目前，我国陆地和海洋油气钻探过程中，复杂地层泥页岩水化引起的井壁稳定问题仍然突出，直接影响到油气井工程的安全、质量和效益，甚至关系到钻井的成败。因此，迫切需要研发新一代页岩抑制剂及高性能水基钻井液体系，这也是当前国际热点课题。本文针对泥页岩水化引起井壁失稳这一技术难点，根据分子结构优化设计基本原理，借助合成优化方法，研制出性能优异的新型聚胺强抑制剂，揭示其抑制泥页岩水化作用机理，完善泥页岩井壁稳定基础理论及钻井液防塌技术对策。基于分子结构设计原理优化了聚胺强抑制剂的分子结构，采用两步法及合成优化实验，研制出聚胺强抑制剂SDJA；分子结构表征及抑制性实验表明，与传统页岩抑制剂对比，新研制的非离子型小分子SDJA抑制性优异，低浓度下即能发挥长效抑制作用，可与当前国外同类典型产品性能相媲美，为构建高性能水基钻井液体系奠定了重要的物质基础。借助红外光谱分析、X-射线衍射分析、Zeta电位测试、热重分析以及接触角测试等实验方法，揭示了性能优异的聚胺强抑制剂SDJA的微观作用机理：非离子型小分子的聚胺强抑制剂遇水产生部分质子化反应后带正电，依靠静电和氢键作用强吸附于粘土负电表面，易交换出粘土层间水化阳离子，减弱粘土表面间的静电斥力和表面水化膜斥力；聚胺分子中的多个胺基同时多点单层吸附于粘土表面，有效束缚相邻粘土片层形成紧密结构，且聚胺分子中的聚氧丙烯链覆盖粘土表面构成疏水屏障，阻止粘土水化作用效果显著；聚胺分子在粘土表面吸附牢固，抑制泥页岩水化效用可长期保持稳定；适当降低介质pH值，提高聚胺的质子化程度，也有助于抑制泥页岩水化及稳定井壁作用。新研制的聚胺强抑制剂作为主要处理剂，构建了低粘土相和无粘土相聚胺高性能水基钻井液配方，其抑制性和清洁润滑效果与油基钻井液基本相当，同时具有优良的流变性和抗污染性，且生物毒性低，环境友好。另外，为了评价聚胺高性能水基钻井液特性，探索建立了岩屑屈曲硬度试验等评价方法。成功进行了聚胺强抑制剂SDJA工业化中试生产及现场应用试验。结果表明，新研制的聚胺强抑制剂配伍性好，显著增强现场钻井液的抑制性，明显提高泥岩井壁稳定性，较好地满足了钻井工程需要。