石油工程岩石力学修改
深层岩石力学试验技术在石油工程中的应用
深层岩石力学试验技术在石油工程中的应用[摘要]岩石力学在石油工程中日益显示了其重要性。
本文作者从专业角度分析了深层岩石力学试验技术，分析了深层岩石的力学特征，为其在石油工程中的应用有指导意义。
[关键词]深层岩石力学石油工程在深层岩石力学研究中，所涉及的地层深度大多在2 000～8 000 m范围内，研究对象以沉积岩层为主体，岩石处于较高的围压（可达200MPa）、较高的温度（可达200℃）和较高的孔隙压力（可达200MPa）作用下。
这与水电站的坝基设计、高边坡稳定、隧道和巷道的开挖及支护、建筑的桩基工程、地下洞室、城市地铁建造等不超过1 000 m深度的地表或浅层岩石力学问题不同，也不同于以火成岩和变质岩为研究主体，深度超过万米的下地壳、上地幔岩石物理力学问题。
20世纪60年代以来，随着我国大庆油田等油田的开发，岩石力学在石油工程中日益显示了其重要性。
主要研究范围包括：（1）深层地应力测量理论与技术；（2）深部地层环境下的岩石力学性质；（3）岩石应力、渗透性的声学响应特性及岩石物理力学性质的地球物理解释；（4）构造应力场的数值模拟及其在油气勘探与开发中的应用；（5）深层岩石中天然裂缝的形态、分布和预测理论。
1深层岩石力学参数的室内试验测定岩石的力学特性参数包括强度参数和弹性参数。
涉及的参数主要为抗压强度、内摩擦力、内摩擦角、泊松比和杨氏模量。
目前，岩石力学特性参数的测定主要有2种方法：静态法和动态法。
静态法是通过对岩样进行加载试验测得其变形而得到参数，所得参数为岩石静态力学特性参数。
动态法是通过测定超声波穿过岩样的速度得到参数，所得参数为岩石动态力学特性参数。
根据实际受载情况，岩石的静态力学特性参数更适合工程需要。
迄今为止，岩石的静态力学特参数的测定方法已比较成熟，有了一套规范的试验程序和数据处理程序。
但静态法需从4地下取出待研究井段的岩芯，在室内做单轴或三轴应力试验，其缺点是成本高、时效性差、资料的代表性较差；而动态法利用声波测井资料，可直接求出原地应力下的动态力学特性参数，获得岩层沿深度的连续的力学特性资料。
岩石动静力学参数的试验研究
表 1 静态测试系统标定 ( 45# 钢)
Table 1 Ca l ibra tion of sta tic m ea surem en t system ( 45# steel)
轴向应力 M Pa 泊松比 杨氏模量 105M Pa
3 数据处理和实验结果
3. 1 计算公式
据广义虎克定律 Ε x = Ε y =
图 3 试验程序
F ig. 3 Exp eri m en ta l p rogram
Ρx
E
( Ρy + Ρz ) - Μ
E
Ρy
E
( Ρz + Ρx ) - Μ
E
Ε z =
Ρz
E
( Ρx + Ρy ) - Μ
E
本试验中, Ρx = Ρy = P c , Ε , 因此有 x = Ε y = Ε Η
( 石油大学石油工程系 东营 257062) ( 石油物探局 氵 豕州 072751)
摘要 在三轴应力下对砂、泥岩等岩芯 ( 干岩样) 进行了岩石力学参数的动、静态同步测试, 并对动静态弹性参数进行了线性回归。结果表明: 岩石的动静态杨氏模量之间存在较好的相 关性, 而动静态泊松比之间的关系不明显, 该项研究为岩石的声学性质在石油工程中的应用 提供了实验依据。 关键词 弹性参数, 杨氏模量, 泊松比, 实验研究, 动静态测试
E s = 0. 74E d -
0. 082 ( 104 M Pa ) (R = 0. 84, N = 342)
lg E s = 0. 22 + 0. 77 lg E d ( Θ E d ) (R = 0. 96, N = 76)
岩石力学及其应用
至关重要，直接与经济效益挂钩。水力压裂是 油气井增产的一个重要
