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------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ (多选题) 1: 初始地应力主要包括（）。
A: 自重应力B: 构造应力C: 自重应力和残余造应力D: 残余应力正确答案:(多选题) 2: 在我国工程岩体分级标准中，岩体基本质量指标是由（）指标村确定的？A: RQD和节理密度B: 岩石单轴饱和抗压强度C: 岩体的完整性指数D: 节理密度和地下水正确答案:(多选题) 3: 岩石蠕动变形的影响因素有哪些？（）A: 岩性及构造因素B: 压力级因素C: 围压的影响D: 温度、湿度的影响正确答案:(多选题) 4: 我国工程岩体分级标准中是根据哪些因素对岩石基本质量进行修正的？（）。
A: 地应力大小B: 地下水C: 结构面方位D: 结构面粗糙度。
正确答案:(多选题) 5: 围岩表面位移可用（）测量。
A: 收敛计B: 测杆C: 测枪D: 滑尺正确答案:(多选题) 6: 维护岩石地下工程稳定的基本原则（）。
A: 把工程设计在岩石条件好的岩体中B: 避免岩石强度的损坏C: 充分发挥围岩的承载能力让围岩在脱落点以前充分释放弹性性能D: 加固岩体正确答案:(多选题) 7: 影响巷道围岩稳定的主要因素（）。
A: 围岩强度B: 应力集中程度C: 原始应力大小D: 巷道支架的支撑力正确答案:(多选题) 8: 压性断层主要指（）。
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ A: 压逆性断层B: 张性断层C: 逆掩断层D: 剪性断层正确答案:(多选题) 9: 分析影响边坡失稳的主要因素（）。
【东大】21春学期《岩石力学》在线平时作业1提示：认真复习课程知识，并完成课程作业，本资料仅供学习参考！！一、单选题 (共 15 道试题,共 75 分)1.下列不是喷出岩常见的岩石的是（）【A项.】玄武岩【B项.】安山岩【C项.】流纹岩【D项.】花岗岩[此题为必答题，请从以上选项中选择您认为正确的答案]参考选项是:D2.流变性质指材料的应力应变关系与（）因素有关系的性质。
【A项.】强度【B项.】时间【C项.】载荷大小【D项.】材料属性[此题为必答题，请从以上选项中选择您认为正确的答案]参考选项是:B3.下列属于表面力的有（）【A项.】重力【B项.】流体压力【C项.】剪应力【D项.】拉力[此题为必答题，请从以上选项中选择您认为正确的答案]参考选项是:B4.初始地应力主要包括（）。
【A项.】自重应力【B项.】构造应力【C项.】自重应力和构造应力【D项.】残余应力[此题为必答题，请从以上选项中选择您认为正确的答案]参考选项是:C5.地应力是岩体的一种基本属性，又是岩体变形破坏的动力因素，一下那种说法是不对的（）【A项.】岩体的本构关系及参数受到地应力的影响【B项.】岩体的承载能力受到初始应力的影响【C项.】岩体的破坏机制不受地应力的影响【D项.】地应力控制岩体中应力传播方式和力学介质模型[此题为必答题，请从以上选项中选择您认为正确的答案]参考选项是:C6.下列那个不是岩石变形特性通常使用的指标（）。
【A项.】孔隙率【B项.】泊松比【C项.】变形模量【D项.】弹性模量[此题为必答题，请从以上选项中选择您认为正确的答案]参考选项是:A7.下列不属于马克斯威尔体的性能的是（）【A项.】有瞬变性【B项.】有蠕变【C项.】有永久变形【D项.】无松弛[此题为必答题，请从以上选项中选择您认为正确的答案]参考选项是:D8.在平面应力问题中下列那个是正确的（）【A项.】σz=0【B项.】τxy=0【C项.】εx=0【D项.】τzy=0[此题为必答题，请从以上选项中选择您认为正确的答案]参考选项是:A9.松弛是指当应变不变时，（）随时间的增加而减小的现象。
