特殊钻井时，如深井或超深井、水平井、丛式井、大斜度井等，钻进过程中钻柱的旋转阻力以及提拉阻力都会发生大幅度的增加。由于钻井液的润滑性能是影响钻进时的扭矩、钻进时钻柱的旋转阻力以及钻具磨损的最主要的可调节因素，于是钻井工作对钻井液润滑性能优劣的要求越来越高。钻井液润滑性能的好坏与否对钻井工作影响很大，特别是对减少卡钻等井下复杂情况、减少钻杆等钻具的磨损、保证钻井工作安全进行等起着非常重要的作用。钻井液的润滑性主要包括两个方面：钻井液本身的润滑性和钻井液滤饼的润滑性能。因此相对应的改善钻井液润滑性能的方法有两种，分别为：适当地向钻井液中添加一定的钻井液润滑剂以降低钻井液的摩阻系数；改善钻井液滤饼的质量以增加泥饼的润滑性。纳米材料因其材料本身具有各种优异的特征和优良的性质，它们在很多领域都有着非常广泛的应用前景。碳纳米材料的研究作为纳米材料研究的热门研究之一，它不仅具有纳米材料的体积效应、表面效应、力学性能效应、宏观量子隧道效应以及量子尺寸效应外，还具有其独特的性能，如热稳定性好、强度高等。碳纳米材料以其自身具有的各种优异的性能，很快被广泛地应用于各行各业之中。由于球形的碳材料耐高温性能好且强度高，那么可以将其引入到钻井液方面。球形的碳材料由于其表面光滑，能够起到润滑的作用。另外，纳米碳球尺寸小，强度高，在钻井液体系中不易被清除或拍打破碎。总的来说，将纳米碳球作为钻井液润滑剂的方法是可行的。本文研究中共合成了两种纳米碳球：一种是以间苯二酚-甲醛聚合而成的纳米碳球，另一种是以葡萄糖为原料制成的纳米碳球。通过扫描电子显微镜测试、红外光谱分析以及热失重分析表明，这两种纳米碳球均具有圆球形形貌且表面光滑，在钻井液中均能起到润滑作用。前者粒径分布均匀，在500nm左右，在水中的分散性不好，能够保持其质量在400℃的高温下不变；后者粒径在700nm-900nm分布，具有很好的亲水性，能够很好的分散在水以及钻井液中，能够保持其质量在250℃的高温下不变。这两种纳米碳球均能满足高温对钻井液润滑剂抗温能力的要求。实验表明，这两种纳米碳球对钻井液的润滑性能均有一定的改善，可以做为钻井液润滑剂。间苯二酚-甲醛聚合成的纳米碳球加量为0.4%时，对钻井液的润滑性能最好，在180℃处理16h后，其能使钻井液的润滑系数能降低22.8%，滤饼粘附系数能降低20.1%。但经过高温老化后，钻井液的粘度和切力均有所增加，钻井液的流变性能受到了影响。基于葡萄糖的纳米碳球对钻井液具有很好的剪切稀释作用，高温老化前后，钻井液的粘度和切力都有所下降。其在加量为0.5%时，对钻井液的润滑效果最好，在180℃处理16h后，其润滑系数降低了25.2%，但是此时其滤饼粘附系数相较与钻井液基浆却反而增大了6.9%。且这两种纳米碳球都能在一定程度上降低钻井液的滤失量。