的手段，裂缝模型的设计（包括：裂缝的扩产模型、裂缝的延伸方向 等）都与地应力有分不开的关系，而研究地应力也是岩石力学的一个
主要的任务和发展方向。
三 岩石力学在采油工程领域中的应用
地应力在岩石力学中是一个比较重要的概念，所谓地应力是指地
壳中的天然应力。由于地球的自转产生的离心力，天体之间的万有引 力等，这些力作用在地球上使得地层发生变形，那么，地层内部肯定 要产生一个力与之相平衡，使地层保持原有的状态，因此单位面积上 的这种力称之为地应力。
是当今及以后的一个热点话题了，随着井深的增加，岩石的性质也有 很大的变化，主要是由于温度、压力等外界条件的改变，使得地层岩
石的力学性质发生的明显的变化。
二 岩石力学在钻井工程领域中的应用
在整个钻井工程中，井壁稳定对钻井施工的顺利进行起着至关重 要的作用。钻井之前，深埋地下的岩石受到上覆岩层压力、最大水平
三 岩石力学在采油工程领域中的应用
裂缝重新张开压力pre:瞬时停泵后启动注入泵，从而使闭合的 裂缝重新张开。由于张开闭合裂缝所需的压力pre与开裂压力pf′ 相比不需要克服岩石的抗拉强度，因此可以近似地认为破裂层的抗 拉强度等于这两个压力的差值，即有 ：
三 岩石力学在采油工程领域中的应用
岩石力学在石油工程其他领域中还有重要的应用，由于本人水 平有限，想要更深入了解岩石力学的进展情况还需要参考有关著作 （程远方教授编著的《油气井工程岩石力学》、陈勉教授编著的 《石油工程岩石力学》等及其相关学术论文）。
时也包括裂缝的扩展方向。
三 岩石力学在采油工程领域中的应用
常用裂缝扩展模型：PKN模型和KGD模型。 PKN模型所假设的裂缝的形状为横截面和纵截面的形状均为椭圆
基于Weibull分布的岩石损伤软化模型及其修正方法研究
基于Weibull分布的岩石损伤软化模型及其修正方法研究一、本文概述岩石作为地球的主要构成物质，其力学特性及损伤软化行为在地质工程、岩土工程、石油工程等诸多领域具有重要的理论和实践价值。
然而，岩石的损伤软化过程极为复杂，涉及到多种因素的耦合作用，如应力状态、温度、湿度、加载速率等，这使得准确描述和预测岩石的损伤软化行为成为一个具有挑战性的课题。
因此，本文旨在研究基于Weibull分布的岩石损伤软化模型及其修正方法，以期为岩石力学行为的研究提供新的理论支撑和实践指导。
本文首先介绍了岩石损伤软化的基本概念和研究现状，分析了现有模型在描述岩石损伤软化行为时存在的问题和不足。
然后，本文详细阐述了基于Weibull分布的岩石损伤软化模型的构建过程，包括模型的基本假设、理论框架、数学表达式等。
该模型以Weibull分布为理论基础，通过引入损伤变量和软化参数，能够更准确地描述岩石在受力过程中的损伤演化和软化行为。
为了进一步提高模型的预测精度和适用范围，本文还研究了基于试验数据的模型修正方法。
该方法通过对实际岩石试样进行加载试验，获取岩石的损伤软化数据，然后利用统计学方法对数据进行分析和处理，从而得到模型的修正参数。
修正后的模型能够更好地反映岩石的实际力学特性，提高预测精度和可靠性。
本文对所构建的模型和修正方法进行了验证和应用。
通过对比分析和数值模拟，验证了模型的有效性和修正方法的可行性。
本文还将所构建的模型和修正方法应用于实际工程问题中，如岩石边坡稳定性分析、石油钻井工程等，取得了良好的应用效果。
本文的研究不仅为岩石损伤软化行为的研究提供了新的理论模型和方法，也为相关领域的实践应用提供了有益的参考和借鉴。
二、理论基础与文献综述Weibull分布是一种连续型概率分布，最初由瑞典数学家Walloddi Weibull在1939年提出，用于描述材料强度、寿命等随机变量的概率分布。
在岩石力学领域，Weibull分布因其能够描述岩石材料的非均质性和尺寸效应而备受关注。
岩石力学大作业-模板
