近年来随着油气勘探的不断深入,我国发现了越来越多的砂砾岩储层。水力压裂是砂砾岩储层增储上产的关键工艺技术。但目前针对砂砾岩的压裂基础研究较少,特别是对砾石影响的液体滤失与裂缝扩展规律认识不清,一定程度制约了砂砾岩储层的压裂设计。本文对砂砾岩储层的压裂液滤失和裂缝延伸两方面开展了深入研究。首先论证了将压裂液滤失过程的两相流动假设为单相滤失的可行性。区别于常规储层,砂砾岩储层一般发育有天然裂缝,砾石与天然裂缝必然影响压裂液滤失,但目前缺乏滤失计算理论模型。本文首次建立了砾石与天然裂缝同时影响的压裂液滤失新模型,定量分析了砂砾岩储层滤失规律。根据K-C方程导出了砾石参数与基质孔隙度、渗透率的关系式,将砾石对渗透性的影响归结为基质渗透率的降低,应用双重介质理论评价裂缝对滤失的影响,以正交变换的方法求解压力分布,根据压力分布函数计算滤失速度。计算分析了砾石含量、多种砾石粒径的滤失速度变化规律,评价了砂砾岩中天然裂缝对滤失的影响。计算结果表明,砾石含量对滤失速度影响较大,粒径影响较小：砾石对砂砾岩储层滤失存在一定影响,但天然裂缝是砂砾岩储层滤失的主控因素。本文还运用有限元方法实现了压裂液滤失的数值模拟,分析了解析方法难以模拟的砾石形状、排列、天然裂缝方向、排列、连通性等因素对压裂液滤失的影响,得到了与解析解较一致的结论。在砂砾岩储层裂缝延伸研究部分,文章系统分析了天然裂缝与水力裂缝和砾石之间的相互作用。使用折线裂缝当量应力强度因子方法研究了水力裂缝从中部穿越天然裂缝、水力裂缝引起天然裂缝剪切滑移和膨胀张开、天然裂缝端部延伸规律。将砂砾岩简化为由砾石、基质和界面组成的复合介质,由断裂韧性得到判断裂缝前沿延伸与止裂的指标——临界能量释放率。通过断裂力学理论与坐标变换,得到裂缝前沿处沿不同角度延伸的虚拟裂缝的应力强度因子和与之对应的能量释放率,裂缝延伸的优先方向即为最大能量释放率对应的方向,沿不同方向延伸的临界破裂压力可由能量释放率得到。计算分析了包含不同粒径、含量及强度砾石的砂砾岩裂缝延伸规律与压力波动特点。最后通过有限元方法研究了水力裂缝附近区域在砾石影响下的应力场,分析了砾石对应力场的影响,并据此分析了砾石对水力裂缝的诱导作用。论文运用了断裂力学、有限元方法,在砂砾岩储层压裂液滤失和水力裂缝延伸机理研究方面取得一定创新,提高了砂砾岩储层压裂机理认识水平,对于指导砂砾岩储层压裂设计具有重要意义。