页岩气、致密气等非常规油气资源的储量非常丰富,然而因为储集层渗透率极低,它们的自然产能达不到商业开采需求。由于水力裂缝能有效增大油气泄流面积,水力压裂技术是目前开发这类低渗油气藏的主要手段。为确保水力裂缝满足增产需求,需要研究裂缝扩展过程并分析水力压裂的影响因素。本文提出一种基于离散裂缝模型和广义J积分的水力压裂模型,该模型包括渗流场方程、固体场方程、流固耦合作用以及裂缝扩展准则四部分。其中,引入离散裂缝模型计算基质-裂缝流量交换,可以提高压裂模型的模拟精度。为正确处理地应力对岩石变形的影响,根据叠加原理将固体场分解为地应力对应的初始部分和其它外力作用对应的有效部分,从而大幅度简化固体场的求解。模型采用应力强度因子判断裂缝状态,并采用J积分计算应力强度因子,既能避免无穷大空间假设带来的误差,又回避了裂尖应力奇异带来的计算困难。考虑到流固耦合作用,本文将广义J积分引入压裂模型。在模拟裂缝扩展时,网格系统随裂缝长度变化而变化,为提高数值模拟效率,本文引入动态网格技术,模拟过程中粗网格保持不变,裂缝附近的加密网格随裂尖位置自动调整。为验证模型可靠性,模拟了径向裂缝的扩展过程。当计算区域足够大时,模拟结果与无穷大空间中的理论解相符,验证了模型可靠性：而当裂缝与计算区域的尺度相近时,两者存在一定偏差。此外,研究了在零应力边界和零位移边界下,应力强度因子随计算区域尺寸的变化关系。结果表明当计算区域足够大时,两种边界条件对应的应力强度因子基本一致,反之则差别很大。以上事实说明当计算区域尺度有限时,无穷大空间假设存在一定误差,正确处理边界条件非常关键。采用本文模型研究了压裂施工参数对水力裂缝扩展的影响。模拟结果表明压裂液输送管道内径对压裂设备的工作参数影响显著,当管径较小时,沿程摩阻造成的流体压降和功率损耗占压裂设备工作压力和输出功率的比例较大；沿程损耗随管径增大而减小,但是当管径超过一定值时,损耗减少的效果较弱。此外,压裂液注入量和压裂设备输出功率随裂缝扩展而增加,当设备工作参数达到上限时,裂缝将停止扩展。通过比较三种典型的压裂设备性能参数发现,在压裂相同油气藏时,不同压裂设备限制裂缝扩展的参数可能并不相同。最后研究了物性参数对裂缝扩展的影响。模拟结果表明,基质渗透率、流固耦合系数和压裂液粘度等流场物性参数主要影响压裂设备的工作参数,而对裂缝形态的变化过程影响较小。要使裂缝扩展至相同长度,基质渗透率的增大以及流固耦合系数、压裂液粘度的减小都将使压裂设备需要提供更大的输出功率、压裂液注入量以及更高的工作压力。此外,岩石弹性模量和泊松比等固体场物性参数主要影响裂缝的几何形态,对压裂设备工作参数的影响甚微。当裂缝扩展至相同长度时,弹性模量以及泊松比越大,裂缝越窄。