川西坳陷新场气田须家河组大型整装气藏,为目前中国石化确定的四大油气战略突破区之一。受频繁构造运动的影响,地质情况异常复杂,须家河组硬脆性泥页岩井壁易发生坍塌失稳钻井事故和复杂情况多发,造成钻井周期长,钻井成本增加,制约开发进度。为此,本文开展了井壁失稳机理、影响因素及控制技术等综合研究。通过资料的综合整理,从与井壁稳定性密切相关的构造背景、岩性和岩相特征、地层压力与温度等方面,结合现场实际和工程地质剖面,综合分析了须家河组地质环境特征、井壁坍塌程度与地层真实应力状态的关系以及井壁失稳状况。综合应用各种实验测试方法,系统分析了岩石组构特征和理化性能,确定了矿物成分和含量,揭示了内部微观结构特征,获得了物理力学特性,水化膨胀与分散程度等,分析了岩石特征及与井壁稳定性的关系。依据摩尔库伦剪切破坏准则,考虑地层渗透作用和井壁应力分布特征,获得了须家河组井壁稳定性压力剖面及平面分布特征。从外来液体侵入特征及其对岩石微观结构和力学特性的影响规律,以及岩石内部的变形破坏特性等基础研究出发,率先引用对岩样无损伤破坏的高精度数字微观成像分析方法,通过基质毛细管效应自吸水化、水化变化规律、自吸水化控制及钻井液高温压滤浸泡实验等,从微观到宏观深入揭示了外来流体与硬脆性泥页岩相互作用的内部结构微观变化过程、次生裂缝演变规律、破坏方式和内在机制,以及由此引起的水化失稳的本质和对岩石宏观结构和力学性能的影响,明确了原始层理裂缝结构与基质毛细管效应水化破坏的关系,并通过配方优化研制了一种具有两亲性质的防自吸水化剂,为硬脆性泥页岩地层井壁失稳机理的研究提供了科学依据。针对岩石的组构特征,将水化失稳在微观研究的基础上上升到更为宏观的尺度,综合探索其失稳规律,形成了综合利用不同尺度分析手段,进行硬脆性泥页岩井壁稳定性分析的评价方法,通过开展温压流体浸泡条件下的岩石力学实验,并结合微观结构分析结果与数值模拟分析方法,探讨了不同性能工作液浸泡对岩石强度的弱化效应,以及不同产状结构面对失稳方式的影响规律,改进得到了三维结构面井壁稳定性分析方法,并探讨了各因素对井壁稳定性的影响。通过综合分析室内研究结果,结合实钻情况,明确了井壁失稳的机理和主要可控影响因素对坍塌程度的敏感性,制定出了针对性强标本兼治的长效防塌技术对策,研制了多功能聚胺铝强抑制防塌钻井液体系,室内评价和现场试验表明,该体系是一套适合新场气田须家河组地层稳定井壁的钻井液技术,可有效降低复杂事故率,具有实用价值。