非常规油气藏水力压裂改造技术的使用会改变围岩应力场、渗流场,存在诱发地下水污染、诱发断层活化和地震活动等地质环境灾害风险。水力裂缝扩展规律是研究上述问题的关键之一。随着水平井多簇射孔压裂技术的应用,导致多簇压裂裂缝之间竞争扩展,其演化规律更加复杂。因此,本文通过理论建模-数值仿真,建立了多簇射孔水力压裂数学和数值模型,分析了水力压裂应力阴影的空间分布和演化特征,探究了多簇射孔水力压裂裂缝空间扩展规律及其影响因素,以此推动非常规油气藏的安全开发。本文的主要研究成果如下:（1）建立了多簇射孔水力压裂数学模型和数值求解方法。充分考虑井筒、裂缝、孔隙的流体流动以及流体交换,建立了井-缝-孔三重耦合流动模型,将其植入到已有的水力压裂数值模型中,建立了新的多簇射孔水力压裂数值模型,采用分步迭代耦合求解策略,保证计算精度的同时,显著降低了求解难度。新的数值模型能够考虑流体滤失效应的影响,能够模拟三维裂缝的转向和竞争扩展,符合井筒→裂缝流量分配过程中的质量守恒,能够模拟多簇射孔水力压裂过程中的流量自适应分配流动。（2）明确了水力压裂应力阴影的空间分布和演化特征。研究表明,水力压裂应力阴影会导致围岩应力的大小和方向改变。其中垂直于裂缝面的区域,最小水平应力增大;裂缝扩展尖端之外的区域,最小水平应力减小。越远离裂缝的区域,应力偏转程度越小,应力偏转最大影响点的X坐标和Y坐标分别与裂缝扩展和裂缝体积变化相关。应力阴影在压裂阶段和关井后存在持续的变化,其作用程度和作用范围随着压裂作业的进行而不断增大,在关井后逐渐缩小。水力压裂应力阴影存在叠加效应,随着注液速率增大或裂缝间距减小,应力阴影的叠加效应越强,影响范围也更大。这种叠加效应会导致裂缝的转向扩展（远离相邻裂缝扩展）,且叠加效应越强,转向程度越大。（3）揭示了多簇射孔水力压裂裂缝空间扩展规律及其影响因素。研究表明,多簇射孔水力压裂裂缝可能出现不均匀、不对称的扩展形态,其扩展受到多种因素（如流体滤失、注液速率、射孔间距、射孔摩阻、水平井斜角、层间非均质性、层内非均质性、储层倾角等）的共同影响。水力压裂应力阴影效应、流体滤失效应、水力压裂作业参数的协调是水力压裂裂缝均匀扩展的前提条件。水平井斜角增大会增强应力阴影效应,造成裂缝扩展不均匀。层间非均质性影响水力压裂裂缝垂直方向的扩展和盖层应力分布。层内非均质性和储层倾角影响水力压裂裂缝扩展的对称性和均匀性。水力压裂裂缝的不均匀扩展可能导致盖层破坏,两者具有良好的相关性。增大射孔间距、减小射孔数量、适当的注液速率等,可以促进水力压裂裂缝均匀扩展和削弱盖层破坏的可能性。