石油工程巖石力學

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 巖石力學性質(zhì)室內(nèi)試驗
1.1.1 巖石單軸壓縮試驗
1.1.2 巖石三軸抗壓試驗
1.1.3 巖石的拉伸破壞試驗
1.1.4 巖石蠕變及其機理
1.2 巖石的變形與強度
1.2.1 Mohr-Coulomb準則
1.2.2 Drucker-Prager準則
1.2.3 Griffith準則
1.2.4 Griffith準則的Murrel推廣
第2章 巖石力學的孔隙彈性理論
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)的有效應力定律
2.4 各向異性裂隙介質(zhì)的應力相關滲透率張量和本構方程
2.4.1 應力無關滲透率張量
2.4.2 應力相關滲透率張量
2.5 油藏壓實與地面變形
2.5.1 油藏壓實與地面變形的機理
2.5.2 油藏開采引起的地面變形預測模型
第3章 井壁圍巖的應力狀態(tài)
3.1 垂直井井壁圍巖應力分布
3.2 大斜度井、水平井的井壁圍巖應力分布
3.3 化學作用對井壁的應力狀態(tài)的影響
3.3.1 水化地層本構方程
3.3.2 井壁圍巖吸水規(guī)律
3.3.3 泥頁巖的水化膨脹應變
3.3.4 泥頁巖材料的力學參數(shù)E、γ
3.4 套管對井壁的應力狀態(tài)的影響
第4章 油田地應力及確定方法
4.1 地應力的概念
4.1.1 巖體自重產(chǎn)生的地應力
4.1.2 構造應力
4.1.3 溫度變化產(chǎn)生的附加應力
4.1.4 總原地應力
4.2 地應力的確定方法
4.2.1 油田地應力測量方法概述
4.2.2 水力壓裂法測地應力
4.2.3 井壁崩落法確定地應力的方向
4.2.4 巖石聲發(fā)射Kaiser效應測定地應力
4.2.5 復合地應力測量方法
4.2.6 地破試驗與差應變結合確定地應力的方法
4.2.7 地破試驗與多極子測井相結合的方法
4.3 分層地應力解釋方法
4.4 動態(tài)地應力理論
4.4.1 流動模型
4.4.2 考慮有效應力的應力平衡方程
4.4.3 耦合算法
4.4.4 計算實例
第5章 鉆井過程中的井壁穩(wěn)定問題
5.1 井壁力學失穩(wěn)的形式與原因
5.2 井壁坍塌剝落
5.2.1 巖石破壞的強度準則
5.2.2 井壁坍塌處的應力
5.2.3 井壁應力的非線性修正
5.2.4 井壁坍塌壓力的計算
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 地層各向異性對巖石強度和井壁穩(wěn)定的影響
5.6.1 弱面對強度的影響
5.6.2 直井穩(wěn)定的弱面問題
5.6.3 斜井穩(wěn)定的弱面問題
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 試驗技術和方法
5.8.2 巖石蠕變微觀機制的研究
5.8.3 巖石蠕變模型和本構方程
5.8.4 鹽巖蠕變的本構關系
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 水敏性泥頁巖地層臨界坍塌時間的確定方法
5.9.1 泥頁巖水化應力的本構關系
5.9.2 泥頁巖水化應力的求解
5.9.3 地層臨界坍塌時間的確定
5.9.4 現(xiàn)場應用
5.10 維持井壁穩(wěn)定的充氣鉆井液密度確定方法
5.10.1 井筒溫度場控制方程
5.10.2 一維兩相流條件下井筒壓力場
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 應用實例
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)場應用
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)定模型的評價
5.12.2 氣體鉆井井壁穩(wěn)定力學模型
5.12.3 現(xiàn)場驗證
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 斷裂韌性測試研究現(xiàn)狀
6.3.2 斷裂力學理論
6.3.3 SNBD試件斷裂韌性的計算
6.3.4 斷裂韌性試驗研究
6.3.5 測井資料預測巖石斷裂韌性
6.4 水力壓裂大型物理模擬試驗理論與方法
6.4.1 水力壓裂模擬試驗中的相似準則
6.4.2 室內(nèi)試驗裝置及檢測技術
6.5 裂縫干擾
6.5.1 水力裂縫相互干擾的機理
6.5.2 天然裂縫對水力裂縫的影響
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 重復壓裂
6.8.1 重復壓裂裂縫重定向機理
6.8.2 重復壓裂數(shù)學模型及有限元數(shù)值解
6.8.3 重復壓裂裂縫因素影響分析
第7章 出砂問題
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 油氣井出砂的機理
7.1.4 出砂地層的類型及出砂特征
7.2 砂拱數(shù)學模型
7.2.1 砂拱穩(wěn)定的數(shù)學模型
7.2.2 相關的數(shù)值模型
7.3 常見的出砂工程預測方法
7.4 防砂方法簡介
第8章 巖石動力學與應用
8.1 彈性介質(zhì)中的縱、橫波
8.2 利用聲波測井確定巖石的彈性和強度參數(shù)
8.2.1 相關測井簡介
8.2.2 動靜態(tài)彈性參數(shù)
8.2.3 強度參數(shù)
8.3 聲波測井在石油工程中的應用
8.3.1 孔隙壓力檢測
8.3.2 利用聲波測井資料預測地層破裂壓力
8.3.3 利用測井資料確定井壁的坍塌壓力
8.4 地震資料的工程預測理論
8.4.1 層速度預測地層孔隙壓力
8.4.2 層速度鉆前預測井壁穩(wěn)定性
8.4.3 層速度單因素鉆前井壁穩(wěn)定預測模型與應用
8.4.4 層速度鉆前井壁穩(wěn)定預測神經(jīng)網(wǎng)絡模型與應用
8.5 地震記錄鉆前預測井壁穩(wěn)定性
8.5.1 利用地震記錄構建測井曲線
8.5.2 聲波速度與泥質(zhì)含量、孔隙度的關系
8.5.3 流體有效壓力
8.5.4 利用常規(guī)井壁穩(wěn)定力學方法預測鉆前井壁穩(wěn)定
8.5.5 利用非線性函數(shù)曲線擬合預測鉆前井壁穩(wěn)定
8.5.6 應用實例
第9章 復雜地應力條件下的套管損壞問題
9.1 引言
9.1.1 套管損壞機理
9.1.2 套管外擠載荷分析與強度設計
9.1.3 復雜地應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 復雜地應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 巖石力學性質(zhì)正交各向異性對套管受力的影響
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力及套管受力對比
參考文獻