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM 岩石力学大作业所在院系：石油工程学院班级：姓名：学号：完成日期：年月日一、作业题目结合所学的《岩石力学》课程及相关知识，利用给出的测井数据，对地层力学参数、孔隙压力、地应力、地层坍塌压力与破裂压力进行分析计算，分析储层出砂可能性，作出地层力学参数、地层主应力、地层坍塌、破裂压力剖面，分析井壁坍塌原因；研究储层段的出砂可能性，形成结课作业报告。
2. 已知条件1)A井测井数据，分析孔隙压力，建议采用Eaton法，Eaton指数3.0。
.2)B井对地层力学参数地应力、地层坍塌压力与破裂压力进行分析计算，结合实用泥浆密度分析井壁失稳原因，并提出合理化建议，分析储层出砂可能性，推荐合理的完井方式。
3)已知：✧地层孔隙压力当量密度为1.03g/cm3，✧地层岩性：3000米以前为典型砂泥岩地层，3000米为砂泥岩，夹薄层煤。
✧储层段：2800-3000米砂岩层。
✧地应力实测值：在3690m处实测水平最大主应力大约70MPa，水平最小主应力大约63MPa；✧测井过程中钻井液密度为1.25g/cm3；3. 要求1）编写程序读取、计算、输出数据；2）利用自然伽马测井数据简单分析地层岩性，合理设定或求取Biot系数；3）利用测井数据计算分析地层的弹性模量、泊松比；4）根据抗压试验结果，依据莫尔-库仑准则计算单点的粘聚力和内摩擦角，根据实验结果调整合理的系数，利用测井数据计算粘聚力、内摩擦角与地层抗拉强度的连续剖面；5）采用地层密度积分方法计算上覆主应力，根据地应力实测数据分析水平构造应力系数，采用适当模型计算水平主应力大小，得出上覆主应力、水平最大和最小主应力剖面；6） 采用直井完整性地层坍塌、破裂压力计算模型，不考虑渗流作用，计算地层坍塌压力和破裂压力，结合实用泥浆密度分析井壁失稳原因，并提出合理化建议；7） 分析储层出砂可能性，推荐合理的完井方式；8） 输出结果中单位的使用：地层强度参数采用MPa 为单位，地应力、坍塌压力、破裂压力采用当量泥浆密度为单位；9） 编写结课作业报告。
newmark 模型岩石力学参数的改进方法
newmark 模型岩石力学参数的改进方法Newmark 模型岩石力学参数的改进方法引言Newmark 模型是一种经典的岩石力学模型，用于预测地震波传播中的地表位移和加速度。
然而，由于岩石的力学行为在不同条件下会有所不同，传统的Newmark模型需要进行参数调整以提高模型预测的准确性和可靠性。
本文将介绍一些改进Newmark模型的方法。
改进方法1. 实地测试方法通过实地测试获取准确的岩石力学参数是改进Newmark模型的一种有效方法。
实地测试可以通过安装地震仪、加速度计等设备来收集地震事件的相关数据，然后根据这些数据进行参数的优化和调整。
2. 实验室测试方法实验室测试是通过对岩石样本进行受力实验来获取力学参数的方法。
常用的实验方法包括剪切试验、压缩试验和拉伸试验等。
通过实验室测试可以得到准确的岩石强度指标和应变特性，从而提高Newmark 模型的精度。
3. 数值模拟方法数值模拟方法是一种基于数学模型的手段，通过建立岩石的力学模型，并利用数值方法求解模型，得到岩石的力学参数。
常用的数值模拟方法包括有限元法、边界元法和离散元法等。
数值模拟方法可以模拟不同条件下岩石的力学行为，从而改进Newmark模型。
4. 统计分析方法统计分析方法是通过收集大量地震事件数据，并利用统计学方法对这些数据进行处理和分析，得到岩石力学参数的方法。
常用的统计分析方法包括概率密度函数、频率分布函数和周期性分析等。
通过统计分析方法可以更准确地确定Newmark模型的参数。
5. 综合方法综合方法是将上述各种方法相结合，通过多种手段获得岩石的力学参数，进而改进Newmark模型。
综合方法可以充分利用各种数据和信息，提高模型的预测能力和准确性。
