页岩气水平井在钻井过程中水平段的井壁稳定性和后期压裂增产作业是页岩气开发的关键。如何兼顾井壁稳定和压裂效果,如何经济高效的开发页岩气,都是目前亟待解决的问题。通过对页岩气水平井井眼轨迹进行科学地优化设计,能够有效地提高井壁稳定性和压裂作业的增产效果。川南地区页岩气资源十分丰富,近年来通过对该区块的初步勘探开发证明了其具有良好的前景。但是由于该区块储层地质构造与应力情况复杂且页岩层理发育,水平段井眼的井壁稳定性较差,容易出现因井壁垮塌导致的卡钻等复杂情况,不利于对页岩气高效安全地进行开发。为此,本文以岩石力学、钻井工程、地球物理测井和数学优化方法等多学科理论及技术为指导,在结合工区实际地质资料的基础上,首先,进行了页岩气藏水平井研究现状调研,明确国内外页岩气水平井设计和钻井过程中的难点和关键问题,分析得出井眼轨迹优化需要考虑的因素主要有水平段方位、水平段长度和水平段间的井距等。其次,通过收集整理W-N工区地质概况、地质特征、岩性特征、储层裂缝发育情况,并对已钻井的井壁垮塌情况进行分析,得出该区块页岩气水平井钻井过程中存在的问题,为水平井井眼轨迹优化设计提供依据并指明努力的方向。再次,就是对前期取得的测井和现场水力压裂资料加以分析,得出并校正了W-N工区地应力大小及方向,结合建立的层理性地层坍塌破坏模型为工区水平井水平段方位的选取提供依据。然后将水平井筒中流体的流动通过采油指数加以描述,并利用流体磨阻计算与水平井计算模型相结合进一步推导出适用于页岩气藏的水平井水平段最优长度计算模型。最后以W-N工区页岩气水平井为工程对象,利用上述相关研究结果开展页岩气水平井井眼轨迹优化设计方法的应用研究,并根据工区中3口井的实际资料对其进行优化设计,通过优化后的井眼轨迹进行结果验证分析,然后提出工区页岩气藏水平井井眼轨迹的一般优化设计方案。通过上述分析方法和理论的研究,对川南地区页岩气水平井井眼轨迹进行科学地优化设计。应用表明,论文研究成果能为工区页岩气的安全、高效开发提供理论指导和帮助。