在循环加载下和单向加载条件下,岩石的力学性质差异很大。在储层改造的过程中,如果采用循环泵注压裂的方式,即通过反复开泵停泵的方式来完成整个压裂过程,此时地层岩石也将处于循环应力状态。本文在岩石力学参数试验和三点弯试验的基础上,分析了在循环拉/压载荷下岩石力学特性。之后,通过三轴应力下的水力压裂试验,验证循环泵注对形成复杂裂缝的有效性,并找出相关的试验影响参数。最后基于DDM数值方法,研究了水力裂缝在循环泵注条件下缝内压力分布及裂缝形态变化特征。首先,岩石力学参数试验表明岩石在破坏时形成更多的裂纹;相对于压缩破坏所需102至106的循环次数而言,拉伸破坏只需要数十次循环次数。再者,通过多组循环泵注压裂试验的交叉对比表明,循环泵注压裂相对常规连续泵注能够产生更为复杂的裂缝网络。另外,采用较低的压裂液粘度,增加循环泵注的次数,采用变频循环泵注的方式都有助于形成更复杂的裂缝网络。另外,增加裸眼段长度,能够突破高应力差的限制（>5MPa）形成复杂裂缝网络。另外,通过对多簇射孔试件的压裂试验发现,相对于常规连续泵注而言,循环泵注可以起裂更多的射孔簇;而采用更高的压裂液粘度可以增强这种效果。无论在常规连续泵注和循环泵注条件下,更高的泵注压力有助于起裂更多的水力裂缝。声发射监测表明,循环泵注条件下的总声发射事件数量显著多于常规连续泵注情况下所产生的声发射数量,声发射事件通常集中发生在临近压力峰值附近。本文最后通过DDM数值方法发现,在循环泵注停泵泄压时,裂缝会在缝口处发生闭合,使裂缝与井筒之间流体连通切断,从而可能使再次开泵时的峰值压力超过第一次循环泵注时延伸压力,这种峰值压力为多裂缝的形成创造了有利条件。通过本文的研究,在揭示循环应力下岩石的力学特性的同时,也对其在石油工业中的进一步应用——循环泵注压裂的应用及潜力做了进一步阐述,从而为循环泵注压裂工艺的改进提供指导。