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为解决钻井过程中页岩地层黏土水化导致的井壁失稳问题,国内外研究人员先后开展了大量井壁防塌的研究工作,但结果不甚理想。硅酸钠钻井液具有抑制性强、成本低及环保等优点,但硅酸钠钻井液自身也存在着很多问题,如流变性难以控制,硅酸钠在强碱性条件下水化抑制性能减弱等,因此该体系一直难以在现场推广应用。论文旨在将甲基硅酸钠和硅酸钠复配作为钻井液的高效页岩抑制剂,并构建钻井液体系。通过对不同分子链长度的甲基硅酸钠水化抑制性能研究,证明三链节硅酸钠具有较强的水化抑制性能,其防塌机理在于三链节甲基硅酸钠中的硅羟基与黏土颗粒表面的硅羟基反应吸附在黏土颗粒表面,使页岩表面的润湿性发生反转,从而抑制页岩的水化;通过对硅酸钠水化抑制性能研究,证明模数为3.3的硅酸钠具有较强的水化抑制性能,其防塌机理是硅酸钠聚集体粒度较小的部分能进入页岩地层孔隙,进入页岩孔隙的硅酸钠会和地层中的Ca2+等金属离子生成沉淀,在络合作用下生成更大的聚集体,封堵页岩孔隙,阻止页岩水化。其聚集体粒度较大的部分表面含有更多的硅羟基能更好的和页岩表面的硅羟基反应,使黏土颗粒聚集,抑制页岩水化;通过对三链节甲基硅酸钠和模数为3.3的硅酸钠防塌机理的分析,探讨了高效页岩抑制剂（三链节甲基硅酸钠和模数为3.3的硅酸钠复配）在水化抑制性能上的协同效应。此外,三链节甲基硅酸钠对模数为3.3的硅酸钠钻井液具有流型调节作用。研究表明,未水化的黏土、地层中的钙离子、中性或偏酸性的地层流体均是使硅酸钠钻井液流变性失稳的原因。三链节甲基硅酸钠的流型调节机理在于其本身具有强碱性,提高了钻井液的pH值,同时吸附三链节甲基硅酸钠的膨润土颗粒在甲基基团的作用下,减小了碰撞聚集的概率,使膨润土颗粒保持分散,从而维持钻井液的流变性。以高效页岩抑制剂为基础,研制出适用于页岩气地层的稳定井壁水基钻井液体系,具体配方如下:4%膨润土浆+5%模数为3.3的硅酸钠+5%三链节甲基硅酸钠+0.3%CMC-HV+0.3%CMC-MV+1%SLR-2,并对页岩气井稳定井壁水基钻井液体系的耐温性能、水化抑制性能、抗膨润土污染性能和抗无机盐污染性能进行评价。实验结果表明,该体系具有较好的耐温性能,耐温达150℃;具有极强的水化抑制性能,钻井液滤液的钙膨润土线性膨胀率仅为4.5%;具有一定的抗膨润土污染性能,抗钙膨润土达10%;具有一定的抗无机盐污染性能,抗NaCl污染达10%,抗CaCl2污染达1.5%。