我国目前还未开采的石油储量中,致密砂岩、低渗透、超低渗透储层中油气资源所占比例越来越大,如何经济高效的开发该类油气田,已成为目前亟待解决的问题。由于水平段可以实现在储层中平行穿透,能够有效增大生产井段与地层的接触面积,降低生产压差,提高生产井的产能,因此水平井技术可用于致密砂岩油藏的开发。本文以鄂尔多斯盆地姬塬油田黄3区致密砂岩油藏为例,在储层地质特征认识的基础上,结合地质和测井资料进行储层三维地质建模,并对水平井开发该类油藏的适应性进行论证。然后对水平井井眼轨迹设计方法进行分析对比,并选用自然曲线法进行井眼轨迹的优化设计,之后对水平段在储层中的位置和水平段长度进行优化设计。为了对轨迹的相关参数进行快速求解,开发了水平井井眼轨迹优化设计软件,对油田的智能化和自动化有极大的参考意义。文章最后结合黄3区地质特征,并充分考虑了研究区致密砂岩储层中断层的走向、地应力大小和方向以及天然裂缝的发育情况,进行了水平井井眼轨迹的优化设计研究,得出了适合该地区的最优水平井井眼轨迹,可以实现黄3区致密砂岩油藏的高效、安全开发,并且对我国致密砂岩油藏的开发具有重大的指导意义。