岩石力学与石油工程(1)

岩石力学在石油工程中的重要应用: 井壁稳定性分析, 水力压裂, 出砂预测, 地层可钻性预测钻头优选, 定向射孔, 套管损坏机理, 地面沉降. 井壁失稳的危害:引起井下复杂或事故, 严重影响钻探速度，造成经济损失, 影响测井、固井质量, 对储层产生损害，影响勘探成功率. 岩石力学是运用力学和物理学的原理研究岩石的力学和物理性质的一门科学，目的在于充分掌握和利用岩石的固有性质，解决和解释生产建设中的实际问题. 岩石力学的研究内容: 1. 岩石的变形特征2 岩体的变形与强度3. 岩石的强度理论4. 地应力的测量方法5. 岩体力学的工程应用. 岩石定义：岩石是构成地壳的基本材料，是经过地质作用而天然形成的（一种或多种）矿物集合体，具有一定的强度。

分类：岩石通常按地质成因分为岩浆岩、沉积岩和变质岩等三种类型。

研究对象的特点:不连续性：岩石物理力学性质呈现不连续变化的性质。

不均匀性：指天然岩体的物理、力学性质随空间位置不同而异的特性。

各向异性：是指天然岩体的物理力学性质随空间方位不同而异的特性，具体表现在它的强度及变形特性等各方面。

渗透性：有压水可以透过岩石的孔隙、裂隙而流动，岩石能透过水的能力称为岩石的渗透性。

岩石的物质组成:组成岩石的矿物: 硅酸盐类矿物, 粘土矿物, 碳酸盐类矿物, 氧化物类矿物, 组成岩石的矿物成分及其相对含量在一定程度上决定着岩石的力学性质. 强度上：硅质>铁质>钙质>泥质. 粘土矿物: 蒙脱石, 伊利石,绿泥石，高岭石，伊蒙混层。

蒙脱石含量高→软，易变形，易水化，伊利石含量高→硬脆，不易变形，不易水化。

岩石的结构：岩石内矿物颗粒的大小、形状、排列方式及微结构面发育情况与粒间连结方式等反映在岩块构成上的特征其中粒间连结分结晶连结与胶结连结。

颗粒形状强度：粒状、柱状>片状>鳞状颗粒，大小强度：粗粒<细粒，排列形式强度：等粒>不等粒。

微结构面：指存在于矿物颗粒内部或矿物颗粒间的软弱面或缺陷，包括矿物解理、晶格缺陷、粒间空隙、微裂隙、微层理及片理面、片麻理面等。

石油工程岩石力学基础教学设计背景作为石油工程专业学生，学习岩石力学是必不可少的基础课程。

通过学习岩石力学，可以帮助学生了解地下岩石构造和力学特性，为今后的石油开采工作打下坚实的基础。

因此，本文将探讨如何设计一套有效的岩石力学基础教学内容，以帮助学生更好地学习和掌握岩石力学知识。

目标本教学设计目的在于：1.帮助学生掌握基本的岩石力学知识，包括应力、应变、弹性、塑性等基本概念和原理。

2.帮助学生了解岩石的物理性质、力学性质及其影响因素。

3.培养学生的科学思维能力和实践动手能力，通过实验和实践，了解岩石在不同条件下的力学行为和特性。

教学内容课程设置本教学设计设置岩石力学的基础课程共计三章，内容包括：第一章岩石力学基础概念本章主要内容包括岩石力学的概念、应力应变概念、弹性、塑性及其应用等基础知识。

