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第一篇 岩土工程地质特性3

第一章 工程地质条件3

第一节 岩土的类型3

一、造岩矿物3

二、土的成因类型12

三、岩石15

第二节 地貌与第四纪地质21

一、地貌21

二、第四纪地质27

第三节 地质构造29

一、构造运动与地质构造29

二、岩层产状与地层接触关系32

三、褶皱35

四、节理40

五、断层43

六、新构造运动——地震46

七、地质构造对天然气井工程的影响49

第四节 地下水51

一、地下水的基本概念51

二、地下水的分类53

三、地下水的补给、径流与排泄58

四、水文地质测试64

第二章 土的工程地质性质67

第一节 土的物理性质指标67

一、直接测定的基本物理性质指标67

二、计算得到的土的物理性质指标68

第二节 黏性土的水理性质69

一、黏性土的稠度69

二、特征含水量69

三、塑性指数IP和液性指数IL69

四、黏性土膨胀、收缩和崩解70

第三节 土的力学性质70

一、土的压缩性及其指标70

二、土的抗剪强度71

第四节 土的工程分类72

一、土的分类标准72

二、地基土的分类74

第三章 岩石的工程地质特性76

第一节 岩石的基本物理性质76

一、岩石的重力性质76

二、岩石的孔隙性76

三、岩石的声学特征77

第二节 岩石的水理性质78

一、岩石的容水性78

二、岩石的持水性78

三、岩石的给水性78

四、岩石的渗透性78

五、岩石的软化性81

六、岩石的膨胀性及崩解性81

第三节 岩石的热理性81

一、体胀系数81

二、线胀系数81

三、热导率81

四、地温梯度82

五、热流密度82

第四节 岩石的力学性质82

一、岩石的强度83

二、弹性与塑性87

三、研磨性与可钻性91

第四章 岩体的工程地质特性99

第一节 岩体的风化及风化岩体的特征99

一、风化及风化作用99

二、影响岩体风化的因素99

三、岩体风化程度的划分100

第二节 岩体结构特征100

一、结构面的成因类型及特征101

二、软弱夹层及泥化夹层102

第三节 岩体的力学性质103

一、岩体的强度特性103

二、岩体的变形特性104

三、岩体的流变特性105

第四节 岩体工程分级106

第二篇 天然气井井场工程地质111

第五章 井场工程地质灾害及选址规划111

第一节 地质灾害概述111

一、国内典型地质灾害111

二、井场工程典型地质灾害113

第二节 井场选址规划120

一、井场选址规划比选120

二、井场规划应注意的环境地质问题123

第三节 地质灾害危险性评估127

一、地质灾害危险性评估体系127

二、地质灾害危险性评估流程129

第四节 地质灾害调查计算133

一、崩塌调查计算133

二、滑坡调查计算135

三、泥石流调查计算138

四、地面塌陷调查分析141

第五节 地质灾害防治体系141

一、地质灾害防治流程142

二、地质灾害防治体系142

第六章 井场工程地质勘察148

第一节 工程地质测绘148

一、测绘的意义与特点148

二、测绘的主要内容149

三、井场工程测绘的主要内容154

第二节 岩土工程勘探与评价155

一、岩土工程勘探的任务155

二、岩土工程勘探的特点156

三、岩土工程勘探的手段156

第三节 岩土工程原位测试161

一、静力载荷试验162

二、静力触探试验163

三、动力触探试验166

四、标准贯入试验167

五、岩土测试及试验指标的选取170

第七章 井场道路工程地质问题及对策174

第一节 道路选线工程地质问题174

一、道路选线主要影响因素174

二、道路选线过程中主要工程地质问题175

第二节 路基常见工程地质问题179

一、路堤概念及常见工程地质问题179

二、路堑概念及常见工程地质问题183

三、路基常见工程地质问题对策185

第八章 井场地基工程地质问题及对策188

第一节 地基变形和破坏的基本类型188

一、地基变形的概念188

二、地基变形破坏的基本类型188

三、地基的剪切破坏189

第二节 地基承载力特征值确定191

一、按土的物理力学性质及野外鉴别结果确定承载力193

二、按标准贯入或轻便触探试验锤击数确定承载力195

第三节 基底压应力及地基沉降的分布与计算196

一、按弹性理论方法计算196

二、按应力扩散角分布理论计算199

三、基底底面下附加应力计算199

四、典型井场地基沉降的分布与计算200

第四节 地基处理对策208

一、井场常用基础类型208

二、井场常用地基处理212

第九章 井场边坡工程地质问题及对策222

第一节 边坡变形破坏的基本类型222

一、土质边坡的变形破坏类型223

二、岩质边坡变形破坏类型224

第二节 边坡稳定性分析方法224

一、边坡应力分布特征225

二、力学分析法233

三、工程地质分析法237

四、其他方法237

第三节 常见井场边坡工程地质问题239

一、常见边坡工程地质问题239

二、常见基坑工程地质问题243

第四节 井场边坡/基坑支护245

一、井场边坡支护方案245

二、井场基坡支护方案249

第三篇 天然气井井下工程地质255

第十章 天然气井下工程地质255

第一节 天然气开采中的工程地质问题255

一、钻井过程中的常见工程地质问题255

二、完井过程中的工程地质问题262

三、采气过程中的工程地质问题264

第二节 天然气井下工程地质研究对象264

一、天然气井下工程地质研究目标265

二、天然气井下工程地质研究内容265

