在钻井过程中,常常会遇到井壁失稳的问题,并因此导致一系列井下复杂情况的发生,甚至会引发工程事故,严重阻碍了工程进度,影响经济效益。磺化沥青是钻井液中应用得较多,封堵性良好的处理剂,但磺化沥青的性能受到沥青原料制约。为了减少沥青原料的影响,针对高水溶性低滤失性能和低水溶性低滤失性能的两类磺化沥青,本文采用两种方法对磺化沥青进行了改性并对其性能进行评价,得到了很好的效果,同时利用Zeta电位、激光粒度以及高温高压砂床实验对磺化沥青的封堵机理进行了研究。首先,利用建筑沥青和道路沥青进行磺化制备了高水溶性的磺化沥青,结果表明自制高水溶性磺化沥青滤失性能较差,缺少参与形成滤饼的沥青胶粒。因此采用添加沥青胶粒的方法提高其性能,同时考察了 CMC、OP-10、消泡剂等添加剂对高温高压滤失量的影响,当磺化沥青:建筑沥青=6:1,CMC加量为2%,OP-10加量为2%,消泡剂加量为2%时,高温高压滤失量趋于稳定,为27mL,滤失量降低率达到50.0%,同时对复配沥青软化点进行了研究,结果表明,只有复配沥青软化点在井塌地层温度附近,复配沥青才能发挥更好的效果。其次,添加聚合物并与原料沥青一同进行磺化,并对磺化条件进行了优化。研究结果表明,选用线型SEBS作为改性聚合物,煤油作为磺化反应溶剂,沥青与发烟硫酸质量比为1:0.7,线型SEBS加量为沥青质量的5%时,制得的改性磺化沥青的高温高压滤失量达到最低,为24mL,滤失量降低率达到了 55.56%;并通过红外光谱表征了沥青原料、未改性磺化沥青和SEBS改性磺化沥青,结果表明磺化沥青与基质沥青相比,在1126cm-1、624cm-1出现了磺酸基团的特征吸收峰;改性磺化沥青在模拟钻井液中具有良好的配伍性和封堵性能,当改性磺化沥青加量为2%时,有很好的降滤失的效果,高温高压滤失量由22mL降低到12mL,降低率达到45.45%。最后,本文通过高温高压砂床实验、Zeta电位测试以及激光粒度分析对磺化沥青的作用机理进行了研究,高温高压砂床实验表明,磺化沥青要想实现良好的封堵作用,需要有相配伍的颗粒架桥形成内泥饼,为磺化沥青提供支撑作用,使磺化沥青软化后不会穿过孔隙,从而降低砂床滤失量,当磺化沥青加量为2%时,孔隙度为22.68%的D型砂床高温高压滤失量为18mL,降低率为30.8%。磺化沥青的加入使黏土颗粒的粒径变小,随着磺化沥青浓度的增加,黏土颗粒的Zeta电位逐渐增大,说明磺化沥青能使黏土颗粒电动电位的绝对值升高,从而提高了黏土颗粒的聚结稳定性,有利于保持钻井液中细颗粒的含量,形成致密的滤饼,降低滤失量。