北美页岩气的成功开发带动了我国页岩气的勘探开发。但国内掌握的页岩气勘探开发技术尚不成熟,且工程地质特征复杂,不能照搬国外经验和技术。通过研究分析发现,我国页岩气含气页岩层段裂缝、微裂缝以及层理缝等发育,在页岩气井水平段钻进时,极易造成油基钻井完井液漏失或滤失,使储层遭受大面积的损害;同时页岩储层压裂后,绝大部分压裂液滞留于储层,极易造成页岩基质孔隙的水相圈闭损害;而当裂缝中游离气快速产出,而基质供气速率较小时,易诱发严重的裂缝渗透率应力敏感性损害。本文借鉴常规储层损害机理与评价方法,基于含气页岩岩心分析与钻井、测井资料,诊断页岩气储层潜在损害类型、程度以及发生的具体环节,探索钻井液与压裂液损害页岩储层机理;研究了原地条件下工作液侵入诱发页岩相圈闭损害机理及调控措施;并基于“纳米暂堵”储层保护技术思想提出了采用纳米粒子封堵页岩孔隙以保护页岩储层的方法,为提出页岩气开采作业过程储层保护对策奠定基础。论文的主要研究内容与成果如下:(1)分析了页岩储层潜在损害因素。龙马溪组页岩敏感性矿物主要以水敏、碱敏、酸敏性矿物为主;龙马溪组页岩呈强亲油特性,但表现一定的亲水性,因此油基钻井液滤液与压裂液均可通过自发渗吸作用侵入页岩孔喉,容易诱发相圈闭损害;页岩地层钻井液漏失严重,油基钻井完井液通过天然裂缝或诱裂性裂缝漏失进入地层,容易导致裂缝固相堵塞、水相圈闭、流体敏感性等损害发生。其次,页岩地层施工规模大,压裂液返排时间长,且返排率低,仅为10%～20%的地层非常普遍,压裂液滞留容易导致页岩地层发生水相圈闭损害及固相残渣堵塞损害。(2)明确了页岩地层敏感性损害机理。敏感性实验结果表明,龙马溪组页岩速敏呈弱～中等偏弱损害,水敏与盐敏呈强损害,碱敏损害强。而裂缝应力敏感损害主要表现为,在有效应力增加过程中,裂缝宽度不断减小,渗透率不断降低;同时随着有效应力的增加,裂缝渗透率急剧减小,渗透率降低幅度在80%以上。页岩储层裂缝发育,敏感性矿物丰富,钻井液易侵入、压裂液易滞留等特性使其应力敏感损害过程复杂化,发生敏感性损害的岩样,其应力敏感性损害更加严重;同样,在油基钻井液损害作用下,页岩裂缝渗透率的应力敏感损害更为突出;压裂液损害后,其对应力敏感损害的影响也较大,其强化损害的作用甚至大于油基钻井液。(3)揭示了页岩气层工作液损害特征与机理。室内实验评价表明,龙马溪组页岩速敏呈弱～中等偏弱损害,水敏与盐敏呈强损害,碱敏损害强;钻井液静态损害实验表明,钻井液滤液对岩样裂缝渗流能力损害率在60%以上,部分岩样渗透率几乎完全损失,损害程度为中等～强,而动态实验表明,钻井液漏失侵入裂缝后,在自然返排作用下,缝宽小于50μm的裂缝,其渗透率损害率介于40%～90%;缝宽大于50μm的裂缝,其渗透率损害率介于20%～85%;压裂液损害实验表明,返排液对不同渗透率级别(1.6～848mD)裂缝的渗透率损害程度主要为 70%～90%。(4)明确了页岩储层相圈闭损害机理与调控方法。通过设计实验,分别模拟了原地温压条件和常温常压条件下水基钻井完井液和油基钻井完井液滤液侵入页岩导致页岩发生水相圈闭损害过程。研究发现,油相和水相侵入均会导致页岩液相饱和度增加,但由于页岩对油相具有更强的润湿能力,相同进液条件下,油相侵入量明显比水相侵入大,因此油相渗吸后的页岩液相饱和度也更高。而在返排过程中,油相比水相更难以返排,导致渗吸油相的页岩渗透率恢复率低于渗吸水相的页岩。由于FW-134氟化物表面活性剂具有低表面张力、强疏水、耐温等特性,页岩渗吸量随其浓度增大呈现降低趋势,相反,返排渗透率恢复率随其浓度增大呈增加趋势。FW-134氟化物表面活性剂最佳浓度为0.05%,返排恢复率可达112.4%～135.3%,具有良好的弱化水相圈闭损害效果。(5)提出了基于“纳米暂堵”储层保护技术的工作液损害控制方法。纳米材料的加入会导致钻井完井液表观粘度AV、塑性粘度PV增大及屈服值YP、API滤失量的减小。降低滤失程度随添加的纳米材料浓度增加而增加。粒径为7～20 nm的纳米CaC03对龙马溪组页岩降滤失效果最好。相同加量条件下,含纳米材料油基钻井完井液降低页岩渗透率效果优于水基钻井完井液。纳米颗粒对页岩孔隙的封堵主要通过两种“卡喉”和“架桥”实现,卡喉作用主要针对孔喉尺寸较小的介孔的封堵,而架桥主要针对尺寸较大宏孔的封堵。另外,纳米颗粒可以与钻井完井液中的固相颗粒协同作用对尺寸较大的微裂缝产生封堵。酸溶解堵能有效解除酸溶性纳米材料的封堵,渗透率恢复率可达90.3%～113.1%,而对于难以酸溶的纳米材料,解除封堵效果较差。