钻井过程中的井壁失稳问题是制约页岩气高效开发的主要技术瓶颈之一,由于页岩中粘土矿物的存在使得页岩表现出较强的水化特征,一方面水化作用造成井周围岩支撑能力的弱化,另一方面给准确进行井壁稳定评价增加了难度,加大了井壁坍塌的风险。本论文基于页岩水化试验研究,分析了不同水化条件影响下页岩物理性质变化规律,并考虑水化作用的影响修正井壁稳定评价模型,针对不同地应力分布状况,进行了井壁稳定分析。论文的主要研究内容如下:(1)在粘土矿物特征及水化作用机理理论分析的基础上,通过X衍射试验确定研究区域页岩的矿物组分及含量,初步探讨了引起页岩水化的客观原因。结果显示,研究区域页岩的整体矿物含量中脆性矿物最高,粘土矿物次之,且粘土矿物中伊利石的含量较高,对比所取石柱与彭水页岩,发现易水化粘土含量较高的彭水页岩水敏性更强。(2)通过对所取页岩样在不同试验条件下开展膨胀率、含水率和单轴压缩测试试验,分析了溶液KCl浓度、水化作用时间对页岩水化作用的影响规律:页岩水化后膨胀率及含水率增大,而且常伴随有岩石强度和力学性质的劣化,同时随着浸泡岩样所用溶液中KCl浓度的减小或者水化损伤时间的延长,增大及劣化的程度也相应的增大。该规律受层理面影响较大。(3)选取考虑中间主应力的井壁稳定评价准则,将水化影响引入,修正井壁稳定评价模型,并通过计算机语言编写程序计算井壁坍塌压力。针对不同的地应力分布情况,用该模型分析了水化作用时间对页岩井壁稳定的影响。结果显示,井壁坍塌压力在水化作用初期增大明显,随着水化作用时间的延长,坍塌压力增大的趋势放缓。通过本论文的研究,为页岩水化损伤规律的实验研究提供了新的思路,为优化及丰富水化作用对页岩井壁稳定影响提供了新的方法。