随着我国面向复杂地质条件、深层油气资源钻探开发新战略的实施,针对如何保持井壁稳定、高效钻井提出了更全面的要求;特别是复杂地层深井的井壁不稳定问题,可严重影响钻井效率、开发成本,对安全、优质、快速、高效钻井带来很大障碍,甚至关系到钻井成败,引起了国内外高度关注。目前的钻井技术正处于以解决井壁稳定问题为前提、攻克该瓶颈为重要标志的新的发展历史时期。本文研究的区块是玉门油田酒西地区,地层岩性复杂,具有明显的破碎性和高倾角,地应力各向异性,井下异常高温高压,钻井工程中的井漏、井塌现象时有发生,所以井壁的不稳定性问题,是一个很现实且急待解决的问题。本文就酒西地区的地层条件,结合现场实际情况,分析目标地层井壁不稳定机理以及研究稳定地层的钻井液技术。本文首先阐述了玉门油田酒西地区的背景,以及井壁失稳研究的国内外现状;分析酒西地区钻井地质特征及钻井工程难点;从易塌层矿物组分及微观结构分析、理化性能分析、地层强度及三压力剖面分析,研究井壁的不稳定机理;然后通过分析目标地层力学性能、与钻井液发生的物理化学作用,研究井壁的坍塌周期,并且优化应用于现场的阳离子钻井液体系。研究发现了酒西地区复杂地层的含水量、坍塌周期与井眼半径、时间之间的变化关系,认识到岩石吸水性能、岩石力学参数、岩石强度参数等变化的复杂程度;还有通过对阳离子钻井液的配方加量优选、封堵剂优选以及抗污染能力的评价,得到最终的成果配方:4%土浆 +0.4%NW-1+ 0.5%CHM+2%HS-1+1%HS-2+0.5%CaO+20%SiO2,最后加入API重晶石至密度到1.40g/cm3。优化后的阳离子聚合物钻井液流变性及失水造壁性优良,具有一定的抑制水化分散能力和抗盐钙及岩屑污染能力;为了进一步稳定井壁,加入纳米材料二氧化硅增强其封堵微孔隙的能力;提出了评价纳米封堵材料封堵效果的实验研究方法。