本发明涉及钻井液技术领域，具体涉及一种油基钻井液及其制备方法与应用。
背景技术：
川南地区页岩气的大规模开发已纳入国家重点发展计划，是我们必须完成的国家战略任务。其中，安全、高效、低成本打好页岩长井段水平井是关健和必要条件。
目前用油基钻井液钻页岩长井段水平井的技术己基本成熟，但是仍有一些问题没有很好解决，如页岩长段水平井的井壁稳定问题(以掉块为主)，及由其引发的井下复杂情况还颇为严重。
深层页岩蕴含大量的油气资源，因此深层页岩气开发也是未来中国石油增产的基础。根据页岩气工程开发的要求，井壁失稳问题在深层页岩的钻井中表现必将更为凸出。因此完善和提高现用的油基浆的防塌能力是当前亟需解决的技术难题。
在钻井过程中，活性页岩与常规的油基钻井液接触时，油基钻井液的滤液会侵入微裂缝，使得微裂缝、微裂隙破裂，井壁掉块，严重影响井壁稳定。现有的常规封堵方法已经不能满足钻井需求。
白油基钻井液流变性较好，具有更高的低剪切速率黏度和较强的动、静态悬砂能力，且能够高效地清洗井眼。此外，白油基钻井液具有良好的化学稳定性，在高温深井和水敏性地层的钻探中更具有明显优势。
五峰～龙马溪组页岩的细微裂缝分布在104nm～244μm之间，这对封堵剂提出更高的要求，要想在井壁形成致密的封堵层，必须考虑封堵剂的粒径分布，科学、合理地选择粒径分布尤为重要，这样就可以解决细微裂缝发育的深层页岩井壁失稳问题，防止钻井过程中，钻井液滤液进入地层，导致硬脆性页岩发生应力性失稳问题。
技术实现要素：
本发明提供了一种油基钻井液及其制备方法与应用方法，解决目前的油基钻井液在钻井过程中，滤失量过大、侵入微裂缝，严重影响井壁稳定性的技术问题。
本发明通过下述技术方案实现：
本发明第一方面提供了一种油基钻井液，包括如下各组分：白油、有机土、氯化钙溶液、氧化钙、主乳化剂、辅乳化剂、润湿剂、封堵剂、重晶石、降滤失剂；
所述封堵剂为1250目超细碳酸钙、2250目超细碳酸钙、纳米封堵剂、沥青类封堵剂me-cal中的一种或者几种；优选地，所述封堵剂为1250目超细碳酸钙、2250目超细碳酸钙、纳米封堵剂、沥青类封堵剂me-cal中的复配，其中1250目超细碳酸钙、2250目超细碳酸钙的重量比为1:1；
所述纳米封堵剂为十二烷基苯磺酸钠或重烷基苯磺酸钠改性的纳米石墨烯，且所述纳米封堵剂的平均粒径为80～210nm，优选地，所述纳米封堵剂为十二烷基苯磺酸钠改性的纳米石墨烯；优选地，所述纳米封堵剂的平均粒径为100～160nm，更优选为115～140nm，进一步优选为115.7～130.3nm。
优选地，所述钻井液包括如下以重量份计的各组分：白油100份、有机土2～9份、氯化钙溶液8～25份、主乳化剂1～7份、辅乳化剂1～6份、润湿剂2～7份、氧化钙2～9份、封堵剂3～15份、加重剂5～20份、降滤失剂2～8份。
优选地，所述钻井液包括如下以重量份计的各组分：白油100份，有机土3～8份、氯化钙溶液12～25份、主乳化剂2～6份、辅乳化剂2～5份、润湿剂3～5份、氧化钙3～7份、封堵剂6～12份、加重剂7～18份、降滤失剂3～6份。
优选地，所述主乳化剂为iemul、长链烷基酸盐ome、wo-nt、脂肪胺衍生物dqgc中的一种或者几种，更一步优选地，所述乳化剂为长链烷基酸盐ome；所述辅乳化剂为fr180、ome-2、表面活性剂hicoat、pfmocot中的一种或者几种，更一步优选地，所述乳化剂为fr180。
优选地，所述润湿剂为改性季铵盐mowet、ow、cosl中的一种或者几种，更一步优选地，所述润湿剂为改性季铵盐mowet。
优选地，所述重晶石为api重晶石、超细粉中的一种或几种，更一步优选地，所述重晶石为api重晶石。
优选地，所述降滤失剂为kjr、乳化沥青、季铵盐、氧化沥青中的一种或者几种，更一步优选地，所述降滤失剂为氧化沥青。
优选地，所述氯化钙溶液的质量分数为20％。
