硬脆性泥页岩地层在钻井过程中的井壁失稳问题一直是井壁稳定性研究的重点和难点。同时,随着页岩气勘探开发脚步加快,硬脆性泥页岩地层作为页岩气储层,其岩石物理特征、力学特征已经不仅仅在钻井过程中得到关注,在油气藏开发领域中也越来越受到重视。而现阶段钻井工程中硬脆性泥页岩岩石物理特征、力学特征的研究,还不足以解决页岩气开发问题。因此,在国家自然科学基金石化联合基金重点项目《页岩气低成本高效钻完井技术基础研究》的支持下,本文在国内外大量文献调研的基础上,对取自四川盆地川东北地区的4套典型硬脆性泥页岩地层开展了包括基础物性、矿物组成、微观结构、理化特征、原岩力学特征及与工作液作用后强度变化等的系统实验分析研究,并对水化膨胀性泥页岩地层、美国主要产气页岩储层的特征进行了对比分析。通过研究,对四川盆地川东北4套硬脆性泥页岩地层具备的岩石物理特征(基础物性特征、矿物组成特征、微观结构特征、理化特征)和力学特征共性进行了总结提炼和力学特征影响因素的初步量化研究。结果表明,四川盆地川东北硬脆性泥页岩地层具有以下特征：(1)孔隙度低于8%、渗透率分布在nD,属于低孔特低渗地层。(2)矿物组成主要以石英、长石、方解石等脆性矿物为主,其含量高于50%,其中石英含量超过40%,粘土矿物总量含量低于45%。粘土矿物以伊利石为主,含量高于40%,伊蒙混层含量低于30%。(3)孔径大多低于10nm,主要分布在3.5nm～4.5nm。粘土矿物呈多层片状定向排列,发育裂缝宽度能达到μm级的微裂缝以及孤立、连通性较差的孔径为μm级的孔隙。(4)比表面积、阳离子交换容量低于水化膨胀性泥页岩地层。(5)岩心加载变形过程中孔裂隙压密阶段不明显,迅速进入弹性变形阶段,非稳定破裂发展阶段不明显,轴向应力达到峰值强度后,岩心迅速发生脆性破坏。(6)与不同工作液相互作用后,岩心变形破坏特征无明显变化。(7)由于硅质矿物含量较高,硬脆性泥页岩相对于水化膨胀性泥页岩抗压强度、弹性模量较高；考虑地层非均质性,弹性模量与抗压强度分布范围较宽；工作液对粘土矿物含量较高的硬脆性泥页岩地层的力学性质影响更大。(8)抗压强度、抗张强度与石英、脆性矿物含量呈正相关关系,与伊蒙混层、高岭石、绿泥石含量、比表面积大小、阳离子交换容量呈负相关关系。弹性模量与比表面积、阳离子交换容量呈负相关。通过多元线性拟合建立了硬脆性泥页岩组构与力学参数的定量关系。