第一、二章 作业一、 填空题1、岩体力学主要是研究 （ ） 的一门学科。
2、按岩石的成因可将其分为（ ）、（ ）及（ ）三大类。
3、岩体力学的研究任务主要有（ ）（ ）（ ）及（ ）等4个方面。
4、岩体力学在力学性能上，具有以下特征：（ ）、（ ）、（ ）及（ ）。
5、大量的试验和观察证明，就破坏类型而言，岩石的破坏主要有 破坏 破坏和 破坏。
6、岩石的软化系数主要取决于岩石的( )和( ) 。
7、岩石的基本力学介质模型有：( )、( )和( )。
8、岩石的变形性质按卸荷后变形是否可以恢复可分为 变形和 变形两类。
9、岩石的单轴抗压强度通常随加载速率的提高而 （ ）10、在真三轴的试验条件下，当σ3为常数时，随着σ2的（ ），岩石的屈服应力有所提高。
11、在假三轴的试验条件下，随着围压的增加，岩石的屈服应力将随之 （ ）。
12、岩石的流变性包含 （ ）（ ）及（ ）。
13、表示岩石的抗剪强度的的莫尔--库伦公式的表达式为（ ）。
14、岩石的抗剪强度的试验方法有 （ ）（ ）和 （ ）。
15、岩石在三向压缩时，随着侧向应力σ3和主应力差值σ1－σ3的增加， 也随之增大；岩石发生破坏后，仍保留一定的 。
16、岩石的软化系数主要取决于岩石的（ ）和（ ） 。
17、根据试验方法的不同，岩石吸水率可分成（ ）和（ ）两种。
18、岩石的膨胀特性通常以岩石的（ ）、（ ）和（ ） 等来表示。
19、马克斯韦尔模型是用弹簧和粘壶（ ）而成的，弹塑性介质模型是用弹簧与摩擦器（ ）在一起的一个模型。
20、岩石在单轴压力作用下，随加荷、卸荷次数的增加，变形总量逐次（ ），变形增量逐次（ ）。
21、根据格里菲斯强度理论，岩体的单轴抗压强度是抗拉强度的（ ）倍。
二、 选择题1、 公式s s v m 所表示的含义是（ ）A 、岩石的密度B 、饱和密度C 、岩石的颗粒密度D 、干密度2、岩石的吸水率是指（ ）。
（A ）岩石试件吸入水的重量和岩石天然重量之比（B ）岩石试件吸入水的重量和岩石干重量之比（C ）岩石试件吸入水的重量和岩石饱和重量之比（D ）岩石试件天然重量和岩石饱和重量之比3、由于岩石的抗压强度远大于它的抗拉强度，所以岩石属于（ ）。
地大《岩石力学》在线作业一一、多选题（共10 道试题，共40 分。
）1. 岩体变形试验按施加荷载作用方向分为（）。
A. 承压板法B. 狭缝法C. 挖试洞D. 环形试验正确答案：2. 岩石按照成因分（）等类型。
A. 岩浆岩B. 沉积岩C. 变质岩D. 花岗岩正确答案：3. 控制某一工程区域地应力状态的主要因素是（）。
A. 大陆板块边界受压引起的应力场B. 地幔热对流引起的应力场C. 由地心引力引起的应力场D. 岩浆入侵引起的应力场正确答案：4. 水力特性主要与岩体结构面有关得因素（）。
A. 组数B. 方向C. 粗糙起伏度D. 张开度及胶结充填特征正确答案：5. 结构面的剪切变形、法向变形与结构面的（）有关。
A. 岩石弹性B. 岩石强度C. 结构面粗糙型D. 法向力正确答案：6. 根据产生塑性变形的机理不同，软岩分为( )。
A. 膨胀性软岩B. 高应力软岩C. 节理化软岩D. 复合型软岩正确答案：7. 影响岩石力学性质的主要因素有（）。
A. 水、温度B. 加载速度C. 风化程度D. 围压正确答案：8. 水压致裂的特点（）。
