随着人类能源需求的增长，油气钻井活动日益频繁。激光钻井在能源领域具有极大的应用价值，有望实现井下原位玻璃套管的制造，以替代传统金属套管，为油气钻井工程节省大量时间和资金。激光辐照岩石玻璃化的稳定形成是实现玻璃套管的关键因素。基于激光扫描花岗岩实验并结合物相检测和数值模拟方法，对激光烧蚀花岗岩玻璃化的影响因素和机理进行了研究。结果表明，受激光扫描后，花岗岩各组成矿物按熔化的难易程度分别发生熔化和碎裂现象，部分表面转化为深色玻璃；高速气流可有效清除岩石碎屑和粉尘，且能够提高激光作用效率和增加岩石玻璃的附着力；花岗岩易受温度作用而发生破裂，其较低的扫描速度和气流辅助条件有利于玻璃化的形成。在实际工程应用中，采用控制扫描速度和辅助高速气流的方法控制岩石的温度作用，形成稳定岩石玻璃和制造稳固覆盖于硬岩表面的原位玻璃化井壁。本研究探究了激光扫描作用岩石的玻璃化机理，为拓展激光钻井的工程应用提供了重要参考。

激光破岩过程中激光与岩石相互作用的过程涉及到复杂的三维非稳定传热学问题，利用能量守恒原理，得到了激光破岩的传热方程；基于热应力理论和广义胡克定律，得到激光破岩的应力分布求解公式。通过建立激光破岩的三维有限元模型，对光斑直径为0.2 mm 的5 种不同功率的高斯激光源与砂岩的相互作用过程进行了直接耦合数值仿真分析。研究发现，在设定条件下，对于强度较大的岩石，激光破岩过程中起主要作用的是激光的气化作用；而对于强度较小的岩石，起主要作用的是热应力引起的破碎。

高能激光破岩中激光与岩石相互作用的过程,是一个复杂的非稳定的传热学问题.利用能量守恒原理,得到了激光破岩的传热方程,并对其相变过程中固液相变界面、液气界面上的焓、导热系数和比热等热物性参数进行了近拟简化,从而建立了激光破岩温度场分析的物理模型.利用Galerkin方法,对激光破岩的温度场模型进行了数值分析求解和实例计算.