钻井工程中钻井液在井壁上形成的一层不可固化的泥饼是影响固井二界面胶结质量的主要原因之一。处理井壁上泥饼的常规方法主要为机械清除和化学冲洗等,但泥饼清除后的固井质量依然存在问题。近年来基于MTC固井技术的思路,向钻井液中添加活性成分并进行后续激活作用以形成具有一定强度的泥饼,从而实现固井二界面整体固化胶结的泥饼固化技术为解决固井二界面问题提供了新的手段。本文在调研总结泥饼固化技术的实验方法和实验思路的基础上,提出了以偏高岭土和超细矿渣作为泥饼固化材料,以硅酸钠和氢氧化钠作为激活剂来实现泥饼固化的新方法。本文借鉴固井水泥石抗压强度测试方法对潜活性材料固化膨润土的性能进行了研究;测试了加入泥饼固化材料后钻井液失水性能和流变性能的变化;提出了表征泥饼固化强度的新方法,并自制泥饼强度测试装置对固化泥饼强度进行了测试;提出了新概念“泥饼突破压力”评价泥饼固化性能,并测试了固井二界面剪切胶结强度、水力胶结强度和泥饼的抗溶蚀、抗冲蚀性能。研究结果表明,偏高岭土和超细矿渣复配对膨润土具有良好的固化能力,加入了泥饼固化材料的钻井液形成的泥饼,经过激活剂作用后泥饼强度显著提高。泥饼固化材料的加入对钻井液的失水性能和流变性能影响很小。最后,效果评价实验结果表明利用本文提出的泥饼固化技术,模拟二界面的剪切胶结强度、水力胶结强度、泥饼突破压力均得到的明显提高,并且固化泥饼具有良好的稳定性。