A. 设备简单B. 设备复杂C. 操作方便和测值直观D. 适应性强正确答案：9. 我国工程岩体分级标准中是根据哪些因素对岩石基本质量进行修正的？（）。
A. 地应力大小B. 地下水C. 结构面方位D. 结构面粗糙度。
正确答案：10. 描述岩石流变性质的流变方程主要有（）。
A. 蠕变方程B. 松弛方程C. 塑性方程D. 弹性后效方程正确答案：地大《岩石力学》在线作业一二、单选题（共10 道试题，共30 分。
）1. 岩石与岩体的关系是（）。
A. 岩石就是岩体B. 岩体是由岩石和结构面组成的C. 岩体代表的范围大于岩石D. 岩石是岩体的主要组成部分正确答案：2. 构造应力的作用方向为（）。
A. 铅垂方向B. 近水平方向C. 断层的走向方向D. 倾斜方向正确答案：3. 下列说法正确的是（）。
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM 岩石力学大作业所在院系：石油工程学院班级：油气井14-1班*名：***学号： **********完成日期：2015 年 5 月 13日目录第1章岩性分析 (1)第2章利用测井数据计算分析地层的弹性模量、泊松比 (2)2.1 纵横波速度的确定 (2)2.2 弹性参数 (3)第3章孔隙压力分析 (4)第4章利用测井数据计算强度参数 (5)第5章地应力 (7)第6章安全泥浆密度窗口 (9)6.1坍塌压力 (9)6.2破裂压力 (10)第7章出砂可能性分析 (10)第8章合理完井方式推荐 (11)第9章启裂压力的计算 (12)第10章参考文献 (14)第1章 岩性分析根据自然伽玛测井数据，计算出不同井深处岩石的泥质含量：m inm ax m in GR I GR GR GR GR --= （1-1）1212GR --=•GCUR I GCUR Vsh （1-2） 式中 V sh ——泥质的体积含量； GCUR ——希尔奇指数，对于第三系地层取值3.7，老地层取值2，这里取3.7； I GR ——泥质含量指数；GR 、GR max 、GR min ——目的层的、纯泥页岩的和纯砂岩层的自然伽马值。
分析得到GR min =35.2，GR max =134.9。
VCL<0.3,Boit=0.8；5.03.0<≤VCL ,Boit=0.65；15.0≤≤VCL ,Boit=0.5。
泥质含量随井深剖面如图1所示：图1 泥质体积含量在砂泥岩剖面中，砂岩显示出最低值，粘土（泥岩、页岩）显示出最高值，而粉砂岩、泥质砂岩介于其间，并随着岩层中泥质含量的增加曲线幅度增大。
在砂泥岩剖面中，砂岩显示出最低值，粘土（泥岩、页岩）显示出最高值，而粉砂岩、泥质砂岩介于其间，并随着岩层中泥质含量的增加曲线幅度增大。
图中红线分别为泥质含量0.3、0.5的临界线。
从图中可看出，大部分井段的泥质含量小于0.3，判断该层段岩性为砂岩，选取Boit 系数为0.8。
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM 岩石力学大作业所在院系：石油工程学院班级：姓名：学号：完成日期：年月日一、作业题目结合所学的《岩石力学》课程及相关知识，利用给出的测井数据，对地层力学参数、孔隙压力、地应力、地层坍塌压力与破裂压力进行分析计算，分析储层出砂可能性，作出地层力学参数、地层主应力、地层坍塌、破裂压力剖面，分析井壁坍塌原因；研究储层段的出砂可能性，形成结课作业报告。
2. 已知条件1)A井测井数据，分析孔隙压力，建议采用Eaton法，Eaton指数3.0。
