中国石油大学(华东)岩石力学复习参考

中国石油大学（华东）现代远程教育《岩石力学》综合复习资料一、填空题1、当岩石孔隙度增大或孔隙压力增大时，岩石强度（1）；当围压增大时，岩石强度（2）。

2、对于岩石而言，破坏前的应变或永久应变在（3）可作为脆性破坏，（4）作为延性破坏，（5）为过渡情况。

3、围压影响着岩石的残余强度。

随着围压加大，岩石的残余强度逐渐增加，直到产生（6）或（7）。

4、随着围压的增加，岩石的破坏强度、屈服应力及延性都（8）。

5、抗剪强度一般有两种定义：一种是指（9）；另一种定义为（10）。

前者考虑到剪切破坏时岩石中包含（11）和（12）；后者仅仅取决于（13）。

因此，亦有人称前者为（14），称后者为（15）。

确定岩石抗剪强度的室内实验常采用（16），从岩石三轴实验可知，当围压较低时，岩石剪切破裂线近似为（17）；但当围压较高时则为（18）。

6、岩石的抗拉强度是指（19）。

可采用（20）方法来测定岩石的抗拉强度，若试件破坏时的拉力为P，试件的抗拉强度为σ，可用式子（21）表示。

7、在物理环境不变的条件下，若盐岩颗粒较大，则蠕变应变率（22）。

岩石蠕变应变率随着湿度的增加而（23）。

8、为了精确描述岩石的复杂蠕变规律，许多学者定义了一些基本变形单元，它们是（24）、（25）、（26）。

将这些变形单元进行不同的组合，用以表示不同的变形规律，这些变形模型由（27）、（28）、（29）。

9、在岩体中存在大量的结构面（劈理、节理或断层），由于地质作用，在这些结构面上往往存在着软弱夹层；其强度（30）。

这使得岩体有可能沿软弱面产生（31）。

10、Griffith理论说明了裂缝（32），但不能说明裂缝（33）。

11、在加压过程中，井眼的切向或垂向的有效应力可能变成拉应力，当此拉应力达到地层的（34）时，井眼发生破裂。

此时的压力称为（35）。

当裂缝扩展到（36）倍的井眼直径后停泵，并关闭液压系统，形成（37），当井壁形成裂缝后，围岩被进一步连续地劈开的压力称为（38）。

如果围岩渗透性很好，停泵后裂缝内的压力将逐渐衰减到（39）。

二、选择题1、围压增加，岩石的弹性模量（）。

A、增大B、减小C、不变2、岩石的变形能力越大，岩石的（）越大。

A、脆性B、塑性C、刚性3、岩石的峰值强度随围压的增加而（）。

A、增大B、减小C、不变4、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5、岩石的抗拉强度一般通过（）实验获取。

