加拿大阿尔伯塔省北部是世界上探明油砂资源最丰富的的区域,目前Long-Lake区块油砂SAGD开发过程中面临地质条件复杂、分布规律不明确的问题,开发效果受到地层水的制约。受地层水的影响,SAGD生产过程中蒸汽腔发育规律复杂,并不能完全按照传统的倒三角模式发育。同时,随着蒸汽腔加热范围的扩大,会导致油水之间的沥青壳融化,地层水优先流向生产井,引起生产井水淹。本文针对Long-Lake区块油砂开发过程中所存在的问题,通过物理模拟、数值模拟以及油藏工程计算等手段,研究了不同地层水模式下油砂SAGD开发效果。结合油藏工程方法,开展了含水层油砂SAGD热采相似准则研究,保证循环预热和SAGD阶段与现场开发的相似性。同时考虑到实验室模拟尺度问题,研究了不同水体倍数下的模拟方法。通过实验室三维物理模拟实验,分别研究了含顶水层油砂及含底水层油砂SAGD开发过程中蒸汽腔发育规律及生产动态,从而可以确定不同水层对SAGD开发过程的影响。通过数值模拟的方法,建立了实验室等比例模型,在历史拟合精确的基础上,对不同油藏参数的影响进行反演研究,确定了SAGD开发的最佳参数组合。本文研究成果为油砂开发降本增效提供了理论支撑,对现场油砂开发具有重要的指导意义。