近年来,随着我国对石油天然气资源需求量的不断增大,各大石油公司也加大了页岩气勘探开发的力度,然而硬脆性页岩地层井壁稳定性问题一直是制约深层油气资源安全高效开发的技术瓶颈,特别是水化作用对硬脆性页岩井壁稳定的影响。因此,为了揭示硬脆性页岩地层井壁失稳的机理,选择某研究工区硬脆性页岩为研究对象开展室内试验研究,包括矿物组成、比表面积、润湿性、阳离子交换容量、微观结构及三轴压缩试验,研究了浸泡钻井液对研究工区硬脆性页岩强度特性的影响。基于以上试验得出硬脆性页岩理化特性、力学特征,分析了由于页岩本身性质导致页岩地层井壁失稳的原因及水化作用对硬脆性页岩井壁失稳的影响。并基于页岩力学特性以及井周应力建立了研究工区目直井的坍塌压力计算模型,分析了钻井液浸泡时间对坍塌压力的影响。研究结果表明:(1)研究工区目的层硬脆性页岩以石英和黏土矿物为主,其中黏土矿物以伊利石和伊/蒙混层为主。硬脆性页岩虽不含有蒙脱石,但伊/蒙混层含量比较高,其还是能表现出一定水化膨胀性;(2)通过润湿性测试及比表面积测试发现,页岩的低比表面积和水湿性可知岩石是很容易发生水侵现象;同时通过电子电镜扫描可看出,硬脆性页岩微裂隙、微孔隙及层理发育,钻井液滤液很容易沿着层理面以及微裂缝侵入到岩石内部,加剧水化作用。而声波测试也证明了钻井液滤液改变了岩石内部结构。(3)通过岩石力学实验研究了水化作用对硬脆性岩石的强度、硬度等影响,结果表明水化作用将使硬脆性页岩强度及硬度降低,其下降幅度随着水化程度的加深而减小。(4)根据浸泡岩石的三轴力学实验得到的浸泡之后岩石强度参数,,并通过对目标地层页岩物性、力学特性分析,建立直井井壁坍塌压力计算模型,分析了水化作用对坍塌压力的影响。结合以上研究内容发现硬脆性页岩地层层理微裂缝、微裂隙发育,在钻井液方面需要钻井液具有较强的封堵性能以及失水控制能力。尽量避免水或其他液相沿裂缝或裂纹侵入,是该类地层钻井液防塌的关键。