第二章岩石力学基本参数本章主要内容包括岩石的物理性质、力学性质和其影响因素等。

第三章岩石力学应用本章主要内容包括岩石力学的应用、力学分析以及实验等相关内容。

教学方法本教学设计采用多种教学方法，旨在激发学生的学习兴趣和发掘潜力。

具体教学方法包括：讲授法通过教师讲授、课件展示等方式，传递岩石力学基础概念。

实验法鼓励学生根据教师的指导和要求，进行一系列的岩石力学实验。

通过实践和观察，了解岩石在不同应力下的应变和力学特性。

讨论法组织学生进行讨论，让学生自由地表达对于岩石力学的看法和问题，并达成一定的共识和解决方法。

案例法通过案例引入，结合实际工程应用问题，让学生更好地理解和掌握岩石力学原理。

教学工具本教学设计使用以下教学工具：课件采用PPT展示教学内容，丰富教学形式，加深学生对教学内容的理解。

实验仪器采用先进的岩石力学实验设备，支持学生进行实验操作，深化学生对岩石力学的理解和掌握。

考核方式本教学设计采用多元化考核方式，以确保学生能够全面掌握岩石力学基础知识。

考核方式包括：作业布置相关的应用题和实验报告，以检查学生对岩石力学理论和实践的掌握程度。

岩石的结构：岩石中矿物颗粒相互之间的关系，包括颗粒大小，形状，排列结构连接特点及岩石中的微结构面。

岩石：由一种或几种矿物按一定的方式结合而成的天然集合体。

岩石的结构联结类型：结晶联结、胶结联结碎屑岩胶结类型：基质胶结、接触胶结、孔隙胶结。

结晶联结：岩石中矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起。

胶结联结：颗粒与颗粒之间通过胶结物在一起的联结。

微结构面：是指存在于矿物颗粒内部或矿物颗粒及矿物集合体之间微小的弱面及空隙。

解理面：矿物晶体或晶粒受力后沿一定结晶方向分裂成的光滑平面。

微裂缝：发育于矿物颗粒内部及颗粒之间的多呈闭合状态的破裂迹线。

层理：在垂直方向上岩石成分变化情况。

片理：岩石沿平行的平面分裂为薄片的能力。

颗粒密度：岩石固体相部分的质量与其体积之比。

块状密度：岩石单位体积内的质量。

吸水率：岩石试件在大气压条件下自由吸入水的质量与岩样干质量之比。

岩石的膨胀性:岩石浸水后体积增大的性质。

岩石的软化性:岩石浸水饱和后强度降低的性质。

岩石的崩解性：岩石与水相互作用时失去粘结性并变成完全丧失强度的松散物质的性质。

体胀系数：温度上升1°所引起的体积增量与其初始体积之比。

线胀系数：温度上升1°所引起的长度增量与其初始长度之比。

岩石的非均质性：岩石的物理力学性质随空间而变化的一种行为饱和吸水率：岩石在高压或真空条件下吸入水的质量与岩样干质量之比抗冻性：岩石抵抗冻融破坏的能力水理性质：岩石在水溶液作用下表现的物理性质粒度组成：构成砂岩的各种粒组含量，通常以百分数表示岩石的热导率：度量岩石传热导能力的参数圆度：碎屑颗粒表面的光滑程度岩石的变形特征：岩石试件在各种载荷作用下的变形规律，其中包括岩石的弹性变形，塑性变形，粘度流动和破坏规律反映力学属性岩石强度：岩石试件在载荷作用下开始破坏时的最大应力以及应力与破坏之间的关系单轴压缩强度：在单轴压缩载荷作用下所承受的最大压应力岩石的抗压强度：岩石试件在单轴压力下达到破坏的极限值岩石的抗剪强度：岩石抵抗剪切滑动的能力三轴抗压强度：岩石在三向压缩载荷作用下，达到破坏时所承受的最大应力岩石的变形：岩石在任何物理作用因素作用下形状和大小的变化岩石本构关系：岩石应力或应力速度与其应变速率的关系岩石的流变性：是指岩石的应力或应变随时间的变化关系岩石的蠕变：在应力不变的情况下岩石变形随时间增长而增长的现象古地应力：泛指燕山运动以前的地应力，有时也特指某一地质时期以前的地应力原地应力：工程施工开始前存在于岩体中的应力现今地应力：目前存在或正在变化的地应力重力应力：指由于上覆岩层的重力引起的地应力分量，特别指由于上覆岩层的重力所产生的应力扰动应力：是指由于地表或地下加载或解载及开挖等，引起原地应力发生改变所产生的应力构造应力：由于构造运动所产生的地应力的增量各向异性：天然岩体的物理力学性质随空间方位不同而异的特性。

