水力裂缝是一种特殊类型的拉伸断裂,在流体的压力作用下在固体介质中传播的。这是由于注入的粘性流体的内部压力造成的。在高压下将压裂液注入致密储层,提高岩石的渗透性。工程水力压裂技术的主要应用是非常规油气的开发以及油气井增产的措施。此外,水力压裂技术还有更广阔的舞台。除页岩气开采油气之外,水力压裂法还有其他的用途。例如,可以用于增加普通水井的出水量。而在美国备受环境保护署推崇的清洁能源项目——地热能发电,也可以利用水力压裂技术增加地热能的产量。破裂压力是对井筒加压过程中达到的应力峰值,是不稳定裂缝扩展的临界条件。经典的Hubbert and Willis以及Haimson and Fairhurst断裂准则分别代表了在快速和缓慢增压速率极限情况下的断裂起始条件,而岩石的破坏压力可以等于或者大于起裂压力。本文应用PFC5.0颗粒流程序,对水力压裂起裂过程进行数值模拟,利用流体-颗粒的耦合机制,通过改变井筒内增压速率的参数设置,研究增压速率对起裂压力和破坏压力关系的影响。通过伺服机制改变四周墙体的应力参数,研究地应力对水力压裂起裂的影响因素。应用PFC5.0颗粒流程序,对试件预先设置初始裂缝(二次压裂),通过改变初始裂缝与井筒筒井方向的位置关系,研究初始裂缝对水力裂缝起裂压力和破坏压力的影响。本文最后一章进行室内物理模拟试验,通过施加竖向应力的方式来模拟地应力差。试验结果显示:水力压裂起裂和裂纹扩展总是沿着较大主应力的方向扩展;地应力差对岩石的起裂具有诱导作用;水压力加载速率对岩石起裂压力有重要的影响。最后将数值模拟与室内物理模拟试验结果进行比较。