在控制水力压裂裂缝高度增长的各种方法中,人工应力遮挡缝高控制技术效果较好,应用广泛。鉴于目前人工应力遮挡缝高控制技术的研究主要是其基本原理的定性分析和现场工艺优化,而没有进行系统的理论分析,所以有必要系统的对其进行实验研究、理论分析与数值模拟。在系统分析国内外人工遮挡层控制缝高技术原理、工艺的基础上,通过室内物理模拟实验,首次系统地研究了压裂时渗流量、压差等因素对裂缝附近应力的影响;借助有限元软件Ansys10.0采用数值模拟方法对裂缝处人工应力遮挡效果进行了研究。系统分析了充填转向剂形成人工隔层的机理,论述了裂缝中转向剂的输送规律,提出了转向剂充填形成有效人工隔层的临界条件和物质基础及实际压裂中转向剂的性能要求。从线弹性断裂力学和渗流力学的角度分析了充填转向剂形成有效人工隔层的缝高控制机理。提出了在地应力差无法改变的条件下,通过创造人工隔层控制产层和遮挡层间的地应力差及遮挡层的流动阻抗能力,实现对裂缝垂向扩展的有效控制。运用FracproPT压裂软件对采用转向剂控制缝高进行了数值模拟分析,结合理论和数值模拟分析,提出了充填人工隔层的设计程序。论文研究成果对考虑人工应力遮挡作用下的压裂设计、施工参数控制、工艺优化及转向剂的选择具有一定的指导意义。