石油工程“岩石力学”课程的教学改革研究1. 引言1.1 背景介绍石油工程是一门涉及石油勘探、钻井、生产等多个领域的综合性学科。

作为石油工程中的重要领域之一，岩石力学课程在培养学生的综合能力、提高工程实践能力方面具有重要意义。

传统的岩石力学课程存在一些问题，如教学内容过于理论化，缺乏真实案例的引入，学生的实践能力得不到有效锻炼等。

为了解决这些问题，进行岩石力学课程的教学改革势在必行。

教学改革旨在通过调整课程设置和教学方法，提高课程的实践性和应用性，激发学生学习的兴趣和积极性，培养学生的工程实践能力和创新能力。

本研究旨在探讨石油工程岩石力学课程的教学改革问题，提出可行的教学改革方案，并通过实施一定的效果评估，总结教学改革的意义和局限性，为未来的教学改革工作提供参考。

【200字】1.2 研究意义岩石力学是石油工程中至关重要的一门课程，其内容涉及到油气勘探开发中的地质力学问题。

教学改革研究的意义在于优化课程教学内容，提高学生的学习兴趣和能力，推动石油工程专业人才培养质量的提升。

通过教学改革研究，可以及时更新课程内容，使之与时俱进，符合石油工程发展的需要。

通过引入新的教学方法和手段，可以提高学生对岩石力学知识的理解和掌握能力，培养学生的实践能力和创新意识。

教学改革还可以促进师生之间的互动和交流，激发学生的学习兴趣，提高课堂教学效果。

1.3 研究目的研究目的主要是为了探讨石油工程中岩石力学课程的教学改革，重点是针对传统岩石力学课程存在的问题进行分析和解决。

通过对教学内容、教学方法和教学效果进行全面评估，找出存在的不足之处并提出改进方案，以提高学生的学习效果和实际应用能力，促进学生对岩石力学知识的深入理解和应用。

通过教学改革的实施与评估，可以为今后石油工程岩石力学课程的教学提供参考和借鉴，为提高专业教育质量和教学水平提供有益的经验和建议。

通过本研究，旨在促进石油工程教育改革，为培养更具实践能力和创新精神的高素质石油工程人才做出贡献。

长风破浪会有时，直挂云帆济沧海。

住在富人区的她
全文为Word 可编辑，若为PDF 皆为盗版，请谨慎购买！
中国石油大学（华东）智慧树知到“石油工程”《岩石力
学》网课测试题答案
（图片大小可自由调整） 第1卷
一.综合考核(共10题)
1.岩石扩容现象是岩石具有的一种普遍性质。

() A.错误 B.正确
2.在地下，岩石所受到的应力一般为()。

A 、拉应力 B 、压应力 C 、剪应力
3.围压增加，岩石的弹性模量增大。

() A 、错误 B 、正确
4.水力压力法是能够测量地壳深部应力的唯一方法。

() A.错误 B.正确
5.井壁的坍塌压力是由岩石的抗剪切强度决定的。

() A.错误 B.正确
6.在应力应变全过程变化曲线的四个阶段中，应变硬化现象发生在哪一阶段()。

A 、微裂隙的压密阶段 B 、线弹性变化阶段 C 、塑性变化阶段
7.井壁的缩径是剪切破坏导致的。

()
8.在岩石力学分析中，一般把岩石看作均质各向同性体。

() A 、错误 B 、正确
9.油气钻井钻遇的地层绝大多数是沉积岩。

()
10.根据库伦——纳维尔破坏准则破裂面外法线方向与最大主应力之间的夹角为45°-Φ/2。

()
第1卷参考答案
一.综合考核
1.参考答案：A
2.参考答案：B
3.参考答案：B
4.参考答案：B
5.参考答案：B
6.参考答案：C
7.参考答案：正确
8.参考答案：A
9.参考答案：正确
10.参考答案：错误。

