钻井过程中页岩与钻井液发生一系列物理与化学作用（水岩作用）,诱发页岩从晶层微纳米裂隙发育成大尺度裂缝,进而导致井壁失稳。本文从分子动力学角度探索水岩作用下页岩劣化的微观机理和调控方法,为深层页岩井壁稳定提供理论指导。本文主要工作如下:（1）高温高压下页岩水岩作用劣化的微观机制实验表征了深层页岩粘土矿物的Mg或Fe取代特征,建立了考虑粘土晶格取代特征的页岩典型矿物水岩作用分子动力学模型,克服了传统模型无法反映粘土矿物固有组构和多样性特征的缺陷,系统研究层间粒子的传导与分布及页岩微观晶体力学性能的演化规律,揭示了水岩作用劣化的微观本质,明确了劣化控制的关键在于水的抑制性和润湿性调控的微观机理。研究表明:（1）页岩水岩作用劣化的微观本质:晶层膨胀增大了蒙脱石晶体的垂向可压缩性,同时阳离子向层间域中部转移,结合更多水分子,平衡粘土片层负电荷的能力减弱,增大粘土片层的静电斥力,导致微观力学性能弱化;（2）温度和压力对粘土矿物膨胀性能的影响较弱。控水是进行水岩作用劣化控制的根本,通过水化抑制性和润湿性调控进行水性能和水含量控制是劣化控制的关键。（2）深层页岩水岩作用化学抑制的微观机理基于分子动力学理论,建立了阳离子抑制页岩水岩作用的微观分子动力学评价模型,考虑层间域内阳离子完全置换和不同浓度梯度等多种赋存模式及粘土的晶格取代差异特征,突破了传统宏观抑制性评价无法体现页岩微观组构特征和反映微观抑制作用过程的局限,探究典型无机盐抑制页岩水岩作用的微观反应过程,揭示了阳离子通过促进层间距收缩,压缩流体侵入通道,降低水分子侵入能力,增大负电荷平衡能力,减小晶层间静电斥力,进而发挥页岩水岩作用的化学抑制效应的微观机理,掌握了阳离子水岩作用抑制性对温压条件和离子类型与浓度的响应规律,提出了水岩作用化学抑制性调控方法。（3）深层页岩润湿铺展的微观动力学机制在水岩作用抑制性控制的基础上,建立了深层页岩典型矿物润湿铺展的分子动力学模型,通过润湿过程中的离子水合能力分析,弥补了传统宏观评价无法表征页岩润湿铺展微观过程的不足,研究典型抑制性无机盐溶液在页岩矿物表面的润湿铺展行为,揭示了页岩润湿铺展的微观动力学机制及其温度、压力和盐溶液类型与浓度的响应规律。（4）基于化学抑制和润湿调控抑制水岩作用劣化的流体优选从深层页岩典型矿物水岩作用劣化的微观机理出发,提出了一种微观尺度钻井液水化抑制性的评价方法。考虑水岩作用劣化控制中关键的水性能和水含量调控,提出利用水化抑制性和润湿性能协同抑制水岩作用进程,防止岩石丧失结构完整性和发生强度劣化,形成了抑制深层页岩水岩作用劣化的流体调控方法,并开展了验证,为深层页岩井壁稳定控制提供抑制性流体优化设计方法。