优选地，所述纳米石墨烯的制备方法如下：
(1)将纳米石墨烯加入到溶剂中，超声得到分散液；
(2)向分散液中加入重烷基苯磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠，得到共混溶液；
(3)将(2)中的共混溶液超声粉碎，得到分散的纳米石墨烯水剂；
所述分散液中，纳米石墨烯的质量浓度为0.1～0.6mg/ml，更一步优选地，质量浓度为0.2～0.45mg/ml；
所述共混溶液中，重烷基苯磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠的质量浓度为1～6.5mg/ml，更一步优选地，质量浓度为3.3～5.0mg/ml；
所述分散液的超声处理条件为：35～50℃条件下，时间为5～20min，超声频率为20～40khz，超声功率为130～250w，更一步优选地，温度为35～45℃，时间为8～16min，超声频率为27～40khz；
所述共混溶液的超声粉碎条件为：冰水混合，时间为15～35min，超声频率为40～75khz，超声功率为300～420w，更一步优选地，超声时长为25～30min超声频率为50～60khz，超声功率为300～360w。
本发明第二方面提供了一种油基钻井液的制备方法，包括如下步骤：
(1)在所述白油中依次加入氯化钙溶液、氧化钙、主乳化剂、辅乳化剂、润湿剂、有机土并依次混合，制备基浆；
(2)向所述基浆中再依次加入超细碳酸钙、沥青类封堵剂me-cal、纳米封堵剂、降滤失剂、重晶石，并依次混合；
本发明第三方面提供了一种油基钻井液在深层页岩层中钻井的应用，尤其是针对于微裂缝发育掉块严重、易碎地层，及井壁失稳问题频出的页岩气井中的；以上所说的页岩易碎地层，指的是地层层理、微裂缝发育明显、非均质性强的硬脆性页岩地层，这种硬脆性页岩地层在钻井过程中易引发井下复杂情况和事故。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
(1)本发明中，采用两种粒径的超细碳酸钙的刚性颗粒，与改性的纳米石墨烯的刚性小颗粒，按照合理的粒径级配，配合最优加量，在井内高温作用下通过架桥填充，充分实现多元协同封堵，增强钻井液的封堵能力。
(2)本发明制备的纳米石墨烯稳定性、分散性良好，粒径分布均匀，制备的油基钻井液封堵微裂缝、微孔隙，阻止钻井液滤液进入井壁孔缝产生应力释放裂缝，防止钻井过程中，井壁坍塌掉块导致卡钻的问题，高效地封堵防塌。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
一、纳米石墨烯的制备方法
本发明首先制备具有一定粒径的纳米石墨烯，制备方法为：
优选地，所述纳米石墨烯的制备方法如下：
(1)将纳米石墨烯加入到溶剂中，超声得到分散液；
(2)向分散液中加入重烷基苯磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠，得到共混溶液；
(3)将(2)中的共混溶液超声粉碎，得到分散的纳米石墨烯水剂；
所述分散液中，纳米石墨烯的质量浓度为0.1～0.6mg/ml，更一步优选地，质量浓度为0.2～0.45mg/ml；
所述共混溶液中，重烷基苯磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠的质量浓度为1.0～6.5mg/ml，更一步优选地，质量浓度为3.3～5.0mg/ml；
所述分散液的超声处理条件为：35～50℃条件下，时间为5～20min，超声频率为20～40khz，超声功率为130～250w；更一步优选地，温度为35～45℃，时间为8～16min，超声频率为27～40khz；
