我国页岩气勘探开发尚处于起步阶段,脆性页岩气储层水平井钻井过程中发生了大量的井壁失稳问题。本文针对延长组长7和长9层段页岩气储层,通过岩心实验分析了页岩脆性、结构特征、力学特性,利用凯瑟尔效应测量了地层主地应力,并建立了水平井井壁稳定应力分布模型,计算了其坍塌及破裂压力,最后利用有限元分析软件对其进行了模拟仿真。岩石力学实验结果表明:延长油田长7、长9页岩杨氏模量高、泊松比低,脆性矿物含量高,脆性指数50%左右,脆性显著;主力页岩气储层段抗压强度比临层抗压低,单轴抗压强度大致在50～60MPa之间。页岩岩心声发射试验结果表明:在三个主地应力中,上覆岩层压力为最大主地应力,两个水平地应力之间的差值不大。应用弹性力学基础理论,从平衡微分方程出发,结合几何方程、物理方程以及相容方程,综合考虑地应力(上覆岩层压力最大)、井斜角、方位角、孔隙压力、渗流作用等因素的影响,建立井壁围岩应力分布学模型,分析得到:直井井壁围岩应力分布随着井周转角?而变化,且随着井壁距离的增加而趋于稳定,在8倍井筒半径以外,围岩应力分布基本不再发生改变;井眼方位角一定时,井斜角由0°增加到90°过程中,井壁稳定性逐步变差,水平井最容易发生井壁垮塌破坏;井斜角一定时,井眼方位角(假设井眼沿着最大水平地应力方向)从0°变化到90°时,井壁上的最大剪应力不断减小且井周剪应力变化趋小,表明水平井井眼方位沿最小主应力方向时井壁稳定性最好。井壁周围岩石所受应力超过岩石本身强度而产生剪切破坏,脆性地层产生坍塌掉块,井径扩大,而塑性地层则向井眼内产生塑性变形,根据Mohr-Coulomb准则以及岩石的拉伸破裂强度准则,结合地应力分布,计算延长组脆性页岩的坍塌、破裂压力。主力页岩气储层直井坍塌压力在0.85～1.01g/cm~3之间,不同方位上水平井的坍塌压力在1.18～1.26g/cm~3之间。采用ANSYS有限元软件D-P模型,对长9页岩储层1844.5m水平井段有限元模拟结果表明,钻井液密度1.25g/cm~3能有效控制坍塌量,与坍塌压力计算结果相符合。