分形巖石力學及其在石油工程中的應用

1 分形巖石力學理論基礎
1.1 空間、測度及維數(shù)
1.1.1 空間
1.1.2 測度
1.1.3 維數(shù)
1.2 分形及分形維數(shù)
1.2.1 分形定義
1.2.2 分形基本特征
1.2.3 分形空間
1.2.4 分形維數(shù)
1.2.5 經(jīng)典分形實例
1.3 自相似和自仿射
1.3.1 自相似
1.3.2 自仿射和自仿射分形
1.3.3 隨機分形插值
1.4 線性分形與非線性分形
1.5 隨機分形與多重分形
1.5.1 隨機分形
1.5.2 多重分形
2 巖石的基本性質及強度破壞準則
2.1 巖石的物理性質
2.1.1 巖石的基本物理指標
2.1.2 巖石的水理性
2.1.3 巖石的熱理性
2.1.4 巖石物性的非均質和各向異性
2.2 巖石的基本力學性質
2.2.1 巖石的應力一應變全過程
2.2.2 巖石模量及泊松比
2.2.3 單軸抗壓強度、單軸抗拉強度及單軸抗剪強度
2.2.4 巖石三軸試驗
2.2.5 三軸壓縮條件下巖石變形參數(shù)
2.3 巖石強度的破壞準則
2.3.1 最大正應力強度理論
2.3.2 最大正應變強度理論
2.3.3 最大剪應力強度理論
2.3.4 莫爾-庫倫強度準則
2.3.5 德魯克-普拉格理論
2.3.6 格里菲斯準則及修正理論
3 儲層巖石孔隙介質特征的分形性
3.1 儲層孔隙介質的微觀特征
3.1.1 孔隙分布的微觀特征
3.1.2 孔隙分布的分形特征
3.2 孔隙介質微觀特征的分形描述
3.2.1 孔隙介質的分形模型
3.2.2 孔隙介質結構的分形特征
3.3 儲層巖石孔隙介質的分形測量方法
3.3.1 離散方法
3.3.2 散射方法
3.3.3 吸附方法
3.4 儲層孔隙介質的分形維數(shù)
3.4.1 掃描電鏡法測孔隙介質分形維數(shù)
3.4.2 壓汞法測孔隙介質分形維數(shù)
4 儲層巖石損傷演化過程的分形分析方法
4.1 損傷及損傷變量
4.2 儲層巖石損傷演化的分形特征
4.3 儲層彈塑性的分形本構關系
4.3.1 應變軟化性巖石的本構關系
4.3.2 理想彈塑性巖石的本構關系
4.3.3 應變硬化彈塑性巖石的本構關系
4.3.4 Weibull模量與材料強度的分形性質
4.4 儲層巖石損傷的實例分析
5 儲層巖石井壁穩(wěn)定性的分形分析方法
5.1 儲層巖石井壁穩(wěn)定性的分析方法
5.2 儲層巖石有效應力的分形分析
5.2.1 有效應力基本模型分析
5.2.2 儲層巖石有效應力的分形模型
5.3 儲層井壁圍巖應力狀態(tài)的分形分析
5.3.1 儲層巖石孔隙介質的雙重有效應力
5.3.2 儲層井壁圍巖應力狀態(tài)的分形模型
5.4 儲層圍巖應力分形模型的實用形式及計算
5.4.1 井壁圍巖應力分形模型的實用形式
5.4.2 分形模型實用形式的實例計算
6 鉆進過程中儲層巖石破碎體的分形計算方法
6.1 儲層巖石破碎體的分形理論
6.1.1 巖石結構分形維數(shù)和破碎分形維數(shù)
6.1.2 巖石裂縫的分形形式
6.1.3 巖石破碎的三角形效應
6.2 儲層巖石破碎的塊度分布與分形理論
6.2.1 儲層巖石破碎的塊度分布模型
6.2.2 儲層巖石破碎的塊度分形維數(shù)計算方法研究