石油钻井工程中的岩石力学应用研究石油钻井工程是石油勘探及开发的重要环节，其中岩石力学的应用研究起着非常关键的作用。

岩石力学是研究岩石与力学相互作用的学科，通过分析岩石的物理力学性质，为石油钻井工程的设计和施工提供科学依据。

本文将介绍岩石力学在石油钻井工程中的应用及相关研究进展。

一、岩石力学的基本概念岩石力学是研究岩石在地壳应力下的变形与破裂规律的学科。

岩石在受到外力作用时，会发生各种变形，包括弹性变形、塑性变形和破坏变形等。

岩石力学研究的主要内容包括岩石力学性质的测试与评价、岩石力学参数的确定、岩石结构及其力学特性的分析等。

二、岩石力学在石油钻井中的应用1. 井壁稳定性分析在石油钻井过程中，井壁的稳定性对于钻井安全和石油开采效益具有重要影响。

岩石力学可以通过对井壁岩石性质及其对地应力的响应进行研究，评估井壁的稳定性，并提供相应的支护设计建议。

通过合理控制钻井液的性质和加强井壁支护措施，可以减少井壁垮塌和漏失等问题，提高钻井的顺利进行。

2. 钻井液的设计与优化钻井液在石油钻井工程中起着冷却钻头、清洁井孔等重要作用。

岩石力学可以通过分析岩石的物理力学性质和井壁稳定性需求，推断钻井液的性质要求，并根据具体情况进行设计与优化。

合理选择钻井液的成分和浓度，可以提高钻井液的性能，降低钻井风险，提高钻井效率。

3. 孔隙压力分析在石油钻井过程中，岩石的孔隙压力是衡量油气储层性质和钻井安全性的重要指标。

岩石力学可以通过分析地层中的孔隙结构和孔隙流动规律，推断孔隙压力的分布及其变化趋势，并根据这些数据制定合理施工方案。

合理控制孔隙压力可以减少井喷和井探等钻井事故的发生，为石油勘探开发提供有力的支持。

三、岩石力学在石油钻井领域的研究进展随着石油钻井工程的不断发展，对岩石力学的研究需求也在不断增加。

当前，岩石力学在石油钻井领域的研究主要集中在以下几个方面：1. 岩石力学参数测试方法的改进岩石力学参数的测试是岩石力学研究的基础，其准确性和可靠性直接影响到工程设计的可行性和钻井安全。

