在石油工业中对于井壁稳定性问题受到越来越多的关注,并且随着生产在更具挑战性和更恶劣的环境—如超深水以及高压和高温场,合理配制钻井泥浆密度预防井壁坍塌变得更加迫切。因此,在钻探油气井期间,必须控制钻井的方向,保持地应力、岩石强度、孔隙压力和钻井液处于适当的平衡。本文分析了HM盆地气页岩不稳定机理。研究发现,当钻井液与钻井液接触时,地层和与钻井液接触的页岩的膨胀性对井壁稳定的影响特较大,同时井壁稳定会受到页岩的层理的影响。本文通过SEM分析,分析HM页岩矿物组分、孔隙及裂缝结构。HM盆地页岩形成中的粘土矿物含量较高,主要是伊利石、伊利石夹层和高岭石以及蒙脱石混合层。同时使用水基泥浆进行测试,得到12.6%至16.5%的膨胀率,表明页岩水合膨胀能力较高,阳离子交换能力在116~149mmol/kg之间;与水接触时,回收率大于60%,表明页岩水化分散能力较弱。本文进一步讨论和比较了Mohr-Coulomb,Mogi-coulomb,Drucker-Prager,Hoek-Brown和Modified Lade优缺点及适用性,采用Mohr-Coulomb准则来判别沿层理面是否发生剪切失效和优选Mogi-Coulomb准则来判别岩石本体是否发生剪切破坏。基于该模型,编制计算机程序求解,预测井壁的坍塌当量泥浆密度。结果表明,页岩井壁坍塌压力与层理面、井壁的井眼井斜角及井眼方位角有关,在不同产状层理面条件下,维持井壁稳定所需钻井液密度值区别较大,钻井时需要根据区块层理产状来确定合适的泥浆密度密度。本文通过实验及数学建模分析,形成了一套重点考虑页岩层理的井壁稳定预测方法,为目标区块地区钻井工程井壁稳定设计提供了参考。