近年来,由于常规油气藏的资源储量和产量不断下降,一些非常规油气藏开始受到人们的关注,例如页岩油、页岩气、致密油、致密气等。大量的油气储存在低渗透裂缝性致密储层中,因而对裂缝性致密储层进行相关研究显得十分重要,该类储层的主要特点是天然裂缝比较发育并且渗透率极低。由于天然裂缝的存在,裂缝性储层中水力裂缝的扩展路径与常规储层将会有很大的区别。在对该类储层进行改造的过程中,为了得到良好的压裂效果,需要对裂缝性致密储层的水力裂缝扩展规律进行研究分析。在充分考虑国内外的大量理论分析、实验和数值模拟计算基础上,本文使用基于有限元原理的岩石破裂过程分析系统RFPA建立三维与二维模型,对压裂过程中,天然裂缝对水力裂缝扩展的干扰进行分析研究,内容如下:(1)建立水力裂缝遭遇天然裂缝的二维平面应变计算模型,对裂缝性储层中单一天然裂缝对水力裂缝扩展的影响进行研究。研究表明:在水力裂缝扩展过程中,水力裂缝的入射角、远场主应力比以及天然裂缝的胶结强度是影响水力裂缝扩展的主要因素。在低入射角,低远场主应力比的情况下,水力裂缝更易于转入天然裂缝并在缝内延伸;在高入射角,高远场主应力比的情况下,水力裂缝更易于直接穿过天然裂缝;天然裂缝胶结强度越低时,水力裂缝越容易转入天然裂缝并在天然裂缝内延伸。(2)实际工程中,水力裂缝在长、宽、高方向上都有扩展行为。为了使模拟结果与实际工程更为接近,采用基于RFPA3D并行程序,建立水力裂缝遭遇天然裂缝的三维计算模型,着重研究了入射角和天然裂缝胶结强度对水力裂缝扩展的影响,并与二维模拟结果进行分析对比。研究表明,三维与二维模拟结果一致,并且发现,在高入射角情况下,若天然裂缝胶结强度极低,水力裂缝也可能被天然裂缝所吸引;另外,在水力裂缝扩展至天然裂缝处时,若沿着天然裂缝方向上出现明显的拉应力区,水力裂缝更易转入天然裂缝扩展。(3)建立存在天然裂缝系统的二维平面应变计算模型,分析研究缝网形成过程及影响因素,并引入分形理论,对压裂效果进行评价。研究表明:天然裂缝系统的发育程度影响压裂改造效果,天然裂缝密度越高,迹长越长,裂缝的分形维数越大,储层改造效果越好。