近年来,多分支水平井技术在石油工业界得到了迅速发展。该技术是分支井与水平井技术的结合,具有两种技术的双重优点,它将单一水平井眼轨迹改为多个水平段在油气藏中的空间展布,从而可以在一个主井筒内开采多个油气层,增大了泄油面积和单井控制储量,提高了油气井产量。目前,国内外对多分支水平井在钻井、完井和采油工艺方面的研究相对较多,而对其渗流和开采机理的研究相对较少。本文共分六章,分别研究了多分支水平井的产能及影响因素、分支井筒流动特征以及多分支水平井的稳定和不稳定渗流规律。主要成果和认识如下：(1)分析了常见的多分支水平井产能计算解析模型,研究了影响产能的因素,结果表明分支长度、分支数、油层厚度和油井位置对多分支水平井的产量均有较大影响。其中,分支长度和分支数存在最优值；薄油层采用多分支水平井增产效果更显著；油井位于油层中部时,多分支水平井的产量最大；鱼骨井总产量在分支夹角为90°时最大。研究了井眼轨迹对水平井产能的影响,认为地层各向异性的强弱决定了其影响趋势。对水平段长度的优化进行了研究,认为Dikken优化原则低估了水平井开发油藏的潜力,提出了极限产量优化原则。(2)研究了水平井筒压降对生产的影响,得到了变质量流动时井筒内的压力分布规律,分析了摩擦压降、加速度压降和混合压降与井筒总压降及井筒流量的关系。结果表明：井筒总压降沿着水平井筒的趾端至跟端逐渐增大,径向入流增大了井筒的总压降,但降低了摩擦压降；摩擦压降与井筒流量成非线性增大关系,并且其在总压降中的比例最大；随着井筒跟端流量的增大,加速度压降增大的比例大于摩擦压降；半解析法计算得到井筒的总压降大于采用平均法计算的结果,并且更为准确；混合压降主要受轴向流速、径向流速和入流角度的影响,随轴向流速和径向流速的增大而增大,并且随入流角度由小变大,径向入流逐渐由维持井筒压力变化到引起压降,当入流角为180°时压降最大。(3)通过建立油藏-井筒稳定渗流耦合模型,研究了平面辐射状多分支水平井和鱼骨型多分支水平井的生产特征。对于平面辐射状多分支水平井：分支间干扰导致多分支水平井产量小于等长的单一长水平井产量；分支长度和分支间夹角对产能的影响较大,可以通过调整分支长度和分支间夹角使各分支的产能相等,以形成均衡驱替；分支井筒内流量从趾端到跟端逐渐增加,在跟端达到最大值,其生产段沿程径向流入量呈现不对称U形分布,靠近跟端部位的径向流入量明显低于趾端部位,当井眼轨迹弯曲时,其不再是一条平滑的U形曲线,而是随井眼轨迹的变化波动。对于鱼骨型多分支水平井：井筒间干扰导致主井筒沿程径向流入量不是单一的U形分布,而是在分支井筒跟端与主井筒连接处流入量突然降低。鱼骨井产能主要受分支数、分支长度、分支角度和分支结构的影响。设计时不宜有太多分支,增加分支长度的增产效果好于增加一个新的分支；分支长度和分支角度不相等时产量更大,在主井筒跟端较近处侧钻长分支井更有利于增加井产量；同侧分支结构对产能贡献更大,分支间有公共汇合点时产能略大于无公共汇合点时,且此时主井筒在汇合点处的径向流入量明显降低；当分支位于主井筒两端且间距较大时主井筒径向流入量较小。(4)通过建立油藏-井筒不稳定渗流耦合模型,研究了盒型封闭油藏中不共平面双分支水平井的不稳定渗流规律；应用点源函数法、Newman乘积原理和Laplace变换及其数值反演等方法,研究了多分支水平井的瞬态压力,绘制了压力和压力导数曲线。结果表明：不同分支井筒的势分布基本一致,但重力导致各分支间压力差异较大；随着生产时间的增加,油藏压力和井筒内压力都相应下降；与稳定渗流不同,此时分支井筒沿程径向流入量不再呈现U形分布,在生产初期,不同分支井筒内流量分布的变化都很小,基本保持不变,随着生产的进行,分支井筒内的流量分布发生明显变化,靠近井筒跟端一侧的流量减小,而靠近井筒趾端一侧的流量增大。在不稳定渗流早期,由于分支井间干扰尚未形成,不同多分支水平井的压力特征基本相同,但压力特征的差异随着时间的.增大而增大；在不稳定渗流晚期,不同多分支水平井压力导数值均趋于N/2。全面系统地研究多分支水平井的渗流理论及其在油藏工程中的应用,对于高效开采油藏具有重要的理论和现实意义,这正是本文的主旨所在。