CN111518526A - 钻井液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻井液及其制备方法，属于油气开采领域。该钻井液包括以下质量百分比的组分：20％‑42％的基础油；0.5％‑2％的流型调节剂或有机土；2％‑4％的主乳化剂；2％‑4％的辅助乳化剂；0.5％‑1％的氧化钙；1％‑3％的降滤失剂；18％‑38％的加重剂；余量为氯化钙的水溶液；基础油为通过对植物油进行处理得到的含C₁₀至C₂₀的直链正构烷烃的混合烷烃的饱和油，该混合烷烃的饱和油中C₁₀至C₂₀的直链正构烷烃的质量百分比大于90％。通过基础油中消除了植物油中的不饱和双键，形成了主要包括C₁₀至C₂₀的直链正构烷烃的混合烷烃的饱和油，该饱和油运动粘度低，易被环境中的微生物降解。同时基础油中消除了多环烃、芳香烃等对环境和人体有害的组分，避免了环境污染。

Description

钻井液及其制备方法

技术领域

本发明涉及油气开采领域，特别涉及一种钻井液及其制备方法。

背景技术

对页岩气等非常规油气资源进行开发时，由于页岩层属于对水较敏感的地层，对页岩层进行钻井的过程中会出现井壁不稳定，容易塌陷等问题。因此，就需要在钻井时加入钻井液对井壁进行保护。

相关技术采用的钻井液主要为矿物油基钻井液，该矿物油基钻井主要包括矿物油基、天然高分子多聚糖、木粉、抗氧化剂以及溶剂。

发明人发现相关技术至少存在以下问题：

矿物油基包括环烃、芳烃类等有毒物质以及木粉，在钻井过程中会产生难以处理的危险废弃物，容易造成环境污染的同时容易燃烧，存在安全隐患。

发明内容

本发明实施例提供了一种钻井液及其制备方法，可解决上述技术问题。具体技术方案如下：

一方面，提供了一种钻井液，所述钻井液包括以下质量百分比的组分：20％-42％的基础油；0.5％-2％的流型调节剂或有机土；2％-4％的主乳化剂；2％-4％的辅助乳化剂；0.5％-1％的氧化钙；1％-3％的降滤失剂；18％-38％的加重剂；余量为氯化钙的水溶液；

所述基础油为通过对植物油进行处理得到的含C₁₀至C₂₀的直链正构烷烃的混合烷烃的饱和油；所述混合烷烃的饱和油中C₁₀至C₂₀的直链正构烷烃的质量百分比大于90％。

在一种可选的实施方式中，所述流型调节剂包括以下重量份数的组分：15-60份的水、5.0-15.0份的阴离子单体、5.0-10份的非离子单体、0.5-2份的水溶性单体、0.05-0.25份的氧化剂。

在一种可选的实施方式中，所述主乳化剂包括：重量比为1:1-3:0.5-2.5的非离子表面活性剂、十二烷基二甲基叔胺以及硬脂酸盐。

在一种可选的实施方式中，所述辅助乳化剂包括：重量比为1:1-3的聚氧二烯二油酸酯与聚氧丙烯硬脂酸酯。

在一种可选的实施方式中，所述降滤失剂包括：重量比为1:0.5-0.8:0.6的改性褐煤、植物沥青与甲基丙烯酸甲酯。

在一种可选的实施方式中，所述加重剂为重晶石、氧化铁以及碳酸钙中的至少一种。

在一种可选的实施方式中，所述基础油为通过对植物油依次进行酯化反应、加成反应、分离处理以及蒸馏处理得到所述基础油。

另一方面，还提供了一种钻井液的制备方法，所述方法用于制备上述任一项所述的钻井液，所述方法包括：

按照各组分的质量百分比，向基础油中加入流型调节剂或有机土、主乳化剂、辅助乳化剂、氧化钙、降滤失剂、加重剂以及氯化钙的水溶液，搅拌均匀，获得所述钻井液；

其中，所述基础油为通过对植物油进行处理得到的含C₁₀至C₂₀的直链正构烷烃的混合烷烃的饱和油；所述混合烷烃的饱和油中C₁₀至C₂₀的直链正构烷烃的质量百分比大于90％。

在一种可选的实施方式中，所述制备方法还包括：制备基础油：

对所述植物油依次进行酯化反应、加成反应，得到含饱和合成油的溶液；

对所述含饱和合成油的溶液进行分离，得到饱和合成油；

对所述饱和合成油在预设温度下进行蒸馏后加入封堵剂，得到含C₁₀至C₂₀的直链正构烷烃的混合烷烃的饱和油，作为所述基础油。

在一种可选的实施方式中，所述预设温度为220℃-300℃。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

