页岩气的高效开发不仅可以缓解我国油气的供需矛盾,同时页岩气作为清洁能源也可以缓解环境污染和温室效应。我国陆地面积宽广,页岩发育地层丰富,具有很好的开发潜力。然而国内页岩气藏开发还处于起步阶段,针对页岩气藏水平井开发的研究还不多,利用水平井分段压裂技术开发页岩气藏在国内仍处于探索阶段,开展页岩气藏分段压裂水平井优化设计研究对于页岩气藏的开发具有重要的指导作用。本文首先对页岩气储层的基本地质特征和开发特征做了简要分析和描述,通过等温吸附实验和页岩的甲烷扩散实验得出了研究区页岩的兰氏压力、兰氏体积和甲烷扩散系数。然后以研究区地质资料为依据,用Eclipse油藏数值模拟软件的页岩气模块建立了研究区页岩气藏水平井模型和分段压裂水平井模型。以研究区模型为基础,模拟并分析了天然裂缝渗透率、基质孔隙度、岩石压缩系数、SIGMAV等地质参数对水平井(未压裂)十五年累积产量的影响,并用偏相关的方法分析了各参数对水平井十五年累积产量影响的相关因子,按照相关性从大到小排序为天然裂缝渗透率、SIGMAV、基质孔隙度、岩石压缩系数。完成地质参数对十五年累积产量的影响后,用研究区压裂水平井模型分析了压裂缝导流能力、压裂缝条数、压裂缝半长、压裂缝高度等压裂缝参数对水平井十五年累积产量的影响并用偏相关方法进行分析,相关性从大到小排序依次为压裂缝半长、压裂缝条数、压裂缝导流能力、压裂缝高度。依据水平井产能影响因素分析结果,对压裂缝参数进行了优化。首先改变压裂缝条数(3条、5条、9条、11条、13条)模拟分析十五年累积产量随压裂缝导流能力(0.3048mD·m、0.6096 mD·m、1.524 mD·m、3.048 mD·m、6.096mD·m、9.144 mD·m)的变化并作图,从而优化出研究区最优导流能力。其次,改变压裂缝导流能力作出十五年累积产量与压裂缝条数变化关系图,从而优化出最优压裂缝条数。定压裂缝导流能力和压裂缝条数之后,再通过改变压裂缝半长(60m、90m、120m、150m、180m)模拟十五年累积产量,优化出最佳压裂缝半长。最后,根据上述优化参数对比不同压裂缝高度(13m、23m、33m)下水平井十五年累积产量的变化,优化出最佳压裂缝高度。通过分析得出研究区压裂水平井(水平段长度为1080m)最优的压裂缝导流能力3mD·m,最优压裂缝条数为9条,最优压裂缝半长为150m,最优压裂缝高度为23m。作出增产倍数与压裂缝导流能力关系图,通过分析可以发现研究区内在横坐标上以3mD·m为界,在它的左边要提高增产倍数,就应该以增加压裂缝导流能力为主,在它的右边则以增加压裂缝半长为主。根据优化出的压裂缝参数,对研究区内的压裂水平井井网进行了优化设计。在井网优化设计中考虑了两口水平段平行的压裂水平井的四种布井方式。通过改变两口水平井间距,模拟四种布井方式下的十年累积产量,优化出最优的布井方式和水平井间距。根据优化出的水平井布井方式和间距,分别考虑了长方形井网和三角形井网得出该研究区最佳的压裂水平井开发井网类型。研究区压裂水平井最佳的井网类型为:长方形井网,水平井井口同向,水平井压裂缝均匀对称分布,两口相互平行的水平井最优间距约为500m,沿着水平段方向的最优井距约为1200m。