针对稠油热采井有杆泵抽油工艺普遍存在杆断频繁、偏磨严重、系统效率低、免修周期短等技术难题，本文提出浅层稠油井注蒸汽球塞举升工艺。该工艺下入U形双管作为注入及举升通道，利用蒸汽作为气举工作介质，投入球塞提高举升效率。其优势体现在：蒸汽向井筒和地层传热，能有效降低稠油粘度；蒸汽与进入举升通道的地层液混合，能降低举升液柱密度、减小了井筒压力梯度；投入球塞能形成稳定理想的段塞流动结构，显著降低举升过程中的液相滑脱损失和井底流压，增大生产压差：球塞举升工艺排量变化灵活，能更好地适应稠油井蒸汽吞吐周期中各个期间的产量大幅度变化；可利用蒸汽吞吐井已有的注气管线、高压注气锅炉等设备，节省投资。 由于该工艺利用蒸汽作为举升介质，尽量保持U形双管内蒸汽干度、防止过多冷凝水生成成为核心技术问题。针对U形双管注蒸汽球塞举升稠油工艺注入、举升及传热特性进行了理论分析、数值模拟和适应性研究。应用Mukherjee—Brill两相流相关式描述湿蒸汽两相管流的流动特性，结合Ramey—Willhite井筒传热模型建立湿蒸汽流动与传热数学模型，用以预测注蒸汽管柱内蒸汽干度、压力、温度以及套管温度、热损失率沿井深的变化；在建立误差统计分析评价方法的基础上优选出适合稠油、水(地层水和冷凝水)、气(天然气和蒸汽)三相垂直上升管流计算模型和投球以后球、液、气多相垂直上升管流计算模型，用以预测举升管中的动态参数；应用节点系统分析方法对注蒸汽汽举举过程进行分析，通过绘制蒸汽汽举特性曲线对注蒸汽速率、井口注汽干度等关键参数进行优化设计。 通过对克拉玛依九区浅层稠油井的实例计算和分析，对注蒸汽球塞举升工艺进行了可行性论证和适应性研究，并对影响双管内蒸汽干度和热损失率的诸多因素如注汽速率、注汽压力、井口注汽干度、双管内径、隔热措施、注气深度等参数进行敏感性分析，总结出保持双管蒸汽干度、减小井筒热损失的方法和措施；通过对比投球和不投球过程的举升效率，说明球塞举升工艺能减小滑脱损失、提高举升效率，有望通过进一步现场试验为稠油井提供高效、经济和更具有适应性的人工举升方式。