干热岩地热储层埋藏深,具有低孔隙度、低渗透率等特性,为实现经济开采,必须对其进行改造。基于此,科学家提出增强型地热系统EGS（Enhanced Geothermal System）的概念,通过人工方法（水力压裂）形成具有一定导流能力的地热储层,从而高效、经济地开采地热能用于发电。干热岩储层一般含有天然裂缝且构造应力高,水力压裂缝网扩展复杂,呈现张拉和剪切复合的模式,且存在诱发地震的安全风险。因此,有必要对干热岩压裂缝网扩展规律进行研究。由于干热岩储层只通过钻井和地表沟通,裂缝网络的扩展处于“黑匣子”中,难以通过直观、有效的方式对其观测。数值模拟具有先天的优势,是充分利用物理模型、历史施工等数据,集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程,在虚拟空间中完成映射,从而对干热岩水力压裂缝网扩展的物理过程进行全方位预测和量化分析,但现有裂缝导流模型还不够完善,多裂缝作用下水力压裂缝网扩展数值求解方法还有待进一步发展。本文围绕“干热岩裂缝渗流及储层水力压裂缝网扩展机理研究”的主题,通过室内实验,揭示了张拉和剪切裂缝流体流动规律及裂缝接触细观结构演化对其的影响机制,建立了基于裂缝细观结构演化的非线性导流模型;通过理论分析,建立了三维裂隙岩体水力压裂多场耦合数学模型,同时植入建立的裂缝导流模型,通过有限差分、有限体积和等效连续介质理论实现数值求解;最后,通过现场大尺度模型数值仿真,揭示了干热岩压裂缝网扩展规律和影响因素。得到的主要结论有:（1）揭示了裂缝细观结构演化及其对张拉、剪切裂缝导流特性的影响机制。研究表明,同等应力作用下,剪切裂缝的变形、平均嵌入深度、接触面积小于张拉裂缝,空隙体积大于张拉裂缝。随应力的增加,通道效应逐渐明显,剪切裂缝内单元流量、通道数量都远高于张拉裂缝。剪切裂缝雷诺数与摩擦因子明显高于张拉裂缝,流体流态主要为过渡流和紊流,而张拉裂缝中主要为层流和过渡流。剪切裂缝的上临界和下临界雷诺数普遍低于张拉裂缝,表明剪切裂缝中流体流态更容易由线性向非线性转变。剪切裂缝面接触更集群,抵抗变形的能力更强;张拉裂缝表面具有更多细观凸起,裂缝接触时属于尖端接触,因此变形能力更强,导流能力更弱。当有效应力从1MPa增加至40MPa时,剪切裂缝的渗透率是张拉裂缝的7.6至33倍。（2）建立了考虑裂缝接触细观结构的导流模型。考虑有效应力与裂缝接触的集群特性,基于Hertz接触理论,建立了描述平均嵌入深度的力学模型;考虑空隙体积与裂缝接触的集群特性,建立了水力开度模型。考虑雷诺数与裂缝接触的集群特性,建立了摩擦因子模型。将所建立的模型内嵌到立方定律中,获得考虑裂缝接触细观结构的导流模型。该模型适用于干热岩张拉与剪切裂缝,当获取裂缝的三维扫描数据,给定一定应力条件与压力梯度,就能对流量进行预测。（3）建立了三维裂隙岩体水力压裂多场耦合数学模型和数值求解方法。该模型运用弹性力学的平衡、几何和弹性本构方程描述岩石基质的力学行为;运用质量守恒和渗流方程描述孔隙、裂隙渗流行为;运用张拉和库伦强度准则描述裂隙拉伸、剪切及交叉裂隙起裂扩展行为。建立的数学模型采用分步迭代耦合的形式求解,解决了分步耦合过程中裂缝缝宽变化引起强耦合导致物质质量和能量不守恒的问题,显著的降低了求解方程的难度。采用嵌入单元法计算多裂缝的非连续性引起的附加应变张量和应力张量,高效和较为精确地实现了多场耦合作用下多裂缝岩体单元非连续位移场的计算。将所建立的非线性导流模型植入该模型中,便可实现含天然裂缝、构造断层干热岩储层水力压裂的仿真过程。（4）开展了现场大尺度下含天然裂缝储层注水的水力学响应数值模拟实验,揭示了天然裂缝注水过程中的张拉-剪切复合破坏机理;探究了含复杂天然缝网干热岩水力压裂缝网扩展演化规律及其影响因素。研究表明,天然缝网分布模式（平行、正交非贯通、正交贯通以及随机正交天然缝网等）、角度、尺寸以及三维应力状态等因素都对水力缝网扩展产生影响。正交的,贯通的,随机的天然缝网压裂时,水力缝网分布更复杂,面积更大;在0-30°范围内,随天然缝网角度的增加,水力裂缝受影响程度增强,缝网面积也增加;天然缝网长度越长,储层受分割程度越高,水力裂缝就越容易被天然缝网捕获,压裂缝网分布越复杂,面积越大;最大水平主应力增加使得水力裂缝扩展阻力增加,因此水力缝网面积明显减小,并且更容易在基质中演化出不受天然缝网限制的裂缝（沿最大水平主应力方向）。