近年来,地热能资源作为一种可再生的绿色能源,越来越受到人们的重视。常规油气井钻探的技术方法应用于地热井钻探是有一定局限性的,地热储层大多为花岗岩,在地下高温环境中其力学性质和破碎情况是十分复杂的。因此,地热井钻探过程中如何科学的破碎花岗岩热储层是地热资源开采的所面临的首要难题之一,有必要针对地热井实际温度情况开展高温条件下花岗岩的破碎机理研究,为地热钻井改善破岩技术,提高破岩效率提供理论依据。本文以花岗岩作为研究对象,考虑气体钻井方式钻遇地热储层的真实温度情况,通过高温条件下的单轴压缩实验、X-射线衍射和SEM扫描电镜实验对高温条件下的花岗岩基本物理力学性质进行了研究;通过高温状态下的PDC钻头破岩实验,研究了 PDC钻头在高温条件下的破岩规律。利用高温状态下的SHPB冲击破岩实验和LS-DYNA仿真研究对高温状态下花岗岩破碎过程中应力-应变规律、能耗规律和岩石的破碎特征进行了研究,通过以上实验方法,将高温条件下花岗岩的宏观破碎与微观结构变化联系起来,得出的主要结论有:(1)通过高温条件下的单轴抗压实验、纵横波速测试、SEM扫描电镜和X-射线衍射实验,研究了花岗岩的基本物理力学性质随温度的变化规律和热裂纹随温度的演化规律,表明单轴抗压强度、弹性模量、泊松比和纵横波速等随温度的升高而降低,获得了高温条件下HJC本构模型参数的基本力学参数。(2)通过自研的加热装置配合单轴可钻性实验仪,开展了 PDC钻头对高温状态下花岗岩的破岩实验研究,得出了高温条件下PDC钻头对花岗岩的破岩规律,并结合花岗岩高温状态下的物理力学性质变化对其进行了分析。表明低转速时,采用低钻压,钻头破岩效率较高;高转速时,高钻压,钻头的破岩效率较高。(3)通过自主改进的立式架构高温SHPB冲击实验仪,开展了高温状态下的冲击破岩研究,研究表明冲击气压越大,峰值应力越大,岩石破碎分分形维数越大;峰值应力呈先升后降的趋势,峰值应变增大,高温条件下花岗岩的应变和应变率表现出较好的相关性,随温度升高岩石的破碎能耗和能耗密度总体呈下降趋势。(4)根据实验所得高温条件下的花岗岩力学性质变化规律,对高温条件下花岗岩HJC模型参数进行了修正,利用LS-DYNA建立SHPB实验的物理模型,对高温条件下花岗岩的冲击破碎过程进行了模拟研究;实验条件下和仿真条件下应力变化规律和能耗规律整体一致,仿真条件下花岗岩的破碎特征与试验结果保持一致。通过本论文的以上研究,为如何开展高温状态下的破岩机理研究提供了实验基础,为地热钻井高效破岩提供了理论依据。