页岩气是一种具有广阔开发前景的非常规天然气资源,对优化我国能源结构、保障国家能源独立具有战略意义。页岩储层具有极低渗透率和低孔隙度等特性,不能使用传统手段开采其蕴藏的大量油气资源。水力压裂技术是一种广泛应用于提高页岩储层油气采收率的地层改造技术,通过生成具有较高导流能力的裂缝系统沟通高产甜点区,实现对超低渗透储层的增产改造。页岩储层中的天然裂缝系统和页岩表现出固有的正交各向异性是影响水力裂缝分布和裂缝状态的主要因素,并且如何准确地评估复杂裂缝网络的改造效果以最大限度地提高水平井的压裂储层体积仍亟待研究。本文基于扩展有限元方法（XFEM）建立二维水力压裂数值模型,自主编写了整套压裂模拟程序,对水力裂缝与天然裂缝相交、复杂缝网的形成机理和储层各向异性对压裂过程的影响进行了较为系统的研究,并提出了一种储层压裂改造的等效评估方法。本文主要创新及成果如下:（1）建立了一种随机复杂水力裂缝网络数值模型,提出了包含捕获、穿透、开启、偏移、十字扩展等五种裂缝扩展模式的水力裂缝与天然裂缝相交准则。结果表明,水力裂缝扩展轨迹与相交角度、地应力差、裂缝分支的应力影效应、裂缝流体净压力和岩石断裂韧性等因素有关。较小的地应力差使水力裂缝更容易沿天然裂缝偏移,并且较大的相交角度和地应力差会导致天然裂缝更难被开启,水力裂缝更容易穿透天然裂缝沿其原始方向扩展。含随机天然裂缝的地层中,压裂过程更容易形成复杂裂缝网络结构,且地应力差越大,裂缝网络分支在垂直井筒方向扩展的深度越大。（2）提出了适用于正交各向异性储层的水力压裂数值模型,研究了岩石各向异性参数对裂缝结构的影响。结果表明,储层各向异性会明显改变水力裂缝扩展方向,并且水力裂缝轨迹在压裂初期便会产生明显的偏移。水力压裂的偏转角度随着各向异性储层材料角的增加而增大;并且较大的弹性模量比条件下,岩石各向异性对水力裂缝轨迹的影响越明显。水力裂缝的扩展受储层各向异性和地应力共同影响,岩石各向异性强度相同时,水力裂缝的偏移量会随着地应力差的增大而减小。（3）结合XFEM和油藏数值模拟提出了一种简化的裂缝网络增产效果评估方法。结果表明、复杂裂缝网络可以提高储层的生产能力,且裂缝网络分布越广,其对储层的激励效果越明显。储层改造效果与裂缝网络分支缝宽有关。在注入点附近储层孔隙压力下降最明显,远离注入点的裂缝分支缝宽逐渐减小导致其改造效果逐渐降低。裂缝网络分支末端的缝宽很小,对储层产能基本没有刺激作用。本文研究成果有助于理解复杂水力缝网的形成机理及页岩正交各向异性对裂缝轨迹的影响,对合理设计压裂施工及发展高效压裂技术具有指导意义。