我国页岩油地质资源丰富,约为152.92× 108t,仅济阳坳陷页岩油地质资源量为98.44×108t。在页岩气勘探开发技术进步的推动下,美国在Bakken和Eagleford等地区的页岩油已获得有效开发。页岩油藏的勘探开发必须借鉴页岩气勘探开发的经验,采用水平井缝网压裂技术才能有效勘探开发。我国江汉油田潜江凹陷、河南油田泌阳凹陷和胜利油田济阳坳陷等页岩油也进行了勘探开发实践,但效果不理想;胜利油田济阳坳陷渤页平1井和渤页平2井压后产量仅2.3-3.4m3/d。分析原因,一方面是由于页岩油油藏物性和含油性等较差造成的,另一方面,济阳坳陷页岩油储层埋藏较深、地应力较高、岩石的塑性更强,导致形成复杂裂缝的能力较差。同时更重要的是对页岩油储层裂缝起裂和扩展形成复杂裂缝的规律认识不清,导致压裂工艺技术针对性不强,严重制约我国页岩油藏勘探开发效果。本文以胜利油田济阳坳陷页岩油储层为研究对象,在认识页岩油储层特征的基础上,开展济阳坳陷页岩油储层可压性研究;基于页岩油储层岩石应力应变特征,建立岩石塑性起裂模型,分析岩石的起裂模式;采用岩心进行页岩油储层裂缝扩展实验研究,分析滑溜水和胶液对裂缝扩展的影响规律;应用有限元方法建立水力裂缝扩展数值模拟模型,开展了直井和水平井页岩油储层裂缝扩展规律的影响分析,认识复杂裂缝扩展的影响规律;应用数字岩心技术,建立岩心内孔隙和微裂缝的分析方法,分析页岩压后微裂缝的特征和液体对页岩油岩石压后微裂缝的影响规律;结合研究成果和页岩油储层特征,提出了提高济阳坳陷裂缝复杂程度的技术,并在现场应用,取得了较好的效果。通过本文的研究,取得的主要认识和成果如下:（1）以胜利油田济阳坳陷页岩油储层为对象,开展了矿物组分测试和岩石力学实验,分析页岩油储层的天然裂缝发育特征和地应力特征。济阳坳陷页岩油储层岩石碳酸盐岩含量平均53.9%,粘土含量平均23.8%;弹性模量平均为21.68GPa;泊松比平均为0.3;建立了济阳坳陷页岩油储层可压性评价模型,计算表明济阳坳陷页岩油储层岩石脆性指数较高,但可压裂性属于中等级,可压指数在0.51-0.59左右。（2）分析了岩石应力应变和岩石破坏特征,建立了页岩储层岩石非线性本构模型和井周应力场模型。在对实际应力应变曲线幂硬化分析的基础上,建立岩石非线性本构模型,结合各阶段的起裂准则,建立弹塑性地层起裂模型,并对起裂压力敏感性进行分析;结果表明:济阳坳陷页岩油储层岩石破裂以塑性剪切起裂占主导。（3）利用真三轴模拟试验系统和CT扫描试验机相结合,建立了岩石破裂、延伸过程中裂缝的形成、扩展及形态变化的分析方法。实验分析了不同应力差条件下用滑溜水和线性胶裂缝扩展的压裂实验;结果表明:采用滑溜水,在应力比小于1.3时,能形成复杂的裂缝;而胶液压裂形成的裂缝较单一,水平应力差对裂缝扩展影响不大。（4）利用基于有限元技术,基于流体力学Biot渗流理论,建立有限元计算模型,引入全新的材料分布算法,建立压裂裂缝扩展数学模拟模型,开展二维、三维页岩裂缝起裂-扩展规律数值模拟研究;结果表明:应力比小于1.3时能产生较复杂的裂缝,压裂液粘度低于10mPa.s时能产生较复杂裂缝;随着天然裂缝密度的增大,裂缝复杂程度急剧增长。（5）开展了页岩CT扫描测试,建立页岩数字岩心模型和裂隙-基质孔隙双重介质两相渗流岩心物性分析方法;在此基础上,开展页岩压裂前后和酸碱处理前后CT扫描实验,综合分析压裂前后岩心内微裂缝的变化及其对岩心流动能力的影响;结果表明:页岩压裂后岩石内可产生一定角度微裂缝,可有效贯穿水平裂隙提高连通性;酸液对岩石内裂隙的改造较为明显,碱液对岩石内孔隙及微裂缝影响不大。（6）结合研究成果和页岩油储层特征,提出了提高济阳坳陷页岩油储层裂缝复杂程度的工艺技术,现场应用取得了较好的效果,表明本文研究成果在济阳坳陷页岩油储层的适应性。本文研究结果深化了对济阳坳陷页岩油储层裂缝起裂和扩展规律的认识,为济阳坳陷页岩油储层体积压裂提供了理论和技术支撑,也为我国类似页岩油储层的勘探开发提供了参考。