页岩气高效开发主要依赖于水平井钻井技术,在钻井过程中,随着井眼开钻时间增加,受钻井液浸泡影响,页岩将发生损伤,主要表现为微裂缝增加或互相贯穿连通引起页岩岩性变化。本论文对于页岩的岩性变化,提出利用声波波速来测试分析这一变化的方法。页岩波速对应力的敏感这一特性使得可以通过弹性波速度对应力的敏感性去评价页岩的性质,并且实验对样品没有损害,可以在一块样品上进行反复实验,也为研究水化作用对页岩的影响提供了实验的便利。本论文利用这一思路针对页岩的损伤开展了研究。研究了声波在页岩中的传播性质,选取了合适的模型反演页岩弹性参数,计算了弹性模量、泊松比和各向异性系数。通过引用一种基于有效介质理论包含页岩固有属性和微构造属性的微观力学模型,将页岩内微孔隙的变化表征为页岩的损伤,定义损伤参数用来描述水平和垂直方向的损伤状况。设计并进行了不同围压下的页岩波速测量实验,同时设计页岩水化实验,将页岩样品由钻井液浸泡后分别进行波速测量实验和直剪实验。波速测量实验结果表明龙马溪组页岩的波速较低,并且受围压影响明显,五峰组页岩的波速较龙马溪组页岩高,受围压影响不明显。通过计算求得的龙马溪组页岩弹性模量低于五峰组页岩,而各向异性强于五峰组页岩。页岩的弹性模量随围压增加而增加,各向异性随围压增加而减弱。结合声波实验结果分析发现页岩样品内的微裂缝状孔隙存在方向性,裂缝主要沿着层理面的方向发育,而随着围压的升高,这些裂缝会逐渐关闭。龙马溪组页岩内部微裂缝比五峰组页岩更加发育,因此在同一围压条件下的损伤参数远高于五峰组页岩。通过将样品浸泡后进行直剪实验可以发现水化后的损伤在宏观上表现为内聚力和内摩擦角迅速下降。对于经过水基钻井液浸泡后的龙马溪组页岩,平行层理面方向的弱化速度快于垂直层理面方向,经过油基钻井液浸泡后内聚力和内摩擦角变化不明显,对岩石岩性保持较好。通过对不同钻井液浸泡不同时间的页岩样品波速测试发现龙马溪组页岩经钻井液浸泡后,岩样波速下降明显,弹性模量同样下降明显,弹性模量各向异性增加,页岩损伤参数增加明显。本文研究成果加深了对硬脆性页岩经过水化作用后井壁失稳问题的认识,提出并采用波速分析法得到了钻井液侵入页岩后岩石性质的变化,对页岩气地层井壁稳定的研究将起到很好的指导作用。