随着钻井工程向纵深发展,一方面会面临更加复杂的地质条件,例如具有显著各向异性特征的页岩广泛分布,且深部地层往往伴随高温、高地应力以及高孔隙压力等环境条件;另一方面,近年来逐步推广应用的大斜度井、大位移井、水平井等对井壁稳定性的要求也更加严苛。因此,深入探讨影响各向异性地层井壁稳定的关键因素并建立模型进行科学分析,将为工程实践提供更为准确的理论指导。首先将岩石本体Mogi-Coulomb破坏准则和弱面Mohr-Coulomb破坏准则相结合,建立起考虑中间主应力影响的强度各向异性井壁稳定模型。利用工程场地数据,将建立模型和目前常用弹性模型进行对比,发现本模型更加适合于评价层理性地层井壁稳定、优化钻井方向和给出合理的钻井液密度窗口。研究结果进一步表明,当钻井液密度较高时,井壁附近径向应力可能会成为最大主应力（即主应力转换）,由此造成井壁破坏;此时井壁岩石仍为受压状态,非张拉破坏;为了区别于工程中常用的坍塌压力,提出“受压破坏上限”。指出工程上安全泥浆压力窗口的上限应当选取“受压破坏上限”和破裂压力中的较小值。考虑层理性岩石的弹性各向异性,利用材料特性张量、应力张量、方向矢量的坐标转换关系,建立弹性各向异性斜井井壁稳定模型,进行直井、斜井和水平井计算分析。通过井壁附近应力场和破坏情况分析阐明考虑弹性各向异性的必要性;进一步探讨了地应力的影响,计算表明逆断层机制下弹性各向异性的影响最为显著;随着井内压力升高,通过分析应力变化解释了特定情况下无法获得安全泥浆压力窗口的原因。开展数值仿真,并与所建立弹性各向异性理论模型的结果进行对比,发现无论直井、斜井还是水平井,随着网格加密数值解和解析解逐渐趋于一致。考虑深部地层高孔隙压力、含液孔隙岩石内流体流动和岩石变形的耦合特征,基于层理性岩石实验特性,引进当量渗透系数,建立了孔隙弹性理论下的各向异性渗透流体-固体耦合井壁稳定模型。利用载荷分解和分步求解等特定分析方法,建立复杂斜井应力分析模型。计算结果表明,层理性地层中井周不同位置处的渗透性会存在显著差异,这种差异渗透性会进一步影响井周应力分布和井壁破坏;各向异性渗透通过改变最大坍塌深度来进一步改变坍塌区域;各向异性渗透对井周径向应力和环向应力均有影响,且影响大小随时间变化显著;在某些时空区间内考虑各向异性渗透计算的坍塌压力明显大于各向同性渗透的情况。最后,考虑钻井液循环对井壁温度的影响,以变化的当量传热系数表征各向异性地层与井孔之间在不同位置处的传热效率,建立渗透和传热均为各向异性的热-流体-固体耦合井壁稳定模型。基于Stehfest法和渐进法两种方法,计算分析各向异性传热和各向异性渗透共同作用对层理性多孔地层井壁稳定的影响。结果表明,在小时间尺度内,忽略传热和渗透的各向异性而选取较低的泥浆压力将导致井壁围岩发生坍塌破坏;在温度较高的地层中,各向异性传热对井周应力分布的影响大于各向异性渗透的作用;各向异性传热对坍塌压力的影响会随温度梯度、时间和位置变化而变化。