水基钻井液是目前国内最常用的钻井液体系。当钻遇含CO₂的地层时,CO₂等气体会侵入到钻井液中,导致钻井液流变性变差、滤失量失控,严重影响了钻井液的性能和钻井施工的进行,给钻井作业造成重大损失。针对上述问题,本文在论证了用Na₂CO₃模拟水基钻井液CO₂污染的合理性的基础上,分别考察了 50℃、90℃和150℃下,HCO₃^-/CO₃^2-含量对粘土浆性质规律的影响,包括塑性粘度、表观粘度、动切力、静切力、滤失量、Zeta电位、粘土粒径等;同时考察了 HCO₃^-/CO₃^2-含量对以SMP（包括SMP-Ⅰ、SMP-Ⅱ、SMP-Ⅲ）为代表的钻井液处理剂在粘土上的吸附量变化规律的影响;最后,考察了受CO₂污染的粘土浆在受Ca（OH）2和CaC12处理前后的性能变化规律,主要包括塑性粘度、表观粘度、动切力、静切力、滤失量、Zeta电位、粒径等,以及SMP在粘土上的吸附量变化规律。基于上述规律,提出了水基钻井液机CO₂污染理的模型假设:钻井液中的粘土颗粒在HCO₃^-/CO₃^2-的作用下,先发生细分散,然后随着HCO₃^-/CO₃^2-浓度的增加粘土颗粒发生絮凝,形成空间网状结构,使得钻井液体系粘度切力上升。同时,HCO₃^-/CO₃^2-与钻井液中的处理剂发生竞争吸附,使得处理剂在粘土颗粒上的吸附量降低,导致处理剂失效,粘土颗粒表面的水化膜变薄。进一步导致粘土颗粒絮凝程度上升,粘土颗粒表面的束缚水变成自由水,滤失量增大。通过对受污染浆的结构强度与结构形貌的分析,以及对粘土表面水化膜的研究,初步验证了上述污染机理模型假设的正确性。根据上述污染机理模型,提出了处理水基钻井CO₂污染的建议。并基于此,在MX46-X1井、MX008-6-X2两口受CO₂污染井进行了现场实验应用。受污染钻井液按建议经过处理后,钻井液粘度、切力降低,流变性和滤失量得到控制,完全满足工程需要,达到预期目的。