水力压裂技术是开采非常规油气藏最主要的增产措施之一。在水力压裂施工中,裂缝在地层中的延伸扩展行为对水力压裂增产改造效果有着重要影响。在层状地层中,水力裂缝的扩展延伸行为受到地质因素、层间界面性质、岩石力学性质、水力压裂施工参数等因素的影响,裂缝扩展规律非常复杂。在实际水力压裂施工中,除了以上影响因素,煤隔层也会对裂缝的延伸扩展规律产生较大的影响。本文主要采用数值模拟和室内实验的方法来研究水力裂缝在致密砂岩储层中的垂向扩展规律。致密砂岩储层作为一种非常规油气藏,具有低孔低渗的特点,在水力压裂过程中,其岩石力学性质会显著影响水力裂缝扩展行为。首先,通过室内单三轴实验、巴西劈裂实验和断裂韧性测试获得了致密砂岩储层岩石的弹性参数、岩石强度参数和断裂韧性,为后续数值模拟计算提供基础数据。而后,根据储隔层界面胶结情况的不同,分别研究了地质因素、岩石力学性质、压裂施工参数等因素对水力裂缝扩展规律的影响。当储隔层界面胶结完好时,本文结合基于Abaqus有限元平台的数值模拟研究与室内物模实验,研究了压裂施工参数(压裂液排量和射孔位置)对裂缝垂向扩展规律的影响,为现场压裂设计提供建议。当储隔层界面不完全胶结时,本文采用Abaqus软件中内置的Cohesive单元研究了地质因素、岩石力学性质、压裂施工参数和储隔层界面性质(储隔层界面抗剪强度和储隔层界面倾斜角)对水力裂缝在层状介质中垂向扩展规律的影响。在实际压裂施工中,致密砂岩储层中往往会存在煤隔层。相比于常规地层,煤隔层具有低强度、低模量、高泊松比、低抗拉强度,低破裂压力的特性。本文对含有煤隔层的致密砂岩储层中的裂缝垂向扩展规律进行了数值模拟研究和室内物模实验研究,并将两者结果进行对比验证,为现场施工提供一定参考。