稠油具有可靠的开发潜力与价值,伴随着石油领域的深度开采,稠油开发技术研究在能源领域扮演着越来越重要的角色。稠油由于其高粘特性不属于严格意义上的牛顿流体,在驱替过程中会存在启动压力梯度,启动压力梯度的存在会加快水驱过程中最小渗流阻力通道的形成,减小水驱波及范围,带来指进现象及层间矛盾加剧等问题。当前非牛顿流体的数值模拟研究尚处于初级阶段,在稠油开发的应用上具有局限性。因此,要实现水驱稠油精确表征,需要基于稠油特性开展水驱稠油数值模拟研究,从而总结稠油油田渗流场变化规律,客观地为剩余油挖潜策略的制定提供理论与技术支持。本文根据矿场统计及实验资料,明确了水驱稠油的渗流机理,分析了当前稠油非线性渗流表征方法所存在的问题,并改进变启动压力梯度的数值模拟方法。通过岩心驱替资料可将拟启动压力梯度渗流模型中的启动压力梯度处理成与流度相关的函数关系,从而建立水驱稠油变启动压力梯度渗流数学模型。通过对数学模型进行有限差分离散化建立全隐式数值模型,经过软件编制实现了相应的数值模拟技术。利用概念模型和矿场实际模型对软件进行大量测试,保证了自研模拟器的稳定性与收敛性。利用自研软件,探究了启动压力梯度对开发指标和效果的影响机制以及不同地质和开发条件下稠油油田的渗流场分布特征,并引入有效驱替压力梯度场的概念科学合理地评价稠油渗流场。将模拟器应用于矿场实际模型,在考虑启动压力梯度的情况下研究稠油的渗流场分布特征,在此基础上提出稠油渗流场优化调整措施以达到稠油挖潜的目的。研究结果表明,启动压力梯度会导致稠油的采出程度下降、含水率上升,影响原油驱替效果,且在不同地质及开发条件下,稠油油田的饱和度场和压力场分布特征差异明显。本文改进的变启动压力梯度数值模拟方法可精确描述稠油渗流特征,配套的数值模拟器解决了商业化数值模拟软件无法客观描述稠油渗流特性的难题。将模拟器应用于矿场实际模型可大幅提高模型的历史拟合精度,基于建立的稠油渗流场分布特征描述方法提出各项渗流场优化调整技术切实提高了稠油油田采收率。