第1章 石油工程地质概论 1
1.1石油工程地质基本概念、内涵和外延 1
1.1.1石油工程地质基本概念 1
1.1.2石油工程地质内涵 1
1.1.3石油工程地质外延和适用范围 2
1.1.4石油工程地质与工程地质学的关系 3
1.1.5石油工程地质与石油地质学的区别 3
1.1.6石油工程地质与石油工程的关系 4
1.2石油工程地质研究目的和任务 5
1.2.1石油工程地质研究目的 5
1.2.2石油工程地质的研究任务 8
1.2.3石油工程地质的研究意义 10
1.3石油工程地质研究内容 11
1.3.1油气藏岩体物理与岩石强度理论 11
1.3.2油气藏岩体力学研究 11
1.3.3测井岩体力学参数求取 11
1.3.4三维地震叠前弹性参数反演 11
1.3.5多信息融合岩体三维力学模型建立 12
1.3.6油气藏应力状态分析 12
1.3.7构造应力场恢复模拟 13
1.3.8初始模型建立和四维非稳态地应力场变化 13
1.3.9钻井工程地质研究 13
1.3.10采油工程地质研究 14
1.3.11油藏工程地质研究 14
1.4石油工程地质的特点和研究方法 14
1.4.1石油工程地质的特点 14
1.4.2石油工程地质研究方法 18
1.4.3石油工程地质研究所采用的技术 19
1.5国内外研究现状和发展趋势 20
1.5.1工程地质学发展简史 20
1.5.2相关学科发展现状 21
1.5.3制约石油工程地质发展的瓶颈技术 25
1.5.4石油工程地质展望 26
讨论与思考 29
第2章 油气藏岩体 30
2.1油气藏岩体概述 30
2.1.1工程地质学中的岩体 30
2.1.2油气藏岩体的概念、内涵和外延 32
2.1.3油气藏岩体与近地表岩体的异同 34
2.1.4油气藏岩体研究方法和手段 36
2.2油气藏岩体结构 37
2.2.1油气藏岩体结构概述 37
2.2.2油气藏岩体中的结构面 38
2.2.3油气藏岩体中的结构体特征 57
2.2.4油气藏岩体结构控制机制 62
2.2.5油气藏岩体类型与岩体特征 64
2.3油气藏岩体变形与破坏 68
2.3.1油气藏岩体变形与破坏机制 68
2.3.2油气藏岩体本构关系 72
2.3.3油气藏岩体强度理论 77
2.3.4岩体变形与破坏过程中尺度效应 83
2.4油气藏岩体中裂缝扩展模型 85
2.4.1储层岩石破裂机理 85
2.4.2油气藏岩体破坏形式 86
2.4.3油气藏流体对裂缝扩展模型的影响 89
2.4.4裂缝扩展的基本模型 90
2.5各种油气藏岩体的变形与破坏形式 93
2.5.1砂岩油气藏的变形与破坏 93
2.5.2砂砾岩油气藏的变形与破坏 93
2.5.3致密砂岩油气藏的变形与破坏 93
2.5.4页岩气藏的变形与破坏 93
2.5.5煤层气藏的变形与破坏 94
2.5.6碳酸盐岩油气藏的变形与破坏 94
2.5.7火山岩油气藏的变形与破坏 94
2.5.8变质岩油气藏的变形与破坏 94
2.5.9储层岩石变形与破坏的基本特征 95
2.6油气藏岩体的各向异性 96
2.6.1油气藏地质体的各向异性 96
2.6.2油气藏岩体力学性质的各向异性 98
讨论与思考 99
第3章 油气藏岩体力学 101
3.1工程地质中的岩体力学概述 101
3.1.1岩体力学概述 101
3.1.2岩体力学研究内容 102
3.2多孔介质储层矿物力学 102
3.2.1矿物的解理 103
3.2.2矿物的裂开与渗流条件的改善 105
3.2.3矿物的弹性力学性质 106
3.2.4矿物的硬度 107
3.3油气储层岩石力学 108
3.3.1油气储层岩石力学概述 108
3.3.2钻井取心岩石力学参数测定 110
3.3.3油气储层岩石力学特性 115
3.3.4储层岩石力学性质表征 124
3.3.5储层岩石力学性质影响因素 131
3.4油气藏岩体力学 139
3.4.1油气藏岩体力学概念 139
3.4.2油气藏岩体力学内涵 140