.2)B井对地层力学参数地应力、地层坍塌压力与破裂压力进行分析计算，结合实用泥浆密度分析井壁失稳原因，并提出合理化建议，分析储层出砂可能性，推荐合理的完井方式。
3)已知：✧地层孔隙压力当量密度为1.03g/cm3，✧地层岩性：3000米以前为典型砂泥岩地层，3000米为砂泥岩，夹薄层煤。
✧储层段：2800-3000米砂岩层。
✧地应力实测值：在3690m处实测水平最大主应力大约70MPa，水平最小主应力大约63MPa；✧测井过程中钻井液密度为1.25g/cm3；3. 要求1）编写程序读取、计算、输出数据；2）利用自然伽马测井数据简单分析地层岩性，合理设定或求取Biot系数；3）利用测井数据计算分析地层的弹性模量、泊松比；4）根据抗压试验结果，依据莫尔-库仑准则计算单点的粘聚力和内摩擦角，根据实验结果调整合理的系数，利用测井数据计算粘聚力、内摩擦角与地层抗拉强度的连续剖面；5）采用地层密度积分方法计算上覆主应力，根据地应力实测数据分析水平构造应力系数，采用适当模型计算水平主应力大小，得出上覆主应力、水平最大和最小主应力剖面；6） 采用直井完整性地层坍塌、破裂压力计算模型，不考虑渗流作用，计算地层坍塌压力和破裂压力，结合实用泥浆密度分析井壁失稳原因，并提出合理化建议；7） 分析储层出砂可能性，推荐合理的完井方式；8） 输出结果中单位的使用：地层强度参数采用MPa 为单位，地应力、坍塌压力、破裂压力采用当量泥浆密度为单位；9） 编写结课作业报告。
《岩体力学》作业参考答案作业一一、解释下列概念:1.刚性试验机：岩石峰值后试验回弹释放能量小于岩石稳定破坏所需能量的试验机。
或试验机刚度大于岩石刚度的试验机。
2.原岩应力：天然状态下或未开挖及开挖影响之外的岩体中存在的应力。
3.蠕变：在恒定应力作用下，岩石的应变随时间而增大的性质。
4.脆性破坏：在应力随应变而下降过程中即应变软化过程中的破坏。
5.长期强度：当恒定应力小于某一应力值，岩石将发生稳定蠕变，而大于该应力值时，岩石将发生非稳定蠕变，该应力值即为长期强度。
或岩石能保持长期稳定的最大恒定应力值。
二、 1.DB 2.BC 3.DB 4.EBAC三、问答题：1．答：图如下：全应力应变曲线模量测定峰值前峰值后说明：塑性滞环、外轮廓线、表观模量等之间的异同。
2.答：两隧道周边相距6~10m即可认为其开挖不相互影响；图形注意弹性状态下应力的叠加原理即在该平面上，应力应是二者之和。
四、分析题：1.答：给出详细理由和分析过程。
第一种情况，锚杆支护，悬挂作用；第二种情况：锚网喷射混凝土支护，挤压加固作用，挂网和混凝土表面支护作用和封闭作用。
2.答：给出详细理由和分析过程。
=3.5:13.答：给出详细理由和分析过程。
柔性、挤压加固、承载拱、发挥围岩自支承能力、及时、封闭；断面收敛监测、断面5测点布置。
五、计算题：1.解：（1）单轴抗压强度σc =P/A ；（2）内摩擦角β=45-φ/2；（3）利用莫尔库仑理论φφσφφσsin 1cos 2sin 1sin 131-+-+=c计算（3a ）单轴抗拉强度、（3b ）三轴抗压强度。
2.解：已知原岩应力：垂直方向34=σz MPa 、水平方向35=σx MPa 和20=σy MPa 。
而自重应力：z z ⋅=γσ自 z y x 自自自σμμσσ-==1 因岩体均质各向同性，所以自重应力方向与原岩应力平行，可直接相加减得到。
最后需要说明构造运动方向。
