深层硬脆性页岩具有高地应力、强水敏性等特点,造成井壁严重坍塌和井眼剧烈变形等井壁失稳事件。井壁失稳使钻井周期延长、成本提高,甚至造成钻井报废或重大安全事故。深层页岩井壁稳定是国际石油工程界极富挑战性的课题,涉及的裂缝扩展是国际学术界广泛关注的前沿热点方向之一。针对页岩钻井过程中井眼变形与破坏的关键技术难题,建立数学力学分析模型,揭示硬脆性页岩多尺度时效破坏机理,是确保井壁稳定的关键。基于此,本文通过实验研究和理论分析,主要完成了以下几方面工作:　　(1)硬脆性页岩井壁围岩裂缝扩展机理与描述　　利用CT层析技术和水活度测量技术开展了页岩井壁围岩缝网形成过程的研究,分析了不同钻井液活度对井壁围岩缝网形成的影响,提出了页岩地层“适度失水”有助于井壁稳定的新理念,获得了页岩井壁围岩缝网体的形成机理;建立了井壁围岩缝网扩展的细观力学模型,分析了水化裂缝特征、钻井液特性对井壁围岩缝网体形成的影响。　　(2)基于页岩活度平衡窗口的钻井液性能优化研究　　建立了页岩半渗透模型,考察了页岩渗透驱动力的影响,在此基础上,研究确定了适合油基钻井液活度测定方法(电湿度计测定法),并提出了油基钻井液活度平衡窗口定义与范围。　　(3)页岩井壁缝网体失稳模型研究　　建立了各向异性地层井壁围岩井周应力分布公式,研究了页岩地层特征对井周应力分布的影响规律;开展了页岩水化强度室内评价实验,分析了页岩井壁围岩的变形和强度特征的水化效应;基于弹性力学理论,建立了考虑水化裂缝效应井壁围岩缝网失稳模型,获得了缝网空间特征和水化程度对井壁稳定性的影响。　　(4)页岩井壁失稳理论的工程验证　　利用上述理论研究,对长庆区块页岩地层钻井过程中的井壁稳定性进行了评价,结合现场工程实况,验证了页岩地层井壁失稳控制模型的合理性。