泥页岩井壁蠕变损伤失稳研究PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2井壁失稳的基本问题 2

1.2.1井壁失稳的因素 2

1.2.2井壁失稳的形式 2

1.3井壁失稳研究进展 3

1.4岩石蠕变损伤研究进展 4

1.4.1流变理论在岩石力学中的应用 4

1.4.2损伤理论在岩石力学中的应用 7

1.4.3岩石细观力学实验研究 9

1.5本书的主要内容 11

参考文献 11

第2章 泥页岩组成性质及分类 16

2.1泥页岩的成岩 16

2.2泥页岩的矿物组成 16

2.2.1黏土矿物 17

2.2.2非黏土矿物 19

2.2.3孔隙介质 19

2.3泥页岩的物理特征 19

2.4泥页岩的细观结构特征 22

2.4.1内部细观结构 22

2.4.2裂缝的成因 24

2.4.3裂缝的分类 26

2.5泥页岩分类 26

参考文献 27

第3章 泥页岩水化作用分析 29

3.1泥页岩水化的主要因素 29

3.1.1内在因素 29

3.1.2外在因素 30

3.2泥页岩水化的主要机理 31

3.2.1水力压差和化学势差引起泥页岩水化 32

3.2.2电势差引起泥页岩水化 33

3.2.3毛管力引起泥页岩水化 34

3.3泥页岩水化应力 35

3.4泥页岩水化对岩石力学特性的影响 38

3.4.1单轴抗压强度测试 38

3.4.2三轴抗压强度测试 40

3.4.3蠕变特性的实验分析 47

3.5泥页岩储层钻井液优化方法研究 59

3.5.1钻井液的技术对策 59

3.5.2钻井液体系配方 59

3.5.3钻井液堵漏技术 61

3.5.4液体聚合物微球堵漏剂 61

参考文献 62

第4章 泥页岩井壁稳定的弹塑性分析 64

4.1井壁围岩的应力分布 64

4.1.1垂直井井壁围岩的应力分布 64

4.1.2斜井井壁围岩的应力分布 66

4.2水化后井壁围岩应力分布 69

4.2.1水化后井壁围岩应力计算 69

4.2.2泥页岩的水化膨胀应变 72

4.2.3井壁围岩吸水规律 72

4.3岩石破坏的强度准则 74

4.3.1剪切破坏强度判断准则 74

4.3.2拉伸破坏强度判断准则 75

4.4坍塌压力和破裂压力 75

4.4.1井壁坍塌处的应力 75

4.4.2井壁坍塌压力的数值计算 76

4.4.3破裂压力 77

4.5井壁稳定的弹塑性分析 78

4.5.1井周应力的理想弹塑性解 79

4.5.2塑性增量方程 83

4.5.3泥页岩膨胀变形的本构方程 84

参考文献 85

第5章 泥页岩水化损伤的核磁共振分析 87

5.1损伤力学的基本原理 87

5.2岩石类材料的损伤现象和损伤机制 88

5.3损伤的观察和测量 89

5.4基于核磁共振的泥页岩水化损伤细观实验 91

5.4.1核磁共振测试方法 91

5.4.2水化损伤核磁共振测试方案 96

5.4.3泥页岩水化损伤核磁共振分析 96

5.5损伤变量的建立 104

5.5.1损伤变量 104

5.5.2基于核磁共振的损伤变量 105

参考文献 107

第6章 泥页岩蠕变损伤失稳分析 108

6.1岩石流变的力学性质 108

6.1.1岩石流变的概念 108

6.1.2岩石蠕变与损伤 109

6.2岩石蠕变模型 110

6.2.1经验蠕变模型 110

6.2.2内时模型 111

6.2.3屈服面流变模型 111

6.2.4元件组合模型 112

6.3泥页岩弹性-黏弹性-黏塑性损伤模型 118

6.3.1泥页岩弹性-黏弹性-黏塑性模型 118

6.3.2初始水化损伤 121

6.3.3蠕变损伤 122

6.3.4模型参数的确定方法与验证分析 124

6.4工程应用 131

参考文献 135

第7章 泥页岩多场耦合流变模型 137

7.1泥页岩力学与化学耦合分析 137

7.1.1总吸附水量相关法 137

7.1.2等效孔隙压力法 138

7.1.3总水势增量弹性理论 139

7.2泥页岩多场耦合模型 140

7.2.1耦合模型基本假设 140

7.2.2岩石有效应力原理 140

7.2.3平衡方程 142

7.2.4连续性方程 142

7.3多场耦合流变模型 150

参考文献 152

第8章 泥页岩流变与裂纹扩展数值模拟 154

8.1泥页岩多场耦合流变数值模拟 154

8.1.1平衡方程的离散 155

8.1.2连续性方程的离散 157

8.1.3总体控制方程 159

8.1.4模拟验证及结果分析 159

8.2泥页岩井壁围岩裂纹扩展数值模拟 165

8.2.1井壁围岩裂纹扩展几何模型 165

8.2.2数值模拟结果分析 166

参考文献 170

第9章 泥页岩井壁蠕变损伤强度分析 172

9.1岩石力学中常用的强度准则 172

9.1.1Mohr-Coulomb强度准则 172

9.1.2Drucker-Prager强度准则 175

9.1.3Griffith强度准则 177

9.2双剪统一强度理论 177

9.2.1双剪应力单元体 178

9.2.2双剪统一强度理论表达式 179

9.3双剪统一强度理论在井壁稳定性分析中的应用 182

9.3.1井壁坍塌压力统一解表达式 182

9.3.2井壁坍塌压力计算实例 184

9.3.3井壁坍塌压力统一解的特点及意义 185

9.4泥页岩蠕变损伤强度准则 186

9.4.1基于双剪统一强度理论的岩石蠕变损伤变量 186

9.4.2蠕变损伤强度准则 187

9.4.3泥页岩蠕变损伤强度准则的适用性 188

9.4.4泥页岩蠕变损伤强度准则的特点及意义 190

参考文献 190