页岩气作为一种高效、相对清洁的非常规油气资源,具有分布范围广泛、储量丰富以及开采寿命长等优势,已成为不可忽视的重要能源。然而井壁失稳是钻井过程中较为常见的问题,尤其是钻遇强度非均质地层井壁失稳情况更为严重,严重制约了页岩气的安全高效开发。常规分析方法已经不能很好地适用于页岩地层的井壁稳定性分析。井周围岩应力卸荷是导致井壁失稳的重要的因素之一,因此,通过开展卸荷试验获取页岩的力学变形参数,并从能量角度研究岩石力学特征和破坏条件,将其运用到井壁稳定性分析中可更加准确地预测井壁的稳定性,从而有效降低井壁失稳现象。鉴于此,本文通过室内试验从页岩的力学特性入手,基于页岩变形破坏过程能量耗散和释放特征,建立了卸荷条件下适用于页岩的能量强度准则,考虑地质参数、井眼轨迹和岩石力学特性,确定了页岩地层的井壁稳定性评价方法,分析了井壁稳定性的影响因素。本文所取得研究成果和认识如下:（1）开展了加、卸载荷条件下龙马溪组页岩力学特性研究。开展了层理角度为0°的页岩常规三轴压缩试验,并基于该试验数据,开展了层理角度为0°、15°、30°、45°、60°、75°和90°的页岩卸荷试验,明确了卸荷条件下页岩的力学特性、弹性参数及破坏模式,分析了层理对弹性模量、泊松比和峰值强度的影响。卸荷条件下试样的弹性模量和泊松比与常规试验得出的数值相近,内摩擦角比常规试验得到的数值大,内聚力却有所降低;卸荷试验得到的弹性模量随着层理角度β的增大而变大,而泊松比则与层理角度β关系不明显;卸荷试验结果表明,随着层理面角度β的增加,页岩的峰值强度先降低,然后逐渐增加,页岩的强度—层理角度曲线近似为“U”型,在β=60°附近出现最小峰值强度,β=0°和90°出现最大峰值强度。（2）分析了卸荷试验页岩变形破坏过程能量耗散和释放特征。分析了卸荷试验过程中能量的来源以及耗散情况,考虑页岩横观各向同性特征建立了岩石应变能密度函数,分析了卸荷试验过程中页岩能量演化特征以及层理对能量的影响。分析结果表明:页岩内部能量变化可分能量聚集、能量耗散和能量释放等三个阶段;层理对页岩能量有着较大影响,当层理面法向与最大主应力方向一致时,试样破坏时所能吸收的总能量、存储的弹性能和耗散能最大,层理面法向与最大主应力夹角为60°时最小。（3）基于能量耗散和释放原理建立了适用于页岩的能量强度准则。以形状改变应变能超过复合剪切面的剪切应变能一定数值作为岩石破坏判据,建立了适用于页岩的能量强度准则。通过试验数据及文献中的真三轴数据对所建立的能量强度准则进行了验证,结果表明:不考虑中间主应力时,该强度准则与M-C强度准则预测结果相近,考虑中间主应力时该强度准则较D-P准则更加准确;对于存在弱面的岩石,该强度准则也能较好地反映弱面对岩石强度的影响。（4）建立横观各向同性页岩地层井壁稳定性评价方法。将页岩卸荷试验数据和能量强度准则引入井壁稳定性分析中,验证了该准则评价井壁稳定性的准确性。系统地分析了地质参数、井眼轨迹、页岩力学非均质特性以及水化损伤等因素对井壁稳定性的影响。分析结果表明:能量强度准则能较好地用于评价页岩地层井壁稳定性,其评价结果优于经典强度理论;井壁影响因素分析表明,可通过优化井眼轨迹,优化钻井液性能及钻井过程中调整钻井液密度等方法保证井壁稳定或最大限度地降低井壁失稳的风险。