石油工程巖石力學(xué)

叢書序
序
前言
緒論
第1章 巖石的基本性質(zhì)和變形特征
1.1 巖石力學(xué)性質(zhì)室內(nèi)試驗(yàn)
1.1.1 巖石單軸壓縮試驗(yàn)
1.1.2 巖石三軸抗壓試驗(yàn)
1.1.3 巖石的拉伸破壞試驗(yàn)
1.1.4 巖石蠕變及其機(jī)理
1.2 巖石的變形與強(qiáng)度
1.2.1 Mohr-Coulomb準(zhǔn)則
1.2.2 Drucker-Prager準(zhǔn)則
1.2.3 Griffith準(zhǔn)則
1.2.4 Griffith準(zhǔn)則的Murrel推廣
第2章 巖石力學(xué)的孔隙彈性理論
2.1 孔隙度和滲透率
2.1.1 孔隙度
2.1.2 滲透率
2.2 靜態(tài)孔隙彈性理論
2.3 多重孔隙介質(zhì)的有效應(yīng)力定律
2.4 各向異性裂隙介質(zhì)的應(yīng)力相關(guān)滲透率張量和本構(gòu)方程
2.4.1 應(yīng)力無(wú)關(guān)滲透率張量
2.4.2 應(yīng)力相關(guān)滲透率張量
2.5 油藏壓實(shí)與地面變形
2.5.1 油藏壓實(shí)與地面變形的機(jī)理
2.5.2 油藏開采引起的地面變形預(yù)測(cè)模型
第3章 井壁圍巖的應(yīng)力狀態(tài)
3.1 垂直井井壁圍巖應(yīng)力分布
3.2 大斜度井、水平井的井壁圍巖應(yīng)力分布
3.3 化學(xué)作用對(duì)井壁的應(yīng)力狀態(tài)的影響
3.3.1 水化地層本構(gòu)方程
3.3.2 井壁圍巖吸水規(guī)律
3.3.3 泥頁(yè)巖的水化膨脹應(yīng)變
3.3.4 泥頁(yè)巖材料的力學(xué)參數(shù)E、γ
3.4 套管對(duì)井壁的應(yīng)力狀態(tài)的影響
第4章 油田地應(yīng)力及確定方法
4.1 地應(yīng)力的概念
4.1.1 巖體自重產(chǎn)生的地應(yīng)力
4.1.2 構(gòu)造應(yīng)力
4.1.3 溫度變化產(chǎn)生的附加應(yīng)力
4.1.4 總原地應(yīng)力
4.2 地應(yīng)力的確定方法
4.2.1 油田地應(yīng)力測(cè)量方法概述
4.2.2 水力壓裂法測(cè)地應(yīng)力
4.2.3 井壁崩落法確定地應(yīng)力的方向
4.2.4 巖石聲發(fā)射Kaiser效應(yīng)測(cè)定地應(yīng)力
4.2.5 復(fù)合地應(yīng)力測(cè)量方法
4.2.6 地破試驗(yàn)與差應(yīng)變結(jié)合確定地應(yīng)力的方法
4.2.7 地破試驗(yàn)與多極子測(cè)井相結(jié)合的方法
4.3 分層地應(yīng)力解釋方法
4.4 動(dòng)態(tài)地應(yīng)力理論
4.4.1 流動(dòng)模型
4.4.2 考慮有效應(yīng)力的應(yīng)力平衡方程
4.4.3 耦合算法
4.4.4 計(jì)算實(shí)例
第5章 鉆井過(guò)程中的井壁穩(wěn)定問(wèn)題
5.1 井壁力學(xué)失穩(wěn)的形式與原因
5.2 井壁坍塌剝落
5.2.1 巖石破壞的強(qiáng)度準(zhǔn)則
5.2.2 井壁坍塌處的應(yīng)力
5.2.3 井壁應(yīng)力的非線性修正
5.2.4 井壁坍塌壓力的計(jì)算
5.3 井壁破裂
5.4 安全鉆井液密度窗口
