蒸汽辅助重力泄油(SAGD)是油砂储层的主要热采方式之一。但对于实际的油砂储层,储层的物性分布特征往往具有极大的非均匀特征,特别是高含水层和泥岩夹层的存在,会严重阻碍蒸汽腔的正常扩展,最终影响SAGD方式的开发效果。在SAGD开发过程中,当汽腔扩展至高含水层或泥岩屏障时,由于高含水层对汽腔的“降温”效应与泥岩夹层对汽腔扩展的“阻隔”效应,导致累积蒸汽油比(CSOR)升高及汽腔绕流热效率降低,从而导致较低的SAGD采收率。本文通过数值模拟手段,分别搭建不同屏障条件下的油砂SAGD开发数值模拟模型,分别模拟研究了高含水饱和度层、泥岩夹层两种屏障因素对SAGD开发动态的影响,表征了单一屏障因素、双重屏障因素影响下的SAGD汽腔扩展特征和开发效果。然后,在此基础上,采用真实的加拿大长湖油砂Pad10区的油藏地质及流体参数,建立真实的油藏地质模型,表征在实际油砂储层中非均匀分布的储层物性对SAGD开发动态的影响,并进行了SAGD操作参数的优化设计,包括操作压力、蒸汽干度及注汽速率。基于单屏障因素的SAGD数值模拟研究,发现高含水饱和层的厚度和分布位置、页岩屏障的厚度、长度和分布位置是影响SAGD开发动态的重要参数。同时,通过模拟两种因素的综合影响,发现受到高含水层和页岩屏障的影响,汽腔扩展特征与均质油藏相比,变化较大,同时产油速率也比均质情况更低。通过建立的Long Lake油砂储层典型SAGD井对的数值模拟模型,优化了操作压力、蒸汽干度及注气速率,结果该典型井SAGD开发的最佳操作压力为1600 k Pa,最佳注汽速率为800m~3/d,最佳蒸汽干度为90%。本文研究成果对于油砂SAGD开发的生产动态分析、汽腔扩展预测等具有一定的借鉴意义,为尼克森Long Lake油砂资源的高效开发提供了指导。