油气资源的开发会产生大量的油田污水。尤其是随着非常规能源开采比重的不断增加,水资源的消耗量和污水的产量远高于常规井,增加了对环境污染的风险。污水回注技术是目前处理油田污水的主要方法,且常采用人工压裂方式提高回注量。由于地层中裂缝的存在,污水回注过程对地层环境同样存在着污染风险,因此有必要建立复杂裂缝条件下的流动模型,研究流体在地层中的渗流规律,为污水回注提供理论指导。本文以复杂裂缝和边界系统为研究对象,将污水回注过程分为井筒中流动、裂缝中流动和地层中流动三个环节。首先利用流体力学、渗流力学和源函数理论建立了每个环节中的流体流动方程;针对复杂裂缝系统,利用半解析理论,提出了裂缝之间和裂缝内部的离散和耦合方法;针对复杂外边界,得到了基于边界元理论的边界积分方程和基于常单元的边界离散方法;然后对三个环节的流动方程在拉普拉斯空间内进行耦合,形成反映各离散单元关系的线性方程组,通过对矩阵结构和迭代算法的优化,提高模型的求解效率。最后采用Guass消去法和Stehfest数值反演对矩阵进行求解。基于上述的理论方法,分别模拟垂直压裂井、水平压裂井在不同裂缝分布情况下的注水过程,分析了鱼骨状裂缝、非对称裂缝等复杂裂缝结构对注水井流动阶段特征和注水能力的影响。此外,针对矿场的实际生产情况,文中建立了变工况和裂缝增长模型。本文提出的方法能够快速、便捷的建立压裂井模型,处理各种复杂裂缝条件下的渗流问题,计算结果准确、精度高。对压裂井的模拟计算表明:主裂缝的规模和地层的渗透率是影响注水井流动阶段特征和注水能力的主要因素;当存在分支裂缝时,井底压力导数曲线在井筒储集阶段后期会产生明显的下凹趋势。受分支裂缝数量和导流能力的影响,垂直压裂井和水平压裂井的部分流动阶段特征不明显;在有界地层中,井底注水压力的变化能够反映出边界的特征。地层中的裂缝系统可以在注水早期提高水井的注水能力,最终的注水量取决于地层的有效体积;当注水工作制度或地层裂缝条件发生改变时,井底的压力导数曲线会发生突变,并逐渐趋近于以当前工况生产全过程的导数曲线。污水回注井动态分析模型的建立,为分析实际地层边界和裂缝系统的分布形态和注水井工作制度的调整提供理论依据。该论文有图116幅,表13个,参考文献124篇。