中国石油大学（华东）22春“石油工程”《岩石力学》作业考核题库高频考点版（参考答案）一.综合考核(共50题)1.钻井过程中地层发生剪切破坏时，井眼发生井漏。

()参考答案：错误2.岩石中的孔隙和裂隙越多，岩石的力学性质越好。

()A.错误B.正确参考答案：A3.岩石在常温常压下的变形特征与深层一致。

()A.错误B.正确参考答案：A4.研究井壁稳定常用的方法有两种，一种是泥浆化学研究、一种是岩石力学研究。

()A、错误B、正确参考答案：B5.在地下，岩石所受到的应力一般为()。

A.拉应力B.压应力参考答案：B6.已知某岩石的饱水状态与干燥状态的抗压强度之比为0.72，则该岩石()。

A.软化性强，工程地质性质不良B.软化性强，工程地质性质较好C.软化性弱，工程地质性质较好参考答案：A7.井壁的破裂压力是由岩石的抗剪切强度决定的。

()参考答案：错误8.原地应力与钻井液密度相关。

()A.错误B.正确参考答案：A9.岩石在常温常压下的变形特征与深层一致。

()参考答案：错误10.在岩石力学分析中，一般把岩石看作均质各向同性体。

()A.错误B.正确参考答案：A11.井壁的坍塌压力是由岩石的抗剪切强度决定的。

()A.错误B.正确参考答案：B12.岩石的变形能力越大，岩石的()越大。

A.脆性B.塑性C.刚性参考答案：B13.原地应力与构造应力无关。

()A.错误B.正确参考答案：A14.根据库伦——纳维尔破坏准则破裂面外法线方向与最大主应力之间的夹角为45°-Φ/2。

() 参考答案：错误15.格里菲斯强度准则不能作为岩石的宏观破坏准则的原因是()。

A.该准则不是针对岩石材料的破坏准则B.该准则没有考虑岩石的非均质的特性C.该准则忽略了岩石中裂隙的相互影响参考答案：C油井防砂就是不让所有的砂出来。

()A.错误B.正确参考答案：A17.岩体的渗透率是表征岩体介质特征的函数，与流体性质无关。

() 参考答案：正确18.库仑-纳维尔破裂准则是判断岩石拉伸破坏的准则。

简明石油工程岩石力学（讲义）金衍陈勉中国石油大学（北京）2007年8月目 录绪论-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1 第一章岩石的基本性质和变形特征----------------------------------------------------------------------5 §1.1 岩石力学性质室内试验-----------------------------------------------------------------------------6 §1.2 岩石的变形与强度-----------------------------------------------------------------------------------16 第二章弹性理论-----------------------------------------------------------------------------------------------25 §2.1 应力分析-----------------------------------------------------------------------------------------------25 §2.2 应变分析---------------------------------------------------------------------------------------------42 §2.3 弹性模型-----------------------------------------------------------------------------------------------49 第三章岩石中的流固耦合问题--------------------------------------------------------------------------51 §3.1 孔隙度和渗透率------------------------------------------------------------------------------------51 §3.2 通过孔隙介质流体的流动------------------------------------------------------------------------52 §3.3 体积变形---------------------------------------------------------------------------------------------54 §3.4 Biot静态孔隙弹性理论---------------------------------------------------------------------------54 §3.5 有效应力的概念------------------------------------------------------------------------------------58 第四章井壁围岩的应力状态-----------------------------------------------------------------------------60 §4.1 垂井井壁围岩应力分布---------------------------------------------------------------------------60 §4.2 大斜度井、水平井的井壁围岩应力分布------------------------------------------------------62 第五章油田地应力及确定方法--------------------------------------------------------------------------66 §5.1 地应力的概念---------------------------------------------------------------------------------------66 §5.2 水力压裂法测地应力-------------------------------------------------------------------------------68 §5.3 分层地应力解释方法------------------------------------------------------------------------------71 第六章钻井过程中的井壁稳定问题--------------------------------------------------------------------74 §6.1 井壁力学失稳的形式与原因---------------------------------------------------------------------74 §6.2 井壁坍塌剥落---------------------------------------------------------------------------------------75 §6.3 井壁破裂---------------------------------------------------------------------------------------------80 §6.4 安全钻井液密度窗口------------------------------------------------------------------------------81 第七章水力压裂--------------------------------------------------------------------------------------------83 §7.1 裂缝几何形状---------------------------------------------------------------------------------------83 §7.2 裂缝延伸模型---------------------------------------------------------------------------------------84 第八章出砂问题--------------------------------------------------------------------------------------------92 §8.1 固相产出---------------------------------------------------------------------------------------------92 §8.2 防砂方法的分类------------------------------------------------------------------------------------93 §8.3 预测出砂机理---------------------------------------------------------------------------------------95 §8.4 数学模型---------------------------------------------------------------------------------------------97 第九章油藏固结问题-------------------------------------------------------------------------------------101第十章岩石动力学与应用----------------------------------------------------------------------------111 §10.1 弹性介质中的纵、横波------------------------------------------------------------------------111 §10.2 利用声波测井确定岩石的弹性和强度参数------------------------------------------------112 §10.3 声波测井在石油工程中的应用---------------------------------------------------------------117 §10.4 地震资料的工程预测理论---------------------------------------------------------------------121绪论1绪论一、岩石力学及其发展历史岩石力学是力学的一个分支。

我国深层岩石力学研究及在石油工程中的应用我国深层岩石力学研究及在石油工程中的应用近年来，我国在深层岩石力学研究领域取得了显著的进展，这些研究成果在石油工程中得到了广泛的应用。

深层岩石力学研究的目的是为了更好地理解地下岩石的力学特性，以便在石油勘探和开采过程中提供科学依据。

深层岩石力学研究主要涉及岩石的力学性能、应力状态、变形行为以及岩石与井壁之间的相互作用。

通过对深层岩石的野外观测、室内试验和数值模拟等手段的综合应用，研究人员可以得到深层岩石的力学参数，如弹性模量、泊松比、抗剪强度等，从而为石油工程提供可靠的数据支持。