作业二一、名词解释：1.卸载后一部分弹性变形滞后一段时间恢复的力学性质2.结构面和结构体的组合和排队列特征3.应力应变随时间而变化的性质4.由剪切滑移使岩块沿剪切面垂直方向变形而使岩体体积增大的性质5.由于开挖而使开挖面附件一定范围的岩体内的应力产生重新分布，这种产生应力重新分布的岩体即为围岩6.在开挖之前或开挖影响之外的岩体内存在的天然应力7.长度大于10cm 的岩芯的总长与取芯进尺之比的百分数σ1二、 1.DE 2.FHD 3.D 4.C 5.C 6.CE 7.CFCF 8.CE三、问答题：1.曲线：从米勒曲线中选线弹性和塑弹性曲线分别为坚硬致密的玄武岩和松软的红砂岩，并对其性质结合岩石结构特征进行说明；在三轴压缩条件下，二者随围压增大其弹性模量表现出不同的性质，而其破坏都会由脆性破坏转变为塑性破坏。
目录1前言： (1)2利用自然伽马测井数据简单分析地层岩性 (1)2．1 估算地层泥质含量 (1)2．2 估算地层biot系数 (2)3利用测井数据计算分析地层的弹性模量、泊松比。
(2)3．1纵、横声波速度 (2)3．2岩石的动态弹性参数确定 (3)3．3岩石的动态弹性参数与静态弹性参数的转化 (3)4利用测井数据计算粘聚力、内摩擦角与地层抗拉强度的连续剖面 (3)4．1岩石单轴抗压强度的确定 (3)4．2岩石粘聚力和内摩擦角的确定 (4)5计算地层地应力 (4)6计算地层坍塌压力和破裂压力 (6)6．1岩石破坏强度准则——摩尔库伦准则 (6)6．2井壁坍塌压力的计算 (6)6．3井壁破裂压力的计算 (7)6．4扩径原因分析 (7)7地层出砂预测 (7)7．1利用B指数法预测地层是否出砂 (7)7．2组合模量法预测地层是否出砂 (8)8计算结果及其分析 (9)8．1利用自然伽马测井数据简单分析地层泥质含量 (9)8．2地层的动静态弹性模量、泊松比 (10)8．3地层岩石单轴抗拉强度、粘聚力、内摩擦角与地层抗拉强度的连续剖面 (11)8．4地层地应力 (13)8．5地层坍塌压力和破裂压力 (14)8．6用B指数法预测地层出砂可能性 (15)9结论与总结 (16)参考文献 (17)岩石力学结课大作业张宗仁1 前言：在石油勘探开发过程中，由于地层岩石其特有的性质，在钻井过程中，由于井壁围岩失稳所造成漏、喷、塌、卡等安全事故，以及开采过程中，出沙、套管损坏等问题已经造成巨大损失。
利用岩石力学知识，利用测井数据分析井眼周围岩石力学性质，是解决这些问题的有效方法。
本文利用给出的测井数据，对地层力学参数、地应力、地层坍塌压力与破裂压力进行分析计算，作出地层力学参数、地层主应力、地层坍塌、破裂压力剖面，分析井壁坍塌原因；研究储层段的出砂可能性。
2 利用自然伽马测井数据简单分析地层岩性2．1 估算地层泥质含量自然伽玛测井是在井内测量岩层中自然存在的放射性核素核衰变过程中放射出来的γ射线的强度，它可用于划分岩性，估算地层泥质含量。
东大18秋学期《岩石力学》在线作业11、A2、B3、A4、D5、A一、单选题共15题，75分1、如果不实行测量而想估计岩体的初始应力状态，则一般假设侧压力系数为下列哪一个值比较好？（）A0.5B1C<1D>1正确答案是：A2、岩石是（）的集合体，是天然地质作用的产物。
A晶体B矿物C石英D长石正确答案是：B3、岩石破坏类型由拉应力引起的是（）A劈裂B剪断D崩落正确答案是：A4、组成岩体结构要素是（）。
A结构体B结构体和裂隙C结构面和夹层D结构体和结构面正确答案是：D5、在岩石的实验室内压缩试验中，对同一岩石试件所进行的试验中，如其余的条件均相同，则下列试件强度最高是（）。
A圆柱形试件B六角棱柱形试件C四角棱柱形试件D三角棱柱形试件正确答案是：A6、使用抗滑桩加固岩质边坡时，一边可以设置在（）。
A滑动体前缘B滑动体中部D任何部位正确答案是：A7、在岩石抗压强度试验中，若加荷速率增大，则岩石的抗压强度（）。
