最新石油工程岩石力学期末考试PPT整理之简答题

最新石油工程岩石力学期末考试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：(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.
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）.
6.岩石力学的性质有哪些？请简明阐述一下.
答：根据岩石的应力-应变-时间关系，可将力学性质划分为弹性、塑性、黏性.（弹性是指在一定的应力范围内，物体受
外力作用产生变形，而除去外力（卸荷）后能够立即恢复其原有的形状和尺寸的性质；塑性是指物体受力后，在应力超过屈服极限是仍能继续变形而不立即断裂，除去外力（卸荷）后变形又不能完全恢复的性质；黏性是指物体受力后变形不能在瞬时完成，且应变速率随应力的大小而该改变的性质.）根据岩石的变形与破坏的关系，还可以将岩石性质划分为脆性和延性.（脆性是指物体受力后，变形很小是就发生破裂的性质；延性是指物体能承受较大变形而不丧失其承载力的性质.）
7.列举几种岩石蠕变模型，说明其物理含义并写出其结构符号.
答：（1）麦克斯韦尔模型：简称M体，由弹簧和阻尼器串联而成，模型符号可写成：M=H-N
（2）开尔文模型：将弹簧元件与粘性元件并联而成的模型称为开尔文模型，简称K模型.其结构符号为：
（3）柏格斯模型：麦克斯韦尔模型与开尔文模型串联形成的组合模型称为柏格斯模型.其模型符号：
8.简述岩石的库仑-纳维尔准则？ 库伦—纳维尔破坏准则是：
n f f σττ+=0 f τ为岩石剪切面的抗剪强度；0τ为岩石固有剪切强度，它与粘聚力C 相当，n f σ为剪切面上的摩擦阻力，而n σ为剪切面上的正应力；f 为岩石内摩擦系数ϕtg f =.
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.
9.复杂应力条件下岩石破坏机制有哪些？
答：(1)剪切破坏；(2)拉伸破坏；(3)塑性流动.
10.试说明摩尔包络线的特点.
答：
11.说明格里菲斯准则的内容并指出其理论的局限性.
答：内容：他认为：脆性材料中包含有大量的微裂纹和微孔洞.材料的破坏是由于这些微裂纹或孔洞在局部拉应力作用下产生扩展、联合的结果，而岩石就是这样一种包含大量微裂纹和孔洞的脆性材料. 局限性：（1）Griffith 在假设中忽略了裂隙与一定压力下可能产生闭合的事实，造成理论值与实测值之间有一定的差别；（2）Griffith 理论只说明了裂缝何时开始破裂，但不能说明裂缝是如何扩展或传播的.
12.什么是岩石的孔隙度？什么是岩石的渗透率？
答：岩石的孔隙度：指岩石单元中孔隙体积V φ与实体骨架体积Vs 之间的比率：
s V V ϕ
φ=
岩石的渗透率：用于表征岩石渗透能力的一个参数
13.简述达西定律及其应用范围.
答：达西渗透率定律：
应用范围/前提条件：（1）假设流体与岩石之间不发生物理化学反应；（2）渗流介质中只存在一种流体.
14.解释两相多孔介质应力—应变方程中各项的具体含义. 答：λ、G （剪切模量）为拉梅常数；C 、M 为描述两相介质的附加弹性模量；C 是固体与流体变形之间的耦合参数，M 是孔隙流体弹性性质的表征量.
15.简述油藏压实机理.
答：油藏压实是岩石所受压应力超过了岩石的抗压强度并发生塑性变
形的过程.
16.流体饱和多孔介质模型有何特点： （1）固体没有固结；（2）液体和固体的力学特性相互独立.
17.地应力的成因有哪些？
答：(1)地幔热对流；(2)板块边界受压；(3)岩浆侵入；(4)岩体自重应力场；(5)地质构造应力；(6)地表剥蚀；(7)水压与热应力.
18.进行地应力研究的意义.
答： （1）是所有地质力学问题中重要的初始条件；
KAJ L h -h KA Q ==12
（2）是勘探、钻井及油藏等石油工程的重要参数；
（3）是钻井工程中井壁稳定分析的重要参数；
（4）是采油工程中出砂防砂分析的重要参数；
（5）是油气层增产改造措施制定的重要参数.
19.地应力的确定方法有哪些？
答：（1）滞弹性应变恢复法；（2）差应变分析（DS）法；（3)声发射法；（4）波速各向异性.
20.井壁不稳定的危害.
答：（1）缩径；（2)井漏；（3）井塌.
21.井壁不稳定的原因以及稳定井眼的措施.
答：原因：（1）如果井眼内的泥浆密度过低，井壁应力将超过岩石的抗剪强度而产生剪切破坏（表现为井眼坍塌扩径或屈服缩径）；（2）如果泥浆密度过高，井壁将产生拉伸应力，当拉伸应力大于岩石的抗拉强度时，将产生拉伸破坏（表现为井漏）.
措施：在工程实际中，可以通过调整泥浆密度，来改变井眼附近的应力状态，达到稳定井眼的目的.
22.井壁失稳的影响因素有哪些？
答：（1）地质力学因素，如原地应力状态；（2）岩石的综合性质，岩石的强度和变形特征等；（3）钻井液的综合性质；（4）其它工程因素，如打开井眼的时间、裸眼长度等.
23.井壁稳定的研究方法.
答：主要有三种：一是泥浆化学研究，二是岩石力学研究，三是化学
和力学耦合起来研究.
24.影响裂缝延伸的主要因素.（写三四个差不多了）
答：（1）地层中不同层位的地应力；（2）裂缝地层的相对厚度；（3）地层之间的边界状况；（4）地层弹性模量、泊松比、断裂韧性等岩石力学参数的分布；（5）裂缝内的压裂梯度；（6）地层中孔隙压力的分布；（7）地层中的孔隙度、渗透率等物理参数.
25.出砂的机理.
答：（1）剪切破坏机理；（2）拉伸破坏机理.
两种机理同时作用并相互影响，剪切引起地层破坏后，地层颗粒更容易在产液拖拽力作用下发生运移.
26.影响出砂的因素.
答：（1）地质因素；（2）开采因素；（3）完井因素.
27.出砂原因.
答：（1）岩石的胶结强度：胶结物少、胶结强度低是油井出砂的主要内因；（2）岩石的应力状态；（3）开采因素的影响；（4）注水井停注的影响，是注水井出砂的主要原因.
28.出砂的危害.
答：①导致地层亏空，地层坍塌，损坏套管；②造成油井减产停产，油井出砂最容易造成砂埋油层、砂堵油管、地面管汇和贮油罐积砂；
③加快磨损井下管柱，工具及地面设备；④增加原油处理难度；
⑤增加环境污染及运输处理等问题.
29.油气井防砂方法.
答：砂拱防砂、化学防砂、热力焦化防砂、机械防砂、复合防砂、其它防砂方法.。