在中国目前探明的油气储量中，低渗透油田占了很大的比例。目前制约低渗透储层开发的关键问题是已掌握的开发技术难以使此类油田得到经济高效地开发。虽然对低渗透油田的开发采取了一些与之相适应的配套工艺技术，也取得了一定成绩，但是，由于对影响开发效果的一些关键因素认识不清，且缺乏系统综合的研究，因而导致此类油藏的开发具有一定的风险性和盲目性，同时由于低渗透油田天然裂缝的存在，其开发特征不同于常规油藏，因此研究低渗透油藏的开发技术至关重要。 低渗透油藏的开发主要通过水力压裂提高单井产能。为了研究岩石内部微裂纹在水力压裂过程中的扩张及相关渗流行为，需要对岩石的水力压裂过程进行数值模拟。本文中的数值模拟采用渗流应力耦合模型来模拟岩石内部的力学和渗流行为，并采用粘结单元来模拟由水力损伤造成的预设扩展裂缝，在此基础上提出了模拟三维水力压裂的有限元模型和模拟主裂纹和天然裂纹相互作用的有限元模型。为了保证在裂纹扩张过程中，流体压力能随裂缝的扩张动态地加载到裂纹面上，我们给出了流体压力在裂纹内传递的模型。 基于以上建立的有限元数值模型，我们对垂直裂纹和水平裂纹进行了三维数值模拟，对主裂纹和天然裂纹的相互作用进行了二维数值模拟，并得到了整个水力压裂过程中岩石内部的应力分布，孔隙压力分布，压裂液的滤失以及裂缝的几何尺寸。随后我们进一步分析了获得的结果来研究水力压裂过程的力学机理。分析揭示了裂纹的最终几何尺寸与压裂液的压力梯度大小和隔层影响的关系，主裂纹与天然裂纹的相互作用和两者的角度有很大的关系。本次数值模拟的结果对解释和研究岩石水力压裂过程的力学机理有很重要的作用并且对石油工程中压裂作业有现实的指导意义。