随着中国经济体量在世界格局地位的日益提高，能源供给尤其是油气资源的供给显得尤为重要。水压致裂技术作为当今非常规油气资源开发的重要技术之一，广泛地应用于中国，是油气开采产量持续发展的技术支撑。由于复杂地质条件和施工工艺，人工水力裂缝扩展过程可能会出现偏转，分叉等复杂现象。水力裂缝扩展路径受多种因素影响，比如地应力，岩体的地质力学参数，溶洞的分布等。作为主要的油藏储存空间，自然溶洞在缝洞型碳酸岩油藏开采过程中扮演着重要的角色。人工水力裂缝在溶洞附近的偏转可能会影响到井眼与自然溶洞的联通，进而影响钻孔成功率和油气产量。然而，当前很少有学者对水力裂缝在溶洞附近的偏转现象进行系统研究。因此，揭示人工裂缝在溶洞附近的偏转机理，进行定量的敏感性分析对于提高油气产量和理解在复杂水—力耦合过程中的水力裂缝扩展规律具有工程实际意义。
　　首先，本文在调研国内外水力压裂文献和不同数值模型的基础之上，通过数值模拟揭示了人工裂缝在溶洞附近的偏转机理。在二维平面条件下，基于解耦算法分布求解，在有限差分法的框架下实现了相场(PF)水力裂缝的扩展。定量地分析了裂缝扩展过程中溶洞尺寸、与裂缝的相对位置、溶洞内压、围压、溶洞杨氏模量等因素对裂缝偏转程度的影响规律。
　　然后，在三维空间条件下，完善了杂交有限元-无网格法(FEMM)模拟算法。在FEMM模拟过程中，裂缝面无需和单元边界重合，所以无需重新划分网格，适合于复杂油藏水力裂缝扩展模拟。在理论方面，本文揭示了溶洞对水力裂缝扩展的影响规律，基于模拟讨论了注水速度等工艺对溶洞沟通的影响机理。
　　最后，提出了一种新型的数值模拟方法，有限无网格-相场法(FEMM-PF)，并将其应用于模拟脆性岩体介质中的水力裂缝扩展。作为离散方法的一种，FEMM避免网格重划分；PF构建了严格的能量准则来预测裂缝的扩展。FEMM-PF继承了FEMM与PF的优点，可以显式地描述裂缝开度，可以基于相场的能量准则预测裂缝扩展。此外，提出了三维连续-不连续策略，用于识别相场分布的离散裂缝路径。通过裂缝扩展算例验证了所提出的FEMM-PF模型的有效性。缝洞型油藏水力裂缝扩展路径受天然节理、地应力、溶洞参数、施工工艺等多因素的影响。本文忽略了天然节理的影响，需要在未来的研究工作中依照真实条件优化模型，更准确的揭示缝洞型油藏水力裂缝扩展规律。