石油工程岩石力学基础
石油工程岩石力学基础
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更新日期:2025/07/09
开课平台智慧树
开课高校中国石油大学(北京)
开课教师侯冰
学科专业工学航空航天类
开课时间2025/01/21 - 2025/07/20
课程周期26 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介
力学是涵盖范围广泛的基础学科,国内外工程力学、材料科学、土木工程、机械工程、冶金与矿业工程等众多工科专业的核心课程都与其有着紧密的联系。中国石油大学(北京)深层岩石力学实验室是油气资源与探测国家重点实验室分室,底蕴深厚,源远流长,是哥廷根力学学派在中国延续和发展的重要分支。经过多年发展,逐步配备了优秀的师资队伍团队和先进的教学及实验设备,形成了压裂增产、井壁稳定、储层地质力学等领域的岩石力学特色,也取得了众多重大研究成果,对石油工程岩石力学的教育起到了巨大的推动作用。
课程大纲

在线教程

章节简介教学计划
研究岩石力学的意义
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研究岩石力学的意义
研究岩石力学的意义1
侯冰
研究岩石力学的意义2
侯冰
研究岩石力学的意义3
侯冰
岩石力学的发展历史及其现状
侯冰
岩石力学在石油工程中的应用
岩石力学在石油工程中的应用1
侯冰
岩石力学在石油工程中的应用2
侯冰
岩石的分类,特点及其特性
侯冰
研究岩石力学的方法
侯冰
弹性力学基础
弹性力学简介
侯冰
应力分析
应力分析1
侯冰
应力分析2
侯冰
应力分析3
侯冰
应力分析4
侯冰
应力分析5
侯冰
应变分析
侯冰
本构方程
侯冰
孔隙弹性力学简介
侯冰
岩石组构特征及物理性质
岩石的物质组成
侯冰
岩石的组构特征
岩石的结构特征1
侯冰
岩石的结构特征2
侯冰
岩石的结构特征3
侯冰
岩石的结构特征4
侯冰
岩石的物理性质
岩石的物理性质1
侯冰
岩石的物理性质2
侯冰
岩石的孔渗性质
岩石的孔渗性质1
侯冰
岩石的孔渗性质2
侯冰
岩石的热学性质
侯冰
岩石结构和成分的图片展示
岩石的基本构成和地质分类
岩石的基本构成和地质分类1
侯冰
岩石的基本构成和地质分类2
侯冰
岩石的微观结构
侯冰
岩石的宏观结构
岩石的宏观结构1
侯冰
岩石的宏观结构2
侯冰
岩石的变形性质
岩石的变形性质简述
侯冰
岩石单轴压缩实验
岩石单轴压缩实验1
侯冰
岩石单轴压缩实验2
侯冰
岩石三轴抗压实验
岩石三轴抗压实验1
侯冰
岩石三轴抗压实验2
侯冰
岩石拉伸破裂实验
侯冰
岩石蠕变及机理
侯冰
岩石的强度性质
岩石的强度性质1
侯冰
岩石的强度性质2
侯冰
岩石的强度性质3
侯冰
岩石的变形性质
岩石的变形性质1
侯冰
岩石的变形性质2
侯冰
岩石的变形性质3
侯冰
岩石的变形性质4
侯冰
岩石的变形性质
岩石破坏的类型
侯冰
岩石强度及破坏准则的概念
侯冰
Mohr-Coulomb破坏准则
侯冰
Drucker-Prager破坏准则
侯冰
Griffith破坏准则
侯冰
地应力的概念及测定方法
地应力的概念
地应力的概念1
侯冰
地应力的概念2
侯冰
地应力的概念3
侯冰
地应力的概念4
侯冰
地应力大小与方向的测定
地应力的大小与方向的测定1
侯冰
地应力的大小与方向的测定2
侯冰
地应力的大小与方向的测定3
侯冰
地应力的大小与方向的测定4
侯冰
地应力的大小与方向的测定5
侯冰
地应力的大小与方向的测定6
侯冰
断层对地应力的影响
侯冰
地应力的应用
地应力的应用1
侯冰
地应力的应用2
侯冰
井壁稳定分析方法
井壁稳定的影响因素
井壁稳定的影响因素1
侯冰
井壁稳定的影响因素2
侯冰
井壁稳定的影响因素3
侯冰
井周应力状态
侯冰
井壁坍塌压力
侯冰
井壁破裂压力
井壁破裂压力1
侯冰
井壁破裂压力2
侯冰
井壁破裂压力3
侯冰
现场应用
现场应用1
侯冰
现场应用2
侯冰
现场应用3
侯冰
水力压裂的原理及方法简述
水力压裂的定义及要素
水力压裂的定义及要素1
侯冰
水力压裂的定义及要素2
侯冰
水力裂缝几何形状及裂缝延伸模型
水力裂缝的几何形状及裂缝延伸模型1
侯冰
水力裂缝的几何形状及裂缝延伸模型2
侯冰
水力压裂的物理模拟方法及实例分析
水力压裂的物理模拟方法及实例分析1
侯冰
水力压裂的物理模拟方法及实例分析2
侯冰
水力压裂的数值模拟方法
侯冰
地层裂缝非平面扩展
侯冰
油气井出砂
出砂机理及影响因素及力学机理
出砂机理及影响因素及力学机理1
侯冰
出砂机理及影响因素及力学机理2
侯冰
出砂机理及影响因素及力学机理3
侯冰
出砂可能性及出砂预测及防砂方法
出砂可能性及出砂预测及防砂方法1
侯冰
出砂可能性及出砂预测及防砂方法2
侯冰
出砂可能性及出砂预测及防砂方法3
侯冰
  • 第一章研究岩石力学的意义

