页岩气是指吸附和游离状态为主赋存于富有机质页岩地层中,具有商业开发价值的生物成因和热成因及混合成因的天然气。随着常规油气资源使用的枯竭,非常规能源已经得到人们越来越多的重视。作为一种非常规能源,页岩气具有分布范围广,产气层厚度大,生产时间长产量大等优点,被人们视为常规天然气的替代能源。我国页岩气资源丰富,根据国家能源部2015年的页岩气资源评估报告显示,全国页岩气技术可采资源量21.8万亿立方米,其中海相13.0万亿立方米、海陆过渡相5.1万亿立方米、陆相3.7万亿立方米。但页岩气开采面临储层特性复杂、气体采收率低以及开发技术工艺复杂等不利因素,使得我国页岩气开发仍未实现大规模商业化开采。水平井结合多级压裂已经被实践证明是页岩气开发中一种重要的技术手段,在水平井中安置多段簇级,数量常常是几十段,然后每级同时泵送四条或者更多条裂缝。这一过程中,多裂缝之间会存在相互干扰和相互作用,不仅是同时泵送的裂缝之间,而且多阶段产生的裂缝相互作用,甚至潜在的井与井之间也会相互作用。在以往的压裂过程中,通常希望并且几乎总是假定这些紧密间隔的水力裂缝将是在一个平面上并且基本上彼此平行开裂扩展。然而,来自实验室的数值模拟和现场的实际情况表明,水力破裂路径通常与已有的或者附近的水力裂缝发生相互作用而偏转。因此有必要对多裂缝之间的相互作用进行具体分析研究,对多裂缝的开裂扩展和几何形态进行研究,总结其中规律。本文对水力压裂多裂缝数值模拟研究及水力压裂物理模拟试验两个方面进行了介绍。从改善页岩渗透性角度出发,结合国外压裂技术研究现状,理论分析了进行页岩水平井水力压裂多裂缝同步扩展研究的重要意义,确立了室内物理模拟试验的研究方法。通过对岩石破裂扩展、单多裂缝应力强度因子,流体力学及耦合变形扩散等理论的学习,对水平井多裂缝的形成机理、裂缝的形态、裂缝延伸准则产生系统的理论认识。对将要进行的水力压裂试验进行了简单的模型建立,主要考虑不同裂缝间距、地应力下多裂缝之间的扰动情况。建立水力压裂物理模拟实验台,水力压裂模拟试验设备包括试样浇筑模具和三轴水力压裂实验台。对井筒进行了设计,最终制得一批满足试验要求的井筒。对采集露头页岩进行抗压试验,确定了试验所需试样的强度,通过对一批水泥试样的试验,确立了最终的水灰比。根据已取得的成果,浇筑出试验水泥砂浆试样。对试样进行室内水力压裂物理模拟试验,通过预设不同裂缝间距参数的模拟井筒来研究裂缝间距参数的影响,加载不同的围压来模拟地应力差的影响,控制加载泵注排量来模拟净压力对多裂缝破裂扩展的影响。对试样水力压裂过程中井筒内的压力变化进行采集和分析,通过实时参数记录得到试样压力随时间变化曲线。试样压裂结束后,对时间-泵压曲线及试样剖开效果两个方面,结合前面的数值模拟部分,来分析多裂缝裂缝形态以及起裂和扩展过程,总结归纳得出多裂缝同步扩展规律。