水力壓裂是頁巖氣開發中常用的儲層改造技術,破裂壓力的準確預測對于現場壓裂施工設計至關重要。為探究頁巖層理對水力壓裂的影響機制,以四川長寧地區黑色頁巖為研究對象,對含層理的頁巖進行巴西劈裂抗拉強度測試,利用GCTS巖石力學試驗機開展不同層理角度下頁巖的水壓致裂試驗,結合X射線CT機和三維掃描儀對頁巖的擴展形態及裂縫表面粗糙度進行表征,并對頁巖水力壓裂的破裂壓力進行分析。根據研究,得到的主要結論如下:(1)頁巖的抗拉強度隨層理角度變化呈先減后增的變化趨勢,各向異性明顯;(2)層理的存在對頁巖水力壓裂的破裂壓力影響較大,不同層理角度條件下頁巖水力壓裂的破裂壓力與抗拉強度的變化規律相似,在30°最小,90°最大;(3)層理面對水力壓裂裂縫擴展的影響較小,主要是拉伸破壞產生的單裂縫,裂縫面粗糙度較高且與層理方向無關;(4)通過數值仿真確定了壓裂井筒塑性區的存在,這也解釋了試驗中觀察到異常高的破裂壓力,說明水力壓裂裂縫起裂后存在一定的臨界起裂特征長度,巖石需要經過裂紋孕育階段才能完全破裂,不同層理角度頁巖通過臨界起裂特征長度來影響起裂壓力,采用新的模型能較好預測頁巖水力壓裂的破裂壓力。研究結果對于了解深部頁巖裂縫起裂擴展機理、壓裂施工設計等具有一定的參考意義。