随着地质钻井技术的不断进步，钻井井深逐步增大。由于井深的不断增加，在地层压力梯度及温度梯度的影响下，使得深井和超深井处于一个高温高压的地质环境中。然而由于地层温度梯度及循环钻井液两者的双重作用下，使得深部地层的物理力学性质发生了一定的变化。
由于温差的作用，使得井壁及围岩之间产生了一定的附加热应力，同时井壁及围岩的温度也处于不断的变化之中，从而使井壁处的岩石易发生疲劳破坏，使井眼更易发生剪切或坍塌破坏。井壁的失稳不仅会引起井眼扩大、卡钻、拖延工期等问题，严重时甚至会导致井眼报废等事故。这些事故不仅延长了钻井周期，而且使得钻井成本也逐渐增加。据估计，每年由于井壁失稳事故所带来的损失达5～6亿美元的资金，从而使得井壁稳定性问题成为世界的题。在地质深井及超深井钻探过程中，其深部罔岩主要为结晶岩类地层，为了进一步了解温度对地质深井、超深井井壁稳定性的相关影响，本文选取了结晶岩类中的花岗岩地层作为研究对象，其主要是由于花岗岩的分布范围较广，且其岩体规模较大等特点。
总结国外的研究可以看出，关于井壁稳定性问题进行的研究主要针对的是泥页岩地层。然而对于深井、超深井的结晶岩类围岩地层的井壁稳定性还没有太多的关注。如Chenevert M E¨通过对泥页岩水化问题的研究，得出了泥页岩的水化膨胀压与内水活度的相关函数关系；YewCH，etal_2通过热扩散模型模拟了泥页岩的吸附水扩散，同时将泥页岩的力学数与其总含水量相结合，从而得到力学与化学耦合作用后，柱坐标下的应力、应变及位移等关结论；李荣等通过对泥页岩进行的岩石三轴试验，得出了泊松比、内聚力等力学参数，并通过对泥页岩井壁的力学分析，进而求出井壁稳定时所需要的钻井液密度安全窗口；王兴隆等通过研究温度因素对泥页岩近井地带孔隙压力影响的相关研究，建立了温度场与地层孔隙压力耦合的多孔弹性模型，应用差分法求解得出冷却钻井液更有益于井壁的稳定的结论；王京印通过对泥页岩力学一化学耦合井壁稳定性的理论分析和相关的实验研究，研发了泥页岩力学一化学耦合压力传递实验仪，该仪器的功能和稳定性等方面都已达到国际水平，同时开发了相关的坍塌压力数值模拟软件。
其次，关于结晶岩类地层的研究目前仍处于室内力学试验研究阶段，并没有将岩石力学试验与井壁稳定性相结合。例如，许锡昌和刘泉声主要针对花岗岩在单轴压缩(20～600 oC)状态下的主要力学参数随温度变化的相关规律进行了初步研究，并分别指出花岗岩弹性模量和单轴抗压强度的门槛温度值为75、200℃；杜守继等”针对温度变化范围为常温一8000(=时，加温后花岗岩的应力一应变曲线、峰值应力、峰值应变、弹性模量及泊松比的变化情况得出，当加热温度<400℃时，高温后花岗岩岩样的力学性能没有明显的变化。当加热温度>400后，随着加热温度的升高，其高温后的力学性能迅速劣化，主要表现为岩样的峰值应力、弹性模量急剧降低，而峰值应变迅速增长。高温后的花岗岩泊松比随着温度的升高呈递减趋势。
为了进一步针对地质深井、超深井井壁稳定性问题进行研究，本文主要采用深井、超深井钻遇的花岗岩地层进行相关的室内力学试验，并将其得到的研究结果与井壁稳定性的研究相结合，从而为深井、超深井的井壁稳定做出一定的借鉴。由于实际钻井过程中，为了达到携带岩屑、冷却钻头等相关的钻探目的，钻井液处于不断的循环流动中，进而使得井壁岩石的温度处于不断的变化之中。因此，为了模拟实际钻井过程中，由于温度的变化对地质深井、超深井井壁稳定性所带来的影响作用，本文将试验选取的花岗岩岩样进行了相关的加热和冷却。最后，通过利用超声波仪器实验和岩石常规三轴力学试验得到温度对花岗岩物理力学性质的影响，从而进一步充分的理解温度与井壁稳定性的相互关系。
为了将深井、超深井钻遇的花岗岩地层井壁稳定性问题与室内岩石力学试验更充分地结合起来，本文通过将花岗岩岩样进行了一定的加温、降温处理，从而模拟实际钻井过程中钻井液对花岗岩地层的温度影响。同时，利用室内岩石力学试验将宏观的试验现象与井壁的力学模型和失稳现象加以联系。
一、试验制作
试样采自于北京～昌平八达岭岩体，呈肉红色，主要成分为石英、长石、角闪石及少量胶结物，其密度为2．254 g／er a。。试样采用直径为50 m m的岩心。后经切割、磨削等工艺，制成为直径50 m m、长度100 m m的圆柱形花岗岩岩样。该岩样经检验符合国际岩石力学学会关于岩样高径比2～2．5倍的要求，其加工精度符合我国《岩石试验方法标准》(G B50128—94)。
二、加温设备及加温过程
实验中的加热仪器选用SX一4—10型箱式电阻炉。该电阻炉的工作温度为1000 oC，采用K SW一5—12型温度控制器进行控温，炉膛尺寸为深300m m，宽200 m m，高120 m m。实验步骤：将岩样放置于电阻炉的中心部分，分别距炉膛前后壁3 cm左右；将岩样加热至设计温度后，保温2 h，水冷至室温。在实验过程中发现，加热至300、400℃后的岩样较原始岩样颜色偏暗红色(图1)，其原因可能是由于岩样中含有的Fe元素氧化为Fe。
三、试验设备及方法
岩石的纵波波速测量采用SY C一2型声波岩石参数测试仪。该仪器包括发射机、接收机、电源净化器及ST换能器等装置。
换能器对岩样进行纵波波速测试。该实验重复2次，分别测量加温前后岩样的纵波波速。采用中国石油大学(北京)石油与天然气学院的TA W一1000型深水孔隙压力伺服实验系统，对岩石试样进行的常规三轴压缩试验。其中，变形速度为0.05mnv'min，负荷移动速度为100 N／s。实验中所使用的轴向和径向位移传感器的限值分别为4和2 m m。为了防止液压油对试验岩样的浸染，在岩样外面加裹一层厚度为3mm热缩管进行保护。通过对常规三轴压缩试验中岩样的轴向和径向位移做出监测，并以此为依据确定岩石力学参数及破坏情况等。试验内容：取加热完成的岩样20块，分为5组。每组岩样分别都进行围压为5、10、15、20MPa时的三轴压缩。http://www.zhenghangyq.net
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