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随着对油气资源的勘探开发不断向深部地层发展,作为水基钻井液体系关键组成部分的处理剂面临着高温与盐钙侵入的严峻考验,研制与开发抗温耐盐钙性能优异的水基钻井液处理剂一直以来都是我国油田化学领域所面临的重大课题。本文依据分子结构设计理论,结合现有抗温耐盐处理剂的结构特点,选择以N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)及二甲基二乙烯基氯化铵(DMDAAC)为反应单体,以过硫酸铵和亚硫酸氢钠为引发剂,纯水为反应溶剂,通过自由基共聚,合成了基于DMAA/AMPS/DMDAAC/NVP的两性离子共聚物降滤失剂PDADS;以N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、二甲基二乙烯基氯化铵(DMDAAC)和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)为反应单体,以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,采用自由基聚合方式,合成了基于DMAA/DMDAAC/KH-570的有机硅聚胺抑制剂PKDAS。通过对反应体系的pH值、引发剂用量、单体浓度、单体配比、反应温度、反应时间等反应条件的优化,分别确定了制备PDADS与PKDAS的最优反应条件。综合运用红外光谱分析(FTIR)、热重分析(TGA)、凝胶色谱(GPC)等手段对PADMS和PKDAS进行了表征分析,结果证明所合成产物的元素组成及分子结构均符合目标预期,其分子量大小适中,分子量分布亦较为合理,且均具备良好热稳定性。通过流变和滤失实验,对PDADS的性能进行了评价,结果表明,当PDADS加量为2.0%时,基浆的API滤失量即从加入前的28.0mL降至6.0mL,且流变性得到改善,在此加量下的复合盐水基浆体系(其中NaCl加量为5.0%、CaCl2加量为0.8%),经220℃高温老化16h后依旧可维持较低滤失量,证明PDADS具备优异的抗温抗盐钙降滤失性能,与JT-888、SPNC间的对比试验亦证明了这一点。通过对膨润土和钻屑的抑制性试验,对PKDAS的抑制性能进行了评价,结果表明,当PKDAS加量为1.0%时,即可有效抑制膨润土及钻屑的分散造浆。通过对比试验,发现经220℃老化16h后,PKDAS的抑制性能远优于FA-367和NH-1,证明其具备良好的抗高温抑制性能。借助扫描电镜(ESEM)、激光粒度分布仪、Zeta电位分析仪和X射线衍射仪(XRD)等仪器,通过分析PDADS与PKDAS在水溶液与钻井液体系中的微观形貌,两者对体系所形成滤饼的形貌、粒度分布及颗粒Zeta电位的影响,对两种处理剂各自的作用机理进行了深入研究。研究表明,降滤失剂PDADS的加入增强了黏土颗粒的水化分散能力,形成对微细颗粒的护胶作用进而阻止其碰撞聚结,有利于体系通过颗粒间的紧密堆积形成致密滤饼,从而实现降低滤失量的目的；抑制剂PKDAS的加入可降低黏土颗粒的Zeta电位,增大其聚结概率,并通过对后者的包被作用,在黏土颗粒外围形成共聚物的致密包被层,阻滞水分子侵入颗粒层间距,并抑制其层间距扩大,加之PKDAS大分子通过桥联作用所形成的超分子体系对被机械搅拌作用所拆散的黏土颗粒起到稳定作用,使其不易分散运移,在上述多种效应的共同作用下,PKDAS对黏土矿物的水化造浆有着显著抑制作用。在所制备的降滤失剂PDADS与抑制剂PKDAS的基础上,通过室内实验,确定了一套抗温耐盐钙性能突出,并适用于深井、超深井钻井作业的水基钻井液体系。