A、直接拉伸B、三轴实验C、巴西实验6、一般情况下，岩石的抗拉强度（）抗压强度。

A、等于B、小于C、大于7、钻井过程中地层发生剪切破坏时，发生（）。

A、井塌B、井漏C、缩径8、地层坍塌压力越高，井壁越（）。

A、稳定B、不稳定C、无关三、判断改错题1、岩石分为沉积岩、变质岩、火成岩三类，化石存在于这三类岩石中。

（）2、对于砂岩来说，不同交接物的连接强度不同，他们的大小顺序是：铁质〉硅质〉钙质〉泥质。

（）3、砂岩中存在四种基本孔隙结构：粒间孔隙、溶蚀孔隙、微孔隙和裂隙，其中微孔隙和裂隙属于次生孔隙。

（）4、砂岩中存在三种胶结类型，它们的强度大小为：基底胶结〉接触胶结〉孔隙胶结。

（）5、以下三种孔隙度的关系为：绝对孔隙度〉连通孔隙度〉流动孔隙度。

（）6、岩石在常温常压下的变形特征与深层一致。

（）7、岩石的弹性模量是轴向应力-轴向变形曲线的斜率。

（）8、围压越高，岩石的变形能力越大。

（）四、简答题1、岩石力学的复杂性体现在什么地方？2、按照孔隙度值来划分或评价储集层，其标准是什么？3、简述岩石的库仑-纳维尔准则？4、原地应力分布的基本规律有哪些？5、影响井眼围岩应力状态和破坏准则的因素有哪些？6、简述钻井过程做破裂压力试验求取原地应力的过程？7、出砂给生产带来的危害有哪些？五、计算题1、假定岩石由半径为1mm的矿物小球按立方堆积（下图）组成，计算其孔隙度和孔隙比表面积。

再假定岩石由半径为1cm的矿物小球按立方堆积组成，计算其孔隙度和孔隙比表面积。

并讨论尺度效应。

2、在实验室中，3小时完成岩石试样10%的应变，请计算应变率是多少？如果换成1年又是多少？3、某地层岩样做单轴强度实验，应力应变关系曲线如图所示，岩样的直径为25.4mm，高度为50mm，试确定此岩心的杨氏模量、体积模量和泊松比？4、如果知道了地下岩石某一点的平面应力状态如下：σx=20MPa, σy=10MPa,τxy=10MPa（1）画出应力莫尔圆；（2）计算σ1,σ2,τmax参考答案一、填空题：1、降低；2、增加；3、3%以下；4、5%以上；5、3-5%；6、延性流动；7、应变硬化；8、增加；9、试件在法向载荷作用下，岩石剪切破坏面上的最大剪应力；10、纯剪切时（即没有法向载荷），剪切破坏面上的最大剪应力；11、粘聚力；12、内摩擦角；13、粘聚力；14、抗剪强度；15、抗切强度；16、直接剪切试验；17、直线；18、曲线；19、试件在单轴拉伸条件下达到破坏时的极限应力；20、巴西劈裂试验；21、2pπdl；22、相对减小；23、增大；24、线弹性元件（弹簧）；25、粘性元件（阻尼器）；26、塑性元件（摩擦块）；27、麦克斯韦尔模型；28、开尔文模型；29、柏格斯模型；30、远低于岩体本身的强度；31、剪切滑移；32、何时开始破裂；33、是如何扩展和传播的；34、抗拉强度；35、破裂压力；36、3；37、“瞬时停泵”压力Ps；38、传播压力Ppro；39、地层孔隙压力Pp。

二、选择题：答案：1.A ；2.B ；3.A ；4、B；5、C；6、B；7、A和B；8、A 三、判断改错题：1、×。

把“这三类岩石”改为“沉积岩”。

2、×。

把“铁质〉硅质〉钙质〉泥质”改为“硅质〉铁质〉钙质〉泥质”。

3、×。

把“其中微孔隙”改为“其中溶蚀孔隙”。

4、×。

把“基底胶结〉接触胶结〉孔隙胶结”改为“基底胶结〉孔隙胶结〉接触胶结”。

5、√。

6、×。

把“一致”改为“不一致”。

7、×。

把“是轴向应力-轴向变形曲线的斜率”改成“通常采用切线模量和割线模量这两种方法表示”。

8、√。

四、简答题：1、岩石力学的复杂性体现在什么地方？岩石力学的复杂性表现在：⑴岩石的破裂特性；⑵尺寸效应；⑶抗拉强度；⑷地下水的影响；⑸风化；⑹岩体外载。

2、按照孔隙度值来划分或评价储集层，其标准是什么？答：按照孔隙度值来划分或评价储集层，其标准是：υ<5% 极差储层5%<υ<10% 差储层10%<υ<20% 良好储层υ>20% 特好储层3、简述岩石的库仑-纳维尔准则？库伦—纳维尔破坏准则是：f=τ0+fσn第5/7页τf为岩石剪切面的抗剪强度；τ0为岩石固有剪切强度，它与粘聚力C相当，fσn为剪切面上的摩擦阻力，而σn为剪切面上的正应力；f为岩石内摩擦系数f=tgϕ。

