鄂尔多斯盆地东缘临兴地区煤层气与页岩气,致密砂岩气共生,形成煤系产层组。产层组压裂过程中,如果人工裂缝高扩展不足,无法穿透层间界面,充分沟通相邻储层,将会导致产量降低。本文针对产层组压裂改造问题,研究人工裂缝在产层组中的扩展机制,提出砂煤互层中人工裂缝穿层的判别准则;基于水力压裂物理模拟实验和离散元数值模拟,研究产层组压裂改造中人工裂缝起裂、转向以及穿层扩展的规律,优化施工参数,形成适用于产层组压裂改造的配套压裂工艺技术,对提高产层组压裂改造效果具有一定指导意义。通过上述研究,本文主要完成了以下工作:1.产层组水平井裂缝扩展机制室内物理实验研究使用天然砂、煤、页岩露头组合试样,还原真实的产层组岩层组合。针对不同的产层组合,研究不同起裂位置,地应力及压裂液性质下的裂缝扩展形态,明确人工裂缝在不同影响因素下沟通层间界面时的扩展行为。优选出选择在砂岩层中钻进水平井射孔压裂穿层效果最佳,并优化了压裂液粘度和排量。2.优化离散元理论中微观参数校准方法及流固耦合方法将颗粒流离散元的基本理论运用到水力压裂岩石力学中,并对其微观参数校准方法和流固耦合方法进行优化。通过模拟三轴试验和渗透率试验校准试样的岩石力学参数及渗透率参数,同时论证了该优化方法的合理性和准确性,总结出可以应用于产层组人工裂缝扩展的离散元方法。3.产层组压裂人工裂缝扩展机制离散元数值模拟研究基于上述离散元方法,分析了不同地应力差,岩层交界面倾角及压裂液性质组合对人工裂缝扩展过程中造成的偏移作用。发现地应力差较小时交界面倾角对人工裂缝的扩展具有明显的偏移作用,而提高粘度和排量有利于抵消这种偏移作用。