通过三轴岩石力学渗流耦合实验,探究了扩容力学参数及渗透率演化规律,建立了扩容诱导微裂缝形态判断准则,定义了有效扩容半径评价扩容增渗效果,并以南海西部油田注水井为例开展扩容数值模拟研究,揭示了岩石扩容弹塑性变形特性及微裂缝发育规律并评价其扩容增渗效果。研究表明,Athabasca油砂和渤海疏松砂岩的剪胀潜力最高,南海西部低渗砂岩的剪胀潜力最低,饱和样品的剪胀潜力高于非饱和样品,温度对剪胀潜力的影响不大。根据抗拉强度、黏聚力和内摩擦角三者的关系及地应力状态,可快速判断海上砂岩扩容微裂缝类型。张性扩容体积应变较小,但其增渗效果优于剪切扩容。提出了剪胀诱导水的有效渗透率模型、损伤渗透率模型,定义了基于超孔隙压力、孔隙度(或体应变)、渗透率增幅和微裂缝发育区的(有效)扩容半径,针对海上低渗油田注水井开展微裂缝形态快速预测和全尺寸井眼数值模拟精细化评价,发现扩容后产生张剪复合微裂缝,有效扩容半径达到12.83 m。研究结果可为海上油田注水扩容技术提供基础理论支撑和施工设计指导。