所述共混溶液的超声粉碎条件为：冰水混合，温度为～12～0℃—～3～0℃，时间为15～35min，超声频率为40～75khz，超声功率为300～420w；更一步优选地，超声时长为25～30min超声频率为50～60khz，超声功率为300～360w。
具体的制备过程见制备例1～3。
制备例1：纳米石墨烯的制备
(1)称取一定量的纳米石墨烯，加水90ml，得到质量浓度为0.1mg/ml的纳米石墨烯水溶液，对溶液于40℃下超声10min，超声波清洗仪的超声功率150w、超声频率30hz，得到分散液；
(2)在分散液中加入一定量的十二烷基苯磺酸钠共混，得到十二烷基苯磺酸钠的质量浓度为1.0mg/ml的共混溶液；
(3)在冰浴条件下，采用超声波细胞粉碎仪，对共混溶液进行粉碎超声15min；超声功率为330w、频率为45khz，最后得到分散均匀的纳米石墨烯水剂。
按照上述步骤制得的纳米石墨烯为黑色水剂，平均粒径为110nm，可以有效封页岩地层的纳米级孔隙。
制备例2：纳米石墨烯的制备
(1)称取一定量的纳米石墨烯，加水80ml，得到质量浓度为0.6mg/ml的纳米石墨烯水溶液，对溶液于40℃下超声14min，超声波清洗仪的超声功率200w、超声频率30hz，得到分散液；
(2)在分散液中加入一定量的十二烷基苯磺酸钠共混，得到十二烷基苯磺酸钠的质量浓度为6.5mg/ml的共混溶液；
(3)在冰浴条件下，采用超声波细胞粉碎仪，对共混溶液进行粉碎超声15min；超声功率为350w、频率为45khz，最后得到分散均匀的纳米石墨烯水剂。
按照上述步骤制得纳米封堵剂纳米石墨烯为黑色水剂，平均粒径为105nm，可以有效封页岩地层纳米级孔隙。
制备例3：纳米石墨烯的制备
(1)称取一定量的纳米石墨烯，加水80ml，得到质量浓度为0.2mg/ml的纳米石墨烯水溶液，对溶液于40℃下超声16min，超声波清洗仪的超声功率250w、超声频率30hz，得到分散液；
(2)在分散液中加入一定量的十二烷基苯磺酸钠共混，得到十二烷基苯磺酸钠的质量浓度为3.3mg/ml的共混溶液；
(3)在冰浴条件下，采用超声波细胞粉碎仪，对共混溶液进行粉碎超声30min；超声功率为380w、频率为45khz，最后得到分散均匀的纳米石墨烯水剂。
按照上述步骤制得纳米封堵剂纳米石墨烯为黑色水剂，平均粒径为88nm，可以有效封页岩地层纳米级孔隙。
二、一种油基钻井液及制备方法
1、一种油基钻井液，各个实施例、对比例中各组分构成及对应的重量份如下表1所示：
表1各实施例、对比例中各组分及重量份表
本发明中所使用的各种原料，有机土、白油、氯化钙、ome、fr180、超细碳酸钙、氧化沥青、重金石均可以采用市面上销售的产品，白油为工业5#号白油，各原料的具体品名、代号、化学成分、生产厂家见表2。
采购时均按照行业标准或者企业标准进行严格检验，检验合格后再使用。纳米石墨烯为申请人自合成，具体见上述具体实施过程中的制备例。其中各原料的生产厂家可以根据实际需要进行调整，下表2中仅仅作为具体的实施例的说明，不属于对本发明的限制。
表2本发明涉及的各原料情况明细表
2、各实施例与对比例的一种油基钻井液的制备过程
(1)实施例1：一种油基钻井液的制备
按照表1中实施例1各组分的重量份，取5#白油、20％氯化钙溶液，在搅拌速率为600r/min下搅拌20min；加入氧化钙搅拌10min；800r/min搅拌下加入ome和fr180搅拌30min；1000r/min搅拌下加入mowet搅拌30min；1000r/min搅拌下加入有机土搅拌30min；3000r/min搅拌下加入1250目超细碳酸钙搅拌30min；3000r/min搅拌下加入2250目超细碳酸钙搅拌30min；3000r/min搅拌下加入me-cal搅拌40min；3000r/min搅拌下加入自制的改性纳米石墨烯搅拌40min；3000r/min搅拌下加入氧化沥青搅拌30min；3000r/min搅拌下加入重金石搅拌30min。制得一种油基钻井液s1，性能测试结果见表3。