A增大B减小C不变D无法判断正确答案是：A8、岩体结构体是指由不同产状的结构面组合围限起来，将岩体分割成相对的完整坚硬的单无块体，其结构类型的划分取决于（）A结构面的性质B结构体型式C岩石建造的组合D三者都应考虑正确答案是：D9、构造应力的作用方向为（）。
A铅垂方向B近水平方向C断层的走向方向D倾斜方向正确答案是：B10、硐室围岩力学问题中，有压硐室围岩抗力问题主要计算（）A重分布应力B位移和确定破坏范围C围岩压力D围岩抗力正确答案是：D11、按照库仑-莫尔强度理论，若岩石强度曲线是一条直线，则岩石破坏时破裂面与最大主应力作用方向的夹角为（）。
A45°B45° +Ø /2C45° -Ø /2D60°正确答案是：C12、岩坡发生在岩石崩塌破坏的坡度，一般认为是（）。
A>45°时B>60°时D90°时正确答案是：B13、对于粗糙起伏无充填的不规则的锯齿状结构面而言，当结构面粗糙程度相同时，作用于结构面法向应力越大，则剪胀角（）A等于零B越大C越小D不变正确答案是：C14、下列关于库伦强度理论论述不正确的是（）A库伦准则是摩尔强度理论的一个特例B适用于受拉破坏C适用于岩石压剪破坏D适用于结构面压剪破坏正确答案是：B15、岩石的力学性质可以分为（）A变形性质B强度性质D变形性质和强度性质正确答案是：D二、判断题共5题，25分1、坡高既改变应力等值线的形状，也改变主应力的大小。
东北大学15春学期《岩石力学》在线作业及满分答案一、单选题（共15 道试题，共75 分。
）1. 深埋的水平巷道长度较大时，可作为（）问题处理。
其它类型巷道，或作为空间问题。
A. 平面应变B. 平面应力C. 边界效应D. 边界元正确答案：A2. 直墙拱顶型刚性支架能够承受顶压的能力由大到小的排序，以下正确的是（）A. 三心拱支架，半圆拱支架，圆弧拱支架，抛物线拱支架B. 抛物线拱支架，三心拱支架，半圆拱支架，圆弧拱支架C. 抛物线拱支架，圆弧拱支架，半圆拱支架，三心拱支架D. 以上说法都不对正确答案：DA. 自重应力B. 构造应力C. 自重应力和构造应力D. 残余应力正确答案：C4. 下列研究岩石弹性、塑性和粘性等力学性制裁的理想力学模型中，哪一种被称为凯尔文模型？（）A. 弹簧模型B. 缓冲模型C. 弹簧与缓冲器并联D. 弹簧与缓冲器串联正确答案：C5. 岩石的孔隙率可分为总孔隙率n、总开孔隙率n0、大开孔隙率nb、小开孔隙率n1和团孔隙率nc几种，其中小开孔隙率n1可表示为（）。
A. n-n0B. n-nbC. n0-nc6. 比较岩石抗压强度、抗剪强度和抗拉强度的大小为( )。
A. 抗压强度<抗剪强度<抗拉强度B. 抗压强度>抗拉强度>抗剪强度C. 抗压强度>抗剪强度>抗拉强度D.正确答案：C7. 岩石受力后表现为何种形式的破坏下列那个因素没有关系（）。
A. 岩石自身性质B. 岩石赋存环境C. 最大主应力D. 围压正确答案：C8. 岩体的变形和破坏主要发生在（）A. 劈理面B. 解理面C. 结构9. 下列关于均匀岩质边坡应力分布的描述中，哪一个是错误的（）。
A. 斜坡在形成中发生了应力重分布现象B. 斜坡在形成中发生了应力集中现象C. 斜坡形成中，最小主应力迹线偏转，表现为平行于临空面D. 斜坡形成中，临空面附近岩体近乎处于单向应力状态正确答案：C10. 在胶结物看，下列哪种胶结强度最低（）A. 硅质B. 钙质C. 铁质D. 泥质正确答案：D11. 在岩石的实验室内压缩试验中，对同一岩石试件所进行的试验中，如其余的条件均相同，则下列试件强度最高是（）。