5.5 大斜度井和水平井的井壁穩(wěn)定
5.5.1 安全鉆井液密度窗口的確定方法
5.5.2 大位移井井壁穩(wěn)定性影響因素分析
5.6 地層各向異性對(duì)巖石強(qiáng)度和井壁穩(wěn)定的影響
5.6.1 弱面對(duì)強(qiáng)度的影響
5.6.2 直井穩(wěn)定的弱面問(wèn)題
5.6.3 斜井穩(wěn)定的弱面問(wèn)題
5.7 塑性地層的井眼縮徑
5.7.1 理想彈塑性模型
5.7.2 硬化模型
5.7.3 軟化模型
5.7.4 基于拉格朗日元法的膏鹽巖地層的縮徑變形分析
5.8 黏彈性地層的井眼變形
5.8.1 試驗(yàn)技術(shù)和方法
5.8.2 巖石蠕變微觀機(jī)制的研究
5.8.3 巖石蠕變模型和本構(gòu)方程
5.8.4 鹽巖蠕變的本構(gòu)關(guān)系
5.8.5 維持不同縮徑率所需的安全鉆井液密度下限(飽和鹽水或油基鉆井液)
5.8.6 維持不同縮徑率所需的安全鉆井液密度下限(欠飽和鹽水鉆井液)的要求
5.9 水敏性泥頁(yè)巖地層臨界坍塌時(shí)間的確定方法
5.9.1 泥頁(yè)巖水化應(yīng)力的本構(gòu)關(guān)系
5.9.2 泥頁(yè)巖水化應(yīng)力的求解
5.9.3 地層臨界坍塌時(shí)間的確定
5.9.4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
5.10 維持井壁穩(wěn)定的充氣鉆井液密度確定方法
5.10.1 井筒溫度場(chǎng)控制方程
5.10.2 一維兩相流條件下井筒壓力場(chǎng)
5.10.3 維持氣井井壁穩(wěn)定的有效安全鉆井液密度的確定方法
5.10.4 應(yīng)用實(shí)例
5.11 油田開發(fā)中后期調(diào)整井鉆井液密度的確定方法
5.11.1 儲(chǔ)層坍塌壓力、破裂壓力的變化
5.11.2 橢圓狀井眼的抗失穩(wěn)能力
5.11.3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
5.12 氣體鉆井井壁穩(wěn)定性分析
5.12.1 以往氣體鉆井井壁穩(wěn)定模型的評(píng)價(jià)
5.12.2 氣體鉆井井壁穩(wěn)定力學(xué)模型
5.12.3 現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證
第6章 水力壓裂
6.1 水力裂縫的起裂
6.1.1 水力裂縫起裂模型
6.1.2 斜井中裂縫起裂
6.1.3 射孔對(duì)破裂壓力的影響
6.2 三維壓裂模型
6.2.1 水力壓裂的力學(xué)模型概述
6.2.2 水力壓裂三維模型
6.3 巖石斷裂韌性
6.3.1 斷裂韌性測(cè)試研究現(xiàn)狀
6.3.2 斷裂力學(xué)理論
6.3.3 SNBD試件斷裂韌性的計(jì)算
6.3.4 斷裂韌性試驗(yàn)研究
6.3.5 測(cè)井資料預(yù)測(cè)巖石斷裂韌性
6.4 水力壓裂大型物理模擬試驗(yàn)理論與方法
6.4.1 水力壓裂模擬試驗(yàn)中的相似準(zhǔn)則
6.4.2 室內(nèi)試驗(yàn)裝置及檢測(cè)技術(shù)
6.5 裂縫干擾
6.5.1 水力裂縫相互干擾的機(jī)理
6.5.2 天然裂縫對(duì)水力裂縫的影響
6.6 非均質(zhì)地層壓裂
6.6.1 分層介質(zhì)壓裂模擬
6.6.2 地層中阻流帶對(duì)水力裂縫的影響
6.7 水力裂縫轉(zhuǎn)向
