پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران با همکاری انجمن پلیمر ایران مجله علوم و تکنولوژی پلیمر 10163255 38 5 2025 12 22 Performance Evaluation of a High-Temperature/High-Pressure Water-Based Drilling Fluid Using an Environmentally Friendly Hybrid of Modified Starch/Sulfonated Polyacrylamide کارایی سیال حفاری پایه ‌آبی در فشار و دمای زیاد با استفاده از ترکیب زیست‌پایه نشاسته اصلاح‌شده/پلی‌آکریل‌آمید سولفون‌دار 2178 10.22063/jipst.2026.35759.2418 FA عبدالامیر استواری تهران، پژوهشگاه صنعت نفت، پژوهشکده توسعه فناوری‌های شیمیایی، پلیمری و پتروشیمی، صندوق پستی 137-14665 لیلا نوئین تهران، پژوهشگاه صنعت نفت، پژوهشکده توسعه فناوری‌های شیمیایی، پلیمری و پتروشیمی، صندوق پستی 137-14665 شیرین شکوهی تهران، پژوهشگاه صنعت نفت، پژوهشکده توسعه فناوری‌های شیمیایی، پلیمری و پتروشیمی، صندوق پستی 137-14665 Journal Article 2025 08 27 <strong>Hypothesis</strong>: The hybrid polymer system of modified starch and sulfonated polyacrylamide (SPAM) in water-based drilling fluids, compared to natural starch, utilizes the synergistic effect of the two polymers to enhance thermal stability, maintaining optimal rheological stability under HPHT conditions, and significantly minimize fluid loss by forming a compact, low-permeability filter cake.<br /><strong>Methods</strong>: A hybrid polymer system composed of sulfonated polyacrylamide (SPAM) and starch, in native and chemically modified forms, was investigated aiming to improve the drilling fluid performance.<br /><strong>Findings</strong>: Thermogravimetric analysis (TGA) revealed that the modified starch exhibited a significantly lower degradation rate compared to the native form, which is due to its compact crosslinked structure that enhances the thermal resistance. Rheological analysis demonstrated that the combination of modified starch and SPAM provided higher shear stability and exhibited a smaller viscosity drop after thermal aging, which indicates improved resistance of the polymer chains to mechanical and thermal degradation. The drilling fluid formulated with the modified starch-SPAM blend showed marked improvements in thermal and rheological stability. Filtration tests further confirmed its superior performance as the filter cake thickness was reduced to approximately 2 mm, compared to the thicker and more irregular cakes formed in the formulations containing native starch. Additionally, the fluid loss (FL) reduced to 2.2 mL, which reflects the formation of a dense, uniform, and low-permeability filter cake, which is critical for effective wellbore sealing and fluid control. In fact, synergistic effects of the two polymers, in addition to improving the fluid’s physical and chemical properties, have increased its stability against harsh operational conditions. <strong>فرضیه</strong>: به‌کارگیری سامانه پلیمری ترکیبی شامل نشاسته اصلاح‌شده و پلی‌آکریل‌آمید سولفون‌دار (SPAM) در سیال حفاری پایه‌آبی، در مقایسه با نشاسته، از اثر هم‌افزایی دو پلیمر موجب افزایش پایداری گرمایی و حفظ مطلوب پایداری رئولوژیکی شده و پس از مواجهه با شرایط فشار و دمای زیاد (HPHT) به کاهش قابل‌توجه هرزروی سیال از طریق تشکیل کیک فیلتر فشرده و کم‌تخلخل منجر می‌شود.<br /><strong>روش‌ها:</strong> در این پژوهش، ترکیبی از پلی‌آکریل‌آمید سولفون‌دار (SPAM) و نشاسته، در دو حالت طبیعی و اصلاح‌شده با هدف بهبود عملکرد سیال حفاری پایه آبی ارزیابی شد.<br /><strong>یافته‌ها:</strong> نتایج آزمون‌ گرمایی (TGA) نشان داد، سرعت تخریب نشاسته اصلاح‌شده به‌طور قابل توجهی کمتر از نشاسته طبیعی است، که این پایداری گرمایی بیشتر را می‌توان به ساختار شبکه‌ای متراکم نشاسته اصلاح‌شده نسبت داد. در آزمون رئولوژیکی محلول‌های آبی، ترکیب نشاسته اصلاح‌شده با SPAM نسبت به سایر نمونه‌ها، رفتار برشی پایدارتر و کاهش گران‌روی کمتری پس از پیرسازی گرمایی نشان داد که حاکی از مقاومت بیشتر زنجیرهای پلیمری در برابر برش مکانیکی و گرما است. نتایج آزمون رئولوژیکی سیال حفاری نشان داد، ترکیب نشاسته اصلاح‌شده با SPAM  به بهبود قابل‌توجه پایداری گرمایی و گران‌روی سیال حفاری منجر می‌شود. افزون بر این، نتایج آزمون از دست دادن سیال نشان داد، ضخامت کیک فیلتر در نمونه دارای نشاسته اصلاح‌شده وSPAM به حدود 2mm کاهش یافت، در حالی که نمونه‌های دارای نشاسته طبیعی کیک‌هایی ضخیم‌تر و نامنظم‌ ایجاد کردند. همچنین، مقدار اتلاف سیال در این نمونه به 2.2mL   کاهش یافت که بیانگر تشکیل کیکی فشرده، یکنواخت و کم‌تخلخل است که در کاهش مقدار اتلاف سیال و افزایش گرفتگی مؤثر سازند نقش دارد. در واقع، اثرهای هم‌افزای دو پلیمر افزون بر بهبود ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی سیال، پایداری آن را در برابر شرایط عملیاتی دشوار افزایش داده‌اند. http://jips.ippi.ac.ir/article_2178_f843b506a615ee43e9b9ce432bfce5e6.pdf