随着油气田勘探开发技术的不断发展,深层碳酸盐岩气藏已成为世界油气资源的重要组成部分。与中、浅层油气藏相比,深层碳酸盐岩储层经过多期构造运动与成岩改造作用,形成了孔、缝、洞多类型介质并存的格局,导致储层具有非均质性强、渗流机理特殊、气水关系复杂、储量评价难度高、气井产能差异大等特征。正确认识深层碳酸盐岩气藏的特殊渗流规律与储量可动性是实现该类气藏高效开发的前,也是本文研究的主要内容。针对以上特征,本文借助多种测试技术及实验方法,从储层孔隙结构及储渗能力、单相流动规律、气水两相流动特征、多产层合采供气能力及有效储层物性下限等几个方面进行了研究,以期对深层碳酸盐岩气藏高效开发过程中遇到的典型工程问题供一定的理论基础及数据支持。首先,利用铸体薄片和扫电镜定性刻画了深层碳酸盐岩储层的岩性、储集空间和喉道特征;依据高压汞得到的毛管压力曲线特征,将储层划分为缝洞型、孔洞型、孔隙型和非储层;基于多尺度CT扫技术,采用最大球法定量表征了3类储层不同尺度下二维、三维孔隙结构特征,并据此分析各类储层的储集和渗流能力。其次,搭建高温高压多功能驱替实验平台,完全模拟研究区深层碳酸盐岩气藏的地层条件,分别进行单相驱替和衰竭开发实验,对比研究了3类储层的气体单相渗流规律,并判断各类储层内气体的可动性;通过改变实验条件,对比研究了束缚水对3类储层单相渗流规律的影响,并从机理上对差异性进行了分析。再次,将CT扫与微电子光刻技术结合,设计并研制了3类玻璃刻蚀可视化模型,进行了气驱水和水驱气微观渗流可视化实验,定性研究了深层碳酸盐岩不同类型储层内气水两相微观渗流规律、水侵特征、水赋存模式、封闭气和残余水形成机理等。借助Image J灰度分析法定量研究了不同时刻下的气水分布特征、束缚水饱和度及采收率等,并从机理上分析了地层水对气体渗流特征及可动性的影响。此外,建立高温高压多层合采物理实验模型,完全模拟并研究了3类储层并行合采时的单层产气量、总产气量、压力变化规律,产能贡献率,采收率以及层间非均质性、生产压差、含水饱和度和水侵对渗流与生产规律的影响,并通过油藏数值模拟建立多层合采径向模型验证了实验结果及规律的适用性。最后,对常规物性下限方法进行改进,运用多种测试资料,采用累积频率法、孔渗关系法、最小流动孔喉半径法等静态法确定孔隙度、渗透率下限值,再通过生产资料法、试气法与产能模拟法等动态法修正了该物性下限值,形成一套针对深层碳酸盐岩气藏有效储层物性下限的确定及验证方法。