第三节 天然气井井下工程地质常用技术方法266

一、工程地质环境分析266

二、岩心室内实验研究266

三、地震及测井数据分析266

四、专业软件应用267

第十一章 井下裂缝预测与识别268

第一节 裂缝及其主要控制因素268

一、裂缝成因类型268

二、裂缝发育的主要控制因素269

三、裂缝表征参数271

第二节 裂缝的地震预测技术272

一、裂缝地震响应岩石物理模拟272

二、基于地史成因的裂缝预测技术276

三、地震属性裂缝预测技术281

四、P波方位各向异性裂缝检测技术285

五、转换波方位各向异性裂缝预测290

六、横波分裂裂缝检测技术292

七、裂缝建模299

第三节 裂缝的测井识别技术301

一、裂缝识别技术301

二、裂缝有效性评价技术305

第四节 致密砂岩裂缝性气层储层保护技术309

一、致密砂岩裂缝性气层储层保护难点309

二、致密砂岩裂缝性气层储层保护关键技术310

三、现场应用及效果312

第十二章 地层孔隙压力及预测313

第一节 异常地层孔隙压力及其成因313

一、概述313

二、异常地层压力成因314

第二节 异常地层孔隙压力预测方法317

一、测井资料预测地层孔隙压力方法317

二、地震资料预测地层孔隙压力方法320

三、钻井资料预测地层孔隙压力方法321

第三节 XC气田地层压力预测技术应用322

一、正常压实趋势线建立322

二、地层压力剖面建立322

第十三章 地应力及确定325

第一节 地应力的基本概念325

一、地应力来源325

二、地应力分布规律326

三、地应力在石油天然气工程中的应用326

第二节 现今地应力确定方法327

一、矿场水力压裂法327

二、岩石声发射法329

三、差应变法330

四、井径分析法331

第三节 地应力方向确定方法332

一、井壁崩落法332

二、古地磁测量法332

三、波速各向异性分析法335

四、微地震测量法336

五、定向取心分析法336

第四节 分层地应力剖面336

一、垂向地应力预测模型336

二、水平地应力预测模型337

三、地应力剖面预测实例339

第五节 地应力场有限元模拟340

一、有限元的基本概念340

二、地应力场有限元模拟的方法原理340

三、XC构造地应力场有限元模拟342

第十四章 天然气井井壁稳定性344

第一节 井壁稳定性机理344

一、基本概念344

二、井壁稳定性特征344

三、井壁稳定性机理345

第二节 井壁力学稳定性346

一、直井井壁稳定判断准则346

二、斜井井壁稳定性判断准则348

三、软弱结构面的井壁稳定分析352

四、安全钻井液密度窗口354

五、井壁力学稳定性规律357

六、欠平衡状态下的井壁稳定性分析359

第三节 井壁化学稳定性363

一、页岩水化失稳机理363

二、井壁化学稳定性影响因素366

三、井壁化学稳定参数测井分析368

四、井壁化学稳定控制技术370

第四节 井壁力学与化学耦合稳定性371

一、力学与化学耦合力学方程371

二、水化对井周应力分布状态的影响373

三、水化作用下维持井壁稳定的钻井液密度374

四、泥页岩地层的坍塌周期375

五、气体钻水平井井壁稳定性评价381

第五节 井壁稳定性与钻完井方案优化384

一、优化井眼轨迹384

二、确定安全钻井液密度窗口385

三、钻井液性能优化387

四、优选钻井方式389

五、优化井身结构390

六、优选完井方式391

第十五章 水力压裂储层改造394

第一节 水力裂缝的起裂394

一、水力裂缝起裂模型394

二、现场应用举例395

第二节 三维压裂模型396

一、宽度方程396

二、压裂液的二维流动方程396

三、压裂液总体积守恒方程397

第三节 岩石断裂韧性397

一、断裂力学理论398

二、SNBD试件断裂韧性的计算399

三、测井资料预测岩石断裂韧性400

第四节 井周应力状态及压裂抗张判据400

第五节 重复压裂404

一、重复压裂裂缝重定向机理404

二、重复压裂数学模型及有限远数值解404

三、重复压裂裂缝因素影响分析406

四、重复压裂现场应用409

五、重复压裂发展趋势411

第六节 地应力与压裂优化设计411

一、最小水平主应力的值与压裂施工压力和破裂压力411

二、地应力与压裂液的选择412

三、地应力与支撑剂的选择413

四、地应力与施工排量的关系413

五、地应力与压裂施工功率414

六、现场应用实例414

第十六章 气井套管损坏416

第一节 套管损坏机理416

一、套管损坏的地质与工程因素416

二、套管损坏的力学机理417

第二节 复杂地应力条件下的套管受力分析420

一、定向井井壁稳定三维有限元分析模型420

二、定向井套管受力有限元分析422

第三节 盐岩蠕变套管受力分析425

一、轴向力425

二、内压力426

三、盐层套管蠕变外挤压力428

第四节 泥岩层套管受力分析431

第五节 PG气田套管损坏实例分析432

一、套损概况432

二、套损井段地质特征433

三、套管损坏的原因433

四、套管损坏对策435

第十七章 典型气田井下工程地质评价及其利用437

第一节XC气田井下工程地质评价437

一、地质背景437

二、工程地质特征437

三、复杂井下工程地质问题445

四、井下工程技术对策446

第二节 在深井钻井提速中的应用451

一、XC气田深井钻井现状451

二、X10井安全优快钻井方案优化及应用效果451

第三节 在中深井施工设计优化中的应用454

一、钻井工程优化454

二、完井工程优化458

三、储层改造优化460

参考文献462