井壁失稳的研究工作从上个世纪中叶就已经开始，发展至今已逐步形成了一套系统的研究方法。然而由于其高度复杂的特性，井壁失稳问题一直是钻井工程的主要技术难题。从整体的研究思路来看，基本上可以归纳为以下三大类：井周的力学研究、泥浆化学研究和井壁稳定的力学与化学耦合研究。力学研究是从岩体力学角度出发，研究井周应力分布、岩石强度准则和本构关系等问题。化学研究则是从化学角度出发，研究岩石的水化机理及过程和抑制水化的各种方法。井壁稳定的力学与化学耦合研究是近年才发展起来的，他们综合考虑了力学与化学两方面因素，主要研究岩石水化对其力学性能和井周应力状态的影响。尽管国内外学者进行了几十年的研究，但目前离根本解决问题还有很大距离。从本质上讲，井壁失稳是岩石力学、泥浆化学共同作用的结果。因此，结合泥浆化学进行力学-化学耦合分析研究，研制合理的泥浆体系在钻井工程中就显得尤为重要。井壁稳定性的研究方向始终会朝着力学、化学耦合的方向不断发展。因此，建立合理的力学、化学的耦合方法是关键；纯理论研究方法、实验研究方法、模拟耦合研究方法等技术的共同结合是未来研究井壁稳定问题的主要手段。　　 整体而言，复杂地层的井壁稳定性问题仍然很突出，有待于进一步的室内研究和现场试验。而针对复杂地层的力学-化学耦合分析研制出的泥浆体系，也有待于进一步改善并最终应用到现场。目前存在以下一些问题：　　 1.针对岩石的力学-化学耦合试验研究已经很多，但相应的试验仪器形式各样，没有形成规范化的试验设施。实用、简易的测试仪器的研制有待于深入研究。　　 2.井壁稳定性的化学研究主要集中在岩石的水化，泥浆与岩石的离子交换吸附研究还有待于深化。　　 3.由于钻井深度的增大，井壁稳定研究逐步向高温高压状态发展。而常规泥浆体系在高温高压状态的特性会有很大的变化，研制抗高温、抗高压的泥浆体系有待于更加深入的研究。　　 4.井壁稳定技术研究涉及到很多领域，且该技术的宏观研究过多，微观研究较少；定性结论过多，定量描述较少；静态研究过多，动态研究较少。因此，多学科联合进行微观、定量、动态的研究需要进一步加深。　　 本论文从影响井壁稳定的主要因素出发，分析研究了井壁稳定的岩石力学原理、泥浆化学原理和二者耦合作用的原理。针对泥浆添加剂的抑制性和岩石的水化过程及其对强度的影响进行了室内试验，并做了定性定量的分析。　　 本论文的研究内容和结论包括以下几个方面：　　 1.从力学上分析了井壁失稳的形式和机理；在不考虑岩石与泥浆相互作用的情况下得出了井壁围岩的应力分布状态；通过对比，选用Drucker-Prager准则判断井壁是否失稳；通过井壁坍塌压力和破裂压力的计算，得到安全泥浆密度窗口；分析了井壁稳定性的主要影响因素；　　 2.分析了泥页岩水化机理；求解了水化应力，并确定了地层临界坍塌时间；分析了离子交换对岩石水化过程的影响；分析了岩石水化的主要影响因素；求解了水化作用下的井壁围岩应力并确定了水化作用下合理的泥浆密度；　　 3.分析了井眼周围地层含水量分布随径向距离和时间的变化规律；定量分析含水量对岩石弹性模量和强度参数的影响；分析了水化作用下维持井壁稳定的泥浆密度；　　 4.通过粒度分析测试、岩屑回收率测试等抑制性试验，定性定量地分析了钾盐、硅酸盐、MMH和阳离子聚合物等添加剂对岩石中粘土矿物的抑制性。通过人造岩心吸水量测试和高温高压膨胀量测试，定量的分析了温度、压力对岩石吸水和膨胀量的影响。另外，通过一系列吸水量与时间的关系曲线可以看出，岩石吸水的过程分为四个阶段。通过吸水量测试与强度测试，得到岩心强度与含水量的关系曲线。　　 5.研制了一套全新的井壁稳定评价仪器-井壁稳定评判仪，并进行了模拟实验。该套设备可以对松散地层钻孔进行力学-化学耦合分析模拟。　　 6.依据力学-化学耦合理论分析和室内试验，结合工程实例研制出有效的泥浆体系。通过现场使用的效果来看，力学-化学耦合分析对泥浆体系的研制起到了良好的指导作用。在此基础上研制的泥浆体系，不仅良好地抑制了地层岩石的水化，还起到了较好的护壁效果。　　 最后，本文对研究内容做了总结，得出相关的结论。在此基础上，提出了针对井壁稳定性力学-化学耦合研究的进一步研究思路和建议。　　 井壁稳定性研究是一个系统研究，本论文仅是对井壁稳定的力-化学耦合分析的一个初步探讨，尚有诸多因素没有深入考虑，有待于进一步的摸索研究。