目前,面对常规能源的日益减少,对于非常规天然气的开发已经受到各个国家的高度重视。为了便于开采非常规天然气,需要对储气层进行压裂以便获得渗透性较大的裂纹网络,利于天然气的析出。因此,为了提高非常规天然气的开采效率,需要对储气岩层中裂纹的萌生和扩展进行研究。近场动力学(Peridynamics,PD)采用了非局部思想,对于物质的运动描述采用了空间积分的形式,对于求解裂纹扩展等非连续问题具有天然的优势。本文采用近场动力学方法对岩层压裂过程展开研究,主要研究工作如下:1.介绍了近场动力学理论基本思想,对岩层压裂问题以及近场动力学理论国内外的研究现状进行了综述。重点介绍了近场动力学理论的PMB模型以及损伤模型。2.总结了近场动力学理论中的空间离散和时间积分方法,介绍了含阻尼的近场动力学运动方程,通过算例验证了所建立PD模型的正确性。3.建立了模拟岩石材料破坏过程的近场动力学模型,通过算例验证了PD模型能够有效分析岩石材料在荷载作用下的裂纹扩展和分叉现象。分析了不同的材料参数以及荷载条件对裂纹扩展和分叉的影响,为模拟岩层的压裂过程奠定基础。4.提出了裂纹面的追踪方法,以岩层水力压裂为背景建立了模拟岩层压裂过程的PD模型。模拟了水平井横截面裸眼井以及套管井的压裂过程。对于水平井纵截面,研究了含单射孔、三射孔的岩层压裂过程,分析了射孔间距对岩层压裂过程裂纹扩展的影响,进一步模拟了含裂隙岩层的压裂过程。上述工作表明采用PD理论建立岩石材料的破坏模型,可以高效分析材料的裂纹扩展及分叉现象。通过建立有效的岩层压裂模型,可以实现对岩层压裂过程中裂纹的扩展和追踪,厘清岩层压裂过程中裂纹的扩展机理,为岩层中非常规天然气的开采提供一定的分析工具。