岩石非均质程度对其力学特性影响巨大,基于非均质度表征的岩石力学特性研究对各种工程问题如岩爆、洞壁坍塌的预测具有重要意义。研究区准噶尔盆地致密储层所处地质环境复杂,储层岩石非均质性强,因此有必要考虑微元不同参数非均质度,对其力学特性进行研究,为研究区勘探开发提供理论依据。本文以准噶尔盆地桩109井区致密储层岩石为例,考虑真实地层环境,通过岩石单轴、三轴压缩试验,获取研究区岩石基本物理力学参数并进行参数标定;基于Weibull分布函数,定义岩石细观单元特征参数非均质度,结合PYTHON语言及ABAQUS平台实现基于非均质度表征的岩石非均质三维数值模型二次开发;结合实验分析与数值模拟手段分析了不同围压、不同参数非均质度表征的岩石力学特性变化规律;采用XFEM扩展有限元方法定义裂纹扩展及演化准则,通过水力压裂模拟研究了基于非均质度表征的储层岩石变形行为,为研究区勘探开发奠定理论基础。研究主要得出以下结论:（1）结合PYTHON语言及统计学理论可以引入岩石材料非均质特性,并实现满足Weibull分布的微元参数非均质度定量表征,基于ABAQUS开发了考虑不同参数非均质度表征的岩石非均质三维模型自动生成程序,该模型从参数值空间分布上较好的体现了岩石材料的非均质特征。（2）单轴压缩模拟时不同非均质度表征值的变化对岩石的强度特性影响不一,其中泊松比非均质度βμ值改变时,模型峰值强度变化甚微;弹性模量非均质度βE值由2增至10时,模型峰值强度降低了18.51%;内摩擦角非均质度βφ=10时峰值强度模拟结果较试验数据降低了12.79%,同时βφ值大小还影响着模型的破坏形态,当βφ≤6时,模型为张剪复合破坏,当βφ＞6时,模型破坏形式为典型的斜截面剪切破坏,破坏面与水平面夹角随βφ增加而变大,对比试验数据认为桩109区块岩石试样非均质特征较强,βE范围为6～8,βφ范围为2～4,βμ=4。（3）数值模拟结果表明,围压作用与非均质度对岩石强度、破坏机理的影响之间呈负相关关系;三轴压缩时微元弹性模量、屈服强度非均质度的增加均会削弱模型峰值强度,但这种削弱效果随着围压的增加逐渐被抑制,以屈服强度βσy=10为例,当围压由20MPa增加到80MPa时,削弱程度由12.00%降为3.45%;微元起裂应力、断裂能非均质度越大,加载前期单元破坏事件频率越高,当围压大于等于60MPa时,这种加剧现象基本消失。（4）相同注液条件下,储层岩石渗透系数非均质度越大,压裂裂缝出现时间越早,裂缝的条数越多,但多条裂缝长度方向扩展先后发生,宽度方向扩展此消彼长,相互抑制;抗拉强度非均质度βt、断裂能非均质度βG的增加使得压裂裂缝宽度方向的扩展速度略有提高,但沿裂缝长度方向的扩展仍为主要趋势。