泥页岩井壁蠕变损伤失稳研究

泥页岩井壁蠕变损伤失稳研究  

作者：屈展  

出版时间：2016年版 

内容简介 

　　《泥页岩井壁蠕变损伤失稳研究》在系统分析泥页岩组成性质、分类、水化作用机理以及泥页岩井壁岩石弹塑性性能的基础上，进一步结合损伤力学、流变力学，运用核磁共振、三轴蠕变等实验手段，重点考察泥页岩井壁岩石内部存在的微缺陷损伤、钻井液及地下流体物化作用造成的流变效应影响，构建并引入由核磁共振T2谱表征的水化损伤变量，建立泥页岩井壁蠕变损伤模型、多场耦合流变模型以及蠕变损伤屈服破坏强度准则，并对泥页岩井壁围岩初始微缺陷萌生、传播、扩展到破坏失稳的演化过程进行了数值分析。《泥页岩井壁蠕变损伤失稳研究》可供高等院校、相关企事业单位油气井工程、油气田开发工程以及工程力学等专业师生、工程科技人员参考使用。 

目录 

前言 

第1章 绪论 

1．1 研究背景及意义 

1．2 井壁失稳的基本问题 

1．2．1 井壁失稳的因素 

1．2．2 井壁失稳的形式 

1．3 井壁失稳研究进展 

1．4 岩石蠕变损伤研究进展 

1．4．1 流变理论在岩石力学中的应用 

1．4．2 损伤理论在岩石力学中的应用 

1．4．3 岩石细观力学实验研究 

1．5 本书的主要内容 

参考文献 

第2章 泥页岩组成性质及分类 

2．1 泥页岩的成岩 

2．2 泥页岩的矿物组成 

2．2．1 黏土矿物 

2．2．2 非黏土矿物 

2．2．3 孔隙介质 

2．3 泥页岩的物理特征 

2．4 泥页岩的细观结构特征 

2．4．1 内部细观结构 

2．4．2 裂缝的成因 

2．4．3 裂缝的分类 

2．5 泥页岩分类 

参考文献 

第3章 泥页岩水化作用分析 

3．1 泥页岩水化的主要因素 

3．1．1 内在因素 

3．1．2 外在因素 

3．2 泥页岩水化的主要机理 

3．2．1 水力压差和化学势差引起泥页岩水化 

3．2．2 电势差引起泥页岩水化 

3．2．3 毛管力引起泥页岩水化 

3．3 泥页岩水化应力 

3．4 泥页岩水化对岩石力学特性的影响 

3．4．1 单轴抗压强度测试 

3．4．2 三轴抗压强度测试 

3．4．3 蠕变特性的实验分析 

3．5 泥页岩储层钻井液优化方法研究 

3．5．1 钻井液的技术对策 

3．5．2 钻井液体系配方 

3．5．3 钻井液堵漏技术 

3．5．4 液体聚合物微球堵漏剂 

参考文献 

第4章 泥页岩井壁稳定的弹塑性分析 

4．1 井壁围岩的应力分布 

4．1．1 垂直井井壁围岩的应力分布 

4．1．2 斜井井壁围岩的应力分布 

4．2 水化后井壁围岩应力分布 

4．2．1 水化后井壁围岩应力计算 

4．2．2 泥页岩的水化膨胀应变 

4．2．3 井壁围岩吸水规律 

4．3 岩石破坏的强度准则 

4．3．1 剪切破坏强度判断准则 

4．3．2 拉伸破坏强度判断准则 

4．4 坍塌压力和破裂压力 

4．4．1 井壁坍塌处的应力 

4．4．2 井壁坍塌压力的数值计算 

4．4．3 破裂压力 

4．5 井壁稳定的弹塑性分析 

4．5．1 井周应力的理想弹塑性解 

4．5．2 塑性增量方程 

4．5．3 泥页岩膨胀变形的本构方程 

参考文献 

第5章 泥页岩水化损伤的核磁共振分析 

5．1 损伤力学的基本原理 

5．2 岩石类材料的损伤现象和损伤机制 

5．3 损伤的观察和测量 

5．4 基于核磁共振的泥页岩水化损伤细观实验 

5．4．1 核磁共振测试方法 

5．4．2 水化损伤核磁共振测试方案 

5．4．3 泥页岩水化损伤核磁共振分析 

5．5 损伤变量的建立 

5．5．1 损伤变量 

5．5．2 基于核磁共振的损伤变量 

参考文献 

第6章 泥页岩蠕变损伤失稳分析 

6．1 岩石流变的力学性质 

6．1．1 岩石流变的概念 

6．1．2 岩石蠕变与损伤 

6．2 岩石蠕变模型 

6．2．1 经验蠕变模型 

6．2．2 内时模型 

6．2．3 屈服面流变模型 

6．2．4 元件组合模型 

6．3 泥页岩弹性-黏弹性-黏塑性损伤模型 

6．3．1 泥页岩弹性-黏弹性-黏塑性模型 

6．3．2 初始水化损伤 

6．3．3 蠕变损伤 

6．3．4 模型参数的确定方法与验证分析 

6．4 工程应用 

参考文献 

第7章 泥页岩多场耦合流变模型 

7．1 泥页岩力学与化学耦合分析 

7．1．1 总吸附水量相关法 

7．1．2 等效孔隙压力法 

7．1．3 总水势增量弹性理论 

7．2 泥页岩多场耦合模型 

7．2．1 耦合模型基本假设 

7．2．2 岩石有效应力原理 

7．2．3 平衡方程 

7．2．4 连续性方程 

7．3 多场耦合流变模型 

参考文献 

第8章 泥页岩流变与裂纹扩展数值模拟 

8．1 泥页岩多场耦合流变数值模拟 

8．1．1 平衡方程的离散 

8．1．2 连续性方程的离散 

8．1．3 总体控制方程 

8．1．4 模拟验证及结果分析 

8．2 泥页岩井壁围岩裂纹扩展数值模拟 

8．2．1 井壁围岩裂纹扩展几何模型 

8．2．2 数值模拟结果分析 

参考文献 

第9章 泥页岩井壁蠕变损伤强度分析 

9．1 岩石力学中常用的强度准则 

9．1．1 Mohr-Coulomb强度准则 

9．1．2 Dmcker-Prager强度准则 

9．1．3 Griffith强度准则 

9．2 双剪统一强度理论 

9．2．1 双剪应力单元体 

9．2．2 双剪统一强度理论表达式 

9．3 双剪统一强度理论在井壁稳定性分析中的应用 

9．3．1 井壁坍塌压力统一解表达式 

9．3．2 井壁坍塌压力计算实例 

9．3．3 井壁坍塌压力统一解的特点及意义 

9．4 泥页岩蠕变损伤强度准则 

9．4．1 基于双剪统一强度理论的岩石蠕变损伤变量 

9．4．2 蠕变损伤强度准则 

9．4．3 泥页岩蠕变损伤强度准则的适用性 

9．4．4 泥页岩蠕变损伤强度准则的特点及意义 

参考文献 

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