水基钻井液在页岩气钻探中应用需求越来越大,但是钻井液配方复杂,其流变性、封堵抑制性和润滑性有待提高。本文系统评价了剪切响应型Laponite凝胶材料在水基钻井液中的性能,发现该材料具备增粘提切、纳米孔隙封堵及抑制页岩分散性能,并探究了相应的作用机理;研制了两种在钢材表面强吸附的合成酯水基润滑剂,并探究了分子结构对润滑性能影响机理。针对流变性能,本文利用哈克流变仪对Laponite和膨润土在水及聚合物溶液中的屈服应力、剪切稀释性和粘弹性模量进行了对比研究,利用zeta电位-粒径分布和透射电镜分析流变机理。结果表明高温老化后2%Laponite比6%膨润土具备更高的屈服应力和粘弹性,且Laponite凝胶结构能迅速响应剪切应力;在酸性环境下Laponite能在快速溶解,其酸性环境下流变性能主要受溶解的Mg2+影响。针对封堵抑制性能,本文通过岩心饱和处理手段研究了Laponite、膨润土和纳米二氧化硅的页岩微纳米孔隙封堵性能。利用N2等温吸附-脱吸附和扫描电镜分析研究了封堵机理。结果表明Laponite可有效封堵页岩10nm～100nm孔隙,封堵效果远好于纳米二氧化硅和膨润土。通过页岩滚动回收率、粘土线性膨胀和泥饼浸泡实验考察了Laponite的页岩抑制性能。发现2%Laponite页岩抑制性能优于7%KCl,并通过Laponite剪切响应性解释了其抑制作用机理。针对润滑性能,本文合成了两种合成酯水基润滑剂,通过极压润滑仪、滤饼粘附仪、四球摩擦实验考察了润滑剂的润滑、抗温抗盐、起泡和配伍性能。第一种合成酯考察了酚羟基数量对合成酯性能影响,相比不带酚羟基和1个酚羟基合成酯,带有2个或3个酚羟基的合成酯在极压润滑性更好,淡水基浆润滑系数降低率达90%。第二种合成酯考察了残余醇羟基数量对多元醇酯润滑性能影响,无残余醇羟基多元醇酯润滑性能最优,抗水解能力最强,抗温150℃;正十二硫醇与多元醇酯在润滑性能方面具有协同增效作用,且正十二硫醇可提升多元醇酯抗温性至180℃。通过扫描电镜、三维形貌仪和光电子能谱（XPS）分析了润滑剂的作用机理。Laponite凝胶具备良好的流变性能、纳米孔隙封堵性能及页岩抑制性能,合成的两种小分子合成酯润滑剂在钢材表面吸附性能强,极压润滑性能优异。这两类材料在页岩气水基钻井液中具有一定的应用前景。