针对煤层气水平井清水钻井液储层保护和井壁稳定矛盾突出特点,以山西沁水盆地山西组3号煤层为研究对象,从其煤岩成分、黏土矿物组成、微观扫描分析、膨胀性、润湿性、煤岩强度等化学和力学方面研究出发,研究了水平井煤层垮塌机理。高压差下水相沿煤层割理侵入煤层造成煤中黏土矿物水化膨胀,最终导致煤岩强度降低是煤层气水平井井壁失稳的根本原因。提高钻井液黏度或成膜能力阻止或延缓水相侵入煤层是煤层气水平井钻井液的有效技术措施。