通过加入流型调节剂或有机土，使钻井液分子形成网状结构，增加钻井液油相的整体粘度，以及增加钻井液的悬浮性，提高钻井液携带岩屑的能力，实现整个钻井液体系切力，进而改善钻井液的流变性。通过加入主乳化剂，降低钻井液分子之间的界面张力，并在钻井液的表面形成坚固的界面膜，避免钻井液分子之间聚集变大进而影响钻井液的稳定性。通过加入辅助乳化剂，增强基础油、流型调节剂、氧化钙、降滤失剂、加重剂以及氯化钙溶液之间的分散性能，使上述溶液能相互分散，形成稳定的溶液，进而增强钻井液的稳定性。通过加入降滤失剂，减少钻井液向地层内的滤失，使钻井液在地层的滤失量保持在一定的范围内，钻井液在起到保护钻井的同时，不影响正常的钻井作业，不对地层造成伤害。通过加入加重剂，来控制地层压力、防止地层坍塌、地层涌水以及井喷，实施平衡压力钻进。通过加入基础油，基于基础油中消除了植物油中不饱和脂肪酸甲酯的不饱和双键，最终形成了主要包括C₁₀至C₂₀的直链正构烷烃的混合烷烃的饱和油，以C₁₀至C₂₀的直链正构烷烃为主的混合烷烃运动粘度低，易被环境中的微生物降解，且含C₁₀至C₂₀的直链正构烷烃的质量百分比大于90％，使混合烷烃的运动粘度更低。除此之外，基础油中完全消除了多环烃、芳香烃等对环境和人体有害的组分。通过上述组分的协同复配，使本发明实施例提供的钻井液具有优良的性能，实现了钻井液功能且避免了环境污染。

具体实施方式

除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。

本发明实施例提供了一种钻井液，该钻井液包括以下质量百分比的组分：20％-42％的基础油；0.5％-2％的流型调节剂或有机土；2％-4％的主乳化剂；2％-4％的辅助乳化剂；0.5％-1％的氧化钙；1％-3％的降滤失剂；18％-38％的加重剂；余量为氯化钙的水溶液。

其中，基础油为通过对植物油进行处理得到的含C₁₀至C₂₀的直链正构烷烃的混合烷烃的饱和油；混合烷烃的饱和油中C₁₀至C₂₀的直链正构烷烃的质量百分比大于90％。

本发明实施例提供的钻井液至少具有以下技术效果：

本发明实施例提供的钻井液，通过加入流型调节剂或有机土，使钻井液分子形成网状结构，增加钻井液油相的整体粘度，以及增加钻井液的悬浮性，提高钻井液携带岩屑的能力，实现整个钻井液体系切力，进而改善钻井液的流变性。通过加入主乳化剂，降低钻井液分子之间的界面张力，并在钻井液的表面形成坚固的界面膜，避免钻井液分子之间聚集变大进而影响钻井液的稳定性。通过加入辅助乳化剂，增强基础油、流型调节剂、氧化钙、降滤失剂、加重剂以及氯化钙溶液之间的分散性能，使上述溶液能相互分散，形成稳定的溶液，进而增强钻井液的稳定性。通过加入降滤失剂，减少钻井液向地层内的滤失，使钻井液在地层的滤失量保持在一定的范围内，钻井液在起到保护钻井的同时，不影响正常的钻井作业，不对地层造成伤害。通过加入加重剂，来控制地层压力、防止地层坍塌、地层涌水以及井喷，实施平衡压力钻进。通过加入基础油，基于基础油中消除了植物油中不饱和脂肪酸甲酯的不饱和双键，最终形成了主要包括C₁₀至C₂₀的直链正构烷烃的混合烷烃的饱和油，以C₁₀至C₂₀的直链正构烷烃为主的混合烷烃运动粘度低，易被环境中的微生物降解，且含C₁₀至C₂₀的直链正构烷烃的质量百分比大于90％，使混合烷烃的运动粘度更低。除此之外，基础油中完全消除了多环烃、芳香烃等对环境和人体有害的组分。通过上述组分的协同复配，使本发明实施例提供的钻井液具有优良的性能，实现了钻井液功能且避免了环境污染。

