美国页岩油气开发取得了巨大成功,而我国页岩气开发则刚刚起步,前景广阔。但是,我国页岩普遍经历了更加复杂的地质构造运动,具有低孔低渗、天然裂缝发育、非均质性强等特点,当采用传统的均匀分簇射孔进行分段压裂时,常出现裂缝展布不规则、有效缝网体体积小,不同井产量差异大等问题,导致部分页岩气区块的开发效果不佳,因此需要根据我国页岩特性开展非均匀分簇射孔优化方法研究。本文首先对页岩储层的非均质性进行了描述,通过引入了地球化学、岩石力学等参数,建立了基于层次分析法的页岩非均质性特征方程,对页岩储层沿井筒方向的非均质性进行了评价和划分。进而在储层非均质性描述的基础上,考虑孔眼摩阻变化和裂缝扩展延伸规律,以最终形成复杂缝网体为目标,分别建立了裂缝起裂模型、裂缝扩展模型和诱导应力场模型,对非均匀分簇射孔时孔参数和簇参数进行了优化研究。最后综合上述研究成果,形成长水平段非均质性页岩储层非均匀分簇射孔参数优化设计方法,并编制了计算软件。本文研究成果可为提高我国页岩气分段压裂改造效果提供一定的理论指导。