深层致密油气储层钻井过程中，聚合物类处理剂容易高温降解而导致无黏土相水基钻井液流变和滤失等性能恶化。为了提高聚合物类处理剂的抗温能力，目前主要有优化聚合物分子结构提高其自身热稳定性以及加入高温稳定剂两种手段。传统高温稳定剂存在高温降解、易起泡、有毒或浓度依赖性强等局限。为此，中国石油大学（华东）钟汉毅教授团队以β-环糊精为原料，通过绿色环保的水热炭化反应制备出表面具备丰富含氧官能团的水热炭微球，并探讨其改善水基钻井液热稳定性的可行性，以期为抗高温水基钻井液的设计提供理论指导，并为深层致密油气储层抗高温无黏土相水基钻井液的构建开辟新的技术途径。相关研究认识刊登在《石油学报》第46卷第12期。
（1）针对目前深层致密油气无黏土相水基钻井液存在的高温稳定性难题，提出采用水热炭微球来改善水基钻井液热稳定性的新思路。以β-环糊精为原料，通过绿色水热炭化反应制备出炭微球，其平均粒径为0.88 μm，内部为疏水的聚呋喃环，表面含有丰富的羟基、羧基、羰基等含氧官能团，为典型的核壳型结构，且热稳定优良。
（2）评价了水热炭微球的高温稳定性效果。在生物聚合物和合成聚合物溶液加入水热炭微球，不同温度热滚后表观黏度保持率均大于80%；聚合物基浆加入水热炭微球，240℃热滚后其表观黏度保持率最高达95%，220℃长时间静置老化条件下可有效延缓聚合物基浆的高温性能恶化；以生物聚合物构建的无黏土相水基钻井液加入水热炭微球后，160℃热滚前后流变性和滤失性保持相对稳定，明显优于传统的高温稳定剂Na2SO3。
（3）揭示了水热炭微球高温稳定机理。水热炭微球可吸收钻井液中溶解氧并将其浓度降至10-2 mg/L数量级，并有效清除高温下产生的自由基，避免聚合物热氧化降解。此外，水热炭微球可与聚合物形成桥连结构，进一步提高了聚合物稳定性。
论文链接：http://www.syxb-cps.com.cn/CN/10.7623/syxb202512011
