西江区块是我国重要的深水钻探区块,钻进过程中井壁失稳严重,提高钻井液密度无法有效控制井壁垮塌,同时带来卡电测工具和储层伤害的问题,如何有效提高古近系井壁稳定显得尤为重要。传统方法主要通过提高钻井液密度和抑制性,忽略了钻井液密度与化学抑制性间的内在联系,无法有效解决力学与化学耦合的井壁失稳难题。本文通过在系统分析古近系工程地质力学特征基础上,建立考虑地质-力学-化学的井壁稳定力学化学耦合模型,建立井壁稳定性与钻井液抑制性关键参数图版,提出基于地质力学的钻井液性能优化设计方法,研发了适合古近系井壁稳定的钻井液性能配方,并开展现场验证。具体研究内容如下:(1)西江区块古近系工程地质力学特征研究通过分析西江区块现场资料,得到西江区块复杂地层工程失稳特征,随后,采集西江区块古近系复杂地层现场岩样,进行理化性能和力学实验,结合测井资料,综合深入分析西江区块复杂地层工程地质力学特征,结果发现西江区块古近系地层水平压力差较小;井壁失稳情况存在明显滞后失稳现象,并且扩径严重;地层岩石粘土含量较高,呈现强水化特性。(2)易垮塌地层井壁失稳模型研究基于井周应力和坍塌压力基础力学模型,结合西江区块古近系地层易水化,孔缝发育特征,建立考虑封堵的力化耦合模型;计算发现,失稳井段原始坍塌压力普遍小于1.2g/cm~3。(3)基于地质力学的钻井液性能优化方法引入内聚力关键指标,建立复杂井段地层坍塌压力当量密度图版,从钻井液抑制性和封堵性两个方面进行钻井液优化,形成一套适合西江区块古近系地层的防塌钻井液配方,并提出一套基于地质力学的防塌钻井液优化方法。