相关技术中提到的钻井液主要包括有机土、主乳化剂、辅乳化剂、氧化钙、降滤失剂、加重剂、柴油以及氧化钙盐水混合物。基于加入了柴油，导致钻井液会污染环境。本发明实施例提供的钻井液基于上述组分的协同复配，避免了对环境产生污染，降低了环保管控的风险和成本，且具有很好的社会和经济效益。

本发明实施例提供的钻井液所需的基础油为通过对植物油进行处理得到的含C₁₀至C₂₀的直链正构烷烃的混合烷烃的饱和油。

作为一种示例，基础油可以为含有C₁₀、C₁₁、C₁₂、C₁₃、C₁₄、C₁₅、C₁₆、C₁₇、C₁₈、C₁₉、C₂₀的直链正构烷烃的混合烷烃的饱和油等。

相关技术公开的钻井液中，包括正构烷烃与异构烷烃的混合物基础油，但是相关技术中要求混合物基础油中异构烷烃的质量百分比为98％以上。本发明实施例中采用混合烷烃的饱和油中C₁₀至C₂₀的直链正构烷烃的质量百分比大于90％，可以进一步降低基础油的运动粘度，提高基础油的运动性能，进而提高钻井液的流动性。

相比相关技术中，采用植物油菜籽油、妥尔油、葵花籽油、大豆油、大麻油等制备基础油，本发明实施例避免了采用植物油制备钻井液的基础油，降低了钻井液的制备成本。

本发明实施例提供的钻井液，基础油质量百分比为20％-42％，例如，20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、32％、35％、37％、38％、39％、40％、41％、42％等。流型调节剂或有机土的质量百分比为0.5-2％，例如：0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2.0％等。主乳化剂的质量百分比为2-4％，例如，2％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％、3.0％等。辅助乳化剂的质量百分比为2-4％，例如，2％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％、3.0％等。氧化钙的质量百分比为0.5-1％，例如，0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％等。降滤失剂的质量百分比为1-3％，例如，1.0％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2.0％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％、3.0％等。加重剂的质量百分比为18-38％，例如，18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、32％、35％、37％、38％等。

在一种可选的实施方式中，流型调节剂包括以下重量份数的组分：15-60份的水、5.0-15.0份的阴离子单体、5.0-10份的非离子单体、0.5-2份的水溶性单体、0.05-0.25份的氧化剂。

本发明实施例提供的流型调节剂可以降低钻井液中固相的含量，相比有机土，具有良好的增粘特性，有利于钻井液的体系稳定和油气层的保护。

表1有机土与流型调节剂性能对比评价

其中：基液为270mL本发明实施例提供的基础油+30mL25％CaCl₂溶液；老化条件为：150℃×16h。ES为破乳电压，AV为表观粘度，PV为塑性粘度，YP为动切力。

从表1中数据可知，采用流型调节剂相比有机土，流变性能明显更优；同时破乳电压能保持在很高的数值，体系的乳化稳定性更好。

通过加入流型调节剂或有机土，使钻井液分子形成网状结构，增加钻井液油相的整体粘度，以及增加钻井液的悬浮性，提高钻井液携带岩屑的能力，实现整个钻井液体系切力，进而改善钻井液的流变性。

可选的，有机土可以为膨润土，膨润土为经过季铵盐类表面活性剂处理后的亲油粘土。季铵盐类表面活性剂可以为：烷基三甲基铵盐型、二烷基二甲基铵盐型、烷基二甲基苄基铵型、吡啶鎓盐型等。

本发明实施例提供的流型调节剂包括以下重量百分比的组分：15-60份的水，例如，15份、16份、17份、18份、19份、20份、25份、30份、35份、40份、45份、50份、55份、56份、57份、58份、59份、60份等。5.0-15.0份的阴离子单体。例如：5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份等。5.0-10份的非离子单体，例如，5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份、8.5份、9份、9.5份、10份等。0.5-2份的水溶性单体，例如，0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1.0份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份、1.6份、1.7份、1.8份、1.9份、2份等。0.05-0.25份的氧化剂。例如：0.05份、0.066份、0.07份、0.08份、0.09份、0.1份、0.11份、0.12份、0.13份、0.14份、0.15份、0.16份、0.17份、0.18份、0.19份、0.2.份、0.21份、0.22份、0.23份、0.24份、0.25份等。

作为一种示例，阴离子单体可以为阴离子聚丙烯酰胺等。非离子单体可以为聚乙二醇、葡萄糖等。水溶性单体可以为：丙烯酰胺、乙烯基类单体、丙烯酸等。氧化剂可以为过氧化氢、过氧乙酸、过硫酸铵等。

