页岩气作为近年来我国大力发展和倡导的非常规天然气的一种，具有分布范围广、储量潜力大和开采寿命长等优势，在油气资源供应日趋紧张、环境压力逐渐增大及北美地区页岩气进入大规模商业化开发的背景下，已逐渐成为我国天然气开发的热点。然而，页岩气储层低孔、低渗，需通过水力压裂形成复杂的裂缝网络以提高产能，其中以增大储层改造体积的“体积压裂”技术为实现页岩气商业开发的关键。但由于对页岩气储层压裂裂缝扩展规律及网状裂缝的形成机理没有认识清楚，导致现场压裂的效果不够理想，页岩气开发相对滞后。因此，充分认识页岩气储层水力压裂裂缝延伸规律，揭示网状裂缝的形成机理，探讨影响复杂裂缝形态形成的主控因素，对加快我国页岩气的勘探开发步伐具有重要意义。本文以重庆涪陵焦石坝区块页岩储层井下岩心及人工材料为研究对象，对水力压裂条件下，页岩气储层水平井双簇裂缝的起裂与扩展规律及复杂裂缝的形成机理问题，开展了室内物理力学试验、大型水力压裂物理模拟试验、理论分析和数值模拟研究，主要结论如下:　　(1)涪陵焦石坝区块地处四川盆地东南部，区域地质条件复杂，含有向斜、背斜和断层等地质构造。上奥陶组五峰组-下志留统龙马溪组页岩发育良好，主要为黑色的含粉砂质碳质页岩，层理发育明显，为该区块的页岩气主力气层。主力气层矿物组成成分包括:以石英为主的长英质类脆性矿物，含量在50-75％之间;以高岭石和伊利石为主的粘土类矿物，含量在20-40％之间;以方解石为主碳酸岩盐类矿物，含量在4-10％之间。由矿物学方法计算的脆性指数在38-81％，平均值为62％，储层脆性较强，可进行压裂改造。　　(2)主力气层页岩储层各小层裂缝发育情况、变形及强度参数的差异，造成了其破裂模式的差异。单轴压缩条件下，层理、微裂隙等使页岩破裂模式较复杂，破裂形态多样。随着围压升高，三轴压缩条件下层理、微裂隙被束缚，破坏模式趋于以剪切破裂为主。　　(3)采用室内大型真三轴水力压裂试验系统实现了在室内再现现场工况的水力压裂物理模拟，通过染色剂追踪、声发射定位监测、压后试样剖切等手段对比分析双簇裂缝起裂扩展的过程，基本实现了压裂过程主裂缝的动态定位、跟踪。　　(4)研制了页岩模拟井筒内侧钻射孔装置及方法，实现了模拟射孔簇预制，建立了一套水平井双簇射孔裂缝起裂与扩展的物理模拟试验方法，在室内实现了双簇裂缝水力压裂试验;获得了大尺寸试样水力压裂双簇压裂缝扩展形态，初步揭示了水平井双簇射孔水力缝网裂缝动态扩展中主压裂缝与层理弱面的沟通机制。　　(5)由双簇水力裂缝扩展分析知，双簇主水力裂缝的发展过程相似:主裂缝均沿先Z向扩展，迅速发展，主缝沟通层理，裂缝在层理内汇合扩展至边界，计算模型最终失稳破坏。但地应力差、簇间距、层理密度及层理强度均影响水力裂缝的发展过程。