3.4.3油气藏岩体力学外延 141
3.4.4油气藏岩体力学研究内容 142
3.4.5油气藏岩体力学表征 142
3.4.6油气藏岩体力学特点 144
3.5油气藏岩体力学原位模型恢复 146
3.5.1温度原位模型恢复 147
3.5.2围压原位模型恢复 152
3.5.3孔隙流体原位模型恢复 155
3.5.4孔隙压力原位模型恢复 160
3.5.5环境条件对岩体力学性质的影响 162
3.6非均质油气藏岩体力学三维参数模型建立 163
3.6.1三维岩体力学参数建模概况 164
3.6.2多信息融合非线性数字处理 165
3.6.3岩体力学参数三维模型建立 167
讨论与思考 168
第4章 油气藏岩体非稳态地应力场 169
4.1油气藏岩体非稳态应力场表征 169
4.1.1地应力在石油工程中的重要性 169
4.1.2油气藏地应力研究的主要内容 170
4.2油气藏应力状态分析 170
4.2.1地应力概念 170
4.2.2与油气藏相关的几个地应力概念 171
4.2.3地应力场性质 174
4.3油气藏地应力测定 177
4.3.1油气藏地应力测量方法 177
4.3.2油气藏矿场地应力测定 178
4.3.3油气藏岩心地应力测定 194
4.4地应力的影响因素 195
4.4.1构造应力对地应力的影响 195
4.4.2地应力随深度的变化 196
4.4.3断层类型与地应力场的关系 196
4.4.4不同岩性中地应力的变化规律 197
4.4.5岩石流变性对水平应力的影响 198
4.4.6硬地层中构造应力分量 198
4.4.7不同岩类应力差异 198
4.4.8孔隙压力变化对地应力的影响 199
4.4.9地层温度对地应力的影响 201
4.4.10地质构造形态对地应力的影响 201
4.4.11油田开发引起地应力场的变化 203
4.5地应力叠加与多场耦合 203
4.5.1岩体自重产生的地应力 203
4.5.2水平应力计算 204
4.5.3地层孔隙压力 204
4.5.4温度变化产生的附加应力 205
4.5.5总原地应力 205
4.6油气藏岩体地应力分层 206
4.6.1地应力纵向分层特征 206
4.6.2地应力纵向分层依据和方法 207
4.6.3应力分层与压裂纵向延伸 209
4.6.4应力分层与压裂效果分析 214
4.7构造应力场恢复模拟 216
4.7.1构造应力表达 216
4.7.2构造应力场恢复模拟过程 217
4.7.3构造反演恢复正演模拟 217
4.7.4应变分析 218
4.7.5应变量的计算 218
4.7.6相对应变量平面分布预测 220
4.8油气藏三维应力场初始模型建立 221
4.8.1应力场建模的方法技术 221
4.8.2应力场建模的步骤 221
4.9三维非稳态应力场变化有限元数值模拟 227
4.9.1三维非稳态应力场的基本概念 227
4.9.2多孔介质应力平衡方程和有限元方程 228
4.9.3多相流体连续性方程和有限元方程 235
4.9.4非稳态系统的有限元方程 237
讨论与思考 241
第5章 石油工程地质应用 242
5.1钻井工程地质应用 242
5.1.1钻井工程地质概述 242
5.1.2三项压力预测 243
5.1.3井壁稳定性预测 247
5.1.4常规水平井轨迹优化 256
5.1.5非常规分支水平井设计优化 259
5.2完井地质工程应用 260
5.2.1地应力与优化射孔 260
5.2.2非常规页岩气完井技术 263
5.3油气藏工程地质应用 266
5.3.1油气藏工程地质概论 266
5.3.2开发初期地应力与井网匹配优化设计 267
5.3.3开发中后期综合调整与治理 271
5.4采油工程地质应用 275
5.4.1采油工程地质概述 275
5.4.2油气藏压裂改造 276
5.4.3套损套变预测与防治 299
5.4.4油井出砂预测与防治 305
讨论与思考 314
结束语 316
参考文献 317
附录 322