    通过了解岩石的组成、结构特点、变形特征、破坏性质、数值计算方法,掌握深层岩石力学的基本理论和求解方法,从而解决井壁稳定性、出砂预测、套管损坏、水力压裂等石油工程问题的基本过程和基本方法,达到工程应用的目的。

  • 1.1研究岩石力学的意义

    简单介绍了研究岩石力学在采矿工程、水利建设等中的应用。

  • 1.2岩石力学的发展历史及其现状

    岩石力学在井壁稳定性,水力压裂,出砂预测中的重要应用。

  • 1.3岩石力学在石油工程中的应用

    岩石力学在井壁稳定性,水力压裂,出砂预测中的重要应用。

  • 1.4岩石的分类,特点及其特性

    介绍了火成岩,沉积岩,变质岩的成因,分类与基本特性。

  • 1.5研究岩石力学的方法

    研究岩石力学的主要方法为科学实验与理论分析。

  • 第二章弹性力学基础

    弹性力学是固体力学的重要分支,它研究弹性物体在外力和其它外界因素作用下产生的变形和内力,也称为弹性理论。本章主要介绍了弹性力学的研究对象和基本任务、基本假设与应力分析、应变分析、本构方程、弹性力学相关内容。

  • 2.1弹性力学简介

    弹性力学是讨论固体材料中的理想弹性体及固体材料弹性变形阶段的力学问题。在本专题,将从研究对象、基本任务、基本假设三方面进行介绍。

  • 2.2应力分析

    应力是研究岩石变形与强度分析最基本概念之一,应力状态分析是岩石力学理论的基础。本专题将从面力、体力的介绍开始分析一点的应力状态。

  • 2.3应变分析

    本专题将继续学习应变基本概念与应变几何方程。

  • 2.4本构方程

    本构方程为定量描述岩石应力与应变,或应力张量与应变张量之间函数关系的方程。本专题将了解各项同性材料的刚度矩阵。

  • 2.5孔隙弹性力学简介

    岩石为多孔介质,孔隙为流体填充,因此描述其应力应变行为应着重考虑做应在骨架上的力和骨架变形。本专题主要学习有效应力的概念与比奥系数。

  • 第三章岩石组构特征及物理性质

    介绍岩石的基本结构、地质分类;包括岩石的微观结构和宏观结构,以及岩石的物理性质。

  • 3.1岩石的物质组成

    岩石的定义、分类、物质组成及对力学性质的影响。

  • 3.2岩石的组构特征

    岩石的结构特征、构造特征;主要胶结类型以及三类岩石的比较;岩石组构特征对力学性质的影响。

  • 3.3岩石的物理性质

    岩石的密度与吸水性、软化性和抗冻性。

  • 3.4岩石的孔渗性质

    简要讲述了岩石的孔隙度,渗透率定义与实验。

  • 3.5岩石的热学性质

    岩石与外界环境的热交换、比热容、导热系数、热膨胀系数以及我国地热资源现状。

  • 第四章岩石结构和成分的图片展示

    对于岩石的结构及成分,只靠讲解与大脑想象是不够的,通过岩石的图片展示分析不同岩石宏观的及微观的差异性。

  • 4.1岩石的基本构成和地质分类

    对不同岩石的图片进行展示,介绍不同岩体结构分类及岩石的基本构成及其物理性质。在本专题将从两个方面讲述岩石的基本构成和地质分类及它们之间的差异性。

  • 4.2岩石的微观结构

    对不同岩石微观结构的图片进行展示,介绍不同岩石微观结构的差异性及不同微观结构所具有的不同的性质。在本专题将通过图片的讲解来介绍岩石的微观结构。

  • 4.3岩石的宏观结构

    对不同类型岩石的图片进行展示,介绍不同类型岩石的宏观结构的差异性。对不同岩石宏观结构的图片进行展示,介绍不同岩石宏观结构的差异性及不同宏观结构所具有的不同的性质。在本专题将通过旋回图片的讲解来介绍岩石的宏观结构。

