废弃油基钻井液因其含油率高的特性成为废弃钻井液处理中的重点与难点。工程上常用的回注、填埋等方法对资源造成了浪费,而破乳、萃取等技术普遍存在资源回收与额外添加化学剂的矛盾。现阶段引起广泛关注的CO2开关溶剂是一类可根据需要人为控制亲水/亲油性能的新型绿色溶剂,开关型溶剂的引入可以解决废弃油基钻井液处理中的这些矛盾,实现油分与溶剂的双效回收。目前应用较多的N,N-二甲基环己胺虽然在豆油等油类物质的回收中有较好的表现,但依然存在闪点低、挥发性强、刺激性气味、急性毒性高等问题。因此本文合成了一系列更加安全、环保、健康的开关溶剂。主要研究内容有：首先,从分子结构上设计并合成了以酯基连接的中长碳链的一系列CO2开关溶剂,通过条件优化实验得到最优合成条件为：酸醇摩尔比1：1,反应温度110℃,反应时间8h,催化剂加量4%。通过红外光谱、核磁氢谱等结构表征方法确定了合成产物为目标产物。其次,对合成的一系列开关溶剂的基本物理性能、毒理性能、溶解性能和表面活性共13个基本指标参数及其变化规律进行了分析,得到开关溶剂的基本性能指标。为方便大规模、多参数、多角度试剂的筛选,设计并完成了计算机“试剂筛选软件”,优选出代号为C-8的开关溶剂(CH3(CH2)4COO(CH2)2N(CH3)2为最适合于废弃油基钻井液处理的C02开关溶剂。再次,通过电导率、pH值、微观结构的变化反映出开关溶剂的开关过程变化机理即为叔胺基团的质子化与去质子化可逆变换。系统分析了开关过程中的界面反应、电离、传质、扩散等系列过程,论证了开关溶剂亲水性转换的热力学合理性。进一步对开关溶剂正反两个方向反应动力学进行了研究,得到m=kt的转换方程,并对转换速率的影响因素进行研究,系统分析了分子结构、温度、搅拌强度等对转换速率高低的影响,通过不同温度转换速率计算得到疏水-亲水转换过程的活化能Ea=3339 J·mol-1,半衰期t1/2=5.0min,以及亲水-疏水转换过程Ea=7091 J·mol-1, t1/2=38.5min,从动力学角度进一步证明了开关溶剂具有应用的可行性。然后,应用开关溶剂对5种不同的废弃油基钻井液进行了处理,研究表明：除油率为98%；残渣中的含油量<3%,低于非水基钻井液钻屑含油量的二级排放标准(GB4914-2008)；废水平均含油量为14.5mg/L,可直接回收继续处理废弃钻井液；油回收率超过93%,且回收油品质较好；开关溶剂的回收率约为60%,多次使用后结构性能等几乎没有变化,可继续用于废弃油基钻井液的处理。研究了开关溶剂的损耗过程及影响因素,优化条件后开关溶剂的回收率升至85%。以此为基础进行了基于开关溶剂的废弃油基钻井液处理技术工艺设计。最后,对开关溶剂处理废弃油基钻井液的机理进行了研究：开关溶剂加入量从10%提高至40%后,混合物的塑性黏度降低了85%,动切力由25降至0；在低速旋转下,20%开关溶剂加入后混合液的流性指数增大了17倍,稠度系数减小了98%；中速及高速情况下,开关溶剂的加入使混合体系由假塑性流体变为牛顿流体；在3r/min的转速下,10%的开关溶剂即可使废弃油基钻井液的表观黏度降低86%。开关溶剂的加入降低了固相颗粒和高分子聚合物的浓度,当低于临界浓度后,钻井液中的“卡片屋”结构遭到破坏,钻井液从凝胶变为溶胶,且体系黏度大幅降低,因此在高速离心下很容易实现破乳分离。基于开关溶剂的废弃油基钻井液处理技术在处理过程中无需高温高压设备、操作简单、不需加入高分子化合物、溶剂易于回收并可重复利用。解决了废弃油基钻井液的处理中的诸多困难,在含油废弃物的处理中实现了突破,为油基钻井液在页岩气开采中的大规模应用奠定了基础。