水力压裂是目前煤层气开发中应用最为普遍且效果最为明显的储层改造技术,该技术能够有效增加井底附近煤储层的渗透率,提高煤层气产量。然而,由于煤岩强度较低且内部层理、裂隙和割理系统发育,这使得煤层水力压裂裂缝延伸机理与常规油气储层存在较大差别,水力裂缝可能沿割理弱面开裂,使裂缝延伸形态极其复杂,甚至形成复杂裂缝延伸区域或复杂裂缝区。而目前对煤岩水力压裂裂缝延伸机理和扩展规律的研究还存在很多不足,还没有准确、合适的方法对煤岩压裂的复杂裂缝区域及域内裂缝延伸和扩展机理进行描述。本文首先分析了煤层内部割理的发育情况,通过室内实验测定了煤岩抗拉强度、抗剪切强度及抗压强度等基本力学参数;假设煤岩储层渗透率与有效应力之间满足指数关系建立井周应力计算公式;结合位移不连续法与水力裂缝延伸过程中的缝内流体压力分布模型,建立了动态诱导应力计算模型,该模型可以反映水力裂缝延伸的非平面特征和诱导应力的动态变化;同时为反映出水力裂缝延伸过程中裂缝尖端应力强度因子动态变化,建立了能够反映裂纹尖端附近位移模式的特殊的尖端单元,推导出了水力裂缝延伸过程中的动态应力强度因子。将井周应力、动态诱导应力及裂缝尖端应力进行叠加,对水力裂缝延伸路径上的割理弱面进行了受力分析,推导了水力裂缝与割理、裂隙等天然裂缝相交时的穿过和转向判定准则;将判定准则及流量分配方程考虑到复杂裂缝网络裂缝延伸模型,对煤岩压后所形成的复杂裂缝区进行了计算;最后开展了煤岩水力压裂的物理模拟实验,分析了不同地应力条件和不同割理裂隙发育方向等因素对煤岩压裂裂缝的扩展规律及压后裂缝形态的影响,与理论研究分析得到复杂裂缝形态对比分析,验证理论模型的正确性。本论文以煤岩压裂裂缝延伸过程的应力场变化问题为切入点,开展水力压裂煤岩体复杂裂缝延伸机理研究,揭示水力压裂煤层裂缝网络系统形成的物理内涵,能为现场煤层压裂方案设计和压后产能预测提供科学依据本论文研究为煤岩层水力裂缝扩展规律及水力裂缝形态的精细化研究提供了一定的理论指导。