整体压裂技术通过批钻批压实现一次布井、一次布缝和同步投产，是非常规油气藏获得效益开发的关键技术之一。井距、缝距匹配性优化对提高储层整体改造效果具有重要意义。针对玛湖砾岩储层一典型区块，利用测、录井数据和压裂施工参数，通过地质工程一体化Petrel平台建立了三维地质模型；基于CMG油藏数值模拟器和局部对数网格加密法建立了非均质精细化四井平台水力压裂产能预测模型；结合粒子群算法和差分进化算法，以井组产能为目标函数优化了四井平台的井间距和缝间距，实现了七维参数同步优化。优化后的井组产能比现场实际生产数据提高16.3%；四井平台单井的稳产周期更长，产量递减速度更慢；孔隙压力场波及范围更大，进一步促进了油井产能的提高。研究成果为非常规油气藏整体压裂方案优化奠定了模型与方法基础。

新疆某区块储层具有非均质性强、天然层理面发育和应力分布不均匀等特点，含层理面储层在复杂应力条件下裂缝垂向扩展模式显著影响穿层压裂效果。基于有限元方法和内聚力模型，建立了含层理面的三维流固全耦合数值模型，系统研究了不同应力组合和层理面影响下水力裂缝垂向扩展形态，明确了含层理储层裂缝穿层扩展模式，形成了复杂应力组合下裂缝穿层形态预测图版。模型模拟结果与已发表物模实验结果一致，验证了模型的可靠性。研究结果表明：垂向应力越小，裂缝越容易激活层理面，当垂向应力小于18 MPa时，裂缝沿着层理面扩展；水平应力差越大，裂缝受到层理面的阻碍作用越大，水平应力差大于3 MPa时，裂缝更容易被层理面捕获而沿着层理面扩展；层理面抗拉强度越大，裂缝更倾向于贯穿层理面扩展。研究结果可为层状储层穿层压裂设计提供理论指导。

大规模水力压裂是致密砂砾岩储层经济高效开发的必备技术，砾石参数是影响水力裂缝形态以及整体改造效果的关键因素。砾石的存在使压裂改造施工难度增大，裂缝形态复杂、迂曲度高，支撑缝长较短，难以达到设计的裂缝导流能力。基于连续-非连续单元法（CDEM），建立了含砾石二维流-固全耦合裂缝扩展模型，系统研究了应力差、砾石含量和施工排量对裂缝扩展形态的影响。数值模拟结果表明：基于CDEM方法的多相复合介质水力压裂模型能够准确模拟砾石影响下裂缝扩展形态；裂缝遇到高强度砾石时易偏转绕流，产生迂曲裂缝；高应力下，水力裂缝先绕砾偏转，后转向至水平最大主应力方向扩展；砾石影响下，裂缝扩展会憋压形成“高压区”，促进产生局部微裂缝，提高储层改造体积。研究为砂砾岩储层压裂设计优化奠定了理论基础。