川南地区页岩气地层裂缝发育、水敏性较强,钻井过中经常发生井塌、井漏等井壁失稳现象,可造成钻井液大量漏失、卡钻、埋钻具等井下复杂事故。目前,油基钻井液仍为页岩气地层水平井钻井的首选体系,但是油基钻井液存在配制使用成本较高、环境可接受性差等突出问题,且仍易出现井塌、井漏的等井下复杂情况。特别是钻遇裂缝性页岩气地层,油基钻井液易漏失且难处理,也可直接造成较大经济损失。因此,研发页岩气地层高性能水基钻井液非常迫切。通过对川南龙马溪组页岩气地层矿物组成、微观结构、理化特性、渗吸特性、润湿特性等综合实验研究,分析了页岩气地层井壁稳定性的主要影响因素,探讨了川南龙马溪组页岩气地层井壁失稳机理。实验表明,裂缝性页岩气地层的井壁稳定性与其自身的矿物组成及微观结构特征密切相关,页岩气地层黏土矿物主要为伊利石,主要发生表面水化作用,抑制表面水化是控制页岩水化效应的根本措施。通过等温吸附实验,确定了钠蒙脱石表面水化的临界水活度/相对湿度值(0.95),以饱和KNO₃溶液(25℃时水活度为0.925)作为吸附介质,实验优选出性能较优的聚胺类粘土表面水化抑制剂。通过层间距测试、zeta电位测试、粒度分析、抑制膨润土造浆等实验,评价了优选的表面水化抑制剂特性,探讨了其作用机理。基于川南龙马溪组页岩气地层井壁失稳机理综合分析,结合页岩气地层特性及水基钻井液关键技术问题,在单剂优选的基础上,通过配伍性实验,优化出一套综合性能优良的页岩气地层水基钻井液体系配方,该配方抑制防塌和封堵能力强,也具有优良的流变性、滤失造壁性、润滑性、沉降稳定性以及抗污染性能等。