在一种可选的实施方式中，主乳化剂包括：重量比为1:1-3:0.5-2.5的非离子表面活性剂、十二烷基二甲基叔胺以及硬脂酸盐。

本发明实施例提供的钻井液，通过加入上述主乳化剂，可以降低钻井液分子之间的界面张力，并在钻井液的表面形成坚固的界面膜，避免钻井液分子之间聚集变大进而影响钻井液的稳定性。

本发明实施例提供的主乳化剂包括：非离子表面活性剂、十二烷基二甲基叔胺以及硬脂酸盐。其中非离子表面活性剂可以为：辛基酚的聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯乙氧基化物以及脂肪酸聚氧乙烯酯等，使用上述非离子表面活性剂不会引入苯环等芳烃化合物。硬脂酸盐可以为硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸铝等。

可以理解的是，非离子表面活性剂在水中不发生电离，是以自身所带的羟基为亲水基团或醚键为亲油基团。因此，在水中有较好的溶解性，在溶液中的稳定性高，不易受溶液中强电解质无机盐和酸碱的影响。由于非离子表面活性剂具有良好的相溶性，可以与其他的溶液混合复配使用。因此，在本发明实施例中，将非离子表面活性剂与十二烷基二甲基叔胺以及硬脂酸盐混合使用，作为本发明实施例的主乳化剂，降低钻井液分子之间的界面张力，提高钻井液分子之间的稳定性。

当使用上述三项作为主乳化剂时，三者的配比可以为1:1-3:0.5-2.5。示例的，可以是1:1:0.5、1:1.1:0.6、1:1.2:0.7、1:1.3:0.8、1:1.4:0.9、1:1.5:0.5、1:1.6:0.6、1:2:1.5、1:2.1:1.2、1:2.2:1.7、1:2.5:1.8、1:2.5:1.9、1:2.6:1.8、1:3:2.5等。

在一种可选的实施方式中，辅助乳化剂包括重量比为1:1-3的聚氧二烯二油酸酯与聚氧丙烯硬脂酸酯。

考虑到聚氧二烯二油酸酯与聚氧丙烯硬脂酸酯均具有优良的乳化、分散以及增溶能力，采用上述两种化合物作为辅助乳化剂，增强基础油、流型调节剂、氧化钙、降滤失剂、加重剂以及氯化钙溶液之间的分散性能，使上述溶液能相互分散，形成稳定的溶液，进而增强钻井液的稳定性。

聚氧二烯二油酸酯与聚氧丙烯硬脂酸酯的重量比为1:1-3。例如，1:1、1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5、1:1.6、1:1.7、1:1.8、1:1.9、1:2、1:2.1、1:2.2、1:2.3、1:2.4、1:2.5、1:2.6等。

在一种可选的实施方式中，降滤失剂包括：重量比为1:0.5-0.8:0.6的改性褐煤、植物沥青与甲基丙烯酸甲酯。

在钻井过程中，由于压差的作用，钻井液中的水分不可避免地通过井壁滤失到地层中，造成钻井液失水。随着水分进入地层，钻井液中粘土颗粒便附着在井壁上形成“滤饼”，形成一个滤饼井壁。由于滤饼井壁比原来的井壁致密得多，所以它一方面阻止了钻井液进一步失水，一方面起到了保护井壁的作用。但是在滤饼井壁形成的过程中，钻井液滤失的水分过多，滤饼过厚，细粘土颗粒等随水分进入地层会影响正常钻井，并对地层造成伤害。

因此，本发明实施例通过加入降滤失剂，减少钻井液向地层内的滤失，使钻井液在地层的滤失量保持在一定的范围内，钻井液在起到保护钻井的同时，不影响正常的钻井作业，不对地层造成伤害。

降滤失剂包括：重量比为1:0.5-0.8:0.6的改性褐煤、植物沥青、甲基丙烯酸甲酯。

改性褐煤、植物沥青、甲基丙烯酸甲酯的重量比为1:0.5-0.8:0.6。例如，1:0.1:0.6、1:0.1:0.6、1:0.2:0.6、1:0.3:0.6、1:0.4:0.6、1:0.5:0.6、1:0.6:0.6、1:0.7:0.6、1:0.8:0.6、1:0.8:0.6等。

