蒸汽辅助重力泄油技术(SAGD)是开发超稠油的一项前沿技术,相对于常规直井蒸汽驱开发,其优点是对较厚的超稠油层采收率高、开采速度快,缺点是消耗蒸汽量大、对于油层较薄和质量较差的储层要采用技术较高的单井SAGD模式开发。与传统热采技术相同,SAGD开发过程中同样强调蒸汽腔室的扩散和地层的热连通,而多样性的井组结构布局,可以充分利用蒸汽超覆作用扩大蒸汽波及区域,同时,极大程度的发挥了重力和驱替压力对热流体的泄流作用,而蒸汽超覆和重力与驱替压力泄流的协同作用,使得油层内部热对流强度增加,致使油层热连通效果较好。因此,SAGD依靠重力和压力复合作用开发稠油,逐渐成为了日臻完善的热采技术。但是,目前油田现场对立体开发渗流理论和渗流机理还有未明确的部分,油田现场管理和应用主要借助经验,突显出直井水平井组合SAGD理论与实践不同步等问题。针对直井水平井组合SAGD立体开发渗流机理研究,本文通过实验研究建立了稠油的启动压力梯度与流度的函数关系,以此量化分析了立体开发中重力泄油的作用条件。同时利用三维物模实验揭示了直井水平井组合SAGD的理论采出程度和各个生产阶段的划分。以理论研究的角度,利用势叠加的方法建立了立体开发渗流数学模型,直观展现了立体开发过程中流场变化趋势,分析了重力对油层内流体质点运动方向的影响。结合立体渗流规律考虑蒸汽的超覆性质,描述了开发过程中蒸汽腔室的形态变化,以此分析了重力与压力的复合作用机理。研究表明直井水平井组合SAGD开发过程中,蒸汽相与液相前缘的运移存在着滞后的现象,通过对蒸汽腔室内流体相态分布规律的分析,提出基于蒸汽超覆假设的产能预测模型,与实验结果进行对比验证,证实了模型可有效应用于油田生产过程中的产能趋势预测。论文还对油田现场提出在直井水平井组合SAGD井组单元,底部布置水平井用于开发油层底部未动用储量的情况,进行了初步分析。认为新型井网可有效动用底部稠油储量,同时对于底水具有很好的控制作用。也证实了建立的立体渗流数学场数模型具有一定的推广性。为直井水平井组合SAGD开发理论研究提供了基础和依据,对油田现场提高采收率具有一定的指导意义。