近些年来,稠油油藏仍然是原油开采中最重要和最具潜力的组成部分。由于稠油粘度高,所以一般采用注水蒸气的方式对其进行开发,而溶剂辅助SAGD是一种溶剂-蒸汽联合辅助重力泄油技术,其不仅能够提高稠油的产出速度,还可以降低注蒸汽过程中温室气体的排放。虽然该技术在国外矿场试验中获得了初步成功,但是目前仍然存在对其蒸汽腔前缘处传质传热机理认识不清晰,对溶剂蒸汽腔内和蒸汽腔与地层间传质传热表征方法不准确等问题,这些限制了溶剂辅助SAGD技术的进一步推广和应用。本文首先运用状态方程计算了不同类型溶剂作用下,溶剂辅助SAGD蒸汽腔前缘的平衡状态,并进一步结合前缘处热量与质量分布的耦合关系,详细分析了蒸汽腔前缘附近的传热规律;采用可视化室内动态实验和数值模拟相结合的方法,揭示了地层条件下溶剂在蒸汽腔前缘处的主要传质机理。其次,将蒸汽腔分为蒸汽波及区域以及水平井筒区域,分别对各区域中的传质传热过程进行了表征。针对蒸汽波及区域,建立了准确表征其内部温度和饱和度分布的计算方法,并对比分析了基于新方法与简化计算方法所获得的热损失速度的差异;对于注溶剂和水蒸气的水平井筒,建立了考虑溶剂相态与井筒内以及水平井与地层间传质传热耦合作用的井筒沿程参数计算方法。之后,基于常规SAGD蒸汽腔前缘传热特征形成了在不同地层非均质性条件下前缘形状的表征方法,以此分析了蒸汽腔前缘形状与产油速度和热损失之间的关系;在以上蒸汽腔形状表征方法的基础上,结合本文所揭示的溶剂-蒸汽前缘处传质传热机理以及提出的蒸汽波及区域温度/饱和度分布计算方法,建立了溶剂辅助SAGD地层传质传热模型。最后,结合注溶剂-水蒸气水平井筒沿程参数计算方法和溶剂辅助SAGD地层传质传热模型,计算和分析了不同种类溶剂辅助水平井SAGD的蒸汽腔形状、产油速度以及汽油比;根据模型的计算结果,结合与蒸汽消耗量密切相关的碳排放量以及注入成本,建立了溶剂辅助SAGD综合评价方法,并最终确定了可以用溶剂辅助SAGD取代常规SAGD的技术、环境以及经济条件。本文的研究成果对于溶剂辅助SAGD的开发动态预测和综合评价具有重要的理论指导意义。