长庆油田特超低渗透油藏地质储量丰富,是长庆上产稳产的重要组成部分。层系的准确划分和合理的井网部署是油田开发成功的关键。本文以长庆油田的3个特超低渗透油藏为研究对象,综合运用物理模拟、油藏工程和油藏数值模拟方法,系统地研究了特超低渗透油藏多油层合采的开发界限政策、厚油层的渗流机理、直井井网优化以及水平井井网优化的方法,揭示了层系划分内在的规律,探索了厚油层的渗流规律,剖析了不同井型井网对开发效果的影响,提出了考虑特低渗透油藏非线性渗流特征的井网优化的新方法。完成的主要工作如下：1、首次采用特超低渗透天然砂岩露头大型平板模型进行并联驱替模拟实验,研究多层合采的渗流特征,从非线性渗流规律、产量规律和流场分布三个方面分析了渗透率级差对多层合采的影响。渗透率级差、开发层数、平均渗透率、地层油粘度都会影响多层油藏水驱合采的开发效果。根据各因素对开发效果的影响,提出了“四元综合影响因子”,可以利用此参数来评价多层合采的开发界限。2、利用油藏工程方法,考虑地层原油的非线性渗流特征,建立了多层油藏合采数学模型,推导了多层合采时不同储层水驱前缘的求解公式,并进行了实例计算和分析。利用油藏数值模拟方法,研究了厚油层内部韵律特征、射开位置和打开程度对开发效果的影响。3、利用特超低渗透油藏非线性渗流数值模拟软件,考虑井网系统与裂缝系统的合理匹配,对特超低渗透油藏的井网形式、井排距、裂缝参数进行了优化。结果表明,当地层天然裂缝不发育时,适用正方形反九点井网；当地层天然裂缝较发育时,可以初期先部署菱形反九点井网,后期可以调整为矩形井网；当地层天然裂缝非常发育时,适合部署矩形井网；当储层渗透率级别和各向异性程度改变,最佳的井距排距也会发生改变；对于渗透率的改变,排距相对于井距要更敏感；对于各向异性程度的改变,井距相对于排距要更敏感。4、对于特定的井网形式和井排距,采油井和注水井均存在最佳的裂缝穿透比和导流能力。相对采油井,注水井更适合压裂“短缝高导流”的裂缝。对于正方形反九点井网,最佳的加密调整方案是在原油水井排两侧对称加密4口油井,原角井转注,形成与原注水井排呈45度角的新的小井排距的正方形反九点井网。正方形反九点井网和菱形反九点井网都有最佳的井网调整时机。5、利用特超低渗透油藏非线性渗流数值模拟方法,对压裂水平井衰竭开采的水平井长度和压裂裂缝的裂缝形态、裂缝条数、裂缝长度、裂缝导流能力进行了优化,并分析了渗透率级别和水平井长度对裂缝参数优化的影响。在此基础上,针对直井与水平井联合开采井网,对井网形式、水平井长度、裂缝分布形态、注水井间距离、注水井与水平井间垂向距离进行了优化,并研究了相应的稳油控水政策。利用当量井径模型,考虑储层的非线性渗流特征,应用经典多井压降叠加原理,结合经典面积井网产能公式,推导了压裂直井与压裂水平井联合开采的产能公式。