致密油气藏水力压裂采用交联液、线性胶、滑溜水混合注入方式将支撑剂输送至裂缝中对裂缝形成有效支撑。支撑剂在不同粘度及其组合的压裂液中的沉降和输运特征会显著影响其在裂缝中的输送距离及铺置位置。但目前对于这一过程支撑剂输送机理认识不清、机理不明,因此有必要对变粘的相互注入过程开展研究。针对以上问题,本文结合支撑剂输送实验及数值模拟方法,系统开展了变粘度压裂支撑剂在裂缝中的输送和铺置规律研究,为变粘度压裂施工参数优化提供一定的理论依据。首先,采用可视化大型模拟裂缝装置,开展了变粘度压裂液混注条件下支撑剂输送实验,模拟变粘度压裂支撑剂输送过程,并获取支撑剂运动相关特征参数。实验结果表明,变粘度压裂液混注过程可分为两个过程:低粘液注入高粘携砂液时冲刷形成稳定支撑剂床体;高粘携砂液注入低粘液时存在上部优势通道输送、底部砂堤推动的两个砂堆运移速度,随着注入时间的增加,两个砂堆运移速度逐渐趋于一致。定义了“粘度比”、“输砂坡面角”及“中顶通道率”,通过单一改变输砂方式、粘度比、泵注排量、交替泵注级数,研究上述参数对支撑剂输送过程及支撑剂堆积形态的影响规律。研究表明,随着粘度比增大,输砂坡面角先减小再增大,中顶通道率逐渐减小;增大排量、多级顶替级数能有效增大中顶液顶替效率,使更多的支撑剂运移至裂缝深部。其次,基于变粘度压裂液混注条件下支撑剂输送实验获取的支撑剂运动相关特征参数,采用计算流体力学(CFD)+离散元(DEM)耦合的方法建立了流体-颗粒两相耦合流动模型,模拟变粘度压裂液混注条件下支撑剂输送过程。通过对比大型平板裂缝模拟实验实验结果与数值模拟结果,验证了该数值模型的可行性。最后,在小型矩形裂缝模型中开展了变粘度压裂支撑剂输送模拟,对变粘度压裂支撑剂输送机理及裂缝中流场及压力场分布规律进行了研究。研究结果表明,砂堤的形成表现出明显的“台阶状”特征,压裂液粘度越高,砂堤形成过程中“台阶”越多,砂堤越长,“台阶”高度从入口端开始逐级降低。交联胍胶压裂液和未交联胍胶压裂液携带支撑剂注入时,先泵入的支撑剂主要沉降在裂缝前端,后泵入的支撑剂主要沉降在入口端,而滑溜水泵注时情况正好相反。当组合方式注入时,滑溜水携砂液进入未交联胍胶携砂液时存在“指进”现象及冲刷作用,一定程度增大先后泵注液体的粘度比时,支撑剂输送距离增加,且砂堤高度更高,铺置均匀程度更好;但粘度比超过5时,支撑剂有效输送距离减小,不利于支撑剂向裂缝深部输送。本文通过结合可视化大型模拟裂缝支撑剂输送实验及支撑剂输送数值模拟研究,有效揭示了变粘度压裂过程中支撑剂在裂缝中的沉降和运移规律,对变粘度压裂施工参数优化、施工程序调整具有一定的参考意义。