临兴-神府地区位于鄂尔多斯盆地东缘,区块在地质上具有煤系气多层叠置发育,各种非常规气藏在垂向上重置分布的特点。当硬脆性砂岩与塑性煤层组合开发时,层间地应力差、岩石力学性质、界面胶结性、井斜、方位、压裂施工参数等都对人工裂缝的穿层扩展产生较大影响,产层组压裂裂缝扩展规律存在认识不清的难点,给产层组储层改造方案的合理设计提出挑战。本文通过选取砂岩和煤岩露头进行纵向叠置组合,模拟产层组地层特征,开展了砂煤产层组室内真三轴穿层压裂物理模拟实验,研究了压裂选层、层间胶结强度、煤层厚度、压裂施工参数等对水力裂缝穿层扩展的影响,为定性表征层间胶结强度这一影响因素,深化开展了层状介质物理模拟实验。实验结果表明:1、水力裂缝在煤岩中起裂时,受煤岩节理和天然裂缝的影响,水力裂缝在扩展过程中,容易发生转向,使得裂缝形态复杂多样,不利于裂缝穿层;在砂岩层中起裂时,砂岩中水力裂缝形态简单,易形成水力主缝,穿透砂岩产层,沟通煤层。2、层间弱胶结能够能够有效控缝高,使得水力裂缝发生转向,沿界面扩展。3、煤层越厚越容易耗散水力能量,使得水力裂缝难以穿层扩展。4、胶液的造缝能力优于活性水,但其对储层伤害较重,压裂液类型的选取需根据现场压裂所需进行甄选。针对射孔参数对产层组水力裂缝穿层扩展的影响,结合岩石力学参数室内实验与测井资料,对目的区块储层的力学参数、地应力进行计算,并根据储层力学性质、地应力参数、施工参数等,基于3D网格算法,建立产层组水力裂缝起裂扩展模型,研究了射孔参数对水力裂缝穿层扩展的影响。模拟结果表明:1、在煤层中上部射孔有利于水力裂缝的扩展。2、随着射孔长度的增加,裂缝的有效改造面积减小。3、间接压裂能够实现水力裂缝的穿层扩展,有利于产层组的综合改造。基于上述物理模拟实验以及数值模拟结果,本文提出产层组压裂裂缝穿层扩展机制,为提高现场产层组压裂改造效果提供理论指导。