井壁稳定性问题是一个长期困扰石油工程界的重大技术难题，在全世界范围内广泛存在，我国各油田也都不同程度地存在。对于钻井来说，井壁失稳会造成井下复杂情况，影响钻井施工进度，严重时可能导致井眼报废，造成巨大的经济损失；井壁失稳还影响固井，油藏开发中的射孔、防砂、采油和油井增产等后序作业的实施。因此，研究井壁稳定性问题对钻井工程以及油田开发均具有重要的意义。 井壁失稳主要发生在砂泥岩层段，包括脆性泥页岩井壁的坍塌剥落，塑性泥页岩层的缩径，砂岩地层的漏失。从本质来说，井壁失稳是岩石力学与钻井液化学共同作用的结果。鉴于力学与化学耦合造成井壁失稳的复杂性，本论文仅分析有关岩石力学方面的因素对井壁稳定性的影响，对于由孔隙流体迁移导致的与时间相关的效应也不予考虑。 从力学角度分析，当井眼钻开后，钻井液液柱压力取代了所钻岩层提供的支撑，破坏了地层原来的应力平衡，导致井壁周围岩石的应力重新分布，如果重新分布的应力超过岩石所能承受的最大载荷(不管是抗压强度、抗拉强度还是抗剪强度等)，井壁失稳就会发生。而原地应力、地层孔隙压力、岩石力学性质、钻井液密度是决定井壁稳定与否的几个关键性的力学因素。当井眼钻开后，井壁周围应力又是怎样重新分布的?井壁何时发生破坏?如何预测所钻地层的地应力状态、地层孔隙压力大小、岩石力学性质?这就是本论文所要研究、解决的问题。 在室内通过岩心试验确定地应力、地层孔隙压力、岩石力学性质，费时、费力、又有一定的局限性，而通过测井手段，可以方便地解决这个问题。因为测井响应是在一定的钻井背景下测得的，每一个时刻得到的测井响应值都必然隐含了井周地层在钻井过程中所经历的各种应力变化和强度变化；且测井资料信息量大，成本低，又有很高的精度，所以利用测井资料确定地应力、地层孔隙压力以及岩石力学性质，具有一定的经济和工程应用价值。 本论文首先根据弹性力学理论推导出了直井、定向井井周应力分布状态，然后研究了如何利用测井资料快速、经济、准确地预测所钻地层地应力状态、地层孔隙压力大小、岩石力学性质。具体研究内容包括以下五个方面： (1) 根据线——弹性本构模型推导出了直井、定向井井周应力分布；根据剪切破坏准则推导出了导致井壁产生初始剪切破坏的钻井液密度上、下限的理论计算公式；对比分析了三种剪切破坏准则，得出了选用不同的破坏准则，计算出的坍塌压力有较大的差别的结论。 (2) 利用声波测井资料，根据欠压实理论，采用等效深度法对地层孔隙压力进行了预测；在地层孔隙压力预测常规方法的基础上，还进行了地层孔隙压力预测新方法的探讨。(3)对地应力的几种计算模式进行了分析，分别讨论了四种应力状态下，安全钻井 液密度窗口随井斜角、方位角的变化规律，以及这些规律对钻井工程实践的指 导意义。 (4)对如何利用声波测井、密度测井、自然伽马测井等测井资料求岩石力学参数进 行了深入的探讨，分析了安全钻井液密度窗口对各参数的敏感性问题。 (5)在前四步的基础上，编制了“基于测井资料的安全钻井液密度窗口预测”应用 软件，该软件主要利用测井资料钻前预测安全钻井液密度窗口，要求输入的参 数少，操作方便，能输出岩石力学参数曲线、地层压力曲线、地应力曲线、坍 塌压力、剪切破坏压力曲线与破裂压力曲线，对钻井工程具有很强的现实指导 意义。 本论文在理论研究的基础上，编制了“基于测井资料的安全钻井液密度窗口预测”应用软件，并根据DD气田、QQ油田两口井的测井资料对软件进行了测试，通过对比现场实测数据与理论预测结果，证明本论文的研究结果是可信的，同时也说明本项研究具有重要的理论意义与实用价值。 关键词:砂泥岩井壁德定坍塌压力破裂压力地层孔隙压力地应力力学性质侧井资料