页岩地层在水平井钻进过程中易发生井眼坍塌、破裂漏失等井壁失稳问题。本文针对长宁地区页岩地层水平井钻井中出现的井塌、井漏等复杂工况,以岩石力学、钻井工程、测井等学科理论和方法为指导,从岩石力学特性和破坏准则研究入手,充分利用分辨率高和连续性好的测井曲线,重点计算页岩水平井岩石力学参数、地应力、三压力和安全钻井液密度窗口,并应用于页岩钻井的井壁稳定性评价,取得了以下成果和认识。(1)计算水平井孔隙压力和上覆岩层压力时,如果将测深当做垂深则造成水平井孔隙压力和上覆岩层压力偏大。为此,首先开展页岩水平井斜深校正,然后进行上覆岩层压力计算,再然后优选伊顿法计算其孔隙压力。(2)在Thiercelin地应力模型的基础上,考虑页岩层理面倾角和倾向对水平地应力的影响,建立了页岩水平地应力计算新模型。(3)针对现有的评价水平井井壁坍塌和破裂位置角方法过于复杂的问题,本文提出了 一种相对简便的数值分析法,对三种常见地应力状态下的水平井井壁坍塌位置角和破裂位置角进行了确定,为页岩水平井坍塌压力和破裂压力的计算提供了重要参数。(4)基于斜井井壁应力分布,结合 Mohr-Coulomb、Drucker-Prager 和 Mogi-Coulomb三种岩石强度破坏准则,给出了水平井坍塌压力和破裂压力计算模型;编程计算与作图模拟研究了不同破坏准则下的井斜角和井斜方位角对坍塌压力当量密度值和破裂压力当量密度的影响规律,同时分析了三种剪切破坏准则的适用性,提出了一种安全钻井液密度窗口预测的新方法。(5)结合岩石强度单一弱面剪切破坏准则和井壁应力分布状态,建立了含弱面地层斜井坍塌压力计算模型;通过编程、计算和模拟,研究了不同井斜角和方位角下,层理面产状对页岩井壁稳定的影响规律。(6)利用所建立的坍塌压力和破裂压力计算模型,模拟分析了不同地应力状态下,水平地应力比、泊松比、内聚力和内摩擦角及孔隙压力对页岩水平井坍塌压力当量密度、破裂压力当量密度以及安全钻井液窗口的影响规律。基于以上方法模型研发了一套适用于长宁工区页岩岩石力学参数、地应力和地层三压力剖面计算及井壁稳定性分析的测井评价软件。将其用于长宁工区多口水平井的岩石力学参数、地应力和三压力剖面及安全钻井液密度窗口的计算,以及井壁稳定性分析中,结果合理,效果良好,值得推广应用。