本文在调研和分析国内外碳酸盐岩裂缝性气藏开发研究基础上,针对塔中I号气田碳酸盐岩储层水平井开发,从地质、钻井、完井、产能及经济等方面开展研究。(1)研究了塔中I号气田碳酸盐岩地质特征,建立了直井和水平井实例模型,模拟了直井和水平井开发碳酸盐岩气藏效果,对比分析表明:水平井初期生产压差小,无水生产时间和稳产时间长,最终采出程度高,塔中碳酸盐岩气藏适合水平井开发。(2)研究了水平井环空压耗精确计算模型并对水平井水力参数进行了优化设计,同时评价了塔中I号气田62井区水平井筒水力延伸能力。研究表明:①水平井水平段环空压耗梯度随钻井液密度增大而增大,为了使目标水平段水力延伸极限更为安全,应取安全密度窗口上限进行计算;②水平段越长,总循环压耗越大,相同水平段长度处,岩屑床高度H越大,水平井总循环压耗越大;③水平井水平段水力延伸极限长度受钻井排量影响很大,其随钻井液排量增加而迅速减小。综合分析塔中62井区水平井段水力极限长度约为1500m。(3)分析了塔中I号气田完井地质特征、完井主要技术难点及目前完井工程存在的主要问题。在此基础上,分析了水平井完井方式适应性,研究表明:水平井正常生产时储层均不出砂;上奥陶统需根据生产压差和是否酸化确定完井方式,26、62井区可采用裸眼完井,82井区建议采用能支撑井壁的完井方式;下奥陶统鹰山组井眼稳定,采用裸眼完井。(4)将碳酸盐岩裂缝性气藏远井区等效为连续均匀介质,近井区考虑裂缝和基质同时向井筒供气,建立了裂缝性气藏渗流模型；考虑水平井筒与裂缝相交,推导了三种模式下的混合压降模型并运用微元法、质量守恒和动量守恒定律建立了裂缝性气藏水平井筒压降模型;在此基础上,建立了气藏渗流和井筒管流相耦合的稳态产能模型并进行了求解,研究了裂缝密度和水平井筒长度对裂缝性气藏产能的影响。研究表明:裂缝密度增加,产量增大,但增幅逐渐变小;随水平井筒段长度增加,水平井产量增大,但产量增值先增大后减小,当水平井长度超过900m后,产量几乎不变。(5)分析了水平井经济评价方法,建立了水平井和直井的经济效益对比模型和水平井单井经济评价模型,研究了水平井开发总利润与开发时间关系及水平井最大净利润与水平井长度关系,研究表明:随生产进行,总净利润先增大后减小,存在最优生产时间;随水平井筒长度增大,最大净利润先增大后减小,存在最优水平井筒长度。这为合理优选开发时间和水平井筒长度提供了理论指导。研究成果对指导裂缝性气藏水平井开发,提高裂缝性油气藏最终采收率和开发效益具有重要意义。