在稠油开发过程中,随着蒸汽辅助重力泄油技术(SAGD)的工业推广应用,地面系统能量消耗量大,但高温产出液、锅炉烟气和汽水分离器底水产生的大量余热却回用有限,而清水资源缺乏。基于此,论文开展了SAGD地面系统余热驱动多效蒸发制水技术研究。系统调研分析了SAGD地面系统余热资源分布状况,对比分析不同多效蒸发系统特点,优选了机械压缩多效蒸发制水系统(MVC),建立机械压缩多效蒸发脱盐系统的物理模型和数学模型,通过编程计算分析蒸发温度、浓度等对MVC系统电耗和传热面积的影响。其次,提出了一系列的SAGD地面系统热能梯级利用方案,并对比分析各方案能耗、水耗、优缺点及适应性,并确定了最优的SAGD地面热能梯级利用方案。最后,通过对油田污水水质分析,建立了碳酸钙垢在强制对流传热和过冷流动沸腾情况下于换热表面结垢的传热传质模型并进行了验证,模拟了污水在蒸发过程中析晶污垢形成过程,并可用于稠油污水在蒸发器中的结垢情况预测。论文对于SAGD地面系统余热资源梯级利用提供了理论依据。