受组构特征和历史沉积作用等因素控制,页岩的微裂纹、微裂缝和层理等力学结构弱面更为发育,因此其渗透特征和力学性质的各向异性更为明显。常用的均质介质地层模型不再适用于页岩地层井壁稳定性问题求解,同时横观各向同性模型对结构弱面的影响考虑不够充分、各向异性模型涉及参数繁杂且不易准确获得,因此均不能有效解决页岩井壁稳定性实际工程问题。本文从页岩基本组构分析出发、并结合一系列的力学性能实验开展了组构特征及其对力学各向异性的影响研究,得出高含量粘土矿物的薄层状构造特性、及其在空间上的择优取向排列是影响页岩性质各向异性的主要因素。通过预应力作用下的水岩演化实验研究可得,结构弱面的强度会在预应力作用下逐渐发生弱化,页岩中原生闭合的微裂缝、或新萌生的微裂纹,具有随受载应力的增大而逐渐发生扩展-演化-连通为宏观破裂面并最终贯穿整个岩体的破坏特征,严重影响着页岩地层的强度;同时,通过微裂纹和结构面发育特征相关研究亦可知,页岩地层的力学性质具有明显的纵向分布特性。基于以上研究认识,本文借助于ABAQUS有限元数值软件,在常规横观各向同性地层模型理论基础上建立了考虑结构弱面、及力学性质纵向分布特性的改进模型。基于上述改进模型,结合X气田实际地质数据,针对结构弱面渗透能力、强度特性、水平应力各向异性程度、及不同地层孔隙压力水平等条件,开展了井周孔隙压力场、有效应力场分布特性和井周区域的稳定性规律研究。研究结果表明,井周孔隙压力和有效应力场、塑性变形区均有沿着结构层面分布并向地层深处延伸的宏观特性;且结构弱面强度越低、水平应力各向异性程度越大、地层孔隙压力水平越低,则在沿着水平最小应力方位的近井周区域内,其井周差应力值越大、且差应力的极大值点位置亦会从井壁上逐渐向地层深处转移,大大增加了水平井近井周地带的失稳概率、及井周失稳区域的范围和严重程度。