目前,页岩气藏为了获得具有经济效益的产气速度和总产气量,都需要进行大规模水力压裂改造,以形成大量人工裂缝。然而压后返排期间,建立一个合适的返排制度不仅能减少压裂施工的成本,还能最大化地实现压裂增产效果。本论文通过开展实验、建立模型以及现场应用的研究形成一套压后返排制度优化设计方法,具体研究内容如下:1.利用扫描电镜、覆压孔渗仪和等温吸附仪等仪器分别设计并开展了浸泡时间4-10h、浸泡压力20-60MPa的页岩微观孔隙、岩心渗透率以及吸附解吸测定实验。通过污染前后对比及实验结果处理发现在不同浸泡时间下,随着浸泡压力的增大,压裂液污染使页岩孔隙降低程度、储层渗透率降低程度以及滑脱系数增加程度不断增大且趋势明显,其增大范围都在1%-20%之间,使气体吸附量的降低程度在50%左右。其中滑溜水压裂液对页岩有机质孔隙、储层渗透率以及吸附解吸影响更大,而线性胶压裂液对页岩矿物骨架孔隙和滑脱系数影响更大。2.利用裂缝导流能力测试装置、自吸和返排装置分别设计并开展了粒径10-70目、围压30-60MPa的裂缝导流能力测定实验以及自吸时间300h、围压3MPa、驱替压差1-16MPa的压裂液渗吸及返排测定实验。通过实验结果处理发现在围压越高或是粒径越大时,随着测定时间的增加,裂缝导流能力不断降低且降低幅度越大。岩心的吸液量在蒸馏水中的>滑溜水中的>线性胶中的。不同液体介质下页岩渗透水化吸液量基本约为0.0026g/cm2,页岩孔隙毛管力约为13-16MPa。3.利用LBM和区域分解的思想,并基于实验数据,分别建立了有机质纳米孔、矿物骨架微米孔、微裂缝和人工裂缝的气水两相LBM模型,并且模型还考虑了解吸、滑脱、毛管力和渗透压等关键因素的影响,然后耦合以上气水两相LBM模型得到了页岩储层气水两相多尺度耦合LBM渗流模型。在考虑裂缝导流能力变化和井筒气水两相流动的情况下,耦合的LBM渗流模型和页岩应力敏感模型共同组成了压后返排数学模型,通过验证发现返排模型计算结果比经典解析模型计算结果偏小,计算误差<10%。4.产能计算时将储层分为气-液两相流动区、应力敏感区和气体单相流动区,在不同的区域采用相应的渗流模型。利用所建立的模型发现毛管力、渗透压等返排参数对页岩气井日产量具有不同程度的影响。并以最大累计产量为目标,对各个返排参数进行优化后形成了一套页岩气井压后返排制度优化设计方法。此方法具有产能预测准确、高效等优点。利用此方法给出了现场某气井的最优关井时间是1h,最优油嘴组合:返排0-5天使用2mm油嘴;返排6-15天使用3mm油嘴;返排15天以后使用3mm油嘴。本论文不但让我们对压裂液污染储层有了系统全面的认识,还成功的利用LBM模拟了流体在页岩储层中复杂的流动过程,其研究成果很好的指导了现场返排工作。