随着地质勘探的不断深入,四川盆地内发现了储量极为丰富的深层碳酸盐岩气藏,该类气藏的高效开发和长期稳产是我国天然气供给、国家能源安全的重要保障。但是,深层碳酸盐岩气藏的开发仍面临诸多困难:首先,储层中孔隙、孔洞、裂缝并存,储层孔隙结构类型多样,非均质性较强;其次,储层气-水关系复杂,部分储层边底水活跃,非均匀水侵导致稳产困难;第三,不同孔隙类型储层中的渗流特征、产气速度和采收率差异大,关于储层物性下限的认识不深入;第四,部分孔隙结构被沥青质填充,沥青质对气藏开发的影响不明确。针对以上问题,以四川盆地中部磨溪外围-高石梯-龙女寺区块龙王庙组深层碳酸盐岩气藏为研究目标,利用多种方法、在多尺度上对储层的孔隙结构、渗流特征、水侵机理、渗透率下限、衰竭开发规律、沥青质影响等进行了系统研究,为促进目标区块和其它区块深层碳酸盐岩气藏的开发提供指导和借鉴。首先,根据地质资料、岩心表面特征和孔渗参数,将气藏储层和岩心的孔隙类型划分为孔隙型、孔洞型、裂缝-孔隙型和裂缝-孔洞型四种类型;利用扫描电镜、核磁共振、多尺度CT扫描等方法明确了储层的孔隙结构特征及其影响;通过有机元素分析、扫描电镜能谱分析和抽提萃取实验,分析了沥青质组成,总结划分了孔隙结构中沥青质的形状和分布特征,定量评价了沥青质对储层物性的影响程度。其次,基于CT扫描结果建立了四类真实岩心的五组三维孔隙网络模型,模拟揭示了孔隙结构对气相流动的作用机理;在此基础上,建立四类孔隙结构的二维理想化模型,通过耦合多物理场模拟研究了水侵过程中的速度场、压力场和饱和度场特征,明确了不同孔隙结构中的水侵机理;通过岩心尺度的在线核磁共振辅助水侵实验精确定量评价了不同压差下四类岩心的水侵程度、残余气分布以及逆转水侵的程度。然后,通过岩心实验研究了地层条件下四类岩心中的气相单相、气-水两相渗流特征;考虑启动压力梯度、应力敏感性和压力变化对压缩系数、气相粘度的影响,改进了由岩心尺度的模拟实验向气藏尺度生产开发的相似转换模型,得到了不同生产压差下的产气速度,分别确定了无水和束缚水储层的渗透率下限;拟合预测了沥青质对产气速度的影响。最后,改进了高温高压地层条件下的衰竭实验方法,定量研究了四类储层的衰竭速度、采收率和产气量特征,揭示了孔隙结构对衰竭开发的作用机理;获得了束缚水、层间和层内非均质性对气藏开发的影响;拟合预测了沥青质对采收率和产气量的影响规律。