在一种可选的实施方式中，加重剂为重晶石、氧化铁以及碳酸钙中的至少一种。

通过加入加重剂，来控制地层压力、防止地层坍塌、地层涌水以及井喷，实施平衡压力钻井。

可选的，加重剂可以为重晶石、氧化铁、碳酸钙等。示例的，加重剂可以选用上述重晶石、氧化铁、碳酸钙三者的组合，也可以是其中两者的组合，也可以单独采用其中的一种。当采用重晶石、氧化铁、碳酸钙三者的组合时，重晶石、氧化铁与碳酸钙之间的比例可以是1:1:0.5、1:1.1:0.6、1:1.2:0.7、1:1.3:0.8、1:1.4:0.9、1:1.5:0.5、1:1.6:0.6、1:2:1.5、1:2.1:1.2、1:2.2:1.7、1:2.5:1.8、1:2.5:1.9、1:2.6:1.8、1:3:2.5等。当采用重晶石与氧化铁两者的组合时，重晶石与氧化铁的比例可以是1:1、1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5、1:1.6、1:1.7、1:1.8、1:1.9、1:2、1:2.1、1:2.2、1:2.3、1:2.4、1:2.5、1:2.6等。当采用重晶石与碳酸钙两者组合时，重晶石与碳酸钙的比例可以是1:0.5、1.1:0.6、1.2:0.7、1.3:0.8、1.4:0.9、1.5:0.5、1.6:0.6、2:1.5、2.1:1.2、2.2:1.7、2.5:1.8、2.5:1.9、2.6:1.8、3:2.5等。当采用碳酸钙与氧化铁的组合时，两者的比例可以为1:0.5、1.1:0.6、1.2:0.7、1.3:0.8、1.4:0.9、1.5:0.5、1.6:0.6、2:1.5、2.1:1.2、2.2:1.7、2.5:1.8、2.5:1.9、2.6:1.8、3:2.5等。具体比例不做限定。

在一种可选的实施方式中，有机土为膨润土。

膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，蒙脱石结构是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的2:1型晶体结构，由于蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子，如铜、镁、钠、钾等。且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不稳定，易被其它阳离子交换，故具有较好的离子交换性。膨润土经过季铵盐类表面活性剂处理后形成的亲油粘土。

在一种可选的实施方式中，基础油为通过对植物油依次进行酯化反应、加成反应、分离处理以及蒸馏处理得到的含C₁₀至C₂₀的直链正构烷烃的混合烷烃的饱和油。

表2是本发明实施例提供的钻井液在四川页岩气井应用时滤失性能对比，数据表明本发明实施例提供的钻井液封堵防塌能力非常出色：在高温高压条件下滤失量小于1ml(相比相关技术提供的钻井液降低幅度达66.7％)，中压滤失量几乎为零，接近于零渗透状态，平均每米钻井液消耗量仅为0.075m3/m，低于邻井油基钻井液，降低幅度达37.5％。表明本发明实施例提供的钻井液向页岩地层的渗滤非常微弱，这不仅有利于页岩地层的稳定，也有利于降低钻井液的使用成本。

表2钻井液与钻井液滤失性能对比

本发明实施例提供的钻井液制备组分之一的基础油的闪点比柴油高，倾点比柴油低，属于非燃料、非危险化学品，因此，扩大了钻井液的应用范围。即使在极端的天气条件下也可以使用。

通常所指的闪点是指在规定的试验条件下，使用某种点火源造成液体汽化而着火的最低温度。倾点是指油品在规定的试验条件下，被冷却的试样能够流动的最低温度。闪点和倾点的单位均为℃。

通过上述物质的协同复配，本发明实施例提供的钻井液表现出优良的封堵防塌性，具有较强的携带岩屑的能力，可以保证岩屑完整，降低岩层的渗透率。且本发明实施例提供的钻井液体系中不含有芳香烃等组分，易于生物降解，满足环保的要求。钻井产生的钻屑可以按照一般废弃物处理，处理的工艺简单方便，大幅减少了环境污染治理的成本以及钻屑处理成本。

本发明实施例提供的钻井液，钻井作业完成后，可以回收钻井液，去除钻井液内的杂质，根据回收的钻井液的性能确定需要补充原料的种类和数量，补充后可以继续使用，具有较高的重复利用效率。

钻井产生的钻屑可作为建筑材料的产销和使用，且范围不受限制。钻屑可以作为烧结砖的工业原料，且烧结砖在制备过程中烟气排放满足《砖瓦工业大气污染排放标准》(GB29620-2013)要求。烧结砖的出液达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准。烧结砖成品满足《烧结普通砖》(GB5101-2003)和《建筑材料放射性核素限量》(GB6566-2001)规定的全性能和放射性要求。

