在煤层气钻井和常规油气藏钻井的过程中普遍面临着煤层井壁失稳的问题,极大的影响了钻井的安全和效率,进一步对后期增产改造带来影响。钻井过程中,煤岩井壁失稳主要是因为煤岩自身存在的割理裂隙等弱结构面发育,造成煤岩破碎程度较高。在力学性质上呈现较强的非连续性和非均质性,这同样也是井壁稳定问题研究的难点。鉴于此,进一步研究煤岩力学井壁失稳机理具有重要意义。本文以鄂尔多斯盆地煤岩为研究对象,首先开展研究区煤岩宏微观结构、基础物性、力学强度参数及变形特征的研究,然后从力学角度出发,分别采用最大位移和归一化塑性区域半径两种评价方法对煤岩井壁稳定进行评价,结合研究区煤岩宏微观结构、基础物性、力学强度参数并借助通用离散元数值模拟软件,研究了煤岩力学井壁稳定性影响因素,分析了煤岩力学井壁失稳机理。研究结果可为钻井过程中煤层坍塌防治提供参考。研究主要得出以下结论:(1)研究区煤岩结构主要为原生结构煤或碎裂结构煤,煤岩结构和类型对其基础物性及力学性质有很大影响,煤岩割理越发育,破碎程度越高,纵横波时差越大,力学强度越低。煤岩割理裂隙发育是煤岩力学井壁失稳的根本原因。(2)煤岩的三轴与单轴力学特征差异明显。在单轴压缩状态下,曲线明显呈现出压密、弹性、屈服和破坏4个阶段,脆性破坏特征明显,峰后残余强度几乎为0;随着围压增加,曲线出现弹性、屈服、破坏或峰后软化阶段;围压对煤岩脆性至延性变化作用明显,煤岩峰值强度随着围压升高而增大,两者相关性较好。(3)煤岩井壁稳定主要受到井周煤岩割理产状、地应力、孔隙压力的影响。在各向同性地应力条件下,井周煤岩位移和井周塑性区域半径受煤岩割理角度的影响较小,井壁相对较稳定;随着地应力差异增加,井周煤岩位移和井周塑性区域半径均增加,井壁稳定性变差,且受井周煤岩割理角度的影响增大,当面割理和水平最小主应力夹角为30°-45°时,井壁最容易失稳,当面割理和水平最小主应力夹角为90°时,井壁最稳定。(4)当割理间距大于井眼半径时,割理对井壁稳定的影响减弱;当割理间距一定时,随着井眼直径的增大,对应的穿过井眼的割理条数越多,井周煤岩被割理切割成离散块体数量越多,井壁越容易失稳。(5)随着井底压力增加,井周煤岩位移和塑性区域半径有减小趋势,井壁保持相对稳定,当井底压力过大时,造成井周煤岩割理裂隙张开、扩展延伸,进而导致井壁失稳;当井周煤岩割理角度不同时,在相同井底压力下,割理扩展延伸的距离和程度不同。随着孔隙压力增加,保持井壁稳定所需要的井底压力也逐渐增大,两者呈对数关系。