Petroleum Related Rock Mechanics, Volume 53, Second Edition pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Fjaer, E./ Holt, R. M./ Horsrud, P./ Raaen, A. M./ Risnes, R.

出品人:

页数:514

译者:

出版时间:2008-1

价格:1488.00

装帧:

isbn号码:9780444502605

丛书系列:

图书标签:

• Petroleum
• Rock Mechanics
• Energy
• Geophysics
• Geology
• Engineering
• Reservoir
• Fracturing
• Pore Pressure
• Wellbore Stability

石油相关岩石力学，第 53 卷，第二版：图书简介 主题： 深入探讨油气田开发中的关键岩石力学原理、应用与最新进展。 目标读者： 地质工程师、岩土工程师、石油工程师、地球物理学家、油气田开发人员、以及从事非常规油气（如页岩气、致密砂岩）研究的科研人员和高级学生。 本书定位与价值： 《石油相关岩石力学，第 53 卷，第二版》是该领域内一部里程碑式的著作，它在第一版的基础上进行了全面的修订和扩展，旨在为读者提供一个既有坚实理论基础，又紧密贴合现代油气田工程实际需求的权威参考手册。本书的核心价值在于其系统性、深度和前沿性，它不仅仅是关于岩石如何响应应力的教科书，更是关于如何利用这些力学知识来优化钻井效率、提高储层采收率、确保油气井长期完整性的工程指南。 在能源行业向更复杂地质构造（如深水、超深层、高压高涩环境以及非常规储层）迈进的今天，对岩石力学的理解已不再是辅助学科，而是决定项目成败的关键技术支柱。本卷第二版正是为了应对这些挑战而生。 --- 第一部分：理论基石与岩石本构关系（The Theoretical Foundation and Constitutive Models） 本部分为全书的理论基础，着重回顾并深化了经典岩石力学原理在油气环境下的特殊应用。 1. 岩石物理特性与应力状态分析： 详细阐述了岩石的孔隙度、渗透率、声波速度与机械性能之间的内在联系。重点讨论了在钻井和完井过程中，地层应力场（构造应力、孔隙压力和温度）的精确测定方法，包括经典的钻孔应力释放法和现代的地震各向异性分析法。 2. 经典的与现代的本构模型： 本书对描述岩石行为的本构模型进行了详尽的对比分析。这包括： 弹性与黏弹性模型： 特别关注了泥岩和盐岩在长期载荷下的蠕变（Creep）行为及其对井壁稳定的影响。 塑性与损伤模型： 深入探讨了如Drucker-Prager、Mohr-Coulomb准则在预测岩石破裂方面的适用性边界。重点介绍了如何将岩石损伤力学（Rock Damage Mechanics） 引入到压裂过程的模拟中，以更准确地描述裂缝的产生、扩展与汇合。 各向异性与非均质性： 针对页岩和变质岩等具有明显层理或节理的岩石，详细介绍了利用正交各向异性弹性理论进行分析的复杂性与实用性。 3. 岩石力学参数的室内与现场测试： 全面回顾了三轴压缩试验、直剪试验、岩石声学测试（如Biot理论在饱和岩石中的应用）的最新设备和数据解释标准。书中特别加入了如何校准现场随钻测量（LWD）数据，以反演出准确的岩石弹性参数的实践指南。 --- 第二部分：工程应用与井筒稳定性（Engineering Applications and Wellbore Stability） 这是本书的核心应用篇章，聚焦于如何将理论转化为具体的工程解决方案。 1. 钻井过程中的井壁稳定性分析： 本章是油气钻井工程师的必备知识。