本发明涉及一种强化传热型油基钻井液、钻井液基液及其制备方法，属于石油与天然气钻井技术领域，特别是对于深层页岩气等高温深井、超深井的开采。
背景技术：
随着石油行业的不断发展，越来越多的常规性油气资源已经被大量开采，各大石油公司纷纷将目光投向非常规性油气资源，这类油气资源往往具有储层地质结构复杂、开采难度大、开发成本高等特点。在非常规油气资源中，页岩气的发展具有明显的现实性，我国页岩气资源蕴藏量巨大，具有广泛的勘探开发前景。目前，页岩气开采面临的一个重大问题是由于储层条件复杂，长时间的钻进过程中产生大量热量。传统油基钻井液由于其传热能力不强，导致其热量不能及时传递，钻井液不能够很好地冷却和润湿钻头，甚至长时间钻进的工作会损害各种导向仪器，降低工作效率。
钻井液被誉为钻井过程中的血液，在钻井过程中起着巨大的作用。钻井液主要有油基钻井液和水基钻井液，与水基钻井液相比油基钻井液在井壁稳定、润滑防卡、抑制页岩水化膨胀以及快速钻进方面有明显优势，现已广泛作为钻深井、超深井、水平井、页岩气等非常规油气资源的重要手段。在钻井过程中，钻井液经地面设备进入钻杆，从钻头水眼流出，经过环形空间上返，在这一过程中，钻井液与井壁地层、钻柱、套管等各部件发生了复杂的热交换过程。目前，解决钻井液温度过高主要有添加地面冷却装置、增加循环时间、管线冷却装置、间歇进行钻井。这类解决措施只针对问题表面，有些措施成本较高，取得的成效有限。
与水基钻井液相比，油基钻井液传热能力较差，长时间的钻井工作会导致井底温度迅速升高。由于常规的油基钻井液其传热效率较差，导致其发生热交换的能力较弱，不能及时降低井底的温度，从而导致井场工作效率降低。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明主要是克服现有技术中的不足之处，提出一种强化传热型油基钻井液、钻井液基液及其制备方法，本发明通过使用此基液来配制油基钻井液，提高油基钻井液的热物性参数，解决目前钻井过程中的钻井液温度过高问题。
该钻井液通过向油基钻井液基液中添加纳米复合材料来提高钻井液的热物性常数，并且少量的纳米材料的添加对钻井液本身的性能不会有较大的影响。此外，少量纳米材料的添加也会改善钻井液的流变性，降低摩阻、增强泥饼质量。
本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种强化传热型油基钻井液基液，由以下重量份的组分组成：白油100份、纳米颗粒0.4～2份、表面活性剂0.3～1份。
进一步的技术方案是，由以下重量份的组分组成：白油100份、纳米颗粒0.4～1份、表面活性剂0.3～0.6份。
进一步的技术方案是，所述纳米颗粒为纳米氧化铝、纳米二氧化钛、纳米石墨、纳米氧化铜、纳米二氧化硅中的任意一种或几种。
进一步的技术方案是，所述纳米颗粒为纳米氧化铝或纳米二氧化钛，其粒径为20nm～100nm。
进一步的技术方案是，所述表面活性剂为油酸、十二烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯烷基芳基醚、硬脂酸、失水山梨醇单油酸酯的任意一种或几种。
一种强化传热型油基钻井液基液的制备方法，包括以下步骤：
步骤s1、取100份白油放于烧杯中，并加入0.4～2份的纳米颗粒，进行机械搅拌15min，转速为1000r/min；
步骤s2、再加入0.3～1份的表面活性剂，进行机械搅拌20min，转速为1000r/min；
步骤s3、使用超声波清洗机进行频率为40khz，功率为360w，30min的超声分散。
一种强化传热型油基钻井液，以100份重量钻井液为基准，由以下重量份的组分组成：油基钻井液基液60～90份、环烷酸钙1～2份、失水山梨醇单油酸酯1～2份、cacl2盐水10～40份、氧化沥青0.5～3份、氧化钙粉末0.5～3份、有机土2～5份。
进一步的技术方案是，所述cacl2盐水的浓度为25％。
一种强化传热型油基钻井液的制备方法，包括以下步骤：
(1)取60～90份的油基钻井液基液，加入1～2份环烷酸钙、1～2份失水山梨醇单油酸酯，进行机械搅拌，直至所用油溶性组分全部溶解；
