我国准噶尔盆地油气资源丰富,是中石化西部新区勘探开发的重点区块。前期勘探开发过程中,该地区钻井工程中清水河组、头屯河组等复杂地层的井壁失稳难题十分突出,严重影响了准噶尔盆地油气资源的勘探开发进程。本文针对上述关键技术难题,重点分析了准噶尔盆地复杂页岩地层钻井液防塌技术对策,研发了基于油田含油污泥的钻井液用封堵防塌剂、微纳米封堵剂,研制了准噶尔盆地强抑制致密封堵水基钻井液体系,为准噶尔盆地油气资源的高效勘探开发提供可靠的钻井液技术支撑。针对准噶尔盆地硬脆性页岩井壁失稳技术难题,通过复杂地层矿物组成、微观结构以及理化性能的综合分析可知,准噶尔盆地硬脆性页岩的井壁失稳与其微观孔隙结构的“多尺度特征”具有密切关系,其中页岩微裂缝与纳米尺度裂隙发育是导致井壁失稳的内在重要因素;此外,复杂地层井段钻井液密度小于或接近于地层坍塌压力,也是导致硬脆性页岩地层井壁失稳的重要原因之一。针对准噶尔盆地硬脆性页岩“微裂缝-裂隙-孔隙”的多尺度特征,提出了基于多尺度封堵的协同稳定井壁技术对策。加强封堵微裂缝与纳米尺度裂隙,提升抑制页岩表面水化能力,且有效发挥合理钻井液密度有效应力支撑井壁作用,可达到协同强化稳定井壁目的。将油田含油污泥的资源化利用拓展到钻井液技术领域,形成了基于油田含油污泥的钻井液用封堵防塌剂制备方法,利用油田含油污泥研发出钻井液用高效封堵防塌剂SDOS,既充分利用了含油污泥的有效组分,又不产生二次污染物,也为油田含油污泥的资源化利用开辟了新途径。实验评价结果表明,新研发的封堵防塌剂SDOS的软化点在50~120℃可调,能够稳定分散在水基钻井液中,可参与形成薄而坚韧的泥饼,提高钻井液封堵防塌能力。利用ZETA电位、表面润湿性、泥饼可压缩性、泥饼针入度等实验,揭示了新研发的封堵防塌剂SDOS的物理化学微观作用机理,其主要通过油溶性变形粒子自适应物理封堵和化学吸附作用,阻缓页岩压力传递以及降低表面的亲水性等,实现有效封堵防塌作用。针对准噶尔盆地硬脆性页岩“纳米尺度”致密封堵技术需要,研制了基于改性纳米二氧化硅的微纳米封堵剂WS-1,其粒径分布在80~200nm之间,具有良好的分散稳定性与钻井液配伍性。利用页岩压力传递实验、岩心压裂-封堵实验、表面润湿性测试实验等,评价了新研制的微纳米封堵剂WS-1与化学封堵剂DLP-1的协同封堵作用效果,揭示了其物理/化学协同致密封堵稳定页岩井壁作用微观机理,即微纳米封堵剂WS-1与化学封堵剂DLP-1的“物理封堵-化学胶结”协同作用,可实现高效致密封堵稳定井壁作用效果。基于多尺度封堵的协同稳定井壁技术对策,利用新研制的封堵防塌剂SDOS和微纳米封堵剂WS-1等,实验优化得到了适用于开发井、探井的两套强抑制致密封堵水基钻井液体系。现场试验表明,新研发的两套钻井液体系综合性能较好,硬脆性页岩地层井壁稳定作用效果明显,复杂地层井段平均井径扩大率均小于10%,较好地解决了准噶尔盆地硬脆性页岩地层的井壁失稳技术难题。