钻井过程中,泥页岩井壁失稳一直是亟待解决的重大技术难题。页岩富含微纳米孔隙和微裂隙,常规封堵剂无法对其进行有效致密封堵。纳米材料颗粒表面能大,容易相互吸引形成团聚沉淀,也难于直接应用于钻井液中。本文基于超支化聚合物与纳米二氧化硅的特点,提出将超支化聚合物接枝到纳米二氧化硅表面,实现物理封堵协同化学抑制稳定页岩的技术新思路。首先实验优选了抑制性能突出合适分子结构的超支化聚胺。通过两步改性法,即第一步采用硅烷偶联剂对纳米二氧化硅进行表面改性,第二步采用优选出的超支化聚合物进行接枝修饰,制备出了新型泥页岩稳定剂（S-O-SiO₂）。借助红外光谱（FTIR）、热重、透射电镜、粒度分布和Zeta电位测试等实验方法,表征评价了新型泥页岩稳定剂S-O-SiO₂;采用页岩膨胀、岩屑分散、岩心自吸等实验方法,评价了新型泥页岩稳定剂S-O-SiO₂的抑制性和封堵能力;通过粒度分析、XRD、FTIR、SEM等实验方法,探讨了新型泥页岩稳定剂S-O-SiO₂的微观作用机理。研究表明,新型泥页岩稳定剂S-O-SiO₂粒径约为240nm,在水中Zeta电位约为17mV,抑制性和封堵能力较纳米二氧化硅有较大幅度提升,具有化学抑制与物理封堵的双重作用效果。新型泥页岩稳定剂S-O-SiO₂表面胺基遇水发生部分质子化反应,产生带正电的铵离子,依靠静电作用吸附于泥页岩负电表面,其部分聚合物分子支链可进入黏土颗粒层间,束缚相邻黏土晶层,排挤出层间水分,抑制泥页岩水化膨胀;同时,可有效封堵泥页岩的微纳米孔隙和微裂缝,阻缓页岩孔隙压力传递。利用新研制的泥页岩稳定剂S-O-SiO₂,优化出两套致密封堵和抑制性较强的水基钻井液配方,120℃/16h老化前后的流变性和滤失性能稳定,润滑性能良好,且抑制性和封堵能力明显提升。