(2)将10～90份的cacl2盐水缓慢加入步骤(1)制备的油相，进行充分搅拌，配制成稳定的乳状液；
(3)再继续搅拌下并加入2～5份的有机土，0.5～3份的氧化沥青，0.5～3份的氧化钙粉末进行机械搅拌；
(4)按照所需钻井液的密度，加入重晶石进行调节，最后进行充分搅拌得到强化传热型油基钻井液。
进一步的技术方案是，所述步骤(1)中的搅拌时间为1h，转速为1000r/min，所述步骤(3)中的搅拌时间为40min，转速为1000r/min
本发明具有以下有益效果：
(1)少量纳米颗粒的添加就可以大幅度提高钻井液的导热效率，并且纳米材料选用价格较为低廉的氧化铝、氧化铜、二氧化硅、二氧化钛、石墨，加量仅为0.4％～2％，很大程度上减少了成本；
(2)纳米金属颗粒原本是一种既不亲水也不亲油的材料，本发明通过加入多种表面活性剂，对纳米颗粒表面进行改性，从而制得一种亲油亲水型纳米复合材料。表面活性剂对纳米颗粒的作用包括两个方面：一是包裹微粒，表面活性剂包覆。在纳米颗粒表面，表面活性剂中的环状结构或长支链能够起到增加位阻作用，强化纳米颗粒的分散；二是形成双电层，选择适当的表面活性剂，使纳米颗粒表面吸附电离子而形成双电层，通过双电层的排斥作用使得颗粒之间引力大大降低，降低颗粒团聚程度，从而实现强化纳米粒子稳定分散的目的；
(3)通过改善油基钻井液基液的方式来改善油基钻井液的热物性参数，防止其纳米颗粒不能够充分分散在钻井液中；
(4)相比较传统的使用外部手段进行降低井底温度的方法，本发明从钻井液本身出发，在减少人力物力的同时，有效的提高了钻井液的导热效率，降低了井底的温度，并且，少量纳米材料的添加也有助于提高钻井液的润滑性、流变性、降滤失性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做更进一步的说明。
实施例1
本发明的一种强化传热型油基钻井液基液，通过以下步骤配制得到：
取100份白油放于烧杯中，加入0.4份，粒径为30nm的纳米石墨，进行机械搅拌15min，转速为1000r/min；再加入0.3份的油酸，进行机械搅拌20min，转速为1000r/min；使用超声波清洗机进行频率为40khz，功率为360w，30min的超声分散。
实施例2
本发明的一种强化传热型油基钻井液基液，按照实施例1同样的步骤进行配置，与实施例1不同的是将纳米石墨的加量变为1份。
实施例3
本发明的一种强化传热型油基钻井液基液，按照实施例1同样的步骤进行配置，与实施例1不同的将油酸改为失水山梨醇单油酸酯，加量为0.3份。
实施例4
本发明的一种强化传热型油基钻井液基液，按照实施例1同样的步骤进行配置，与实施例1不同的是纳米石墨的加量为0.6份，将油酸改为失水山梨醇单油酸酯，加量为0.3份。
实施例5
本发明的一种强化传热型油基钻井液基液，按照实施例1同样的步骤进行配置，与实施例1不同的是将纳米石墨改为纳米氧化铝，粒径为20nm，加量为0.4份；油酸改为聚氧乙烯烷基芳基醚，加量为0.3份。
实施例6
本发明的一种强化传热型油基钻井液基液，按照实施例1同样的步骤进行配置，与实施例1不同的是纳米石墨改为纳米氧化铝，加量为0.8份，油酸改为聚氧乙烯烷基芳基醚，加量为0.3份。
实施例7
本发明的一种强化传热型油基钻井液基液，按照实施例1同样的步骤进行配制，与实施例1不同的是将纳米石墨改为纳米氧化铜，加量为0.4份，粒径为20nm，油酸改为硬脂酸，加量为0.3份。
实施例8
本发明的一种强化传热型油基钻井液基液，按照实施例1同样的步骤进行配制，与实施例1不同的是将纳米石墨改为纳米氧化铜，粒径为20nm，加量为0.8份，油酸改为硬脂酸，加量为0.4份。
实施例9本发明的一种强化传热型油基钻井液基液，按照实施例1同样的步骤进行配制，与实施例1不同的是将纳米石墨改为纳米二氧化硅，粒径为20nm，加量为0.4份。
实施例10
本发明的一种强化传热型油基钻井液基液，按照实施例1同样的步骤进行配制，与实施例1不同的是将纳米石墨改为纳米二氧化硅，粒径为20nm，加量为0.8份，油酸改为十二烷基苯磺酸钠，加量为0.4份。
实施例11
