《[阿果石油网]_石油工程岩石力学(071017稿)》.pdf

石油工程岩石力学 陈勉，金衍，张广清著 序言 序 我自 1992 年开始为中国石油大学（北京）的博士、硕士研究生和本科生开授石油工程 岩石力学的有关课程，同时在国家自然科学基金、霍英东基金、国家“863”项目以及中石 油、中石化、中海油的支持下，从事石油勘探开发中有关地应力、井壁稳定性、水力压裂、 套管损坏和油井出砂等问题的研究。本书中相当篇幅的内容反映了我所在研究小组的研究成 果。 本书共分九章。第一至第三章叙述岩石变形与强度的基础理论；第四至第九章研究井壁 稳定、水力压裂等石油工程应用问题。 本书的出版得到了中国石油大学（北京）的有力支持和帮助。金衍博士、张广清博士参 与了全书的编写。我的研究生陈治喜博士、张旭东博士、杨丽娜博士、李军博士、陈军海博 士、赵颖博士、王怀英硕士、庞飞硕士、耿宇迪硕士等为本书的出版提供了重要的材料。赵 海峰博士、邱康博士、彭晓佳硕士等参与了繁重的校对清样工作。中国石油大学（北京）刘 希圣教授、北京大学殷有泉教授、中国矿业大学姜耀东教授对本书进行了校阅。他们的帮助 与支持使得本书的撰写变成了一件愉快的工作。在此向他们表示感谢。 陈勉 2007 年 5 月 1 日 北京昌平 序言 内容简介 本书系统阐述了石油工程岩石力学的基本概念、基本原理、测试技术和工程应用，重点 讨论了地应力测量与解释、井壁稳定、水力压裂、油井出砂、套管损坏等问题。 本书可供钻井工程、油气田开发工程、油气储运工程、测井工程、地球物理勘探、工程 地质、土木工程、岩石力学、工程力学等专业的师生，以及相关科技人员阅读、参考。 前沿 1 前言 一、岩石力学发展概况 岩石力学是力学的一个分支。在《中国大百科全书—力学卷》中对岩石力学的定义为： “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”。美国科学院岩石力学 委员会1966年曾给岩石力学下过定义，认为：“岩石力学是研究岩石力学性能的理论和应用 的科学，是探讨岩石对其周围物理环境中力场的反应的力学分支”。应该指出，第二个定义 更加强调岩石材料全部赋存于地质环境中，这些材料的自然特征决定于其形成的方式和周围 的地质作用。 人类与岩石的交往也许起源于70—20万年前，“北京猿人”所生活的周口店龙骨山岩石洞 穴。人类对岩石最早的认识也许不过是抛掷石块射杀猎物，或做成锐器砍剁动物骨肉。人类 与岩石的亲密情感，大概是从在岩石上刻画开始。公元2000年考古家在埃及南部一处荒谷的 岩壁上发现刻有古埃及象形文字铭文，据查这些石刻距今已有4000年之久。公元595～605 年，隋朝工匠李春主持建造了世界上现存最古老的石拱桥--赵州桥（又称安济桥）。古时人 们对于岩石的力学性质所知甚少，唐中书令张嘉贞著《安济桥铭》中记载：“赵州蛟河石桥， 隋匠李春之迹也，制造奇特，人不知其所以为” 。那时，岩石给人们的印象是恒久不变。关 于岩石的流变性，我们在莎士比亚《十四行诗》中发现这样的诗句：“当岩石，无论多么险 固，或钢扉，无论多坚强，都要被时光熔化”。雨果在其名著《悲惨世界》还有关于水力破 岩的比喻：“人心和岩石一样, 也可以有被水滴穿的孔”。 岩石力学的发展是与人类活动紧密联系的。但是，作为一门学科，岩石力学是近五十年 才发展起来的。目前，在水电建设中，大型电站的坝高可达三百米，石油地质钻井深度已达 10000米以上，最深的水平井已达6000米以上，而研究地壳变形时，涉及到的深度达五、六 十公里、温度在1000℃以上，必需考虑的时间效应为几百万年。而且更巨大和复杂的岩石工 程还在日益增加，从而有力地促进了岩石力学的发展。