页岩气藏的压裂改造效果直接影响页岩气开发效果。而页岩气藏压裂网络裂缝机理及射孔工艺优化是页岩气高效开发的重要科学难题。如何优化射孔工艺和后续压裂形成网络裂缝,是决定页岩气藏压裂成功与否的重要条件,因此,优化射孔工艺及研究页岩网络裂缝形成机理对页岩气开发具有重要意义。本文首先应用岩石力学理论,对网状裂缝系统的形成机理进行了研究,得到了页岩气储层射孔压裂网状缝形成的4个力学条件。在射孔井井筒周围的应力场分布模型基础上,对页岩的破裂机理和破裂压力进行了研究和计算。利用有限元软件ANSYS,建立相应有限元模型,对比分析不同射孔参数(孔眼直径、射孔方位角、射孔密度、孔道长度)和射孔模式对地层破裂压力的影响。应用二维线性弹性理论和三维压裂理论,研究了人工裂缝和天然裂缝的关系。通过建立人工裂缝与天然裂缝的二维相交模型和三维相交模型,研究在压裂过程中天然裂缝发生剪切破裂、开启的力学条件及影响滑移量的因素。结果分析表明:水平主应力差、逼近角、裂缝粘聚力、裂缝与井筒夹角以及裂缝摩擦因数是影响天然裂缝发生剪切破裂的主要因素,在较小逼近角(30°-60°)、较小裂缝面摩擦因素、较小裂缝粘聚力以及裂缝与井筒夹角为90°时发生剪切破裂的破裂压力较小,此时较容易发生剪切破裂;决定天然裂缝是否开启的因素包括地应力、裂缝与井筒夹角、逼近角、天然裂缝尺寸、注入排量以及裂缝净压力;影响裂缝滑移量的因素包括:裂缝尺寸、地层弹性参数、裂缝与井筒夹角以及逼近角,在较大裂缝尺寸、较小弹性模量和泊松比、裂缝与井筒夹角为90°以及逼近角为30°-60°范围内时裂缝的剪切滑移量较大,此时激活效果较好。通过对比不同的施工方式(顺序压裂、两端压裂和跳跃压裂)对网络裂缝形成的影响表明,跳跃压裂的压裂效果最好,最有利于形成网络裂缝系统。研究结果对页岩气藏压裂网络裂缝机理研究以及高效开发页岩气具有重要指导意义。