在石油工程中，深层岩石力学研究的应用主要体现在以下几个方面。

深层岩石力学研究可以帮助确定井眼稳定性。

在钻井过程中，岩石与钻井液、钻杆等之间会发生相互作用，可能导致井壁塌陷或井壁稳定性下降。

通过对井壁稳定性进行深入研究，可以确定合理的钻井参数，降低事故风险，提高钻井效率。

深层岩石力学研究可用于油层开采中的地应力分析。

在油层开采过程中，地应力的大小和分布对采油效果具有重要影响。

通过研究地应力的变化规律，可以合理确定钻井方向、注水方案和压裂参数，从而提高采油效率。

深层岩石力学研究还可以用于岩石力学参数反演。

通过采集地震数据、井下测井数据等，结合岩石力学模型，可以对深层岩石的力学参数进行反演，如岩石的弹性模量、泊松比等。

这些参数的准确反演有助于评估油藏的储量、预测油藏的产能，为油田开发提供科学依据。

深层岩石力学研究还可以用于岩石破裂与断裂机理的分析。

在地下开采过程中，岩石的破裂与断裂现象经常发生，对油田的开发和生产造成一定的影响。

通过研究岩石的破裂与断裂机理，可以预测岩石的破裂形态和破裂扩展路径，为油田的开发和生产提供科学指导。

我国深层岩石力学研究在石油工程中具有重要的应用价值。

深层岩石力学研究的成果不仅可以为石油勘探和开采提供科学依据，还可以提高石油工程的安全性和效率。

未来，随着石油工程的不断发展和深水油气开发的推进，深层岩石力学研究将发挥更加重要的作用，为我国石油工程的发展做出更大的贡献。

石油工程岩石力学期末考试之名词解释1.岩石力学是运用力学原理和方法来研究岩石的力学以及与力学有关现象的一门新兴科学。

—建筑世界《岩石力学研究的现状和未来》 岩石力学是运用力学和物理学的原理研究岩石的力学和物理性质的一门科学，目的在于充分掌握和利用岩石的固有性质，解决和解释生产建设中的实际问题—《中国大百科全书－力学卷》岩石力学是研究岩石力学性能的理论和应用科学，探讨岩石对周围物理环境中力场的反应的力学分支—美国科学院岩石力学委员会2.粘性元件：简称牛顿体（N 体），它是应力与应变率服从粘性牛顿定律的线性粘性体。

塑性元件：简称圣维南体（S 体），其特性是：当应力小于屈服应力时，介质完全不产生变形；当应力大于屈服应力时，则产生塑性流动。

弹性元件：简称虎克体（H 体），它是应力应变服从虎克定量的弹性体。

可用一个弹簧来模拟。

（弹性元件、粘性元件、塑性元件都是基本变形单元）3.蠕变：固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。

4.孔隙度：岩石单元中孔隙体积V φ与实体骨架体积Vs 之间的比率5.渗透性：岩石中的多数孔隙是相互连通的，在一定压差作用下，岩石可以让流体在孔隙中流动的性质。

s V V ϕφ=6.渗透率：用于表征岩石渗透能力的一个参数。

绝对渗透率K：岩石完全为某种流体所饱和时，岩石与流体不发生物理化学反应，在压力作用下岩石允许该流体所通过能力的大小。

有效渗透率Ke：当岩石为两种或多种流体饱和时，岩石允许其中某种流体渗透能力的大小，不论此时其流体流动与否。

相对渗透率Kr：岩石的有效渗透率与绝对渗透率的比值。

7.原生孔隙：是在成岩过程中产生的孔隙。

次生孔隙：由于内、外力作用产生的孔隙。

8.孔隙压力：孔隙中的液体对颗粒产生的压力，这种压力与颗粒表面垂直，称为孔隙压力。

正常孔隙压力：岩石沉积速度和排流速度相平衡。

异常孔隙压力：岩石沉积速度大于排流速度9.有效围压：围压与孔隙液压之差。

（多孔岩石的强度取决于有效围压）10.天然应力：人类工程活动之前，天然状态下，岩体内部存在的应力，称为岩体天然应力或岩体初始应力，有时也称为地应力。

一、分析题（共4小题，每题20分，共80分）1. 重庆南川某页岩气井，水平段长度达4035米，在国内页岩气井水平段长度上取得重大突破。

页岩气地层微纳米尺度的孔隙和裂缝发育，水敏性强，与钻井流体作用后易发生井壁失稳现象。

研究表明，钻井流体的浸泡通常会弱化页岩的单轴抗压强度，请你结合所学知识分析：（1）若从钻井现场取若干页岩样品至实验室，如何开展岩石的单轴抗压强度试验？请写出具体的流程。