岩石力学大作业题目：体积压裂中水泥环界面微裂缝的产生和扩展学生姓名：学号：专业班级：2017年 6月27日体积压裂中水泥环界面微裂缝的产生和扩展摘要：页岩气井需要进行水力压裂等措施，对水泥环产生力学冲击，超过水泥环的力学性能极限，会导致井筒密封完整性失效，形成气窜通道，产生环空带压。
水泥环界面脱离产生微环隙是井筒密封失效的常见形式，本文通过建立套管-水泥环-地层组合体力学模型，研究水力压裂施工作业中套管内压连续变化导致微环隙产生的机理；建立体积压裂过程中高压压裂液促使界面裂缝扩展的理论模型，分析各个参数对扩展长度的影响规律。
关键词：体积压裂微裂缝裂缝扩展0 引言固井作业中在套管和地层间注入水泥浆形成水泥环，主要是为了将环形空间进行有效的封隔，防止地层流体在环形空间内发生层间窜流，保证井筒完整性；同时水泥环还会有效的保护和支撑内部套管，改善套管的受力状态，减小地层的地应力对内外套管的挤压，延长套管寿命。
页岩气井需要进行水力压裂等措施，对水泥环产生力学冲击，容易超过水泥环的力学性能极限，是导致井筒密封完整性失效的重要原因之一。
水泥环界面脱离产生微环隙是井筒密封失效的常见形式，微环隙的产生对水泥环密封完整性破坏性较大，会形成沿纵向连通的气窜通道，或将两段本不连通的水泥环失效区域串联起来，使得水泥环密封完整性失效更严重。
压裂过程中的井筒内压力连续变化和射孔完井都是微环隙产生的典型原因，其中压裂过程中的井筒内压力会发生连续变化，由于水泥环与套管及围岩的弹塑性质不同导致在套管内压卸载后出现了径向位移差，使水泥环的两个胶结界面界面脱离，进而会产生微环隙；射孔完井中，射孔弹引爆带来的高温、高速聚能射流将会产生的巨大冲击压力对井筒完整性造成局部损伤，将会产生界面微环隙和水泥环本体裂缝。
体积压裂时注入的高压压裂液将会进入界面微环隙中，促使裂缝扩展，导致封固完整性进一步恶化。
本文通过建立套管-水泥环-地层组合体力学模型，研究水力压裂施工作业中套管内压连续变化导致微环隙产生的机理；建立体积压裂过程中高压压裂液促使界面裂缝扩展的理论模型，分析各个参数对扩展长度的影响规律。
1体积压裂过程中水泥环界面裂缝产生本章在弹塑性力学的基础上，建立了套管-水泥环-地层组合体的平面力学模型，模拟体积压裂过程中套管内压连续变化的过程，对水泥环界面裂缝产生机理进行研究，并定量计算微环隙尺寸大小。
1.1 求解思路固井水泥注入套管和围岩的环形空间后将会胶结形成了套管-水泥环-围岩组合体系统，如图1所示。
体积压裂过程中，套管内压的增大会导致组合中的各部分都会产生向外膨胀的趋势，产生径向位移，在加载过程中组合体各部分满足应力和位移的连续关系，水泥环在该组合体中为理想的弹塑性体，当套管内压增大到一定的程度时，套管向外膨胀对水泥环内壁产生压力将会使水泥环产生塑性变形；套管内压卸载时，水泥环和套管及围岩由于弹塑性性质的差异会产生一定的位移差，界面会发生脱离现象，微环隙产生，井筒密封完整遭到破坏。
图1 组合体弹塑性力学模型如图2所示是套管-水泥环-围岩组合体在井筒内压发生连续变化产生微环隙的求解思路，可分为加载和卸载两个阶段。
加载阶段可以求出的组合体的各界面应力与位移；卸载阶段可根据加载阶段求得的数据计算一、二界面接触力，并与界面胶结强度比较，判断1、2界面是否发生脱离；最后对产生的微环隙大小进行计算。
图2 微环隙大小求解思路1.2 实例计算根据文献[10]中提供的数据，加载阶段套管内压：0~69MPa；卸载阶段套管内压：69~1MPa，其他相关计算参数如下表所示：表1 模型算例基础数据表内套管外套管套管内压套管外压内半径/mm 外半径/mm 内半径/mm 外半径/mm Mpa Mpa30 5.77 20经过了模型计算，当套管内压由0MPa加载到69MPa然后再卸载到1MPa时将产生5.667μm的微环隙。
