非常规油气藏的储量丰富,但是由于其渗透率极低,开采难度较大,必须通过采用水力压裂技术产生水力裂缝达到增产的目的。另外,地质结构一般异常复杂,存在大量天然裂隙和层理结构,它们与水力压裂裂缝相互连通有利于提高裂缝网络的连通性,从而进一步提高产量。为确保形成有效的裂缝网络,研究水力压裂过程的影响因素至关重要。本文建立了基于离散裂缝模型和扩展有限元法的二维水力压裂模型,该模型考虑了压裂液流动、岩石变形、流固耦合作用及裂缝的相交规律,并且基于扩展有限元法的优势只需采用规则的正交网格。流固耦合体现在基质中压裂液渗流与固体骨架变形的相互影响,压力场影响骨架变形从而改变裂缝宽度,裂缝宽度反过来会改变裂缝的渗透率继而影响压力场。为准确描述地应力的影响,本文将位移场分解为地应力引起的初始位移场和压裂液作用的有效位移场。另一方面,在求解应力强度因子时采用考虑体积力影响的相互作用J积分域形式,避免了裂尖应力奇异造成的误差。为了验证本文模型的可靠性,首先与经典的KGD模型理论解进行对比,运用本文模型模拟得到裂缝扩展过程的裂缝长度与最大缝宽数值解与理论解相吻合,同时还与判断相交裂缝穿透与否的实验结果进行了对比,对比结果相一致。利用本文模型首先模拟了不考虑天然裂缝和层理结构条件下压裂液流量、基质渗透率、流固耦合系数及射孔角对水力压裂过程的影响。结果表明:一定范围内随着压裂液流量的增多,水力裂缝扩展的距离变长张开开度变宽,但是当压裂液流量超过一定值时裂缝长度增加,而裂缝最大宽度几乎保持不变;基质渗透率和流固耦合系数作为流固耦合强弱的影响因素,较大的基质渗透率导致压裂液作用在裂缝面的力较小得到的裂缝长度较短,流固耦合系数越大体积力越大裂缝容易张开扩展距离较长;射孔角影响裂缝的扩展方向,但是不同射孔角下裂缝的扩展均逐渐趋向于最大主应力方向。另外,还研究了水平井多段压裂产生的水力裂缝延伸扩展状态。多条水力裂缝同时压裂时相互之间存在应力干扰,随着射孔间距的增加应力干扰变弱,在一定的射孔间距条件下,射孔数量不同相互之间的应力干扰作用也不同,结果显示两侧水力裂缝在应力干扰下逐渐向两侧扩展,中间部分的水力裂缝不易启裂且扩展距离比两侧短。本文还研究了地层中存在一条天然裂缝时不同射孔方位、逼近角及地层应力差异系数条件下水力裂缝的扩展情况和存在多条天然裂缝时其不同数量、初始分布状态、压裂液粘度及地层应力差异系数下形成的裂缝网络结构。结果表明,射孔角和逼近角较小时,水力裂缝被天然裂缝捕获后仅其中一端发生了扩展,在水力压裂过程相当于仅仅改变了裂缝的扩展方向,未能有效的沟通较多体积的储集层油气增加产量;对于较小的地层应力差异系数,水力裂缝沿天然裂缝两端扩展时更易沟通较远距离的油气藏,增大开采面积,而地层应力差异系数较大时水力裂缝沿天然裂缝发生转向后很快又转至最大主应力方向。研究裂缝网络的形成时结果表明:对于存在较多天然裂缝且其分布无规律时,容易形成有效的裂缝网络;压裂液粘度和地层应力差异系数过大或过小都不利于裂缝网络的形成,在实际工程压裂之前应进行详细的地质探测并合理地调整压裂液的粘度。油气藏受各方面因素的影响形成了层理结构,必然会对水力压裂过程造成影响,所以本文对不同层理间距和粘结强度进行了研究。水力裂缝扩展过程压裂液容易渗入层理使其张开,而较小的层理间距导致层理间岩石的抗张强度较弱,沿着层理扩展的裂缝容易向岩石的弱应力点发生二次转向,在储层中天然裂隙的影响下极易形成裂缝网络;层理粘结强度越大压裂液越不容易进入层理,水力裂缝容易沿着初始射孔方向扩展,此种条件下不易形成裂缝网络。