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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