压裂充填是适合中高渗软地层的有效完井方式，由于具有既防砂又增产的双重功能，随着施工技术的提高，其应用范围不断得到扩大；但是目前对压裂充填井防砂和增产机理的研究尚不深入，从而影响了对施工参数的优化设计。本论文针对压裂充填井防砂和增产的四个基本机理及其相关理论进行了深入系统的研究，解决了该完井方式在理论研究上的诸多问题，加深了对压裂充填完井的认识，具体工作内容如下。 由于压裂充填是一项施工费用昂贵的完井方式，论文应用突变评价方法对压裂充填井进行选井选层综合评价。实例验证结果表明，该评价方法计算结果可靠，实用性强，能够为压裂充填选井选层提供指导作用；同时该方法避免了模糊评价法、层次分析等方法主观性较强的缺点。 鉴于压裂充填后井眼围岩应力分布和渗流方式的变化将会导致地层出砂条件发生变化，论文建立了油井压裂前后的井眼围岩应变能函数并首次引入突变理论的尖点突变模型，通过对油井围岩应变势能的失稳分析，建立了油井压裂充填前后出砂预测的新模型，该模型为计算临界出砂流速提供了全新的方法。 考虑到支撑剂在中高渗软地层的嵌入会严重降低裂缝导流能力，论文引入扩孔理论首次建立了支撑剂在中高渗软地层中的嵌入模型。应用嵌入模型推导出支撑剂在软地层中嵌入深度和嵌入密度计算方法，该方法为计算支撑带有效支撑宽度和有效导流能力提供了理论支持。 根据Cinco．Ley求解压裂充填井双线性渗流模型所存在的问题，论文应用新的方法推导并整理出形式相对简单的模型解，并应用关联权神经网络算法求解非线性方程组。该方法理论可靠，计算快捷，易于编程计算，收敛性好。 针对压裂充填井微粒运移和堵塞的特点，把修正后的Khilar模型应用到分析和预测压裂充填井微粒运移及堵塞之中，论文推导出微粒运移和堵塞模型的解析解，并在此基础上求取支撑带微粒堵塞的表皮因子。 综合考虑支撑剂嵌入和非达西效应对导流能力的影响及各种表皮因子对产能的影响，论文对压裂充填井的产能进行预测。计算结果表明，产能预测结果和实际生产情况吻合较好。 最后综合考虑压裂充填井的防砂和增产机理，以净现值最大化为目标，应用遗传优化算法对压裂充填井的设计参数，施工参数和生产参数进行优化。 综上所述，本论文对压裂充填井防砂和增产机理进行了深入系统的研究，并在此基础上对压裂充填井的设计参数、施工参数和生产参数进行了优化设计。