在我国非常规油气田开发日趋激烈的背景下,致密砂岩储层因其分布广泛、储量丰富等优点,已成为我国非常规油气开发的重点,然而由于致密砂岩储层低孔、低渗等特征,使得其要想获得理想的开发效果,就必须通过水力压裂等增产措施。因此,掌握水力压裂裂缝的延伸规律,揭示压裂裂缝的形成机理,对实现致密砂岩储层的合理性开发有着重要意义。本文采用数值模拟和室内实验相结合的手段,对变排量条件下致密砂岩储层缝网形成机制进行了研究,得到了以下主要结论:(1)对大庆X地区4口井的取芯岩样进行岩石抗拉试验、岩石抗剪切试验、岩石单轴和三轴抗压试验。试验表明,X地区整体抗拉强度并未出现较大差异;内聚力值越大,岩石的胶结质硬度大、胶结程度就越好,内摩擦角越大,岩石的剪切破坏强度增大幅度越大;三轴抗压强度和弹性模量与围压有较好的相关性,呈线性规律变化,随着围压的增加,二者数值都有所增大。(2)以变排量技术为研究背景,针对致密砂岩储层缝网形成机制进行研究。采用扩展有限元数值模拟方法对变排量条件下致密砂岩储层水力裂缝扩展进行分析。明确了水力压裂扩展准则以及变排量对水力裂缝扩展的影响机理,分析了应力差、射孔角度以及排量对水力压裂裂缝形态扩展的影响。结果表明,应力差较低时,射孔角度较大,排量较大时,裂缝扩展受地应力各向异性影响越小。(3)进行了真三轴水力压裂大物模实验,对阶梯升排量和恒定排量两种注入方式对缝网形成的影响进行了研究。实验表明,相同条件下,阶梯升排量水力压裂过程中更容易形成复杂的缝网结构,裂缝多点起裂而且容易发生偏转形成多条水力分支裂缝。低黏度压裂液在裂缝中流动更容易,同时也就容易使得裂缝尖端破裂,有利于形成复杂缝网;低水平应力差下,水力裂缝容易多点起裂,裂缝更容易发生偏转,缝网结构更复杂。