该实施例中的自制改性纳米石墨烯为制备例1制备得到的。
实施例2：
按照表1中的实施例2各组分的重量份，制备方法及条件同实施例1，制得一种油基钻井液s2，性能测试结果见表3。
该实施例中的自制改性纳米石墨烯为制备例2制备得到的。
实施例3：
按照表1中的实施例3各组分的重量份，制备方法及条件同实施例1，制得一种油基钻井液s3，性能测试结果见表3。
该实施例中自制的改性纳米石墨烯为制备例3制备得到的。
实施例4：
按照表1中的实施例4各组分的重量份，制备方法及条件同实施例1，制得一种油基钻井液s4，性能测试结果见表3。
该实施例中自制的改性纳米石墨烯为制备例1制备得到的。
实施例5：
按照表1中的实施例5各组分的重量份，制备方法及条件同实施例1，该实施例中的纳米石墨烯是采用制备例2方法制备得到的。制得一种油基钻井液s5。
实施例6：按照表1中的实施例6各组分的重量份，制备方法同实施例1，此例的纳米石墨烯采用制备例2方法制备得到。制得一种油基钻井液s6。
实施例7：按照表1中的实施例7各组分的重量份，制备方法及条件同实施例1，该实施例中的纳米石墨烯是采用制备例2方法制备得到的。制得一种油基钻井液s7。
实施例8：按照表1中的实施例8各组分的重量份，制备方法及条件同实施例1，该实施例中的纳米石墨烯是采用制备例2方法制备得到的。制得一种油基钻井液s8。
实施例9：按照表1中的实施例9各组分的重量份，制备方法及条件同实施例1，该实施例中的纳米石墨烯是采用制备例3方法制备得到的。制得一种油基钻井液s9。
实施例10：按照表1中的实施例10各组分的重量份，制备方法及条件同实施例1，该实施例中的纳米石墨烯是采用制备例3方法制备得到的。制得一种油基钻井液s10。
实施例11：按照表1中的实施例11各组分的重量份，制备方法及条件同实施例1，该实施例中的纳米石墨烯是采用制备例3方法制备得到的。制得一种油基钻井液s11。
实施例12：按照表1中的实施例12各组分的重量份，制备方法及条件同实施例1，该实施例中的纳米石墨烯是采用制备例3方法制备得到的。制得一种油基钻井液s12。
对比例1：按照表1中对比例1各组分的重量份，制得一种油基钻井液d1。
对比例2：按照表1中对比例2各组分的重量份，制得一种油基钻井液d2。
对比例3：按照表1中对比例3各组分的重量份，制得一种油基钻井液d3。
对比例4：按照表1中对比例4各组分的重量份，制得一种油基钻井液d4。
对比例5：按照表1中对比例5各组分的重量份，制得一种油基钻井液d5。
对比例6：按照表1中对比例6各组分的重量份，制得一种油基钻井液d6。
3、测试
对实施例1～12、对比例1～7中制备的油基钻井液进行性能测试，测试方法为：
(1)分别取适量实施例1～12、对比例1～6中制备的油基钻井液，备用，
(2)取250cm3的40目石英砂搅拌，将其缓缓加入可视砂床滤失仪的透明筒状钻井液杯中，模拟碳酸盐岩非均质孔缝型易碎地层；
(3)再分别取以上500cm3各个实施例及对比例制备的备用钻井液，缓缓加入到钻井液杯中，关闭杯盖，接通氮气气源调节气压至0.69mp，确认无误后，打开放气阀，压力传递至钻井液杯中。借此模拟钻井液在井筒循环过程中地层高压作用下的渗滤作用，同时观察透明杯体中钻井液的渗滤过程，并分别记录在7.5min、30min时钻井液的浸入深度。测试结果如表3所示。
表3钻井液浸入深度实验测试结果表
如表3可知，实施例1～12中，钻井液在7.5min时的浸入深度均低于4.0cm，30min时的浸入深度均低于6cm；对比例1～6钻井液7.5min时的浸入深度均高于4.2cm，30min时的浸入深度接近9cm，说明本发明制备的油基钻井液可实现地层的有效防塌，保持地层稳定。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。