泥页岩地层井眼失稳是制约钻井成本及勘探开发速度的关键因素之一。特别是在水敏性泥页岩地层中钻进时存在大量的井眼缩径、坍塌等复杂问题，而产生这一问题的根本原因是水敏性泥页岩与水基泥浆发生力学、物理化学等方面的相互作用，引起井眼周围孔隙压力和泥页岩力学特性随时空变化。 针对水敏性泥页岩地层井眼失稳问题，本文从水敏性泥页岩水化膨胀特性入手，通过大量室内实验及理论分析，形成了一套水敏性泥页岩安全泥浆密度窗口及井壁坍塌周期定量分析的计算技术，并在现场得到了成功应用。论文完成的研究工作及结果主要有如下几个方面：(1)通过对水敏性泥页岩的水化膨胀实验，研究了盐溶液水活度、离子类型以及毛细管压力对泥页岩膨胀特性和水/离子移动的影响，得到了泥页岩水化膨胀特性，揭示了泥页岩地层水化的实质和驱动机理。 (2)建立了综合考虑力学、化学、热效应及渗流等因素对水敏性泥页岩地层井眼稳定影响的耦合模型，对耦合模型的数值计算方法进行了分析研究，编制了水敏性泥页岩井眼稳定的计算程序。通过计算沿径向和方位变化的应力分布及其失效指数来监测井眼失效，实现了多因素影响下安全泥浆密度窗口的定量计算和钻井安全周期的定量预测。 (3)通过模拟计算，分析了力学参数、化学参数以及热效应对地层孔隙压力和水敏性泥页岩地层安全泥浆密度窗口的影响，得到了各种影响因素对安全泥浆密度窗口和钻井安全周期的影响规律，由此建立了井壁坍塌周期的预测方法。研究结果表明：孔隙压力的最大值或最小值都发生在泥页岩地层的内部，导致井眼失效发生在地层内部；使用高盐浓度的冷却泥浆降低井眼附近孔隙压力，增强井眼的稳定性，延长钻井安全周期；当泥浆体系和密度不变时，降低泥浆温度，钻井安全周期增长。 本文通过实验及理论分析，形成了一套水敏性泥页岩钻井安全周期的定量预测技术，丰富和完善了井壁稳定理论，研究成果在新疆吐哈油田得到成功应用。