（2）试结合所学知识，综合分析影响岩石抗压强度的因素。

要求：（1）查阅相关资料进行独立分析；（2）回答要依据充分、结构合理、条理清晰、字迹工整；（3）如涉及公式、图表需要相应文字解释说明。

2. 岩石的强度准则是一种岩石强度特征的假说，请你结合所学知识回答：（1）试结合所学知识描述如何确定库伦准则中内粘聚力和内摩擦角参数？（2）目前除了库伦准则还学习了哪些强度准则，所学强度准则有什么区别？要求：（1）查阅相关资料进行独立分析；（2）回答要依据充分、结构合理、条理清晰、字迹工整；（3）如涉及公式、图表需要相应文字解释说明。

3. 请简述4种现有测试地应力大小的方法。

（1）描述每一种方法的原理。

（2）描述每一种测试方法的流程。

要求：（1）查阅相关资料进行独立分析；（2）回答要依据充分、结构合理、条理清晰、字迹工整；（3）如涉及公式、图表需要相应文字解释说明。

4. 井壁失稳问题将严重拖延钻井周期，明显增加钻井成本，是钻井作业中经常遇到的工程问题。

某油田一口井3500m-4000m段属于易坍塌地层，容易发生坍塌掉块、卡钻情况，请你结合所学知识分析：（1）若要顺利钻穿该井段，从岩石力学角度来看，如何确定保持井壁不发生坍塌的钻井液当量密度？请写出具体确定流程和方法。

（2）试结合所学知识，综合分析影响井壁坍塌的有关因素。

要求：（1）查阅相关资料进行独立分析；（2）回答要依据充分、结构合理、条理清晰、字迹工整；（3）如涉及公式、图表需要相应文字解释说明。

岩石力学在钻井工程中的第一个应用就是岩石的研磨性和可钻性，钻井的过程就是钻头研磨破碎地层岩石，从而形成一个从地上联通地下的通道，钻头在岩层的钻井过程中，随着钻进深度的增加，地层岩石的力学性质也会随着变化，如硬度，强度，在钻井过程中，施工工具不能像在地面施工一样可以随时检测到是否正常运行，而且中路如果钻具损坏，那么钻具的跟换也十分麻烦，所以钻具的选择就影响到钻井的速度和成本1 岩石力学在钻井工程中的应用岩石研磨性：岩石研磨性即是岩石磨损与其相摩擦物体的能力，除金刚石制作的钻具外，其他淬火钢或者合金钢钻具在钻进过程中，会因为与岩石的摩擦而逐渐变钝，甚至损坏，所以研究不同地层对不同材质的钻头的研磨性对于钻头优选，降低钻井成本具有十分重大的意义。

岩石可钻性：可钻性是表征破碎岩石的工具与岩石之间的力学参数，表示钻具钻进岩石的难易程度。

目前岩石可钻性的研究方法分为三种：室内岩心分析、实钻数据分析、测井估分析。

但是由于技术原因，目前对岩石可钻性的评估具有较大的局限，井壁稳定性：在石油工程发展早期，有很长时间人们都认为，井壁失稳是地应力和岩石自身强度作用引起的，认为只要加重钻井液密度就能克服这一问题，随着科学技术的发展和在井壁稳定方面研究的深入，钻井液和井壁岩石的物理—化学作用对井壁稳定性也被发现存在十分大的影响。

当岩石钻开后，破坏了原来岩石中的应力平衡，井壁周围应力变化，形成次生应力，这样可以求出井壁各点应力，在与岩石的强度比较接可以比较理想的判断井壁是否失稳，但是实际情况却不是这样的，由于在钻井过程中，有钻井液代替了原有的岩石，因此钻进液的物理化学性质对井壁的稳定性也有十分大的影响。

2 岩石力学在采油工程中的应用谈到采油工程，不得不谈到的就是出砂和防砂的问题。

在管道打进地下之后，导致井壁附近岩石应力集中，岩石的垂向应力变得很大，井壁的水平应力相应增加，周围的岩石容易遭到破坏，尤其是对于胶结程度低的岩石，这种破坏就更加明显。

