全球约70%的油气储量位于海洋油气田。近年来，世界上大多数大型油气发现都发生在海洋勘探区域[1]，[2]。统计数据显示，2020年至2025年间，海上（海面下1,000至5,000英尺）和超海上（超过5,000英尺）的钻井和生产市场预计将以8.4%的复合年增长率增长[3]。深水区域在未来的能源勘探和开发中显示出巨大潜力[4]，[5]。目前，深水盆地遍布全球，主要发现集中在巴西东部的南大西洋、西非海域和墨西哥湾[6]，[7]。
随着海洋钻井技术的不断进步，开发能够在海洋地层中承受极端温度的环保添加剂和温度敏感流变控制剂已成为海洋油气勘探的关键问题[8]，[9]，[10]，[11]。因此，建立适应海洋钻井条件的钻井液系统不仅能够提高钻井作业的安全性和效率，还能有效应对极端环境中的技术挑战，这对于促进海洋油气资源的绿色、高效和安全开发具有重要意义。
尽管已经对纳米材料及其聚合物在钻井液中的应用进行了大量研究，但在海洋应用中仍存在一些挑战。大多数纳米聚合物材料具有显著的生物毒性，无法满足海洋环境的保护标准；其性能的稳定性需要提高，难以完全满足复杂多变的海洋钻井环境的需求[11]，[12]，[13]。因此，为了解决上述问题，有必要开发一种环保且高度稳定的聚合物材料作为海洋钻井液的添加剂。
温度敏感聚合物是一类在环境温度刺激下会发生剧烈且不连续变化的材料[14]。根据材料的组成和相变机制，温度敏感聚合物材料通常分为三类：N-取代丙烯酰胺聚合物、两亲嵌段共聚物和肽类。它们都具有相对较低的最低临界溶解温度（LCST）。在LCST以下，聚合物在溶剂中溶解良好，形成均匀溶液。然而，当温度超过LCST时，聚合物会迅速聚集并从溶剂中沉淀出来。温度敏感材料的性能变化归因于其分子结构中的特定功能基团。这些基团在低温下可能表现出强烈的相互作用力，使材料保持稳定的结构和性能。随着温度的升高，分子的热运动加剧，原有的相互作用力减弱，导致材料的结构和性能发生变化[15]，[16]。
学者们还对温度敏感材料在钻井液领域的应用进行了广泛研究。在钻井液应用中，温度敏感材料大多使用N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）和N-乙烯基己内酰胺（NVCL）作为温度敏感单体进行合成，然后加入合适的聚合物单体进行进一步合成。
程等人[17]使用改性的纳米SiO2作为载体和NIPAM作为温度敏感单元，开发出了温度敏感纳米SiO2，其LCST为35°C，能够显著减轻水基钻井液的低温增稠现象，并在150°C老化后仍保持温度敏感的增稠行为。王等人[18]合成了基于NIPAM和N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）等单体的流变改性剂PVNA，该改性剂可耐受高达180°C的温度，并能显著平坦膨润土浆体的粘度-温度曲线斜率。丁等人[19]制备了一种温度敏感共聚物poly(N-乙烯基己内酰胺-co-N, N-二乙基丙烯酰胺)（PNVDE），在4-60°C范围内可将粘度和剪切应力波动降低约60%。赖等人[20]证明通过调整单体比例可以控制SNAS的LCST，其在LCST以上的增强疏水性有效提高了页岩封堵性能。范等人[21]制备了一种温度敏感纳米复合材料NHS/SiO2（LCST = 82°C），在130°C时能有效密封页岩孔隙，并在达到LCST时表现出吸油行为，最大吸油率为23.41 g/g。王等人[22]基于NIPAM合成了PNBAM，该改性剂具有显著的热增稠效应，并可通过调节亲水-疏水平衡显著改善基础流体的流变参数。
然而，当前的温度敏感聚合物流变改性剂在实际应用中存在某些局限性。一些温度敏感聚合物的相变温度范围较窄，难以适应海洋地层的大范围温度变化；此外，它们与其他钻井液添加剂的兼容性问题也需要解决。如果兼容性差，将影响钻井液的整体性能稳定性。同时，作为海洋钻井液的添加剂，聚合物需要具有良好的环境性能。
鉴于上述问题，使用N-乙烯基己内酰胺（NVCL）作为温度敏感单体，并引入丙烯酰胺（AM）和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）两种单体，通过自由基共聚反应制备了温度敏感流变改性剂PNAA。值得注意的是，与温度敏感改性剂PNBAM相比，所开发的PNAA具有更适宜的海洋温度窗口、更优的环境兼容性和更高的页岩回收率，显示出全面的性能提升。PNAA可广泛用于海洋钻井液中，有效调节钻井液的流变性能，保持钻井液性能的整体稳定性，并为海洋钻井作业提供更可靠的保障。
