随着油气资源的深度勘探和开发,致密介质赋存的非常规油气资源成为业内关注的焦点。致密介质油气藏需要通过水力压裂进行改造,但从细观角度分析致密介质油气藏的高流压和高应力耦合规律特性,及该耦合效应对压裂作业及储层裂缝扩展的影响等问题的探索上仍欠深入,需要进一步研究。本文以典型的致密介质碳酸盐岩和页岩为例,基于传统的Biot理论和格里菲斯-库伦破裂准则,建立起流体压力和地层应力耦合数学和力学模型,并研究该耦合效应在水力压裂过程中对裂缝扩展的作用规律;采用离散元的方法,从细观角度对致密介质地层内应力-流压耦合规律在水力压裂过程中,水力裂缝几何形态的影响机理及控制因素进行数值模拟分析;将研究内容应用到塔河油田现场实例,针对真实地层储集体分布进行水力压裂施工参数及工艺优化,以期克服天然非连续构造、初始应力差等因素对压裂效果的影响,达到理想的复杂缝网压裂效果,增产增效。研究结果表明,碳酸盐岩介质中,平均粒径和粒径比会影响介质的抗剪强度;层理结构的存在会降低页岩的整体强度,在受到外力(如流体压力)时层理面会首先发生破坏;分析研究了应力-流压耦合作用的机理及其对致密介质岩石强度的影响,分别进行了碳酸盐岩和无层理页岩孔隙增压直剪模拟,证明水平应力场与孔隙流体之间存在耦合作用;分别进行了无层理页岩和有层理页岩水力压裂模拟,证明水平应力场与压裂流体之间存在耦合作用;基于塔河油田现场实际生产井数据,挑选三口井进行常规水力压裂和优化施工参数的压裂模拟,针对不同储集体分布情况,分别研究了压裂液粘度、注入速率等参数以及燃爆诱导压裂工艺对压裂作业的影响,并进行了施工参数的优化。