本文从岩石力学基本原理出发,推导了斜井状态下井眼围岩的应力分布公式;根据库伦-摩尔准则和最小主应力拉伸破坏准则推导坍塌压力和破裂压力的求解公式。为了使坍塌压力和破裂压力理论变成一项可操作的技术,我们通过室内实验进行了测井参数与地层力学参数相关性研究。首先建立了地层横波时差与纵波时差、密度、泥质含量的多元相关关系,静态弹性参数与动态弹性参数的相关关系,为常规测井资料的工程应用奠定了基础。提出了组合弹簧分层地应力模型,并推导了相应公式,为分层地应力解释奠定了基础。提出了自适应井壁稳定分析技术,建立了利用钻井资料反分析法确定一定钻井液体系下地层原位强度的方法,提高了地层坍塌压力的预测精度。在上述理论研究的基础上,利用VB6.0开发了地层三个压力剖面预测软件。该软件具有测井数据文件操作、井身剖面数据文件建立、参数确定、压力剖面计算、钻井液密度推荐等功能。在同时考虑地层的坍塌压力剖面、破裂压力剖面和孔隙压力剖面的条件下,建立了新的井身结构优化设计的方法,并开发出了相应的软件。该软件能够根据地层三个压力剖面和相关设计参数对井身结构进行优化设计,给出套管下深层次。通过研究取得了六方面的主要成果:1.推导了斜井条件下地层坍塌压力和破裂压力的公式。2.提出了分层地应力模型,建立了地应力确定方法。3.提出了自适应井壁稳定分析方法,考虑钻井、地层、测试等多种信息确定地层的三个压力剖面。4.考虑流动参数的动态特征和地层三个压力剖面,建立了新的井身结构设计方法。5.通过室内模拟实验,建立了测井参数与力学参数的相关模型。6.开发出了地层三项压力剖面预测和井身结构优化设计软件系统。该技术是根据大庆外围地区的地质特点研究开发的一项钻井工程应用技术,利用已钻井常规完井电测资料计算和预测地层三项压力,形成了一套完钻井地层压力检测和待钻井地层压力预测的新方法。通过室内岩心实验和现场试验验证,解决了大庆外围地区地层三项压力预测的难题,对提高钻井地质设计符合率、指导钻井施工具有重要意义。