受环保条例对钻屑处置的限制，长期以来石油工业界致力于研制可替代油基钻井液的水基钻井液。新产品和新型钻井液体系的现场应用表明，用具有稳定井眼作用的水基钻井液替代油基钻井液已经得到石油工业界的认可。

    CSIRO石油公司、壳牌国际勘探开发公司和白劳德公司开展并完成了一个检查和量化水基钻井液在井内形成页岩稳定膜的研究项目。据认为，在钻井液密度和添加剂含量（含盐量）适中的情况下，在井壁上形成有效的页岩稳定膜是水基钻井液替代油基钻井液最基本的条件。研究成果表明，新一代水基钻井液产生的膜效率介于55%～88%之间，有5种机理影响有效稳定膜的产生和钻井液的压力穿透最低化：

   （1）钻井液与页岩之间的化学作用；

   （2）电子束缚和离子排斥；

   （3）氢键；

   （4）粘土改性；

   （5）物理过程，诸如为防止溶质进入页岩孔隙而增加溶质/孔隙比或使用密封剂堵塞页岩孔隙等物理过程。

    通过在井壁上产生隔离膜、降低憎溶剂（非润湿性）孔隙的表面积、降低页岩的渗透率、增加滤液的粘度和页岩穿透压力（钻井液侵入页岩孔隙所需要的过平衡压力）可以防止或减轻钻井液的压力穿透。

    由于把油基钻井液的钻屑运送到陆上处理的费用太高，所以在北海用水基钻井液替代矿物油钻井液体系打了一口大位移井。用水基钻井液打这口井，设计钻井液时需要考虑的主要问题是页岩的抑制问题、钻井液密度最优化、井眼清洁和预测钻井液的当量循环密度。据打这口井的作业公司称，打这口井时选用的是KCl/聚合物钻井液体系，钻井液中含乙二醇（3%～4%）和页岩稳定表面活性剂。这口井成功完钻，没有发生任何滑动遇阻问题，井眼接近规则，在设计深度处没有采取划眼起下钻，没有因钻井液问题而影响钻井进度，而且钻井液的最大当量循环密度低于预测的破裂压力。