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第一章 绪论 1

第一节 岩石力学与一般工程力学的区别 1

第二节 岩石力学的主要应用 1

第三节 石油工业中岩石力学的重要性和独特性 2

第二章 岩石的分类及性质 4

第一节 岩石的分类 4

一、地质学分类 4

二、完整岩石的工程分类 5

三、岩体的工程分类 7

第二节 岩石的物理性质 9

一、岩石的基本物理性质指标 9

二、岩石的水理性 11

三、岩石的热理性 12

第三节 岩石的非均质性和各向异性 13

一、非均质性 13

二、各向异性 14

第三章 岩石强度及破坏准则 15

第一节 岩石的弹性模量和泊松比 15

第二节 岩石的抗压抗张强度以及抗剪切强度的实验室测试方法及测试手段 19

一、抗压强度 19

二、抗拉强度 20

三、抗剪强度 22

第三节 岩石机械强度参数的矿场获取 25

一、采用钻速方程预测岩石的抗压强度 25

二、利用测井资料预测岩石的抗压强度、抗剪强度 26

第四节 岩石强度破坏准则 27

一、最大正应力强度理论 27

二、最大正应变强度理论 27

三、最大剪应力强度理论 28

四、莫尔（Mohr）强度理论及Mohr-Coulomb强度破坏准则 28

五、八面体应力强度理论 31

六、Drucker-Prager准则 33

七、Griffith强度理论 34

八、修正的格里菲斯强度理论 36

九、Hoek-Brown岩石破坏经验准则 37

十、Lund Borg岩石破坏经验准则 37

第五节 岩石结构面对岩石强度的影响 38

一、岩石结构面 38

二、岩石结构面受力分析 39

三、岩石弱胶结结构面对岩石强度的影响 41

第六节 影响岩石力学性质的因素 42

一、岩石的矿物组成 42

二、岩石的结构特征 42

三、岩石构造 43

四、温度的作用 43

五、水的作用 43

六、风化作用 43

第四章 应力一应变及地应力测试技术 45

第一节 应力及应力状态分析 45

一、基本概念 45

二、应力张量的分解 47

三、应力平衡微分方程 48

第二节 应变及应变状态分析 50

一、应变 50

二、应变与位移的关系 50

第三节 岩石的应力—应变关系 51

一、岩石的变形类型 51

二、岩石的应力—应变关系曲线 52

三、力学本构关系 53

第四节 原地应力测试技术 56

一、室内岩心测试技术 56

二、现场获取技术 62

第五节 地层孔隙压力预测 67

一、地层孔隙压力预测方法评述 67

二、利用测井资料预测地层孔隙压力 71

三、用于评价地层孔隙压力的测井资料选取 73

第五章 粘土矿物水化对岩石强度和地应力的影响 74

第一节 粘土矿物 74

一、粘土矿物的概念 74

二、粘土矿物类型及结构特征 75

三、粘土矿物的性质 75

第二节 粘土矿物与水的相互作用 78

一、粘土矿物中的水 78

二、粘土矿物的水化机理 79

三、影响粘土水化的因素 79

第三节 粘土矿物水化对岩石强度和应力分布的影响 80

一、水化膨胀应力和应变 80

二、粘土矿物水化对岩石强度的影响 81

第六章 流固耦合 84

第一节 流固耦合及其研究进展 84

一、流固耦合 84

二、流固耦合的研究进展 84

第二节 岩石的有效应力 86

一、岩石变形机制 86

二、岩石有效应力 87

第三节 岩石变形对渗流的影响 90

一、流体的存储效应 90

二、应力系数 91

三、边界条件对孔弹性应力变化的影响 92

第四节 流固耦合方程 92

一、单相流流固耦合方程 92

二、油水二相渗流的流固耦合方程 93

三、储层油、气、水三相渗流的流固耦合方程 94

第七章 基于岩石力学开展裂缝静动态特征研究 96

第一节 裂缝发育影响因素与裂缝分类 96

一、影响裂缝发育的因素 96

二、裂缝分类与等级划分 97

第二节 裂缝的预测和特征研究 98

一、裂缝描述参数 98

二、基于岩石力学进行裂缝的识别与描述 99

第三节 裂缝应力敏感性研究 103

一、裂缝渗透率与静应力的关系 104

二、利用有限元方法数值计算分析裂缝开启状况的动态变化规律 104

三、裂缝闭合临界流体压力解析计算模型推导 108

第八章 岩石力学在钻井工程中的应用 110

第一节 岩石的研磨性和可钻性 110

一、岩石的研磨性 110

二、岩石可钻性 113

第二节 井壁稳定和合理钻井液密度 118

一、井壁围岩应力 118

二、井壁有效应力 120

三、井壁稳定性分析 121

四、钻井液滤失对井壁稳定性的影响 123

五、温度扰动对井壁稳定性的影响 125

六、岩石软弱面对井壁稳定性的影响 129

第三节 粘土矿物水化对泥页岩地层井壁稳定性的影响 132

一、力学和物理化学耦合定量研究水敏性泥页岩地层井壁稳定性 132

二、水敏性地层坍塌应力和破裂压力的变化规律 134

第四节 井眼轨迹及井身结构设计 140

一、地应力分布对井眼轨迹设计的影响 140

二、地质力学性质对井身结构设计的影响 143

第九章 岩石力学在完井工程中的应用 148

第一节 在套管柱强度优化设计中的应用 148

一、套管柱强度优化设计的影响因素 148

二、套管强度及套管受力分析 148

第二节 在射孔优化设计中的应用 150

一、地层强度对射孔深度的影响 150

二、地应力对射孔方位的影响 150

三、负压射孔设计 151

第三节 在出砂及防砂中的应用 152

一、油气井出砂机理 152

二、油气井出砂趋势判别 153

三、地应力和油藏压力状态对弱胶结砂岩油藏出砂的影响 155

四、生产压差对射孔孔壁最大周向应力和地层出砂的影响 162

五、变温对地层结构稳定性和出砂的影响 164

六、井眼倾斜角和倾斜方位对裸眼完井地层出砂的影响 167

七、防砂方法 168

第四节 在套损机理研究中的应用 169

一、套管物理损坏机理 170

二、套管损坏的工程技术因素 170

第十章 岩石力学在油气田开发工程中的应用 172

第一节 压裂设计中的岩石力学 172

一、水力裂缝产状与地应力的关系 172

二、岩石破裂压力 173

三、压裂施工排量与地应力 178

四、支撑剂的选择与地应力 178

五、水力裂缝的几何尺寸的模拟与地应力 179

六、裂缝的扩展延伸 180

第二节 岩石压缩系数 180

一、定义 180

二、固体骨架压缩系数 181

三、岩石压缩系数 181

四、岩石应变状态 183

第三节 开发井网部署与地应力分布 186

一、开发井网部署原则 186

二、地应力分布对开发井网部署的影响 186

参考文献 188