还得到了水泥环第一界面的微间隙尺寸随套管内压的变化关系图，由图3-4可看出随套管内压值的升高，套管内压卸载后界面脱离后产生的微环隙大小近乎呈线性增大。
随套管内压最大值增大，由图3-3可知，在一定压力范围内，随套管内压值的增大，产生的塑性形变量也就越大，会产生更大的微环隙。
图3微环隙大小随套管内压值的变化规律2体积压裂过程中水泥环界面裂缝扩展在射孔完井中，当射孔弹引爆时，瞬间产生的高温、高速聚能射流将作用到套管、水泥环、围岩的组合体上，产生的巨大冲击压力对井筒完整性造成局部损伤，包括套管本体、水泥环本体的破坏以及第一界面（套管-水泥环界面）、第二界面（水泥环-围岩界面）的胶结脱离微环隙等。
由于页岩气井通常采用体积压裂技术来提高产能，体积压裂时注入的高压压裂液将会进入射孔造成的界面微环隙和水泥环本体裂缝中，促使裂缝扩展，导致封固完整性进一步恶化。
本部分主要针对第一、第二界面微裂缝的扩展问题，参考文献[12]建立了井底工况下的界面裂缝扩展数学模型，推导出高压压裂液促使界面裂缝扩展长度的理论公式，并通过算例，分析各个参数对扩展长度的影响程度，进而为射孔间距的优选提供依据。
2.1数学模型建立在压裂过程中，当射孔导致第一或第二界面出现微小缝隙后，从井口注入的高压压裂液会进入裂缝，并克服界面应力后引起界面发生进一步分离，随着高压压裂液的持续注入，裂缝扩展长度将不断延伸，如图4所示。
图4 流体促使界面裂缝扩展示根据上述假设条件，建立了考虑裂缝内流体一维流动的拟三维裂缝扩展模型，该模型的控制方程有：①满足弹性关系的裂缝环空净压力和裂缝宽度方程；②连续性方程（即质量守恒方程）；③满足泊肃叶定律的流体流量、压力梯度和裂缝宽度方程：（1）0f c f A Q tzρρ∂∂+=∂∂（2）（3）（4）2.2扩展长度影响因素分析界面裂缝的扩展长度受多个参数的影响，利用裂缝扩展模型分析各个参数对裂缝扩展长度的影响方式和影响程度，以威远地区某页岩气井为例，对体积压裂条件下水泥环界面裂缝扩展进行了实例分析。
结果如下所示：图5不同水平段垂深下裂缝扩展长度由图5可知，随着深度的增加，界面裂缝扩展长度逐渐减小，且变化幅度大；当深度达到一定值时，由于进入裂缝的流体压力小于界面应力，因此无法使裂缝进一步扩展。
图6不同水平段垂深下裂缝扩展长度由图6可知，随着井口压力的增大，裂缝扩展长度逐渐增大，因此在满足压裂所需条件下，适当降低井口压力，有利于减小水泥环界面裂缝扩展图7不同水平段垂深下裂缝扩展长度由图7可知，随着水泥环弹性模量增加，裂缝扩展长度逐渐减小，而且减小的幅度较大，因此适当提高水泥环弹性模量有利于控制水泥环界面裂缝扩展。
2.3扩展长度控制措施经过以上分析，适当提高压裂液黏度和水泥环弹性模量，适当降低井口压力和压裂时间有利于减小水泥环界面裂缝扩展长度，有利于保证水泥环有效封固。
对于埋藏较深的储层，体积压裂时可以适当提高井口压力，而对于埋藏较浅，又需要较高井口压力的储层，可以选择弹性模量较高的水泥浆进行固井，这样既可以满足油气生产的需要，又能保持较小的界面裂缝长度，提高井的封固性能和使用寿命。
3结论（1）通过建立套管-水泥环-地层组合体力学模型，研究水力压裂施工作业中套管内压连续变化导致水泥环界面产生微环隙的机理。
（2）建立了井底工况下的水泥环界面裂缝扩展数学模型，推导出高压压裂液促使界面裂缝扩展长度的理论公式，并通过算例，分析各个参数对扩展长度的影响程度，进而为射孔间距的优选提供依据。
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