增强水基钻井液的抑制性是防塌的重要技术方法之一。只要泥页岩地层含有蒙脱石或者伊蒙混层黏土矿物,水基钻井液就需要考虑采用抑制防塌技术。本论文以抑制剂分子进入蒙脱石矿物晶层进行抑制的思路为指导,研制出了一种相对分子量较低的两性离子聚合物抑制剂,评价了其抑制性能,研究了其抑制作用机理。在此基础上,以所合成的抑制剂为核心处理剂,组成了新型抑制性水基钻井液。本文首先从抑制剂的抑制机理和性能要求出发,对抑制剂的分子结构进行了设计,选择了二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、甲基烯丙醇(MP)以及2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸(AMPS)三种聚合单体,通过水溶液聚合反应合成出两性离子聚合物抑制剂DAM。通过对反应体系引发剂加量、单体总浓度、单体间比率、反应温度以及反应时间等反应条件进行优化,确定了DAM的最优反应条件为:引发剂加量为4%,单体总浓度为30%,单体间比率为AMPS:DMDAAC:MP = 4:3:4,反应温度为65℃,反应时间为7h。采用红外光谱分析、分子量分布分析以及热重分析等方法对DAM进行了表征,结果表明所合成的产物分子结构及分子量均符合预期设计:为低分子量共聚物,热稳定性良好,在288℃之前,没有发生明显的降解。对DAM的抑制性、抗温性、抗盐钙性以及降黏性等一系列性能进行了室内评价。结果表明,DAM具有优异的抑制性能,加量为2%时可以将膨润土的线性膨胀率从清水作用下的50.4%降为17.6%。此外,DAM抗温可达140℃、抗盐可达15%、抗钙可达1%,能将聚合物泥浆的表观黏度从32.5 mPa·s降为19 mPa·s。运用扫描电镜、激光粒度分析仪、Zeta电位仪、X-射线衍射仪以及水分活度仪等仪器对DAM的抑制机理进行分析,证明该剂主要通过两种作用发挥抑制效果:(1)吸附在黏土颗粒表面中和其负电荷,压缩扩散双电层,降低Zeta电位;(2)进入黏土晶层并拉紧晶层,减弱晶层扩大趁势。以DAM为基础,优选了钻井液用包被剂、降失水剂、增黏剂、润滑剂以及加重剂等处理剂,开发出了不同密度的抑制性水基钻井液,并对其性能进行了室内评价。结果表明,所研制的3个钻井液流变性能均优异,常温中压滤失量均低于5mL,120℃3.5MPa下的滤失量均低于20mL,抗盐钙污染和抗土污染性能均较为优异,三个钻井液作用下的红土回收率均高于95%,可以用于泥页岩地层的钻井作业。