它从应力状态变化的角度，系统分析了欠平衡钻井（UBD）、超深井钻井和高压地层钻井中井壁失稳的力学机制。 失稳模式分类： 详细分析了剪切破坏（Shear Failure）、拉伸破坏（Tensile Failure）和岩屑床形成（Cuttings Bed Formation）的判据。 钻井液密度窗口的确定： 提出了基于最大/最小主应力与井眼轨迹耦合计算的优化方法，用以确定安全且经济的钻井液密度范围，特别是在斜井和水平井中。 2. 固井与井筒完整性： 探讨了固井过程中水泥环的力学行为。重点研究了地层应力释放导致的应力迁移（Stress Shadowing） 对水泥环长期封隔性能的影响。引入了新的有限元模型来模拟地层-井壁-水泥环-套管的多场耦合作用，以预防气窜和窜水。 3. 井下管柱与地层相互作用（Tubular-Formation Interaction）： 分析了钻具、油管或注/采管在承受地层载荷和热载荷时的应力集中问题。对于高偏差角度的井筒，讨论了套管变形和屈曲（Buckling）的力学预测模型。 --- 第三部分：非常规储层与非常规力学（Unconventional Reservoirs and Mechanics） 本部分代表了第二版相对于第一版的重大更新，完全聚焦于页岩气、致密油等新兴领域的力学难题。 1. 页岩岩石力学特性： 深入分析了页岩特有的微观结构（如微裂缝、有机质含量、层理面） 如何控制其宏观力学响应。详细介绍了时间依赖性（如准静态到准动态加载速率）对页岩脆性指数的影响。 2. 水力压裂的岩石力学基础： 本书将水力压裂视为一个复杂的岩石断裂力学（Fracture Mechanics） 问题。 裂缝起裂与扩展： 引入了基于应力强度因子和能量释放率的起裂判据，用于预测水平井中主裂缝和翼裂缝的初始方向。 复杂裂缝网络建模： 详细讨论了如何通过考虑岩石的各向异性和预存天然裂缝（Natural Fractures），来模拟多裂缝复杂网络（Complex Fracture Network, CFN）的形成和流体渗透。 3. 压裂诱发地震与地应力再现（Induced Seismicity and Stress Reprofiling）： 探讨了大规模压裂活动对区域应力场可能产生的扰动。提供了利用微地震监测数据反演地层应力敏感度的实用方法，旨在指导作业者避开高风险断裂带。 --- 第四部分：高级数值模拟与前沿研究（Advanced Numerical Simulation and Frontier Research） 本部分面向希望进行先进建模和研究的工程师和学者。 1. 耦合过程的数值方法： 重点介绍了如何利用有限元法（FEM）、离散元法（DEM） 和扩展有限元法（XFEM） 来处理涉及流体流动、热传递和岩石损伤的多场耦合（Multi-Physics Coupling） 问题。例如，在CO2地质封存中，水化作用与岩石应力变化的耦合分析。 2. 地热与非常规资源开采中的热-力-渗耦合： 对于地热能开采和深层油气开采，温度变化对岩石强度和孔隙压力的显著影响是不可忽视的。本章提供了热弹塑性模型的建立和求解流程。 3. 岩石力学在储层改造中的优化： 讨论了如何利用岩石力学模型来指导储层改造的参数优化，包括：优化压裂液粘度以控制裂缝导流能力、优化支撑剂粒度分布以抵抗闭合压力，以及通过力学约束来提高储层渗透率。 --- 总结： 《石油相关岩石力学，第 53 卷，第二版》以其广阔的覆盖面和严谨的科学态度，巩固了其作为油气田岩石力学领域标准参考书的地位。它不仅为应对当前复杂油气田开发中的工程挑战提供了工具和洞察力，更为未来地热、碳捕集与封存（CCS）等交叉领域的研究奠定了坚实的岩石力学基础。本书的深度和广度，确保了每一位读者都能从中获取提升专业技能和解决实际工程难题的宝贵知识。

