井壁坍塌是油气田勘探开发过程中最常遇到的井下复杂情况之一,鄂尔多斯盆地大牛地气田钻井过程中钻遇石千峰组和石盒子组地层时,该层位井壁泥岩易剥落掉块,可能造成卡钻和钻头泥包等钻井事故。本文首先对石千峰组和石盒子组地层井壁化学失稳机理进行分析,并评价了现场所用钻井液体系的综合性能,针对大牛地气田石千峰组和石盒子组地层井壁易剥落掉块,井底存在岩屑床等问题,研制了抗高温提切剂和新型防塌封堵剂,并构建出适用于大牛地气田的高效防塌钻井液体系。借助X射线衍射、页岩膨胀量、滚动回收率、阳离子交换容量(CEC值)等实验手段进行井壁化学失稳机理研究;通过扫描电镜、红外光谱和核磁共振实验对防塌封堵剂和抗高温提切剂进行表征和评价;凭借高温高压动态损害评价系统评价了新型高效防塌钻井液体系的封堵性。结果表明,防塌封堵剂和抗高温提切剂能够有效提高钻井液体系的性能,并且高效防塌钻井液体系的综合性能较好,其封堵率和渗透率恢复值分别可达93.2%和88.5%。室内研究成果在大牛地4口试验井分别进行了应用,并且取得较为显著的应用成果。应用高效防塌钻井液的4口试验井钻井液性能优良,平均井径扩大率小于5.98%,而且试验井的钻井周期平均缩短率高达30.6%,优化并完善了大牛地气田钻井液技术。