多孔充液弹性介质与井眼安全校核
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作者高岳 等
出版社清华大学出版社
ISBN9787302543589
出版时间2020-12
装帧平装
开本32开
定价69元
货号1202206834
上书时间2024-06-03
商品详情
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目录
章各向同性多孔弹性本构模型.1
1.1各向同性多孔弹性本构模型的建立.2
1.1.1本构方程中的应变-应力关系ρij(ξij,p).2
1.1.2折算体积分数γ的引入.6
1.1.3全渗状态与无渗状态.12
1.1.4各向同性多孔弹性本构中的材料常数.14
1.1.5平面应变状态下的本构方程.16
1.2微观分析.17
1.2.1无封套体积模量.17
1.2.2理想多孔弹性材料.19
1.3多孔弹性介质中的典型现象.21
1.3.1地面沉降问题.21
1.3.2Skempton效应.22
1.3.3Mandel效应.24
1.4场方程.26
1.4.1基本方程.26
1.4.2各向同性本构模型中的场方程.29
第2章各向同性多孔弹性介质中的井眼安全校核.35
2.1井眼安全校核问题简介.35
2.2井眼校核问题的力学描述.38
2.3强度准则.40
2.3.1Terzaghi等效应力.40
2.3.2拉伸破坏准则.41
2.3.3剪切破坏准则.42
2.4问题求解.43
2.4.1载荷分解.43
2.4.2瞬时与长时状态下的全场解.45
2.4.3短时解的提出.50
2.4.4靠近井壁处瞬时、长时、短时解的叠加结果.56
2.5安全校核.58
2.5.1拉伸破坏.58
2.5.2剪切破坏.60
2.5.3井眼许可工作压力.64
2.6与他人结果对比.67
第3章各向异性多孔弹性本构模型.71
3.1各向异性多孔弹性本构模型的建立.71
3.1.1全渗状态与无渗状态.80
3.1.2各向异性多孔弹性本构关系中的一些重要等式.82
3.2关于本构模型中骨架材料常数的更多讨论.86
3.2.1四种假设水平.86
3.2.2关于微观均匀与微观各向同性假设.87
3.2.3无封套体积模量Ks、无封套孔隙模量Ks与固体骨架材料体积模量Ks.89
3.2.4与Cheng的骨架材料常数处理方法的对比.91
3.3横观各向同性多孔弹性本构模型.93
3.3.1横观各向同性多孔弹性本构模型.93
3.3.2横观各向同性本构模型中平面问题的场方程.100
3.3.3等效各向同性模型.103
3.3.4关于横观各向同性多孔弹性材料常数测量方案的讨论.109
第4章横观各向同性多孔弹性介质中的井眼安全校核.117
4.1问题求解.118
4.1.1横观各向同性井眼问题中的全场解.119
4.1.2横观各向同性井眼问题中靠近井壁处的瞬时、长时、短时解.121
4.2安全校核.122
4.2.1拉伸破坏.123
4.2.2剪切破坏.124
4.2.3与弹性解分析结果对比.129
4.2.4井眼许可工作压力.131
4.3数值结果分析.135
附录A基于拉普拉斯变换方法的井眼问题解.139
附录B瞬时、短时、长时井眼安全压力顺序的补充证明.143
B.1各向同性本构水平截面拉伸破坏.143
B.2横观各向同性本构剪切破坏情况cξδδ.ξrr.zz.144
B.3横观各向同性本构剪切破坏情况fξzz.ξrr.δδ.144
附录C弹性本构模型与多孔弹性本构模型中的Betti定理与Betti逆定理.147
附录D横观各向同性多孔弹性本构中的材料常数与柔度张量M和刚度张量L之间的关系.153
附录E横观各向同性平面应变问题中各向同性平面上的.2γ与.2p之间的转换关系.157
附录F横观各向同性本构模型中的材料常数关系推导.159
F.1横观各向同性本构模型中的柔度张量M.159
F.2横观各向同性本构模型中材料参数的计算.162
F.3横观各向同性本构模型中的刚度张量L.163
附录G各向同性与各向异性本构模型推导过程的比较.167
G.1三向各向同性弹性本构关系（广义胡克定律）的最简表述.167
G.2各向同性Biot介质本构关系的建立过程总结.170
G.3各向异性Biot介质本构关系讨论.173
参考文献.175
内容摘要
本书描述了Biot多孔充液弹性本构模型，它是Biot在20世纪40~50年代提出的针对多孔充液介质材料的本构模型。它将固体骨架变形与骨架中的孔隙流体渗流进行耦合分析，并充分考虑了流体渗流带来的时间效应。该本构模型充分合理，也得到了靠前力学界（包括J.Rice,E.Detournay等院士）的普遍认可，但在石油工程界的应用还不充分。基于此，本书考査了在石油钻井工程中的井眼破坏过程，即井壁稳定性问题，诠释了井壁垮塌与破裂事故中的时间滞后现象，给出了准确推导的解析结果。本书还给出了可直接应用的井壁临界工作压力的代数表达式，以及将问题从各向同性介质推广到横观各向同性本构模型的结果，使其适用于材料常数在竖直方向和水平方向不等的情况。
本书可供高校力学专业师生、地质科学研究学者和石油工程技术人员参考。
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