体积压裂是有效开发页岩气藏的关键技术之一,通过沟通储层天然裂缝,可以形成具有一定结构的复杂裂缝网络,支撑剂在复杂裂缝中的运移铺置情况直接影响压裂改造效果。由于页岩储层裂缝相关理论尚未完善,且缺乏成熟的实验装置,对于支撑剂在复杂裂缝网络中的运移铺置规律研究还相对薄弱,有必要通过数值或实验模拟深入考察复杂裂缝网络中支撑剂运移铺置规律,为压裂方案优化设计与压后效果评估提供理论依据。本文基于支撑剂沉降和计算流体力学基本理论,运用欧拉模型和湍流模型等建立了压裂支撑剂运移铺置数学模型。通过该模型分别研究了单裂缝、分支型裂缝、交错型裂缝和多裂缝结构中的支撑剂运移铺置过程和砂堤变化规律,阐述了单裂缝砂堤形成过程,明确了不同施工参数对单裂缝砂堤形态的影响规律;分析了分支次生裂缝砂堤形成过程,考察了不同次生裂缝参数对分支型裂缝支撑剂运移铺置过程的影响;在此基础上,模拟了三种形态的交错型裂缝和多裂缝结构砂堤形成过程,对比分析了主要表征参数的变化规律。模拟结果表明,建立的数学模型对单裂缝的模拟结果和相关实验结果基本一致。单裂缝砂堤形成过程可根据相关特征分为四个阶段,进口处砂堤高度只与进口位置有关。相对于进口砂比和流速,进口位置对砂堤形态影响最大。次生裂缝的砂堤形成过程可根据相关特征分为三个阶段,次生裂缝进口处砂堤高度与次生裂缝位置有关。主裂缝和次生裂缝在节点处的砂堤具有很好的连续性。次生裂缝的位置直接影响次生裂缝的进砂时间和铺置率,次生裂缝砂堤的发展与节点处主裂缝砂堤状态密切相关,与节点右侧的主裂缝发展基本无关。次生裂缝砂堤平衡时间和主裂缝砂堤平衡时间之间没有必然联系,二者达到平衡状态的时间顺序跟次生裂缝位置有关。对于交错型裂缝和多裂缝,主裂缝和次生裂缝砂堤变化规律与单裂缝四阶段和次生裂缝三阶段过程基本相同。在斜交角度一致的情况下,对称斜交结构的总铺置率和进砂量最高,正交结构的砂堤形态对称性最好。研究结论对于压裂方案优化设计与压后效果评估具有一定指导作用。