采用水平井对页岩储层开发时井壁失稳现象频发,严重影响了钻井周期,增加了钻井成本,而失稳的根本原因是钻井过程中井眼应力的重新分布。因此,对于页岩气井壁的应力场的研究是解决井壁失稳的关键。本文以某页岩气区块为研究对象进行了以下内容研究:(1)综合分析工区的地质资料、测井资料以及现场钻井数据,对工区储层特征进行描述。结果表明:工区储层岩石硬度大、可钻性低,地质构造相对复杂;目的层五峰-龙马溪组地层裂缝发育,且多为张性裂缝;页岩气层渗透率、孔隙度低,是典型低孔低渗储层。(2)开展室内岩石力学实验和测井解释,获取工区储层岩石参数和地应力剖面并分析地应力分布规律。结果表明:目的层岩石力学参数具有明显的各向异性;工区地应力差较大,区块构造运动剧烈,造成页岩井壁失稳的主导原因为应力垮塌。(3)基于扩展有限元理论利用ABAQUS软件对井壁围岩的裂缝扩展过程进行模拟,分析影响裂缝扩展的因素。结果表明:裂缝的起裂、扩展、走向以及裂缝长度和宽度受水平地应力差、钻井液性能、孔隙压力等因素影响较为明显。(4)针对工区的井壁失稳问题,在分析井壁围岩应力状态的基础上,建立相应的直井段和水平井段应力几何分析模型,利用ABAQUS有限元软件对工区钻井情况进行模拟,得出井壁应力应变分布规律;分析了井斜角、方位角、裂缝产状以及地应力等因素与坍塌压力的关系,制定针对工区稳定钻进的有效措施。研究表明:工区水平井段沿最小地应力方向钻进,坍塌压力最低;宜选取高粘度油基钻井液和采用结构简单、尺寸尽量小的钻具组合。