在一种可选的实施方式中，酸为脂肪酸，催化剂为镍化合物。

另一方面，本发明实施例还提供了一种钻井液的制备方法，该方法用于制备上述任一项钻井液，该方法包括：

按照各组分的质量百分比，向基础油中加入流型调节剂或有机土、主乳化剂、辅助乳化剂、氧化钙、降滤失剂、加重剂以及氯化钙的水溶液，搅拌均匀，获得钻井液。

其中，基础油为通过对植物油进行处理得到的含C₁₀至C₂₀的直链正构烷烃的混合烷烃的饱和油。

在一种可选的实施方式中，该方法还包括：制备基础油：

对植物油依次进行酯化反应、加成反应，得到含饱和合成油的溶液；

对含饱和合成油的溶液进行分离，得到饱和合成油；

对饱和合成油在预设温度下进行蒸馏后加入封堵剂，得到含C₁₀至C₂₀的直链正构烷烃的混合烷烃的饱和油，作为基础油。

制备基础油时，考虑到植物油中会含有部分的杂质粒子，需要对其进行过滤处理，以除去粉尘大颗粒以及部分磷脂。可选的，过滤器里面可以设置层状无机物过滤膜以及高温膜，过滤掉植物油中的粉尘以及磷脂。

对植物油进行过滤处理后，将经过过滤处理的植物油与酸、乙醇以摩尔比为1:2-5:2-6的比例加入反应器中，进行反应，例如，植物油与酸、乙醇以摩尔比可以为：1:2:2.5、1:2:2.6、1:2.1:2.6、1:2.3:2.7、1:2.5:2.8、1:2.8:3、1:2.9:2.8、1:3:2.9、1:4:3、1:4.5:5、1:5:6等。反应时间为1-2.5小时，例如反应1小时、1.5小时、1.6小时、1.7小时、1.8小时、1.9小时、2.0小时、2.1小时、2.2小时、2.3小时、2.4小时、2.5小时等，获得新酯Ⅳ。反应过程如下所示：

其中，R”为甘油酯或脂肪酸丙酯；R’为乳清酸；R为烷基醇。

对新酯Ⅳ进行加氢处理。向获得的新酯Ⅳ中加入氢气，在催化剂，如镍化合物的催化作用下发生加成反应，获得反应产物为含C₁₀至C₂₀的直链正构烷烃与水的饱和合成油的溶液。将新酯Ⅳ与氢气以摩尔比为1:3-5的比例加入反应器中，例如，新酯Ⅳ与氢气的摩尔比为：1:3、1:3.5、1:4、1:5等，反应可以为2小时、2.5小时、3小时、3.5小时、4小时、4.5小时、5小时等。

在一种可选的实施方式中，对含饱和合成油的溶液进行分离，得到饱和合成油包括：通过三相离心机分离饱和合成油、水与固相，对饱和合成油进行蒸馏处理，获得基础油。

考虑到上述反应生成的新酯Ⅳ与氢气加成反应后生成饱和合成油的溶液，饱和合成油的溶液中可能会含有基础油中未被过滤完的颗粒杂质，以及生成的水。因此，通过三相离心机对上述合成油溶液进行分离。

三相离心分离机的工作原理是二种液相和一种固相进入离心机，并依靠离心力场使两种液相与固相的离心力扩大几千倍，固相在离心力的作用下被沉降，二种液相也出现分层，从而实现固-液-液三相分离，并在特殊机构的作用下分别排出三相离心机的机体。整个三相离心机的进料和分离过程均是连续、封闭、自动的完成。

考虑到经过三相离心机分离出的合成油具有很大的热量，因此，可以通过换热器来冷却三相离心机分离出来的饱和合成油。通过将换热器内的换热管设置为横向的，饱和合成油垂直的流过换热管的表面，可以增大接触面积，进而提高换热效率。

在一种可选的实施方式中，预设温度为220℃-300℃。

本发明实施例提供的基础油是含有C₁₀至C₂₀的直链正构烷烃混合烃的饱和油。考虑到基础油中的直链正构烷烃采用碳链长度在C₁₀至C₂₀之间的直链正构烷烃，可以使钻井液的粘度指数降低，具有很好的流变性，在钻井的过程中能有效的提高钻井的机械速率和钻井效率。采用上述基础油的钻井液具有良好的氧化安定性与优异的低温性等特点，倾点可达到-63℃，可适用于-25℃～200℃以上的钻井环境。

