中国火山岩气藏资源丰富,勘探开发前景广阔。加大火山岩气藏的开发力度,对于油田稳产战略实施、缓解日益严峻的能源压力具有重要意义。但火山岩气藏孔隙结构复杂,物性差、品味低,开发难度较大,常规直井压裂无法满足开发需求。国内外普遍使用“多级压裂水平井”开发技术,从而实现火山岩气藏的有效开发。火山岩气藏水平井经压裂后流动特征更加复杂,影响因素更多,而关于火山岩气藏多级压裂水平井渗流特征、产能预测方法和优化设计方面的理论较少,如何利用多级压裂水平井开发好火山岩气藏已成为重要的研究课题。为此,本文开展了火山岩气藏多级压裂水平井优化设计方面相关研究,主要做了以下工作:首先,通过文献调研,分析了多级压裂水平井增产机理,结合火山岩气藏储层特征和流动特征,利用点源函数和叠加原理等渗流理论,建立了单孔隙(天然裂缝不发育)、双重孔隙(天然裂缝发育)和三重孔隙(溶洞、天然裂缝发育)介质的多级压裂水平井渗流特征模型,揭示了火山岩气藏不同类型储层多级压裂水平井的渗流规律。其次,在考虑气体特性、火山岩气藏储层特征和流动特征基础上,基于三线流原理和裂缝产量叠加法,建立了单孔隙(天然裂缝不发育)、双重孔隙(天然裂缝发育)和三重孔隙(溶洞、天然裂缝发育)介质的火山岩气藏多级压裂水平井产能预测模型。再次,应用火山岩气藏产能预测模型,分析了弹性储能比、窜流系数、裂缝条数、裂缝导流能力和布缝方式等对水平井产能的影响,同时利用正交设计试验确定了各因素对水平井产能的影响程度和综合作用,揭示了火山岩气藏不同类型储层产量递减规律和累计产量变化规律。最后,在以上研究基础上,研究了多级压裂水平井的最优布缝方式,绘制了与储层渗透率相匹配的最优裂缝导流能力、裂缝间距和裂缝长度的图版,建立了火山岩气藏多级压裂水平井优化设计方法,并结合火山岩气藏水平井实际资料,进行了实例井的优化设计。本文研究为火山岩气藏水平井的高效开发提供了理论指导和依据。