低渗透油气田在中国能源结构中占有重要地位,如何动用和提高这些低渗透储量的开采效益,对开采技术提出了挑战。压裂水平井由于其增产效益明显,近年来在国内外获得了较快的应用。但是由于没有系统对低渗透油气藏水平井压裂理论及工艺进行系统的研究与配套,制约了水平井技术在低渗透油气藏的应用。本文采用数值模拟与室内物理模拟相结合的研究方法,对低渗透水平井压裂增产机理进行了数值模拟研究。建立了适合低渗透油藏水平井压裂渗流数学模型,并建立了相应的数值求解方法,实现了对水平井分段压裂产能及裂缝参数优化。能够实现对储层物性、裂缝导流能力以及裂缝方位、裂缝间距、对称性等影响的研究,为水平井压裂产能预测及方案优化提供了手段。在上述理论研究基础上,研究了影响低渗透油藏水平井压裂产能的地质和工程敏感性因素,包括储层孔渗饱等物性参数、裂缝特性包括裂缝长度、导流能力、裂缝间距、对称性等,水平井完井参数主要由井身轨迹方向、水平井段长度、井眼尺寸等;进一步研究了低渗透油藏水平井压裂方案优化方案,提出了不同渗透率低渗透储层压裂改造的裂缝条数、裂缝间距、裂缝导流能力以及裂缝长度等关键参数,为应用提供指导。本文系统研究了低渗透油气藏水平井压裂的关键技术:限流射孔分段压裂、水力喷射辅助分段压裂、封隔器工具分段压裂。对于限流射孔分段压裂,结合对水平井地应力及岩石力学特征的研究,根据射孔限流原理,建立了水平井限流压裂射孔参数的优化方法,提出了水平井限流压裂射孔位置选择和施工参数设计方法,并通过现场试验井,阐述水平井限流压裂设计与实施关键工艺环节。对于水力喷射辅助分段压裂,利用数值模拟与室内试验,研究了影响水力喷射辅助水平井分段压裂的关键参数,主要包括喷嘴直径、喷射压力、围压等分段效果的影响,从而优化了喷射工具和工艺参数,提出了水力喷射辅助水平井分段压裂工艺设计优化方法,结合现场试验,配套完善了水力喷射辅助水平井压裂现场操作方法。针对封隔器工具分段压裂技术,通过参与开发封隔器组合压裂工具,提出了水平井封隔器工具与限流射孔分段压裂相结合的压裂工艺方法本文的研究成果已在油田生产中获得了应用,并见到了良好的效果。低渗透水平井压裂目前仍是一项探索中的技术,尤其是对于复杂低渗透储层,如何应用水平井改造技术提高低渗透油藏的开采效益,以及提高油藏的采油速度和采收率,今后仍需要不断探索提高。