井壁稳定是一个十分复杂且带有世界性的钻井技术难题,国外对此问题进行了大量的研究。虽然在该技术的攻关和研究方面取得了长足进步,但目前仍有许多疑难问题没有彻底解决。特别是随着当前深井、超深井以及气体欠平衡钻井新技术的运用,使井壁不稳定问题更为突出。井壁不稳定问题给安全、快速、经济钻井带来很大困难,是影响钻井时效和耗资巨大的工程技术难题。　　 目前大庆油田泉头组、登娄库组、侏罗系地层存在较严重的井壁失稳情况,涉及区域范围大,井段长。从统计资料来看,井壁失稳的井段普遍为泥页岩地层,井眼呈大段“糖葫芦串”状。既影响钻井井身质量和固井质量,又对油层的评价和开发埋下隐患。　　 本论文在大庆长垣东部深井失稳井段地质资料调研和易塌层段岩石物性分析基础上大,开展了井壁稳定的力学和化学机理研究。在力学稳定研究方面,根据声波测井以及实测的地层孔隙压力做出了该区块声波时差的正常趋势线,并通过实测地层孔隙压力数掘,回归出了该地区孔隙压力计算的经验公式。根据地层破裂压力实验数据及室内的凯塞尔效应实验,测定了研究区域的地应力值。对取自研究区域的各地层强度进行了三轴强度实验,根据实验结果回归了各地层对应的强度参数。利用测井资料的分析处理,绘制出了八口井的三个压力剖面,并用实测数据进行了验证。在化学稳定研究方面,对长垣东部三种易塌地层的比亲水量及水活度进行了研究。探讨了不同条件下泥页岩水化应力变化规律,利用大型井壁稳定试验装置(SHM仪)进行了钻井液的压力传递和化学位差诱导反渗透的实验。　　 力学和化学机理研究表明,长垣东部深层多数泥岩的渗透率一般在10-6～10-10μm2之间,泥岩中存在裂缝使其渗透率显著提高,对于泉头、登娄库地层,深层泥页岩化学失稳是井壁失稳的主要原因;P.O.T实验表明,硅酸盐泥浆能显著降低泥岩渗透率,改善膜效率;地层出水是导致气体钻井井壁失稳的主要原因;保护剂能够有效的阻止水的侵入,使含水泥页岩表面得到强化,具有较强的防塌抑制能力。　　 在井壁稳定机理研究基础上,开展了防塌钻井液优化设计以及满足气体钻井出水条件下的井壁保护技术研究。以上几个方面正是贯穿本论文的基本思路和主要研究内容。　　 大庆油田深层常规钻井及气体钻井现场试验表明,所研制的抗高温硅酸盐钻井液能够满足大庆油田深层稳定井壁的需要,并推进了深层抗高温钻井液技术的发展。所研制的气体钻井出水条件下的井壁保护剂,初步解决了气体钻井出水条件下的井壁失稳问题,促进了气体钻井技术在大庆油田的推广应用。