缝洞型碳酸盐岩储层非均质性强,缝洞储集体发育且分布特征复杂,目前多以酸化压裂为主的方式进行开发。然而,目前在缝洞碳酸盐岩储层改造中人工裂缝沟通缝洞体效果不充分,面临着改造范围小、沟通效果差和产能低等问题,人工裂缝在缝洞碳酸盐岩储层中如何扩展并沟通更多缝洞体是进一步提升开发效果的关键所在。为此,本论文通过开展真三轴物理模拟实验探索缝洞碳酸盐岩储层中人工裂缝扩展形态,明确影响缝洞沟通的主控因素;基于非连续离散裂缝模型,建立了固体-渗流-流动耦合的平面人工裂缝与缝洞体相互作用模型以及三维平面人工裂缝与球型洞体相互作用模型,揭示了多因素综合影响下人工裂缝与缝洞体相互作用的力学机理,并明确了人工裂缝遇缝洞体发生绕过、沟通、穿透和停止等行为的力学条件;研究随机缝洞分布碳酸盐岩储层中人工裂缝扩展形态,并给出相应的缝洞沟通优化模式,为缝洞体储层改造提供理论支撑。主要开展以下几方面工作:（1）针对缝洞碳酸盐岩储层人工裂缝扩展形态问题,选取塔河油田天然碳酸盐岩露头,并根据其力学参数制备了人造缝洞碳酸盐岩试样,通过真三轴压裂物理模拟测试系统,研究缝洞碳酸盐岩储层中人工裂缝扩展形态及规律,明确影响人工裂缝沟通缝洞体效果的主控因素。研究发现:（1）缝洞体影响人工裂缝扩展路径,缝洞相互作用时会出现绕行、相交、穿透和止裂等多种复杂行为,裂缝扩展形态复杂;（2）缝洞体储层存在三种人工裂缝扩展沟通模式,分别是主应力方向缝洞体沟通模式、近井筒缝洞体沟通模式以及多向多侧缝洞体沟通模式,通过调整注液参数,可以改变沟通模式,提升缝洞沟通效果。（2）针对人工裂缝与洞体的相互作用问题,基于非连续离散裂缝模型,建立了固体-渗流-流动耦合的人工裂缝与缝洞体相互作用模型,定量研究了平面中人工裂缝与洞体的相互作用行为以及三维平面人工裂缝与球体的相互作用行为。研究结果发现:（1）人工裂缝与洞体的相对大小和位置是决定其相互作用结果的先决因素,人工裂缝在水平最小地应力方向投影与洞心距离越小,地应力差越大,且人工裂缝内水力能量越高,人工裂缝越容易沟通洞体;反之,人工裂缝易绕过洞体;（2）限定注液压力条件下,小缝洞距离,高地应力比,小洞体直径,大注液排量及低压裂液粘度有利于人工裂缝穿透洞体;（3）三维人工裂缝接近球洞体时会优先向有洞一侧扩展,沟通洞体后裂缝逐步转向缝高方向扩展,人工裂缝与洞体相交后,洞周应力分布特征、缝洞交界处应力特征及裂缝内水力能量是决定人工裂缝在有限注液时间条件下能否完全穿透洞体的主导因素;（4）根据缝洞相互作用模拟结果,揭示了缝洞相互作用的动态力学演化特征,明确了缝洞相互作用时的主要因素,提出了缝洞相互作用的相对主导性机制。（3）针对缝洞碳酸盐岩储层中人工裂缝与缝洞体沟通效果问题,建立了随机分布有若干洞体和天然裂缝的碳酸盐岩储层模型,综合评价了缝洞分布特征、注液参数及暂堵转向压裂对人工裂缝扩展规律的影响,揭示了缝洞体储层人工裂缝与缝洞体相互作用的主控力学机制,并提出了提升缝洞体沟通效果的优化策略。研究结果发现:（1）人工裂缝主要与主应力方向缝洞体沟通,人工裂缝接近缝洞体时,根据相对位置不同,会被洞体正面排斥和侧面吸引,而洞体越大,洞体的主导作用越明显;（2）有效提升人工裂缝尖端净压力,可提升人工裂缝主导作用,降低洞体对其扰动作用,使人工裂缝更易沟通主应力方向洞体;（3）人工裂缝可通过沟通洞周缝与缝洞体建立流动通道以提升沟通效果,通过激活天然裂缝可沟通非主应力方向缝洞体,提升改造范围;（4）对于初次压裂难以沟通的缝洞体,可通过暂堵转向压裂构建多条人工裂缝来进行沟通;（5）根据缝洞体分布特征不同,选择相应合适的压裂工艺和参数,可实现多缝洞沟通,有效提升储层改造效果。