随着石油资源日益紧缺，油价不断攀升，改用相对低廉的天然气作为常用燃料已经成为全社会的共识，而且天然气的主要成分是甲烷，燃烧完全无杂物，十分清洁，符合全球倡导的绿色能源的理念。我国天然气资源比较丰富，但多处于中低渗透储集层中，孔隙度较低，连通性较差，采用单一的直井和常规水平井开发往往难以获得较好的开发效果。近年来，已将压裂水平井等复杂结构井应用到气藏开发中，但目前有关气藏复杂结构井产能分析和优化设计的理论较少，如何应用复杂结构井开发气藏及准确预测其产能，是实现气田高效开发亟需解决的问题之一。为此，本文开展了气藏复杂结构井产能预测及优化设计方法研究，主要做了以下工作：第一，综合考虑各条裂缝长度不等、间距不等、导流能力不同、关于水平井筒非对称以及与水平井筒存在夹角等因素对压裂水平井产量的影响，建立并求解了压裂水平井气藏-裂缝渗流与水平井筒流动的产能预测耦合模型，气藏模型考虑了压裂水平井的三维渗流特征，裂缝模型考虑了裂缝内的压力损失，井筒模型考虑了井筒壁面摩擦和流体流入所引起的压力损失等因素的影响，给出了气藏压裂水平井产能预测公式，并对影响产能的各因素进行了分析。第二，建立并求解了气藏分支水平井地层渗流和水平井筒管流的产能预测耦合模型，气藏模型考虑了分支水平井的三维渗流特征，井筒模型考虑了井筒壁面摩擦和流体流入所引起的压力损失等因素的影响，给出了气藏分支水平井产能预测公式，并对影响产能的各因素进行了分析。第三，建立并求解了气藏鱼骨水平井地层渗流和水平井筒管流的产能预测耦合模型，气藏模型考虑了鱼骨水平井的三维渗流特征，井筒模型考虑了井筒壁面摩擦、流体流入和气体在汇合处混合所引起的压力损失等因素的影响，给出了气藏鱼骨水平井产能预测公式，并对影响产能的各因素进行了分析。最后，应用正交试验设计的原理，建立了气藏复杂结构井产能优化设计方法。对影响复杂结构井产能的各因素进行综合分析，确定其主次顺序和显著程度，在此基础上给出了复杂结构井的最佳参数组合。