地层条件下岩石力学特性研究

摘要

目前,国内外对岩石力学特性的研究并不多,而地层条件下岩石力学特性的研究更少。因此,地层条件下的岩石力学特性是一项值得研究的课题。
　　 通过模拟地层条件下的室内岩石力学试验建立有关的动态模型是普遍采用的方法,考虑多因素影响的岩石力学性质动态模型的建立,将是今后的主要研究方向。
　　 本文结合前人已有的试验资料,对岩石力学特性各影响因素之间的关系进行理论分析,建立了不同模型参数的计算方法。为后来岩石力学特性的工程应用做了充分的理论准备。
　　 将工神经网络理论应用到数值计算方法中,利用其强大的自学习和非线性表达能力,提出数值分析与人工神经网络结合进行岩性参数估计的思路。
　　 利用三轴应力测试仪进行岩石力学三轴试验,分析其参数结果,得出符合当地动静态岩石力学转换关系、地层孔隙压力与岩石力学参数关系、压力剖面中岩石力学基础参数等。结合测井资料数据和有效应力原理,确定出符合基于岩石力学参数的地层孔隙压力模型。
　　 运用该方法对大庆萨零组几口井的地层压力剖面进行了分析,建立了相应的地层压力检测剖面与岩石力学剖面。检测压力值与实测压力值对比精度达85％以上。
　　 利用常规的地面压裂施工压力和瞬时停泵压力等资料,建立井底压力与考虑拟三维裂缝扩展模型时的就地岩石力学参数关联式,初步探讨了求取就地岩石力学参数的新方法。
　　 采用动态应力强度因子积分公式作为裂缝垂向延伸的判据,使新模型兼具拟三维模型的简单和真三维模型的精确。利用裂缝宽度既与裂缝净压力有关,又与杨氏模量相关的特点,建立不同时间段的井口压力与弹性模量之间的对应关系曲线。泊松比的值由黄荣樽所建立的黄氏破裂压力计算模型反算求得。
　　 井底压力与考虑三维裂缝扩展模型时的就地岩石力学参数模型的建立,使得就地岩石力学参数的评估结果更符合实际。该方法可用来进行实时分析,也可进行压后评估,对提高压裂设计的水平和低渗难采储量的经济开发效益,具有重要的现实意义。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 岩石力学特性研究的发展现状

1.2.1 岩石基本性质的试验研究

1.2.2 岩石力学参数求取方法的研究

1.2.3 智能科学方法在岩石力学问题中的应用

1.2.4 岩石力学反分析的研究

第二章 岩石力学特性

2.1 有效应力原理

2.2 岩石的变形特性

2.2.1 岩石的本构方程

2.2.2 岩石弹性参数的确定

2.2.3 岩石力学参数的测井计算方法

2.3 岩石的破坏及破坏准则

本章小结

第三章 岩石力学特性试验

3.1 岩石动静态力学参数试验

3.1.1 岩石单轴压缩试验

3.1.2 岩石动态力学参数试验

3.1.3 岩石静态力学参数试验

3.2 声波测试技术

3.2.1 岩体声波测试技术的理论基础

3.2.2 影响岩石波速的主要因素

3.2.3 测井资料在岩石力学性质分析中的应用

本章小结

第四章 岩石力学特性影响因素

4.1 岩石力学动静参数的关系

4.2 埋深对岩石力学特性的影响

4.3 水对岩石力学特性的影响

4.4 围压对岩石力学特性的影响

4.5 岩石裂缝与力学参数的关系

4.5.1 岩石裂缝与弹性波速度的关系

4.5.2 岩石裂缝与强度参数的关系

4.6 温度对岩石力学特性的影响

4.6.1 高温对岩石力学特性的影响

4.6.2 不同温压下岩石弹性波速的研究

4.6.3 温度对弹性模量的影响

4.6.4 温度对岩石渗透率的影响

本章小结

第五章 数值分析与人工神经网络

5.1 智能岩石力学

5.1.1 人工智能

5.1.2 智能岩石力学及其内容

5.1.3 智能岩石力学的研究思路

5.2 岩石力学数值方法

5.2.1 岩石力学数值方法的作用与优势

5.2.2 数值模拟方法

5.3 数值模拟与人工神经网络

5.3.1 人工神经网络

5.3.2 人工神经网络-数值模拟

本章小结

第六章 岩石力学特性的工程应用

6.1 岩石力学参数求取地层压力

6.1.1 岩石力学参数法求取原理

6.1.2 岩石力学参数求取地层压力理论

6.1.3 确定地层压力的方法

6.1.4 买例验证

6.2 考虑三维裂缝扩展模型的岩石力学参数反演

6.2.1 由地面压裂施工压力求井底压力的方法

6.2.2 就地岩石力学参数与裂缝扩展模型

6.2.3 岩石力学参数的求解

6.2.4 实例研究

本章小结

结论

参考文献

致谢