页岩气钻井进入水平段时,在层理发育的页岩地层中,钻井一般都存在严重的井壁失稳问题,这严重影响了页岩气的钻井进度,增加了页岩气钻井的成本。同时,对于水平段的大面积垮塌的原因和机理尚不明确,对于页岩气井壁失稳的机理研究已成为目前研究的热点。本文以中石油W页岩气区块为研究对象,进行页岩气井井壁稳定研究。该地区上部地层倾角较大,漏层多,水平段井壁易发生垮塌、卡钻事故,严重影响了钻井安全和经济效益。为此,本文针对该地区钻井过程中出现的问题,进行了以下研究：(1)综合分析了W工区勘探开发概况、地质构造特征、水平段井壁垮塌情况。结果表明,该区块页岩储层层理、裂缝发育、产状多变,岩石非均质性强、井眼扩大率高。水平段井壁失稳是由力学不稳定导致的失稳。(2)开展岩石力学实验,获得了工区页岩气主要目的层段地层岩石的弹性模量及泊松比,抗压强度等岩石参数,并结合测井资料,建立岩石力学参数剖面图。.(3)通过地应力计算模型,利用测井资料计算地应力剖面,分析区块主要页岩目的层段的最大主应力、最小主应力、垂向应力的纵向分布规律。(4)建立了井壁裂缝的三维有限元模型来分析井壁裂缝的应力分布规律和力学稳定性,并采用工区实际岩石力学参数和地应力参数,得出工区井壁的应力、位移分布云图和井壁破坏情况。(5)在分析井壁围岩应力状态的基础上,结合岩石的强度破坏准则,建立地层坍塌压力和破裂压力计算模型,在考虑了弱面倾角的情况下,分析研究页岩气水平井中不同井眼方向、井斜与井壁稳定性的关系。(6)以井壁稳定分析为基础,提出区块水平井的安全钻井液密度窗口和最佳的井眼钻进方向。