井壁稳定力学

丛书序

序

前言

第1章 绪论

1．1 井壁稳定力学的定义

1．2 井壁稳定力学的研究现状

1．2．1 地层的失稳机理与控制方法

1．2．2 地层失稳的影响因素

1．2．3 地层失稳的研究方法

1．3 发展趋势

1．3．1 井壁稳定力学机理

1．3．2 井壁稳定预测

第2章 井壁围岩弹性状态的应力分布

2．1 非渗透井壁的井周围岩弹性应力

2．1．1 主地应力在井坐标系中的转换

2．1．2 井壁应力状态的弹性解

2．1．3 直井井壁应力状态

2．2 渗透井壁的井周围岩弹性应力(不考虑时间效应)

2．2．1 本构方程

2．2．2 井壁周围应力

2．2．3 径向流的井壁周围应力

第3章 各向同性线弹性地层的井壁稳定力学问题

3．1 基本概念

3．1．1 坍塌压力

3．1．2 破裂压力

3．2 直井壁坍塌与破裂

3．3 斜井壁坍塌与破裂

3．3．1 坍塌压力和破裂压力模型

3．3．2 坍塌和破裂的影响因素

3．3．3 井壁渗透性的影响

3．3．4 地层强度的影响

3．3．5 地应力□／□的影响

3．4 温度对井壁失稳的影响

3．4．1 井筒温度场变化引起的坍塌压力变化

3．4．2 一维两相流条件下井筒压力场

3．4．3 井筒温度压力变化的实例分析

第4章 各向异性线弹性的井壁稳定力学问题

4．1 井壁围岩各向异性与变形

4．1 l 1弹性模量(各向异性比)对井壁应力的影响

4．1．2 水平地应力比对井壁应力的影响

4．1．3 井眼稳定性分析

4．2 井壁围岩强度各向异性与破坏

4．2．1 弱面的破坏条件

4．2．2 直井的破坏

4．2．3 水平井的破坏

4．2．4 斜井的破坏

第5章 井壁稳定力学的塑性问题

5．1 井周应力的理想弹塑性解

5．2 岩石软化问题

5．2．1 软泥岩的应力-应变曲线

5．2．2 应变软化问题求解方法

5．3 井壁围岩力学参数变化对其稳定性的影响

第6章 井壁稳定力学与化学耦合问题

6．1 泥页岩的矿物组成及结构特点

6．2 水在泥页岩中的传输机理

6．2．1 半透膜渗透压理论

6．2．2 总压力理论

6．3 泥页岩水化膨胀的强度特性

6．3．1 泥页岩中水活度的测定

6．3．2 不同压差、活度差条件下泥页岩强度的测定

6．3．3 地层强度动态变化模型

6．4 基于线弹性理论的水化泥页岩井壁稳定分析

6．4．1 水化泥页岩线性本构方程及参数确定

6．4．2 井周水化围岩的应力计算

6．4．3 地层临界坍塌时间的确定-

6．5 基于热孔隙弹性理论的水化泥页岩井壁稳定分析-

6．5．1 热孔隙弹性基本定律

6．5．2 热孔隙弹性孔隙压力分布

6．5．3 井壁破坏准则

6．5．4 影响因素分析

6．6基于弹塑性理论的水化泥页岩井壁稳定分析

6．6．1 弹塑性增量方程

6．6．2 泥页岩膨胀变形的本构方程

6．6．3 井周应力场的简化模型

6．6．4 井壁动态失稳模型

6．6．5 水敏性膨胀地层坍塌压力变化规律

第7章 多孔介质的井壁稳定力学问题

7．1 流固耦合力学理论

7．1．1 岩石有效应力原理

7．1．2 岩石固体骨架变形控制方程

7．1．3 流体流动控制方程(渗流场方程)

7．2 多孔介质的井壁稳定

7．2．1 坐标变换

7．2．2 问题描述

7．2．3 问题求解

7．2．4 示范算例

第8章 盐膏岩蠕变问题

8．1 盐膏层成因、分布及特征

8．1．1 盐膏层成因

8．1．2 盐膏层分布

8．1．3 盐膏层特征

8．1．4 盐膏层岩石理化性质

8．2 盐岩的蠕变机理

8．3 盐膏层井壁稳定机理

8．3．1 盐膏层井眼失稳特征

8．3．2 盐膏层井壁失稳原因

8．3．3 维持盐岩不同缩径率所需的安全钻井液密度下限(饱和盐水)

8．3．4 维持盐岩不同缩径率所需的安全钻井液密度下限(欠饱和盐水)的要求

8．4 基于盐岩损伤的深部盐层钻井液密度设计方法

8．4．1 盐岩损伤扩容特征

8．4．2 深部盐层钻井液密度确定模型

8．4．3 设计实例

参考文献

近年来国内外在井壁稳定力学方面的研究已有了很大的发展，井壁稳定力学在石油工程中的应用越来越广泛，但目前系统阐述这些新发展的合适的教材与参考书却十分缺乏。本书旨在使读者在学习过岩石力学的基础上，能掌握井壁失稳的基本力学理论及在钻井工程中的应用。 《井壁稳定力学(精)》从岩石力学的基本理论着手，阐述了不同地层性质(如各向同性、各向异性)、不同变形特性(弹性、塑性、流变)和不同岩性的井壁围岩稳定的力学理论，侧重介绍井壁围岩失稳的原因与力学模型。 《井壁稳定力学(精)》由金衍、陈勉、侯冰、卢运虎、邱康、帅起伟、袁建波、张峰、杨恒林编写，由金衍、陈勉统稿。《井壁稳定力学(精)》从岩石力学的基本理论着手；系统地阐述了不同地层性质(如各向同性、各向异性)、不同变形特性(弹性、塑性、流变)和不同岩性的井壁围岩稳定力学的基本理论、基本原理，侧重介绍井壁围岩失稳的原因与力学模型，分析了井壁围岩失稳的影响因素，可为油气井井筒安全提供理论和技术支撑。 《井壁稳定力学(精)》可供高等院校、石油相关企业油气井工程、油气田开发工程、测井工程等专业师生、科技人员参考应用。 《井壁稳定力学(精)》由金衍、陈勉、侯冰、卢运虎、邱康、帅起伟、袁建波、张峰、杨恒林编写，由金衍、陈勉统稿。