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阅读此书，我最大的感受是它像一部详尽的“工具箱”手册，详细列举了测量岩石力学参数的各种方法，从常规的三轴压缩试验到复杂的蠕变试验规程。对于初入该领域的学生来说，这无疑是宝贵的资源，它清晰地界定了不同试验的适用范围和数据处理流程。然而，作为一本声称是“第二版”的专业著作，我强烈希望能看到更多关于不确定性分析（Uncertainty Quantification, UQ）和岩石力学参数反演方法的讨论。在实际的油气田开发中，地质条件的随机性是最大的挑战。我期望书中能介绍如何应用贝叶斯方法或蒙特卡洛模拟，来处理由参数不确定性引起的井筒稳定性预测误差。书中关于岩石力学参数的确定，似乎更多地依赖于传统的、基于平均值的工程经验。对于现代风险管理至关重要的概率岩石力学（Probabilistic Rock Mechanics）的内容，这本书几乎没有涉猎。这种对随机性和不确定性的规避，使得书中的结论在面对真实、多变的地层条件时，其可靠性和可扩展性大打折扣。因此，它在提供确定性答案方面表现出色，但在处理现实世界中的内在随机性方面，则显得力不从心。

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作为一名专注于油藏开发阶段的工程师，我最迫切需要的是关于注水、注气或CO2驱油过程中，岩石力学响应与流体流动之间相互作用的深入分析。这本书的“Volume 53”字样暗示了其可能是某一大型系列丛书中的一环，我希望它能聚焦于压力扰动对岩石渗透率的动态影响——即所谓的“应力敏感性”。我想要看到的是详细的实验数据，说明在不同围压和孔隙压力变化下，不同岩性（如粉砂岩与泥岩）的渗透率变化曲线和机制。更进一步说，我期待书中能提供一个成熟的模型，用以预测在注气提高采收率（EOR）项目中，由于CO2注入导致的矿物溶解和岩石强度降低之间的复杂反馈回路。这本书的论述，虽然全面覆盖了岩石的静力学和动力学特性，但在“流固耦合”这个跨学科的交叉点上，显得有些浅尝辄止。例如，在讨论水力压裂时，关于裂缝壁面岩屑的迁移和堵塞现象，以及这些微小颗粒对长期导流能力的影响，书中几乎没有涉及。我阅读到的内容更偏向于岩石本身的物理性质，而对于流体注入这一关键的动态因素如何重塑岩石宏观力学行为的探讨，则显得不够深入和系统化。

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这本《Petroleum Related Rock Mechanics, Volume 53, Second Edition》的标题着实吸引人，尤其对于我这种常年与地下工程打交道的人来说，岩石力学在油气开采中的应用简直是核心中的核心。我满心期待地翻开第一页，希望能找到关于非常规油气藏（比如页岩气或致密砂岩）在高应力状态下，压裂过程中岩石破裂机制的深度解析。我特别关注的是，新版本是否加入了最新的数值模拟技术，比如考虑了复杂的岩石损伤模型和流固耦合效应。然而，令我略感失望的是，书中对于这类前沿课题的论述，似乎停留在较为宏观的层面，缺乏我所期望的那种深入到微观孔隙结构演变和应力敏感性等细节的探讨。比如，关于水力压裂裂缝的尖端扩展理论，我期待看到更多基于离散元法（DEM）或扩展有限元法（XFEM）的案例分析，用以解释现场观测到的复杂裂缝网络形态。书中的篇幅似乎更多地集中在经典的线弹性、弹塑性本构关系的回顾上，这些内容虽然基础扎实，但对于一个寻求突破性知识的专业人士来说，显得有些“老生常谈”了。我希望看到的是，如何将实验室中测得的岩石动态力学参数（如冲击载荷下的速率效应）更有效地集成到大型油藏数值模拟平台中，以优化钻井轨迹和完井设计。总体而言，它更像是一本结构严谨的教科书，而非一本面向行业前沿的尖端参考资料，深度上未能完全满足我对“第二版”的期待。

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我对这本“第二版”的期待，在于它能够吸纳近十年来地球物理勘探技术带来的新视角。现代岩石力学研究越来越依赖于高分辨率的成像技术，例如X射线CT扫描或核磁共振（NMR）对岩石内部孔隙结构和裂缝网络的实时监测。我希望书中能够展示如何将这些精细的微观成像结果，通过尺度转换方法（Upscaling），有效地融入到传统的岩土工程力学分析框架中。这本书的行文风格非常传统，重点在于公式的推导和经典理论的复述，这对于学术研究是必要的，但对于追求技术效率和可视化诊断的现代工程师而言，可能略显枯燥和脱节。例如，书中在介绍岩石疲劳寿命预测时，我期待看到基于循环载荷下的能量耗散模型，并结合声发射（Acoustic Emission, AE）技术来实时监测疲劳损伤的累积过程。然而，我发现书中对这些先进的、基于信号处理和先进传感器的技术手段的引用和讨论非常稀疏。因此，对于希望将实验室数据和现场监测技术无缝结合的读者来说，这本书提供的“桥梁”似乎不够坚固，它停留在对“是什么”的描述上，而较少探讨“如何测得”和“如何应用”这些新一代数据。

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翻开这本书，首先映入眼帘的是其严谨的排版和清晰的图表绘制风格，这无疑是专业书籍的优点。我本期望在这本“石油相关岩石力学”的卷册中，能找到关于井筒稳定性在深海钻井环境下的特殊考量。深海油气田，由于地层孔隙压力和上覆岩石应力场的独特分布，对井壁的长期稳定性提出了极高的要求。我关注的是，书中是否涵盖了海洋粘土岩层在长期蠕变作用下的应力松弛模型，以及如何利用声波测井数据来反演实时地层应力状态，从而指导套管设计和固井作业。遗憾的是，书中对深水工程背景的讨论显得非常有限，更多的是对陆地沉积岩或碳酸盐岩在常规深度下的力学响应进行了详尽的描述。例如，在讨论地层各向异性时，我期待看到更多关于页岩中天然裂缝（Natural Fractures）与人工裂缝（Induced Fractures）相互作用的力学耦合分析，特别是如何利用三维地震数据来识别并量化这些天然裂缝的导流能力。这本书在基础理论的阐述上无可挑剔，但对于当前油气行业面临的最复杂工程挑战——例如高压高温（HPHT）环境下的井壁失稳与封隔器失效问题——所提供的解决方案和案例研究明显不足，使得其在实战指导意义上打了折扣。

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