这个准则认为岩石沿某一面发生剪切破裂，不仅与该面上剪切力大小有关，而且与该面的正应力有关。

岩石并不沿着最大剪应力作用面产生破坏，而是沿着其剪应力与正应力达到最不利组合的某一面产生破裂。

4、原地应力分布的基本规律有哪些？原地应力分布的基本规律有：地壳中主应力为压应力，方向基本上是铅垂和水平的；水平应力分布比较复杂；在一个相当大的区域内，最大主应力方向是相对稳定的；高应力地区岩心饼化与地应力差有关，导致井眼等地下结构不稳定。

5、影响井眼围岩应力状态和破坏准则的因素有哪些？概括起来，影响井眼围岩应力状态和破坏准则的因素可分为四大类：（1）地质力学因素，原地应力状态、地层孔隙压力、原地温度、地质构造特征等。

这些因素是不可改变的，只能准确地确定它们。

（2）岩石的综合性质，岩石的强度和变形特征、孔隙度、含水量、粘土含量、组成和压实情况等。

（3）钻井液的综合性质，化学组成、连续相的性质、内部相的组成和类型、与连续相有关的添加剂类型、泥浆体系的维护等。

特别是对于泥页岩和泥质胶结的砂岩，钻井液对它们的物理力学性质的影响非常大。

（4）其它工程因素，包括打开井眼的时间、裸眼长度、井身结构参数（井深、井斜角、方位角）、压力激动和抽吸等。

这些因素和参数之间相互作用、相互影响，使井壁稳定问题变得非常复杂。

6、简述钻井过程做破裂压力试验求取原地应力的过程？地层破裂压力试验包括地层的破裂、裂纹的延伸、瞬时停泵裂缝闭合及裂缝重张等环节。

瞬时停泵压力即为最小水平主地应力，破裂压力与重张压力的差为抗拉强度，由破裂压力公式可进一步求出最大水平主地应力。

7、出砂给生产带来的危害有哪些？出砂给生产带来的危害可概括为三类：（1）井下、井口采油设备的磨损和腐蚀。

产液中带砂使各种采油泵、管线受到磨损，大大缩短了它们的寿命。

对于输油管线由于磨粒磨损加快了腐蚀速度。

（2）井眼稳定问题。

如：由于出砂而导致井眼报废，由于过分出砂而导致套管挤毁。

（3）井下出砂的处理问题，若井眼出砂就要采取防砂措施，由于环保等原因对循环到地面的油砂要进行处理，增加了附加成本。

五、计算题：1、解：①对于半径为1mm的矿物小球立方堆积的岩石，取其边长为2mm的正方体，正好容纳1个矿物小球：4φ=1-3π1233=1-0.52=0.48=48%2SSA=4π123=π2=1.57(mm/mm) 23②对于半径为1cm的矿物小球立方堆积的岩石，取其边长为2cm的正方体，正好容纳1个矿物小球：4φ=1-3π1233=1-0.52=0.48=48%SSA=4π1232=π2=1.57(cm/cm)=0.157mm/mm 2323③经计算可知，对于半径不同的相同粒径的矿物小球按立方堆积时，其孔隙度都为48%，但孔隙比表面积都缺不一样。

岩石的颗粒越细，孔隙比表面积越大。

•2、解：ε=dεdt=10%3*3600=10-5/s•ε=dεdt=10%365*24*3600=10%3.2*107=3.1⨯10-9/s3、解：E=σε=1004%∆P=2500(MPa) 100+0+0K=∆PQ=ε1+ε2+ε3==1667(MPa)0.04-0.01-0.01ν=-4、εRεA=--1%4%=0.25(1) 应力莫尔圆(2) 如图可知：τmax=r=12σx-σy2+τxy-τyx2=12(20-10)2+(10+10)=11.2(MPa) 2σ1=σ2=σx+σY2-r=+r=20+102+11.2=26.2(MPa) σx+σY220+102-11.2=3.8(MPa)。