结论Newmark模型是一种重要的岩石力学模型，但在实际应用中需要进行参数的调整和改进。
本文介绍了一些改进Newmark模型的方法，包括实地测试方法、实验室测试方法、数值模拟方法、统计分析方法和综合方法。
第6章岩石力学在油气田开发工程中的应用
1 6.1 地应力方向与水平井最优产能方位的选择 2 6.2 地应力场状态下注采井网模型的选择 3 6.3 地应力场状态下低渗透油田开发方案的设计原则 4 6.4 岩石力学在套损机理研究中的应用
6.1 地应力方向与水平井最优产能方位的选择
某油田岩样进行岩石力学试验结论
该地区的原地应力状态为σH＞σv＞σh，水平最大地应力接近垂向地应力。
由图1可以看出，随着井斜角 的增加，坍塌压力减小，说明地 层的稳定性变好，适合打斜井和 水平井。
由图2当井斜方位与最大水平 主 应 力 方 位 的 夹 角 接 近 60° 时 ， 坍塌压力最小，沿此方位钻进地 层最不易坍塌。
呈雁行排列的天然裂缝； ➢ 地层渗透率各向差异很大； ➢ 低渗远油藏需要进行压裂改造，水力裂缝受地层三维应力制
约； ➢ 向井筒内的泄油内径向流变为伸向油藏的水力裂缝的直线流
道等等；
➢ 与渗透率低并且各向差异很大的关系； ➢ 水力裂缝方向与油水井排空间方位的关系； ➢ 水力裂缝长度与井距的关系； ➢ 与水力裂缝形态的关系； ➢ 与天然裂缝的关系； ➢ 与射孔的关系； ➢ 油井和水井如何排布的关系等等。
井距/m 五点法
均质
0o
22.5o
45o
七点发
见水时间/年
五点法
4.17
3.62
3.05
2.89
100 七点发
3.72
2.83
2.60
2.64
反九点法
3.37
2.34
2.46
2.94
五点法
9.73
8.19
6.85
6.50
中国石油大学(华东)22春“石油工程”《岩石力学》作业考核题库高频考点版(参考答案)试题号5
中国石油大学（华东）22春“石油工程”《岩石力学》作业考核题库高频考点版（参考答案）一.综合考核(共50题)1.钻井过程中地层发生剪切破坏时，井眼发生井漏。
()参考答案：错误2.岩石中的孔隙和裂隙越多，岩石的力学性质越好。
()A.错误B.正确参考答案：A3.岩石在常温常压下的变形特征与深层一致。
()A.错误B.正确参考答案：A4.研究井壁稳定常用的方法有两种，一种是泥浆化学研究、一种是岩石力学研究。
()A、错误B、正确参考答案：B5.在地下，岩石所受到的应力一般为()。
A.拉应力B.压应力参考答案：B6.已知某岩石的饱水状态与干燥状态的抗压强度之比为0.72，则该岩石()。
A.软化性强，工程地质性质不良B.软化性强，工程地质性质较好C.软化性弱，工程地质性质较好参考答案：A7.井壁的破裂压力是由岩石的抗剪切强度决定的。
()参考答案：错误8.原地应力与钻井液密度相关。
()A.错误B.正确参考答案：A9.岩石在常温常压下的变形特征与深层一致。
()参考答案：错误10.在岩石力学分析中，一般把岩石看作均质各向同性体。
()A.错误B.正确参考答案：A11.井壁的坍塌压力是由岩石的抗剪切强度决定的。
()A.错误B.正确参考答案：B12.岩石的变形能力越大，岩石的()越大。
A.脆性B.塑性C.刚性参考答案：B13.原地应力与构造应力无关。
()A.错误B.正确参考答案：A14.根据库伦——纳维尔破坏准则破裂面外法线方向与最大主应力之间的夹角为45°-Φ/2。
() 参考答案：错误15.格里菲斯强度准则不能作为岩石的宏观破坏准则的原因是()。
A.该准则不是针对岩石材料的破坏准则B.该准则没有考虑岩石的非均质的特性C.该准则忽略了岩石中裂隙的相互影响参考答案：C油井防砂就是不让所有的砂出来。
()A.错误B.正确参考答案：A17.岩体的渗透率是表征岩体介质特征的函数，与流体性质无关。
() 参考答案：正确18.库仑-纳维尔破裂准则是判断岩石拉伸破坏的准则。