石油工程岩石力学教学大纲

《石油工程岩石力学》教学大纲

一、课程基本信息

1、课程英文名称：Rock Mechanics for Petroleum Engineering

2、课程类别：专业选修课程

3、课程学时：总学时 32 ，实验学时：4

4、学分：2

5、先修课程：工程力学、地质学、石油工程专业课程

6、适用专业：石油工程

7、大纲执笔：石油工程教研室刘向君

8、大纲审批：石油工程学院学术委员会

9、制定(修订)时间：2006.11

二、课程的目的与任务

《石油工程岩石力学》课程是石油工程专业的一门应用基础课程，是石油工程专业改革与建设的产物。随着国内外油气田开发难度的加大，我国石油天然气工业迫切要求石油工程高等教育能够迅速提供大量思想素质高、知识面宽、基本功扎实、适应能力强和具有开拓创新能力的专业技术人才。因此，《石油工程岩石力学》课程也是应石油工业新形势而诞生的一门课程。

本课程强调理论与实践相结合，旨在培养和提高学生分析问题和解决问题的能力，使学生掌握分析及解决石油工程相关方面一般性问题的基础理论知识，为学生在其今后的工程实践方面，提供一定的启发和帮助。

三、课程的基本要求

为了达到该门课程的目的，就需要学生通过对该门课程的学习，不仅能够了解岩石力学的相关基础理论，而且应该具备应用岩石力学解决相关工程技术问题的意识。为此，要求：

1、掌握岩石力学的基本概念、基本理论、方法和原理；

2、岩石力学的基本研究内容与研究方法；

3、对常见工程问题如井壁稳定性等有个基本了解；

4、初步具备综合分析和应用岩石力学分析解决相关工程技术问题的能力。

四、教学内容、要求及学时分配

（一）理论教学

绪论（1学时）

建立岩石力学的概念、岩石力学研究对象的特殊性、石油工程岩石力学研究对象的特点，了解岩石力学在石油与天然气勘探开发中的重要作用，增强学生工程意识，激励学生学习该课程的积极性。

第一章岩石的分类及性质（2学时）

一、岩石的分类

二、岩石的物理性质

三、岩石的非均质性和各向异性

第二章岩石强度及破坏准则（5学时）

第一节岩石强度、应力与应变（2学时）

一、基本概念

二、岩石强度及实验室测试方法

三、岩石强度参数的矿场获取方法

四、岩石弱胶结结构面对岩石强度的影响

五、影响岩石力学性质的因素

第二节弹性和弹性模量（1学时）

一、线弹性和胡克定律

二、弹性模量

第三节岩石强度破坏准则（2学时）

重点：岩石强度的基本概念、实验室测定技术、影响岩石力学性质的因素

第三章应力-应变及地应力测试技术（4学时）

第一节岩石应力-应变曲线（1学时）

一、岩石的变形类型

二、岩石的应力-应变关系曲线

三、力学本构关系

第二节地应力及其测量技术（3学时）

一、地应力

二、地应力确定方法

三、孔隙压力预测方法

重点：岩石应力、应变的基本概念、应力-应变曲线特征、影响岩石变形破坏的因素、地应力确定方法

难点：应力-应变曲线特征、力学本构关系

第四章粘土矿物水化对岩石强度和地应力的影响（2学时）

一、粘土矿物

二、粘土矿物与水的相互作用

三、粘土矿物水化对岩石强度和应力分布的影响

重点：水化对岩石强度和应力分布的影响

难点：粘土矿物与水的相互作用

第五章流固耦合（2学时）

一、基本概念

二、岩石的有效应力

三、岩石变形对渗流的影响

重点：有效应力、流固耦合

难点：变形对渗流的影响

第六章基于岩石力学开展裂缝静动态特征研究（4学时）

第一节裂缝发育影响因素与裂缝分类（1学时）

一、影响裂缝发育的因素

二、裂缝分类与等级划分

第二节裂缝的预测和特征研究（3学时）

一、裂缝描述参数

二、基于岩石力学进行裂缝的识别与描述

三、裂缝的应力敏感性

四、裂缝闭合临界流体压力计算

重点：应力对裂缝发育的影响、裂缝的应力敏感性、裂缝闭合临界流体压力

难点：应力对裂缝发育的影响、裂缝闭合临界流体压力

第七章岩石力学在钻井工程中的应用（4学时）

一、基本概念（1学时）

二、钻井井壁稳定性分析原理（2学时）

三、影响井壁稳定性的因素分析（1学时）

重点：井壁稳定性分析原理、基本概念

难点：井壁稳定性分析原理

第八章岩石力学在完井工程中的应用（2学时）

一、地层强度、地应力对射孔的影响

二、在出砂机理及防砂完井中的应用

重点：基本概念

难点：基本概念

第九章岩石力学在油气田开发工程中的应用（2学时）

一、基本概念

二、地应力分布对开发井网部署的影响

重点：基本概念

难点：基本概念

（二）实验教学

岩石抗张、抗压强度实验（2学时）（演示型）

泥页岩水化实验（2学时）（演示型）

1、了解岩石的力学行为；

2、对井下介质对泥页岩强度的影响有直观的认识；

加强对课堂教学内容的理解，培养学生观察和分析实验的能力以及实事求是、严谨踏实的科学作风。

五、考试考核办法

作业＋笔试

六、教材及参考书

(一)教材

刘向君,罗平亚. 《岩石力学与石油工程》,北京：石油工业出版社,2004.10 (二)参考书

刘向君，罗平亚.《石油测井与井壁稳定》，北京：石油工业出版社,1999.09 于学馥等;地下工程围岩稳定分析;煤炭工业出版社;1983

周思孟;复杂岩体若干岩石力学问题;水利电力出版社;1998

徐志英;岩石力学;水利电力出版社;1986