6.3 儲層巖石破碎體的分形特征
6.3.1 微鉆頭破碎巖屑的塊度分布與分形維數(shù)研究
6.3.2 鉆井上返巖屑塊度分布及分形維數(shù)研究
6.3.3 地面巖屑標準化之后的塊度分布及分形維數(shù)研究
6.3.4 鉆井上返巖屑標準化之后的塊度分布及分形維數(shù)研究
6.4 儲層巖石破碎體的有限尺度和等概率破碎分析
6.4.1 儲層巖石有限尺度破碎體分析
6.4.2 巖屑分布特征的等概率破碎模型
6.5 儲層巖石破碎能耗的分形表示模型
6.5.1 能耗模型的建立
6.5.2 能耗模型的討論
6.5.3 巖石破碎能耗模型的影響因素分析
6.5.4 巖石破碎比功模型的現(xiàn)場實例分析
7 儲層巖石水力壓裂造縫規(guī)律的分形分析
7.1 影響水力壓裂造縫的因素
7.1.1 地應力及其分布
7.1.2 井壁圍巖應力狀態(tài)
7.1.3 儲層類型
7.1.4 壓裂井筒與地層的接觸狀態(tài)
7.1.5 施工參數(shù)
7.2 水力壓裂裂縫的起裂準則
7.2.1 直井井筒圍巖應力狀態(tài)
7.2.2 裂縫起裂的力學準則
7.3 裂縫的延伸準則及分形描述
7.3.1 巖石的斷裂韌性
7.3.2 巖石斷裂面的分形描述
7.3.3 巖石的分形斷裂韌性
7.4 水力壓裂過程的實驗分析
7.4.1 實驗裝置
7.4.2 實驗模擬方式
7.4.3 水力壓裂過程模擬實驗
7.4.4 裂縫延伸準則的實驗分析
7.5 分形參數(shù)對裂縫起裂及延伸的影響分析
7.5.1 裂縫起裂的分形分析
7.5.2 裂縫延伸的分形分析
7.5.3 現(xiàn)場實例計算
8 裂縫性儲層裂縫介質特征的分形描述
8.1 裂縫介質的分布特征及描述參數(shù)
8.1.1 裂縫介質的分布特征
8.1.2 裂縫介質的描述參數(shù)
8.2 儲層裂縫介質分布的分形描述方法
8.2.1 裂縫介質分布的分形模型
8.2.2 地層斷裂的分形維數(shù)
8.2.3 巖心裂縫的分形維數(shù)
8.3 裂縫介質特征的三維模擬方法
8.3.1 單一裂縫的空間幾何關系
8.3.2 多裂縫的網(wǎng)絡系統(tǒng)模擬
8.3.3 裂縫系統(tǒng)特征參數(shù)的確定
8.4 可視化平臺
8.4.1 計算機可視化概述
8.4.2 可視化工具OpenGL介紹
8.4.3 OpenGL三維建模的數(shù)學方法
8.4.4 VB.Net＆OpenGL的可視化平臺
8.5 B區(qū)塊裂縫性儲層的三維網(wǎng)絡模擬
8.5.1 三維地質體模擬
8.5.2 井眼軌道模擬
8.5.3 裂縫系統(tǒng)三維網(wǎng)絡模擬
8.5.4 裂縫性儲層的三維地質體模擬
9 裂縫性儲層水力壓裂造縫機理的分形特征
9.1 裂縫性儲層裂縫起裂的力學準則
9.1.1 天然裂縫面上的正應力
9.1.2 壓裂裂縫特征分析
9.2 裂縫性儲層壓裂裂縫的延伸分析
9.2.1 裂縫性儲層水力壓裂過程模擬實驗
9.2.2 壓裂裂縫延伸的特征
9.2.3 壓裂裂縫再起裂與延伸的定性分析
9.3 天然裂縫對壓裂裂縫的分形影響
9.3.1 天然裂縫對壓裂裂縫的影響
9.3.2 天然裂縫分布的二維跡線分析
9.3.3 分形參數(shù)對天然裂縫特征的影響
9.3.4 分形參數(shù)對壓裂縫幾何特征的影響
參考文獻