  • 第五章岩石的变形性质

    本章节主要介绍了岩石的各向变形性质及岩石力学性能实验。

  • 5.1岩石的变形性质简述

    本节对岩石变形的概念及岩石变形的类型进行介绍。

  • 5.2岩石单轴压缩实验

    本节对岩石单轴压缩实验的原理及其得到曲线的性质进行介绍。

  • 5.3岩石三轴抗压实验

    对各类型的岩石三轴抗压实验进行了简要介绍。

  • 5.4岩石拉伸破裂实验

    对岩石拉伸的特点及巴西实验的相关方面进行了介绍。

  • 5.5岩石蠕变及机理

    对岩石蠕变的特性,蠕变模型等进行了介绍。

  • 5.6岩石的强度性质

    介绍了岩石的破坏形式、破坏机理等。

  • 5.7岩石的变形性质

    对岩石变形性质及应力-应变关系进行讲解。

  • 第六章岩石的变形性质

    本章讲解了岩石的变形及破坏特征,及其相关的三个破坏准则。

  • 6.1岩石破坏的类型

    在外载作用下,当岩石内部的应力达到或超过某一极限时,岩石就发生破坏。主要分为两种:脆性破坏、延性破坏。

  • 6.2岩石强度及破坏准则的概念

    为了研究岩石的强度特征,经常将岩石制备成试件在实验室进行试验,依据试样应力状态的不同分为:岩石单轴抗压强度试验,抗拉强度试验,抗剪强度试验等。

  • 6.3Mohr-Coulomb破坏准则

    Mohr假定意指作用在破坏面上的应力是处于最大的主应力圆上,亦即由以 、 为直径的圆周上的点来表示的,与中间主应力 无关。

  • 6.4Drucker-Prager破坏准则

    与Mohr-Coulomb破坏准则相比,优点是不仅考虑了中间主应力 的作用,而且考虑了平均应力的影响。

  • 6.5Griffith破坏准则

    格里菲斯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。

  • 第七章地应力的概念及测定方法

    主要介绍地应力的概念、来源及其研究意义,了解测定地应力大小与方向的方法、断层对地应力的影响规律以及地应力的应用。

  • 7.1地应力的概念

    介绍了地应力的基本概念、表现形式及来源和其研究意义。

  • 7.2地应力大小与方向的测定

    对现有地应力测试技术进行概况,分析其测定地应力基本原理与方法。

  • 7.3断层对地应力的影响

    分别说明正断层、逆断层及平移断层对地应力的影响。

  • 7.4地应力的应用

    介绍了地应力研究与应用问题以及油田地应力课题研究基本思路。

  • 第八章井壁稳定分析方法

    简要讲述了井壁稳定的定义和影响因素,并结合井周应力状态,讲述井壁坍塌压力和井壁破裂压力及现场应用。

  • 8.1井壁稳定的影响因素

    简要讲述了井壁稳定的失稳现状及影响因素。

  • 8.2井周应力状态

    讲述了直井和斜井的井周应力分布。

  • 8.3井壁坍塌压力

    讲述了井壁坍塌压力的定义及计算模型。

  • 8.4井壁破裂压力

    讲述了井壁破裂压力的定义,计算模型及现场小型水力压裂曲线,并对井壁稳定性进行分析。

  • 8.5现场应用

    对井壁稳定的现场应用进行分析,如通过测井计算地应力和安全密度窗口等,并进行实例分析。

  • 第九章水力压裂的原理及方法简述

    简述了水力压裂的数模及物模方法,描述了水力裂缝的几何扩展形态。

  • 9.1水力压裂的定义及要素

    简要讲述了水力压裂的定义及裂缝扩展的影响因素。

  • 9.2水力裂缝几何形状及裂缝延伸模型

    简要简述了裂缝扩展的影响因素及裂缝延伸的理论模型。

  • 9.3水力压裂的物理模拟方法及实例分析