因此，本发明实施例对获得的饱和合成油的处理还包括对饱和合成油进行蒸馏处理。根据C₁₀至C₂₀直链正构烷烃与异构烷烃以及不同碳链长度的烷烃的沸点，对合成油进行分离，最终获得本发明实施例提供的具有C₁₀至C₂₀直链正构烷烃的基础油。

可以根据碳链的长度不同，以及碳链正构和异构时的不同沸点，可以在220℃-300℃的温度下进行蒸馏，获得本发明实施例所需的C₁₀至C₂₀直链正构烷烃。示例的，蒸馏的温度可以是220℃、230℃、240℃、250℃、260℃、270℃、280℃、290℃、300℃等。

为了增强钻井液的稳定性，因此，在对饱和合成油进行蒸馏后加入封堵剂，封堵剂可以为纳米级的聚合物乳液，纳米级的聚合物乳液的粒径为1纳米至100纳米。示例的，该纳米级的聚合物乳液的粒径可以为1纳米、15纳米、20纳米、25纳米、30纳米、35纳米、40纳米、45纳米、50纳米、55纳米、60纳米、65纳米、70纳米、75纳米、80纳米、85纳米、90纳米、95纳米、100纳米等。1纳米、1纳米、该聚合物乳液具有油溶性，通过加入具有油溶性的聚合物乳液，有利于聚合物乳液在基础油中的分散，相比相关技术可以提高钻井液的封堵性能。通过加入纳米级的聚合物乳液，可以对获得的C₁₀至C₂₀的直链正构烷烃分子之间的空隙进行封堵，使钻井液不易分解，增强钻井液的稳定性。

以下将通过可选地实施例进一步地描述本发明实施例提供的钻井液及其制备方法。

在以下可选地实施例中，所涉及的操作未注明条件者，均按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用原料未注明生产厂商及规格者均为可以通过市购获得的常规产品。

实例A

本实例提供了一种基础油，以及基于该基础油的钻井液，其中基础油的制备方法如下所示：

取摩尔比为1:2:2的植物油、脂肪酸与乙醇置于反应器中反应1小时，获得酯化后的新酯。对获得的新酯进行加氢处理，将新酯与氢气以摩尔比为1:3的比例置于反应器中反应2小时，获得饱和合成油的溶液。将获得的饱和合成油的溶液置于三相离心机内进行分离，获得饱和合成油，将饱和合成油放入蒸馏塔中在220℃的温度下进行蒸馏，蒸馏后加入纳米乳液，获得基础油。

将20％的基础油、0.5％的膨润土、2％的主乳化剂、2％的辅助乳化剂、0.5％的氧化钙、1.0％的降滤失剂以及18％的重晶石混合均匀，获得本发明实施例提供的钻井液。

实例B

本实例提供了一种基础油，以及基于该基础油的钻井液，其中基础油的制备方法如下所示：

取摩尔比为1:2:2.5的植物油、脂肪酸与乙醇置于反应器中反应1.5小时，获得酯化后的新酯。对获得的新酯进行加氢处理，将新酯与氢气以摩尔比为1:3的比例置于反应器中反应2.1小时，获得饱和合成油的溶液。将获得的饱和合成油的溶液置于三相离心机内进行分离，获得饱和合成油，将饱和合成油放入蒸馏塔中在230℃的温度下进行蒸馏，蒸馏后加入纳米乳液，获得基础油。

将21％的基础油、0.6％的膨润土、2.1％的主乳化剂、2.1％的辅助乳化剂、0.6％的氧化钙、1.1％的降滤失剂以及18％的重晶石混合均匀，获得本发明实施例提供的钻井液。

实例C

本实例提供了一种基础油，以及基于该基础油的钻井液，其中基础油的制备方法如下所示：

取摩尔比为1:2.1:2.6的植物油、脂肪酸与乙醇置于反应器中反应1.6小时，获得酯化后的新酯。对获得的新酯进行加氢处理，将新酯与氢气以摩尔比为1:3.5的比例置于反应器中反应2.3小时，获得饱和合成油的溶液。将获得的饱和合成油的溶液置于三相离心机内进行分离，获得饱和合成油，将饱和合成油放入蒸馏塔中在250℃的温度下进行蒸馏，蒸馏后加入纳米乳液，获得基础油。

