Как природная органическая макромолекулярная слабая кислота, гуминовая кислота имеет молекулярную структуру, основанную на ароматических ядрах, соединённых с алифатическими циклическими структурами с множеством групп, таких как фенольные гидроксильные группы, спиртовые гидроксильные группы, карбоксильные группы, енольные группы и метоксигруппы. Эта молекулярная структура определяет коллоидные свойства, слабую кислотность, адсорбционные и комплексообразующие свойства модифицированного органического бурового угля, что позволяет ему взаимодействовать как с органическими, так и с неорганическими веществами.
На начальной стадии фильтрации в масляных буровых жидкостях мелкие частицы образуют мосты и блокируют отверстия в скважине, формируя тонкий шлам. Затем капли эмульсии деформируются под действием перепада давления, чтобы запечатать поры между твердыми частицами. Наконец, коллоиды, такие как уменьшители потерь фильтрации, растворённые в масляных буровых жидкостях, заполняют промежутки между твердыми частицами и каплями эмульсии. Совокупное действие этих трёх аспектов достигает эффекта снижения потерь фильтрации. Поэтому, как растворимый в масле гуминовый уменьшитель потерь фильтрации, он образует мосты и блокировки через адсорбцию и перекрестное соединение с частицами глины во время мгновенных потерь фильтрации буровой жидкости. В то же время липофильный коллоид гуминовой кислоты образует масляную пленку на поверхности шлама. Масляная пленка оказывает жидкостное сопротивление на поверхности шлама, предотвращая потерю масла. Для модифицированных гуминовых кислотных частиц с одинаковой липофильностью меньший размер частиц означает большую долю пространства, занимаемую образованной масляной пленкой, более узкий реальный проход для фильтрата, большее сопротивление и меньшую проницаемость образующегося шлама. Эксперименты показали, что минимальная проницаемость масляного бурового шлама может быть получена только тогда, когда частицы разных размеров находятся в определённой пропорции, и это невозможно, если размеры находятся в линейной зависимости. Таким образом, равномерное распределение размера частиц модифицированного гуминового вещества особенно важно для уменьшителей потерь фильтрации масляных буровых жидкостей.
Органический буровой уголь также оказывает влияние на помощь эмульгации и снижение потерь фильтрации.
Рыхлая пористая структура гуминовой кислоты играет хорошую инклюзивную роль в адсорбции мелких молекул, свободных групп и заряженных частиц в растворе. В сочетании с эффектом стерического препятствия, создаваемым крупными полярными группами, эффект адсорбции в инклюзивном состоянии усиливается, способствуя стабильности системы буровой жидкости. Результаты тестов показывают, что модифицированный уменьшитель потерь фильтрации на основе гуминовой кислоты обладает функциями помощи эмульгации и стабилизации системы масляных буровых жидкостей.
С помощью определения размера частиц было доказано, что длинноцепочечные алкиловые цепи модифицированных частиц гуминовой кислоты могут полностью распрямляться в белом масле, образуя слой стерического препятствия, значительно уменьшая внутреннюю связность между частицами и ослабляя склонность к агрегации, тем самым улучшая дисперсность модифицированной гуминовой кислоты в масляной фазе. Сканирующая электронная микроскопия также показала, что многократно диспергированные модифицированные частицы гуминовой кислоты способствуют улучшению плотности шлама. В то же время тест на демульсацию показал, что модифицированная гуминовая кислота обладает функциями помощи эмульгации и улучшения стабильности системы масляной буровой жидкости. Благодаря этим действиям модифицированный уменьшитель потерь фильтрации гуминовой кислоты играет важную роль в снижении потерь фильтрации в масляных буровых жидкостях.