    简要讲述了水力压裂的物理模拟方法实验装置及经典实例分析。

  • 9.4水力压裂的数值模拟方法

    简要讲述了有限差分、有限元及离散元的数值模拟方法。

  • 9.5地层裂缝非平面扩展

    比较了传统压裂方法和新压裂方法,并简述了裂缝的非平面扩展。

  • 第十章油气井出砂

    本章主讲油气井出砂机理、影响因素、出砂可能性以及出砂量预测。

  • 10.1出砂机理及影响因素及力学机理

    本节介绍了地层出砂的定义、地层出砂类型和出砂的危害、影响因素、类型和特征,同时详细介绍了出砂的力学机理。

  • 10.2出砂可能性及出砂预测及防砂方法

    本节详细介绍了出砂可能性的预测方法及防砂方法。

  • 开始学习
  • 第一章  作业测试
    第一章 研究岩石力学的意义

    1.1 研究岩石力学的意义

    1.2 岩石力学的发展历史及其现状

    1.3 岩石力学在石油工程中的应用

    1.4 岩石的分类,特点及其特性

    1.5 研究岩石力学的方法

    视频数8
  • 第二章  作业测试
    第二章 弹性力学基础

    2.1 弹性力学简介

    2.2 应力分析

    2.3 应变分析

    2.4 本构方程

    2.5 孔隙弹性力学简介

    视频数9
  • 第三章  作业测试
    第三章 岩石组构特征及物理性质

    3.1 岩石的物质组成

    3.2 岩石的组构特征

    3.3 岩石的物理性质

    3.4 岩石的孔渗性质

    3.5 岩石的热学性质

    视频数10
  • 第四章  作业测试
    第四章 岩石结构和成分的图片展示

    4.1 岩石的基本构成和地质分类

    4.2 岩石的微观结构

    4.3 岩石的宏观结构

    视频数5
  • 第五章  作业测试
    第五章 岩石的变形性质

    5.1 岩石的变形性质简述

    5.2 岩石单轴压缩实验

    5.3 岩石三轴抗压实验

    5.4 岩石拉伸破裂实验

    5.5 岩石蠕变及机理

    5.6 岩石的强度性质

    5.7 岩石的变形性质

    视频数14
  • 第六章  作业测试
    第六章 岩石的变形性质

    6.1 岩石破坏的类型

    6.2 岩石强度及破坏准则的概念

    6.3 Mohr-Coulomb破坏准则

    6.4 Drucker-Prager破坏准则

    6.5 Griffith破坏准则

    视频数5
  • 第七章  作业测试
    第七章 地应力的概念及测定方法

    7.1 地应力的概念

    7.2 地应力大小与方向的测定

    7.3 断层对地应力的影响

    7.4 地应力的应用

    视频数13
  • 第八章  作业测试
    第八章 井壁稳定分析方法

    8.1 井壁稳定的影响因素

    8.2 井周应力状态

    8.3 井壁坍塌压力

    8.4 井壁破裂压力

    8.5 现场应用

    视频数11
  • 第九章  作业测试
    第九章 水力压裂的原理及方法简述

    9.1 水力压裂的定义及要素

    9.2 水力裂缝几何形状及裂缝延伸模型

    9.3 水力压裂的物理模拟方法及实例分析

    9.4 水力压裂的数值模拟方法

    9.5 地层裂缝非平面扩展

    视频数8
  • 第十章  作业测试
    第十章 油气井出砂

    10.1 出砂机理及影响因素及力学机理

    10.2 出砂可能性及出砂预测及防砂方法

    视频数6
  • 期末考试