薄互层致密油藏具有纵向层数多、单层厚度薄、层间物性差异大、储量丰度低等特征,通常采用直井大规模压裂或者水平井压裂技术进行开采。该类油藏开发时常存在层间干扰严重、各小层动用不均匀,储量损失大等矛盾,开发稳产难度大。为实现储层均匀动用,降低层间干扰,提高油田采收率,合理对该类油藏进行压裂改造具有重要意义。本文基于目标区块的地质特征及开发现状,对比分析了水平井压裂开发和直井大规模笼统压裂开发的弊端,选择直井分段压裂的开发方式,建立了包括层段划分方法和裂缝参数优化方法在内的直井分段压裂体系。在总结分析薄互层致密油藏层段划分的思路及原则基础上,同时考虑储层静态地质因素和动态开发因素建立评价指标集,综合熵权法,模糊综合评判与最优分割方法,将反映小层特征的各种指标与客观权重方法相结合,避免人为主观因素的干扰,建立定量化层段划分方法。提出损失函数的概念,快速对最优层段划分方案进行筛选。在层段划分的基础上,通过正交试验将影响直井产能的储层因素和裂缝因素进行排序,依次为储层渗透率>裂缝半长>储层厚度>裂缝导流能力>裂缝宽度,确定裂缝参数优化的指标因素集。同时,为减少传统直井裂缝参数优化方法中大量的样本计算,提出基于BP人工神经网络的产能预测模型,通过神经网络的学习和训练,预测大量样本产能并绘制多种裂缝参数图版,实现裂缝参数大小及组合方式的优选。将建立的直井分段压裂优化方法应用于实际胜利油田某薄互层致密油藏,进行7种分段压裂方式的开发效果对比。结果表明,文中建立BP神经网络预测结果错误(相对误差超过50%)率为1.5%,相对平均误差为6.47%,准确率较高,结果可以信赖;以开发时间1642天为时间节点,对比不同分段压裂方式下的累产油量,最优5段压裂开发时,直井增产1.367倍,采出程度较最优2段压裂合采时提高了1.24%,开发效果最佳;同时,与笼统压裂相比,小层平均采出程度在最优5段压裂时达到最高值0.42%,自最优6段压裂以后,单层平均采出程度呈现下降趋势。