泥页岩地层井壁坍塌是钻井过程中普遍存在的问题,每年因此造成的损失可多达5亿美元,所以,开展泥页岩地层井壁坍塌问题研究尤为重要。传统的钻井液密度设计模型认为一旦井壁发生剪切破坏,就会产生井壁坍塌情况。以这些模型为基础设计出的泥浆密度窗口较窄,偏向于保守,可能会给钻井施工造成较大困难。因此,本文引入塑性力学,并认为当井壁围岩应力超过岩石的弹性极限时,岩石进入塑性屈服状态。由于塑性屈服区的岩石具有一定的抵抗能力,所以在塑性屈服区内的岩石不会立刻出现坍塌破坏。　　 首先,在对泥页岩地层井壁坍塌机理系统分析的基础上,以渤海湾区域沙河街组泥岩为对象,建立了泥页岩坍塌动态模拟模型。　　 其次,通过岩石力学实验得到了研究区域泥岩地层的弹性参数、泊松比、地应力、渗透率和膜效率等岩石力学参数,以及泥页岩地层强度随含水量的变化规律,为本文的泥页岩地层井壁坍塌动态模拟研究打下了基础。　　 再次,根据弹塑性力学理论,综合考虑了孔隙压力、液柱压力、地应力、岩石力学参数的变化等因素的作用,基于FEPG有限元软件平台开发了泥页岩地层井壁坍塌动态模拟软件。　　 最后,利用开发的有限元模拟软件,分析了井壁附近地层化学势、压力场和强度参数场的变化规律,并研究了不同钻井液密度下,井壁坍塌动态和塑性屈服区的变化规律,具体结论如下:　　 1、压力传递和强度参数变化对井壁坍塌都有影响;　　 2、距离井壁较近处的化学势变化幅度较大、速率较快,距离井壁较远处的化学势下降的幅度较小和速率较慢;　　 3、当钻井液的液柱压力较大时,井壁受到较大的支持作用,井壁周围塑性屈服区的面积较小,泥页岩强度参数的降低对其影响较小;当钻井液的液柱压力较小时,井壁周围塑性屈服区的面积较大,受泥页岩强度参数弱化的影响较大。