页岩气藏是一种储量大、渗透率低、黏土矿物含量高的非常规气藏。河南省中牟区块埋深3500米以内页岩气总储量为2124.99亿立方米,技术可采储量为127.5亿立方米,具有较好的商业开发潜力。页岩气地层钻井过程中极易发生井壁失稳,同时水平井段摩阻较大,对钻井液的抑制性、封堵性以及润滑性等性能要求较高,常规水基钻井液难以满足页岩气地层钻井安全的需要。油基钻井液在页岩气地层钻井过程中得到广泛应用,但是其存在环境污染、固井质量差、成本高等问题。因此,本文开展中牟区块页岩气水基钻井液技术研究。本文在分析中牟区块已钻井发生的复杂情况以及泥页岩理化性能的基础上,研究了中牟区块井壁失稳机理,其井壁失稳机理主要为:(1)中牟区块泥页岩表面存在纵横交错的微裂缝,钻井液滤液极易沿微裂缝侵入泥页岩内部,导致泥页岩垮塌、掉块;(2)中牟区块泥页岩黏土矿物含量较高,黏土矿物水化膨胀造成泥页岩受力不均匀,加剧了微裂缝的开启和滤液的侵入;(3)中牟区块山西组-太原组煤层发育,煤岩杨氏模量大、破裂压力小、割理和微裂缝发育,同时煤岩裂缝中夹有黏土矿物,钻井液滤液侵入后造成黏土矿物水化膨胀导致煤岩受力不均而引起煤岩破碎坍塌。在分析中牟区块井壁失稳机理基础上提出了相应的钻井液技术对策,其对策为:(1)具有良好的抑制性;(2)具有良好的封堵性;(3)具有良好的滤失性;(4)合理的钻井液密度。通过热滚回收率实验和高温高压膨胀率实验优选了抑制剂胺基硅醇HAS及其加量,通过滤膜实验、压力传递实验和岩心漏失实验优选了纳米级胶束封堵剂ASM、亚微米级固壁剂AGM、温压成膜封堵剂ACM等封堵剂及其加量,通过自由水含量测定实验优选了自由水络合剂LKY及其加量,通过摩阻系数测定实验优选了润滑剂LUBE及其加量。在此基础上,构建了能满足中牟区块页岩气地层钻井安全需要的水基钻井液体系,其配方为:3%膨润土浆+0.2%Na OH+0.3%LV-PAC+1%LKY+1.5%降滤失剂2%LUBE+3%KCl,重晶石加重。通过对所构建的中牟区块页岩气水基钻井液体系不同密度时的性能、抑制性能、封堵性能、润滑性能、抗污染性能、自由水束缚性能以及储层保护效果的评价。研究结果表明,所构建的中牟区块页岩气水基钻井液体系密度为1.05~1.25 g/cm~3时具有较好的性能,抗温可达120℃,该体系具有较好的抑制性能、润滑性能、封堵性能、抗污染性能、自由水束缚性能和储层保护效果。