开采非常规油气是时下全世界石油行业关注的重点,在开采非常规油气时使用传统钻井液,当页岩与传统钻井液接触时,页岩遇水膨胀会导致井壁失稳、井眼坍塌、岩屑分散和井的漏失,进而导致钻井成本升高。由于传统钻井液添加剂功能有限,材料颗粒尺寸过大,传统水基钻井液体系的宏观或微观材料添加剂通常不能成功地解决井壁失稳问题。通过选择性能优良的钻井液,如添加纳米材料的纳米钻井液,可以较好地解决井壁失稳问题。纳米粒子可以通过堵塞页岩的孔道,阻止页岩与水接触,从而有效延缓或抑制页岩膨胀。本论文的目的是利用纳米材料开发新型纳米钻井液。笔者对用三种纳米材料制备的纳米钻井液进行了流变性、pH值、降滤失性和润滑系数测试,从而初选出各种纳米材料对应的最佳配方。然后,将配制的纳米钻井液应用于两种岩石样品进行了测试,第一种是用膨润土手工制作的岩芯,第二种是从现场获取的页岩岩屑。笔者通过扫描电镜(SEM)对纳米材料和岩样进行了观察,随后进行了页岩滚动回收实验、页岩膨胀率实验和重晶石沉降实验。通过对试验结果进行比较,发现传统的抑制氯化钾钻井液体系+0.2克纳米二氧化硅Aerosil 90为最佳配方。此外,这种纳米钻井液的配方会形成薄、紧并且质地良好的泥饼。添加纳米材料后,在页岩滚动回收和页岩膨胀率实验结果中,添加纳米二氧化硅Aerosil 90的纳米钻井液表现最佳。重晶石沉降试验中,该纳米钻井液体系展现了良好的悬浮颗粒的能力,监测的三天内无明显沉降,表明该纳米钻井液具有良好的清洗效果。经过三天的老化,静态钻井液体系的流变性和滤失性在实验室条件下保持稳定。纳米钻井液体系在进行必要的现场分析测试后,可以考虑进行现场效果评价测试。