激光破岩技术是一项可望被用于石油天燃气勘探生产作业中的垂直钻井、水平钻井、套管开窗以及完井等方面的先进钻井工程与技术,当前世界工业发达国家都在竞相从事激光破岩的基础理论和相关技术的研究中。激光破岩的基本原理是利用高能光束使岩石局部快速加热,让岩石由固态瞬间相变到热熔和汽化状态,并形成气、液、固多相混合物,然后用高速辅助气流或者其它方式将其携走和排除。激光钻井后,以形成的井眼由于受到激光余热形成的温度作用,导致井壁围岩的物理、力学性质以及井壁围岩的应力发生变化,从而影响了激光钻井井壁的稳定性。本文在大量调研国内外文献的基础上,以弹性力学中的热应力理论为依据,建立了激光破岩热影响区温度作用下井壁围岩的热-力耦合方程,并以库伦—莫尔强度理论为准则,以塔河油田深部岩石实验数据为依托,用ANSYS软件对激光破岩井壁稳定性进行了预测,取得的主要成果及认识如下：(1)激光破岩过程中,一般是用比能来衡量其破岩效率。通过分析“激光光束密度”、“激光频率”、“激光辐射时间”以及“激光功率”对激光破岩效率影响的实验数据后得到：影响激光成功破岩的关键因素是“激光辐射岩石时间”和“激光功率”。此外,还从从石油工业的角度,对有实用价值的激光器种类进行了对比与分析,研究得出：光纤激光器因其尺寸小、不需要维护、容易通过光缆传到井下且具有传输效率高等优点,应该成为井下射孔破岩和钻进破岩的首选；(2)激光钻井后激光光能转化为热能,在温度的作用下,激光热影响区岩石的物理、力学性质都发生了变化。在分析不同温度作用下砂岩的“弹性模量”、“泊松比”、“导热率”、“热膨胀系数”后得出：不同温度影响下的岩石物理、力学参数都有很大差别,因此,在实际工程计算中,不能忽略温度对岩石的物理、力学性质影响；(3)与常规钻井相比,激光钻井后的井段由于余热的作用会与井壁围岩之间存在热交换,从而引起井壁围岩温度的变化,而温度的变化又会导致附加热应力的产生,进而改变井壁周围的应力分布。本文以弹性力学热应力基本理论为指导,利用有限单元法,建立了激光破岩热影响区的温度场模型,并且综合考虑地应力-钻井循环介质-温度三者联合作用对井壁的影响,建立了三者联合作用的井壁围岩力学方程；(4)地层深部岩石处于三向应力状态,岩石的破坏往往与三个主应力大小和比值有关,选择一种适用于各种应力状态并且满足实际工程需要的破坏准则是十分必要的。激光钻井过程中,当钻井循环介质为气体时,此时,激光钻井内无气柱压力(因为介质是气体,压力近似为0),所以,该过程中只存在井壁坍塌现象,不存在井壁破裂。目前,岩石力学中应用较多的井壁强度准则有很多,由于库仑—摩尔强度理论不仅能反映岩体的脆性破坏,而且还能反映其塑性破坏特征,且预测结果也是被认为最切合实际的,故本文选择库仑—摩尔强度理论作为判断井壁失稳准则；(5)一般岩体所受到的地应力可用三个主地应力来表示,一个为垂直主地应力,另外二个为相互垂直的水平主地应力,分别叫做最大水平主应力与最小水平主应力。激光破岩过程中建立地应力模型是准确预测井壁稳定性的关键,本文以前人收集到的塔河油田研究区内15口井的增产压裂相关数据为来源,建立了塔河油田深部地应力模型；(6)针对激光钻井过程中井壁稳定性,本文运用ANSYS软件建立了激光破岩后井壁围岩温度—应力耦合作用的有限元模型,分析和考虑了不同井壁温度对激光破岩井壁稳定性的影响,从而得出井壁及其围岩在不同温度下的主应力和温度分布情况,同时依据库仑—摩尔准则对地层深度H=5184m处的岩石进行了井壁稳定性预测。