受挤压构造运动影响,顺北5号断裂带奥陶系地层破碎,钻井过程中井壁坍塌掉块严重。目前破碎性地层的井壁失稳机理尚不明确,且由于破碎地层岩石的变形及应力是不连续的,破碎岩块间不存在粘聚力,导致常规的基于连续介质的岩石力学分析方法不适用于此类破碎地层。破碎性地层井壁失稳主要是因为钻井液沿岩石裂缝面进入地层中,液柱压力传递入地层造成井壁周围孔隙压力增大,降低岩石间的挤压力同时降低摩擦系数,造成地应力和井筒挤压力的合力超出岩块-岩块之间的最大静摩擦力,即掉块属于摩擦失稳。而离散单元法将含结构面的岩体假定为由若干刚体组合,可以刻画变形及应力的非连续性,适用于破碎性地层建模。本文利用离散元法研究破碎性地层井壁坍塌机理,首先针对破碎地层摩擦失稳的特性提出表征钻井液封堵性能的指标:压力传递系数,该系数可通过简单的实验获取。之后建立了适用于顺北破碎带的井壁稳定性离散元模型,模型考虑了地应力、破碎块体尺寸、岩石力学参数等地质因素以及井斜角、钻井液密度、钻井液封堵性等工程因素。模型中地质参数主要通过室内实验和数模反推得到:地应力及岩石力学参数来源于室内岩心实验,离散块体尺寸通过现场返出掉块以及数模反分析得到;模型中工程参数主要通过对现场钻井数据的分析得到:由多口井的钻井数据确定模型中井斜角、钻井液密度、封堵性的取值范围。最后利用标定的模型分析了不同破碎块体尺寸、井斜角、钻井液密度、钻井液压力传递系数对井壁坍塌的影响程度。研究发现:破碎地层失稳是岩块受力平衡的打破造成的（而非岩块本身的强度破坏造成）,钻井液压力传递降低了岩石间的挤压力同时降低摩擦系数,导致摩擦力大幅下降引发岩块失稳;破碎带岩石的尺寸影响井壁稳定性,岩块越破碎越容易发生失稳;随着井斜角增加,井壁失稳风险急剧增加;不同压力传递系数的模拟结果显示,钻井液安全密度窗口随封堵性提高得到不同程度的提高,各影响因素的容错率提高。该研究有助于认清破碎地层井壁失稳机理,可为破碎地层安全高效钻井的工程措施制定提供指导。