封堵剂P(DMDAAC/AMPS/ACMO)@TiO2在水基钻井液中的高温高压应用研究

为解决水基钻井液(WBDF)在高温高压环境下滤失控制难题，研究人员通过水相聚合成功合成核壳结构纳米封堵剂(TDAA)。该材料以KH570修饰TiO2为核，DMDAAC/AMPS/ACMO共聚物为壳，经180°C高温老化16小时后，使钻井液表观粘度(AV)提升237%，高温高压滤失量(FLHTHP)降低86%，在200nm孔隙膜中累计滤失量仅14.4mL，为深井钻探提供了高性能封堵解决方案。

　　

这项突破性研究展示了一种革命性的核壳结构纳米封堵剂(TDAA)的合成策略。科研团队巧妙地将经KH570硅烷偶联剂修饰的二氧化钛(TiO₂)纳米颗粒作为无机核心，通过水相聚合技术在外层包裹上由二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和丙烯酰吗啉(ACMO)组成的三元共聚物外壳。

材料表征结果令人振奋：这种设计精妙的核壳结构不仅展现出优异的分散性和热稳定性，更在模拟井下极端环境测试中大放异彩。当添加量优化至2.5wt%时，经过16小时180°C高温老化后，水基钻井液(WBDF)的流变性能实现质的飞跃——表观粘度(AV)从4mPa·s飙升至13.5mPa·s，塑性粘度(PV)从3mPa·s提升至11.5mPa·s，而屈服值(YP)也翻倍增长。

更惊艳的是其卓越的封堵性能：常温滤失量(FL_API)从56.0mL骤降至6.4mL，高温高压滤失量(FL_HTHP)更是从117.0mL锐减至16.4mL。通过系统研究不同孔径膜的封堵效果，发现TDAA在200nm孔隙处展现最佳密封性能，累计滤失量可精准控制在14.4mL。电子显微镜分析揭示，这种核壳协同效应能在滤饼形成过程中产生致密的纳米级封堵网络。

该研究成果为应对深部油气资源勘探开发中的高温高压挑战提供了创新性的材料解决方案，标志着钻井液添加剂技术迈入纳米功能化新时代。