钻井工程耗资一般超过干热岩地热能开发总成本的50%，且井筒是运输热能的唯一通道。故井壁稳定性控制是干热岩地热能顺利开发的前提。钻井过程中高温岩体与低温钻井液间存在剧烈的热冲击作用，导致岩石力学性能劣化，井筒围岩失稳。因此，研究热冲击作用下干热岩井筒围岩力学特性与稳定控制机理对地热资源高效开采具有重要意义。
　　本文以某地干热岩地热能开发示范工程为背景，研究热冲击作用下花岗岩力学特性及干热岩地热钻井工程的井筒稳定控制机理。首先，将高温花岗岩试件分别在20、60、100℃恒温水和20℃空气中冷却后进行单轴压缩、巴西劈裂、变角剪切等试验，得到热冲击作用下高温花岗岩力学特性劣化规律。其次，通过实测热冲击过程中试件表面降温曲线和采用数值模拟手段重现试件内部温度分布的方法，从传热角度解释热冲击作用后花岗岩力学特性劣化的根本原因。提出“热冲击因子”这一概念并用来表征热冲击作用对花岗岩力学特性的劣化程度。最后，建立多场耦合井壁稳定控制力学模型，代入试验数据和现有地质资料，借助软件COMSOL Multiphysics5.3进行数值计算，研究多场耦合作用下钻井工程井筒围岩的变形破坏规律，得到以下主要结论：
　　（1）600℃内高温花岗岩在20℃水中热冲击冷却后的抗压强度、抗拉强度、抗剪强度远低于在空气中自然冷却的强度，其原因是水跟岩石的热交换系数远大于空气，因此试件表面温度急剧降低，而试件内部热量无法快速导出，导致在试件表面附近产生较大的温度梯度，热诱导裂隙发育明显，岩石强度降低。高温花岗岩在水中热冲击冷却后的弹性模量远低于空气中自然冷却的值。
　　（2）600℃内高温花岗岩分别在20、60、100℃恒温水中热冲击冷却后，其抗压强度、抗拉强度、抗剪强度基本上随水温升高而降低，这表明花岗岩抗压强度、抗拉强度、抗剪强度不仅与初始温度有关，还跟冷却介质温度有关，并不由温差决定。400～600℃可看作花岗岩从脆性向延性转变的临界温度范围。
　　（3）提出“热冲击因子”的概念，其定义为：传热过程中，单位时间内温度梯度的变化率。可用来定量表征热冲击作用下花岗岩力学特性劣化程度。当热冲击因子越大，花岗岩力学强度就越低。热冲击冷却的前20s，是热冲击作用最强烈的阶段，对花岗岩的力学强度影响最严重。
　　（4）从埋深、岩体温度和钻井液密度等角度来研究热-力耦合作用下井壁稳定性控制机理，埋深越大和岩体温度越高井壁越易坍塌，且坍塌范围越大，井壁极易坍塌的位置为平行于最小水平地应力方向。合适的钻井液密度范围有助于井筒围岩稳定性控制。
　　（5）从埋深和岩体温度的角度分析了热-流-固耦合作用下采热期间干热岩井壁的变形破坏规律。结果表明注水井较生产井更易产生损伤，且损伤更剧烈。