页岩储层水平井段内多簇压裂过程中,由于应力干扰和层理弱面的存在,多簇裂缝主裂缝以及层理和缝高之间存在强烈的竞争扩展效应,而目前现场对这种多裂缝竞争扩展规律的认识仍不清晰,无法确定最优的压裂参数,因而难以提高压裂效果。本文以理论、实验和数值模拟相结合对页岩水平井储层多裂缝竞争扩展规律进行了研究。首先通过室内力学实验明确了不同储层深度下页岩抗拉强度和单轴三轴下抗压强度变化规律,并初步分析了应力差和排量对多裂缝竞争扩展规律的影响。其次对多裂缝同步扩展时诱导应力场分布、应力干扰理论和流量分配等理论进行了分析,明确了页岩储层多裂缝竞争扩展机理。最后以地应力评价模型为基础建立数值模型研究不同施工参数及地层应力参数对多裂缝竞争扩展规律的影响。研究结果发现:垂向主裂缝间的竞争扩展效应随着压裂段簇数、排量、水平地应力差和垂向地应力的增加先增加后减小,随簇间距的增加持续减小,而垂向主裂缝与层理弱面裂缝间的竞争扩展效应随簇数、排量和簇间距的增加都呈先降低后增加趋势,随应力差和垂向地应力的增加持续增加;其中压裂段三簇、排量12m~3/min、簇间距5m、应力差5MPa和垂向地应力70MPa时垂向主裂缝间的竞争扩展效应最明显,压裂段四簇、排量16m~3/min、簇间距20m、应力差15MPa和垂向地应力75MPa时,垂向主裂缝与层理弱面裂缝间的竞争扩展效应最明显,前四者为层理弱面裂缝更占优势,后者相反。垂向主裂缝的转向角度随着压裂段簇数增加先增加后减小,随排量增加持续增加,而随应力差、垂向应力和簇间距增加逐渐减小,且研究发现簇数、排量和应力差越大层理弱面裂缝越发育。而压裂段簇数为三簇、排量为14m~3/min、簇间距20m、应力差为5MPa和垂向地应力为75MPa时垂向缝高最发育,沟通了更多的层理弱面,且此种排量、簇间距和垂向地应力下多簇裂缝发育也更为均匀,由此建议现场采用此种条件下的压裂施工参数,以促进主裂缝的发育,使其更均匀且沟通更多的层理弱面,同时根据储层应力差和垂向地应力的大小初步预测主裂缝垂向缝高的发育程度。研究结果能够为现场压裂开发提供一定的指导意义。