将22％的基础油、0.7％的膨润土、2.2％的主乳化剂、2.2％的辅助乳化剂、0.7％的氧化钙、1.2％的降滤失剂以及19％的重晶石混合均匀，获得本发明实施例提供的钻井液。

实例D

本实例提供了一种基础油，以及基于该基础油的钻井液，其中基础油的制备方法如下所示：

取摩尔比为1:2.3:2.7的植物油、脂肪酸与乙醇置于反应器中反应1.7小时，获得酯化后的新酯。对获得的新酯进行加氢处理，将新酯与氢气以摩尔比为1:4的比例置于反应器中反应2.4小时，获得饱和合成油的溶液。将获得的饱和合成油的溶液置于三相离心机内进行分离，获得饱和合成油，将饱和合成油放入蒸馏塔中在260℃的温度下进行蒸馏，蒸馏后加入纳米乳液，获得基础油。

将23％的基础油、0.8％的膨润土、2.3％的主乳化剂、2.3％的辅助乳化剂、0.7％的氧化钙、1.2％的降滤失剂以及20％的重晶石混合均匀，获得本发明实施例提供的钻井液。

经对上述实例A-D提供的钻井液进行试验可知，以上各实施例提供的钻井液表现出对钻井优良的封堵防塌性，具有较强的携带岩屑的能力，可以保证岩屑完整，降低岩层的渗透率。且钻井产生的钻屑可以按照一般废弃物处理，处理的工艺简单方便，大幅减少了环境污染治理的成本以及钻屑处理成本，满足国家环保的要求，有效地保护了油气储层和周边生态环境。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的说明性实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钻井液，其特征在于，所述钻井液包括以下质量百分比的组分：20％-42％的基础油；0.5％-2％的流型调节剂或有机土；2％-4％的主乳化剂；2％-4％的辅助乳化剂；0.5％-1％的氧化钙；1％-3％的降滤失剂；18％-38％的加重剂；余量为氯化钙的水溶液；

所述基础油为通过对植物油进行处理得到的含C₁₀至C₂₀的直链正构烷烃的混合烷烃的饱和油；所述混合烷烃的饱和油中C₁₀至C₂₀的直链正构烷烃的质量百分比大于90％。

2.根据权利要求1所述的钻井液，其特征在于，所述流型调节剂包括以下重量份数的组分：15-60份的水、5.0-15.0份的阴离子单体、5.0-10份的非离子单体、0.5-2份的水溶性单体、0.05-0.25份的氧化剂。

3.根据权利要求1所述的钻井液，其特征在于，所述主乳化剂包括：重量比为1:1-3:0.5-2.5的非离子表面活性剂、十二烷基二甲基叔胺以及硬脂酸盐。

4.根据权利要求1所述的钻井液，其特征在于，所述辅助乳化剂包括：重量比为1:1-3的聚氧二烯二油酸酯与聚氧丙烯硬脂酸酯。

5.根据权利要求1所述的钻井液，其特征在于，所述降滤失剂包括：重量比为1:0.5-0.8:0.6的改性褐煤、植物沥青与甲基丙烯酸甲酯。

6.根据权利要求1所述的钻井液，其特征在于，所述加重剂为重晶石、氧化铁以及碳酸钙中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的钻井液，其特征在于，所述基础油为通过对植物油依次进行酯化反应、加成反应、分离处理以及蒸馏处理得到。

8.一种钻井液的制备方法，所述方法用于制备权利要求1-7任一项所述的钻井液，其特征在于，所述方法包括：

按照各组分的质量百分比，向基础油中加入流型调节剂或有机土、主乳化剂、辅助乳化剂、氧化钙、降滤失剂、加重剂以及氯化钙的水溶液，搅拌均匀，获得所述钻井液；

其中，所述基础油为通过对植物油进行处理得到的含C₁₀至C₂₀的直链正构烷烃的混合烷烃的饱和油，所述含C₁₀至C₂₀的直链正构烷烃的质量百分比大于90％。

9.根据权利要求8所述的钻井液制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：制备基础油：

对所述植物油依次进行酯化反应、加成反应，得到含饱和合成油的溶液；

对所述含饱和合成油的溶液进行分离，得到饱和合成油；

对所述饱和合成油在预设温度下进行蒸馏后加入封堵剂，得到含C₁₀至C₂₀的直链正构烷烃的混合烷烃的饱和油，作为所述基础油。

10.根据权利要求9所述的钻井液制备方法，其特征在于，所述预设温度为220℃-300℃。