低渗透油藏在我国原油储量中占据着相当大的比重，目前水力压裂仍然是开发此类油藏最重要的技术。水力压裂失效后多数油水井需要进行重复压裂，但低渗透油藏中往往存在着大量的先存裂缝或夹杂等（本文统称为缺陷储层），重复压裂的裂缝启裂、扩展等力学机制极为复杂，压裂效果难以预测，整体上重复压裂技术相关的基础理论研究远远落后于现场实践。压前和压后的地应力分布与变化是影响重复压裂裂缝扩展的重要因素。缺陷储层本身结构的复杂性以及注采和多次压裂改造等生产活动的影响，进一步增加了储层应力定量评价的难度。本文以应力时空分布演化为主线，分析了含天然裂缝以及线夹杂储层应力场，并对重复压裂后裂缝的扩展形态进行了模拟。主要工作包括以下几方面：(1)基于油水两相流流-固耦合理论，建立了均质储层人工裂缝-油藏系统耦合数学模型。以典型的五点法井网为例，讨论了人工裂缝以及注采条件变化对应力场的影响。(2)基于弹性力学叠加原理，结合无限大区域中含单条裂缝应力分布的基本解，建立了天然裂缝与人工裂缝干扰模型，并将单条天然裂缝与人工裂缝受内压的干扰问题归结为解一组柯西型奇异积分方程组，对人工裂缝尖端的应力强度因子进行了求解。(3)将储层中的线夹杂视为一根细杆，利用无限大平面中线夹杂基本解，推导了单个线夹杂影响下的人工裂缝周围应力场，同样将单个线夹杂与人工裂缝受内压的干扰问题归结为求一组柯西型奇异积分方程组的解问题，并对简化模型中人工裂缝尖端的应力强度因子进行了求解。(4)为克服尺寸效应对实验结果的影响，制备了尺寸为500mm×500mm×500mm的大试样，并首次采用中国石油大学（华东）油气工程力学研究所研制的大尺寸真三轴实验设备对缺陷储层进行了重复压裂实验模拟，分析了随机缺陷，以及地应力状态等因素对重复压裂裂缝扩展的影响。(5)基于流-固耦合理论对含天然裂缝储层和含线夹杂储层重复压裂前应力场进行了数值模拟研究，分析了天然裂缝与线夹杂的方位，分布密度，以及相对于油水井的位置等因素对应力场的影响，并在此基础上采用扩展有限元法对人工裂缝的扩展形态进行了动态模拟。(6)基于储层油水两相渗流和裂缝等效渗流阻力理论，研究了重复压裂后油井产能受储层缺陷的影响规律。通过建立五点法注采模型，分析了重复压裂后裂缝是否转向，天然裂缝与线夹杂的方位、分布密度、以及相对于油水井的位置等因素对油井产能的影响。本文通过对缺陷储层重复压裂前地应力分布，以及重复压裂后裂缝扩展情况的理论与实验研究，为今后对缺陷储层重复压裂力学机理研究，以及现场应用提供一定的借鉴。