本发明的一种强化传热型油基钻井液基液，按照实施例1同样的步骤进行配制，与实施例1不同的是将纳米石墨改为纳米二氧化钛，粒径为20nm，加量为0.4份。油酸改为十二烷基苯磺酸钠，加量为0.3份。
实施例12
本发明的一种强化传热型油基钻井液基液，按照实施例1同样的步骤进行配制，与实施例1不同的是将纳米石墨改为纳米二氧化钛，粒径为20nm，加量为0.8份，油酸改为聚氧乙烯烷基芳基醚，加量为0.4份。
对比例1
本实例用于说明传统型油基钻井液基液。
取100ml白油放于烧杯中，测试其热物性参数。
使用浮子式密度计测试密度，最后通过瞬线稳态法测其是实施例1～12和对比例1的导热系数、比热容，测试结果见表1；所用仪器为湘潭湘仪仪器有限公司出产的dre系列导热系数测定仪。
本发明的一种强化传热型油基钻井液，由以下步骤：
以100份重量钻井液为基准，取60～90份的实施例1～12配制的油基钻井液基液，加入1～2份环烷酸钙、1～2份失水山梨醇单油酸酯，进行机械搅拌1h，转速为1000r/min，直至所用油溶性组分全部溶解；
将10～40份浓度为25％的cacl2盐水缓慢加入上述制备的油相，进行充分搅拌；再继续搅拌下加入2～5份的有机土，0.5～3份的氧化沥青，0.5～3份的氧化钙粉末，进行40min的机械搅拌，转速为1000r/min，使所有组分充分分散；
按照所需钻井液的密度，加入适量的重晶石进行调节，最后进行充分搅拌得到12份不同的强化传热型油基钻井液，并分别测定其热物性参数见表2。
对比例2
本实例用于说明传统型油基钻井液及其配置方法
以100份重量钻井液为基准，取60～90份白油，加入1～2份环烷酸钙、1～2份失水山梨醇单油酸酯，进行机械搅拌1h，转速为1000r/min，直至所用油溶性组分全部溶解；
将10～40份的cacl2盐水缓慢加入步骤刚才制备的油相，进行充分搅拌；再继续搅拌下加入2～5份的有机土，0.5～3份的氧化沥青，0.5～3份的氧化钙粉末，进行40min的机械搅拌，转速为1000r/min，使所有组分充分分散；
按照所需钻井液的密度，加入适量的重晶石进行调节，最后进行充分搅拌得到强化传热型油基钻井液。测定其热物性参数见表2。
具体导热系数测试方法：
(1)将配置好的强化传热型油基钻井液倒入100ml量筒中100ml刻度线处，等气泡消除后再把密度计轻轻放入液体里，(不得放入量筒后立即松手，以免密度计触底碰坏)，然后进行读数，读数时，眼睛平视弯液面，以弯液面下部刻线为准，读出该钻井液密度；
(2)将该钻井液倒入100ml烧杯中，将导热系数测定仪传感片插入钻井液中，打开仪器，选择新建实验，输入步骤(1)测试的密度，输入电流选择0.5a，待钻井液温度稳定后进行测试；
(3)从电脑中读取数据，重复测量三次，计算导热系数，比热容，热扩散系数的平均值。
表1强化传热型油基钻井液基液热物性参数表
表2强化传热型油基钻井液热物性参数表
通过上述表1和表2中的数据可知：
本发明所述的强化传热型油基钻井液基液在进行导热系数、比热容测定后均可发现其导热系数、比热容有明显的提高，通过公式计算出的热扩散系数也有较大提升。使用该基液配制的强化传热型油基钻井液导热系数、比热容、热扩散系数较传统油基钻井液有较大提升。
因此，本发明所述的强化传热型油基钻井液能够有效提高油基钻井液钻井液的热物性参数，从而达到降低井底温度的目的。
从表1中实施例1～12钻井液基液的数据可以看出，强化传热型油基钻井液基液的各项热物性参数相比较对比例1中有较大提升，其导热系数最高提升了53％、比热容最高提升了37％、热扩散系数最高提升了23％。
表2中的实施例1～12制备而成的钻井液与对比例2的钻井液比较其钻井液热物性参数也有所提高，其导热系数最高提升了44.2％、比热容最高提升了31％、热扩散系数最高提升了19％，说明使用强化传热型油基钻井液基液配制的强化传热型油基钻井液能够改善提高钻井液的传热性能。
以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过上述实施例揭示，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。