石油工程岩石力学PPT整理之简答题（3*10=30 分）1.岩石力学的发展历史分为哪几个阶段？请简述一下每个阶段的特点。

答：按其发展进程可划分四个阶段：（1）初始阶段（19世纪末-20世纪初）这是岩石力学的萌芽时期，产生了初步理论，以解决岩体开挖的力学计算问题。

（2）经验理论阶段（20世纪初-20世纪30年代）该阶段出现了根据生产经验提出的地压理论，并开始用材料力学和结构力学的方法分析地下工程的支护问题。

（3）经典理论阶段（20世纪30年代-20世纪60年代）这是岩石力学学科形成的重要阶段，弹性力学和塑性力学被引入到岩石力学，确立了一些经典计算公式，形成围岩和支护共同作用的理论。

岩石力学发展到该阶段已经成为一门独立的学科。

在经典理论发展阶段，形成了“连续介质理论”和“地质力学理论”两大学派。

（4）现代发展阶段（20世纪60年代-现在）此阶段是岩石力学理论和实践的新进展阶段，其主要特点是，用更为复杂的多种多样的力学模型来分析岩石力学问题，把力学、物理学、系统工程、现代数理科学、现代信息技术等方面的最新成果引入到岩石力学。

而电子计算机的广泛应用为流变学、断裂力学、非连续介质力学、数值方法、灰色理论、人工智能、非线性理论等在岩石力学与工程中的应用也提供了可能。

2.简述岩石力学的研究内容。

答：⑴岩石的变形特征；（2）岩体的变形与强度；（3）岩石的强度理论;（4）地应力的测量方法；（5）岩体力学的工程应用.3.请简述岩石的蠕变及其机理。

答：岩石的蠕变：岩石在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。

岩石蠕变机理：化学键理论、破裂理论、摩擦理论、晶体缺陷理论4.岩石蠕变可分为哪几个阶段？答：（1）瞬时变形（2）初始蠕变或阻尼蠕变（3）稳态蠕变或等速蠕变（4）加速蠕变。

5.为精确描述岩石复杂的蠕变规律，许多学者定义了一些基本变形单元，这些基本单元有哪些？答：这些基本单元有弹性元件（弹簧）、粘性元件（阻尼器）和塑形元件（摩擦块）。

石油工程岩石力学石油工程岩石力学是石油工程领域中的一个重要分支，它涉及到岩石在石油开采和开发中的应力变形特性、岩石破坏机理、岩石力学参数等方面的理论和实验研究。

岩石力学研究的最终目标是为石油开采提供可靠的技术支撑。

一、岩石的力学性质在石油工程领域中，岩石是非常重要的一个研究对象。

岩石的力学性质是岩石力学研究的核心，主要包括力学性质、物理性质和工程性质等方面。

1.力学性质岩石的力学性质包括弹性模量、剪切模量、泊松比和强度等。

其中，弹性模量表示了岩石在受力时的弹性变形程度，剪切模量表示了岩石受到剪切应力时的抗剪能力，泊松比表示了岩石在受到应力时体积变化与形变变化的比值，强度则是岩石耐受破坏的极限应力。

2.物理性质岩石的物理性质包括密度、孔隙度、渗透性、热传导性、电导率等方面。

这些性质对于岩石的开采和开发非常重要。

例如，密度和孔隙度可以用来计算岩石的体积和储量，渗透性可以评估岩石中流体的运移特性，热传导性和电导率可以用来预测岩石下的油气储层的温度和电磁性质。

3.工程性质岩石的工程性质包括可塑性、变形能量、破坏模式和采油性能等方面。

这些性质对于岩石的开采和开发技术具有实际意义。

例如，可塑性可以评估岩石的塑性变形特性，变形能量可以评估岩石的变形能力，破坏模式可以指导岩石开采中的破裂预测和控制，采油性能可以指导油气的生产和提高开采效率。

二、岩石力学参数的测定岩石力学参数的测定是岩石力学研究中的关键问题之一，它关系到研究的可靠性和成果的实用性。

岩石力学参数的测定方法包括试验室测定和现场测定两种。

1.试验室测定试验室测定是一种传统的岩石力学参数测定方法，它包括标准试验和特殊试验两种。

标准试验包括压缩试验、引张试验和剪切试验等，通过标准试验可以获得岩石的弹性模量、剪切模量、泊松比和强度等力学参数。

特殊试验包括三轴试验、比较试验、应力波传播试验等，可以获得岩石的动态特性及其耐久性等参数。

2.现场测定现场测定是一种新兴的岩石力学参数测定方法，可以直接获取岩石在地质环境下的实际力学参数。