6.7.1 井筒附近裂縫轉(zhuǎn)向
6.7.2 新井轉(zhuǎn)向壓裂
6.7.3 水平井壓裂
6.8 重復(fù)壓裂
6.8.1 重復(fù)壓裂裂縫重定向機(jī)理
6.8.2 重復(fù)壓裂數(shù)學(xué)模型及有限元數(shù)值解
6.8.3 重復(fù)壓裂裂縫因素影響分析
第7章 出砂問(wèn)題
7.1 油氣井出砂概述
7.1.1 出砂的危害
7.1.2 油氣井出砂的影響因素
7.1.3 油氣井出砂的機(jī)理
7.1.4 出砂地層的類型及出砂特征
7.2 砂拱數(shù)學(xué)模型
7.2.1 砂拱穩(wěn)定的數(shù)學(xué)模型
7.2.2 相關(guān)的數(shù)值模型
7.3 常見的出砂工程預(yù)測(cè)方法
7.4 防砂方法簡(jiǎn)介
第8章 巖石動(dòng)力學(xué)與應(yīng)用
8.1 彈性介質(zhì)中的縱、橫波
8.2 利用聲波測(cè)井確定巖石的彈性和強(qiáng)度參數(shù)
8.2.1 相關(guān)測(cè)井簡(jiǎn)介
8.2.2 動(dòng)靜態(tài)彈性參數(shù)
8.2.3 強(qiáng)度參數(shù)
8.3 聲波測(cè)井在石油工程中的應(yīng)用
8.3.1 孔隙壓力檢測(cè)
8.3.2 利用聲波測(cè)井資料預(yù)測(cè)地層破裂壓力
8.3.3 利用測(cè)井資料確定井壁的坍塌壓力
8.4 地震資料的工程預(yù)測(cè)理論
8.4.1 層速度預(yù)測(cè)地層孔隙壓力
8.4.2 層速度鉆前預(yù)測(cè)井壁穩(wěn)定性
8.4.3 層速度單因素鉆前井壁穩(wěn)定預(yù)測(cè)模型與應(yīng)用
8.4.4 層速度鉆前井壁穩(wěn)定預(yù)測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型與應(yīng)用
8.5 地震記錄鉆前預(yù)測(cè)井壁穩(wěn)定性
8.5.1 利用地震記錄構(gòu)建測(cè)井曲線
8.5.2 聲波速度與泥質(zhì)含量、孔隙度的關(guān)系
8.5.3 流體有效壓力
8.5.4 利用常規(guī)井壁穩(wěn)定力學(xué)方法預(yù)測(cè)鉆前井壁穩(wěn)定
8.5.5 利用非線性函數(shù)曲線擬合預(yù)測(cè)鉆前井壁穩(wěn)定
8.5.6 應(yīng)用實(shí)例
第9章 復(fù)雜地應(yīng)力條件下的套管損壞問(wèn)題
9.1 引言
9.1.1 套管損壞機(jī)理
9.1.2 套管外擠載荷分析與強(qiáng)度設(shè)計(jì)
9.1.3 復(fù)雜地應(yīng)力條件下定向井套管受力及損壞研究
9.2 套管、水泥環(huán)及井壁圍巖組合體彈塑性分析
9.2.1 套管、水泥環(huán)及井壁圍巖組合體線彈性分析
9.2.2 套管、水泥環(huán)及井壁圍巖組合體彈塑性分析
9.2.3 非均勻地應(yīng)力條件下套管、水泥環(huán)及井壁圍巖組合體有限元分析
9.3 復(fù)雜地應(yīng)力條件下定向井套管受力有限元分析
9.3.1 定向井井壁穩(wěn)定三維有限元分析模型
9.3.2 定向井套管受力有限元分析
9.4 巖石力學(xué)性質(zhì)正交各向異性對(duì)套管受力的影響
9.4.1 工程背景
9.4.2 各向異性與各向同性條件下井壁圍巖應(yīng)力及套管受力對(duì)比
參考文獻(xiàn)