中深层稠油油藏埋藏深,注蒸汽过程中注汽井井筒热损失大,造成井底蒸汽干度低甚至没有干度,蒸汽吞吐时加热腔扩展范围小、开发效果差。在注蒸汽过程中,向地层中注入一定量的氮气,能够减少热损失、扩大加热腔、保持地层压力和助排,进而改善蒸汽吞吐的开发效果。针对渤海区域典型中深层稠油油藏,通过室内PVT测试和流变性实验研究了在不同温度、压力下氮气对稠油性质的影响;通过室内填砂管驱替实验,研究了注入氮气提高驱油效率的效果。通过吞吐模拟实验和油藏数值模拟,研究了蒸汽-氮气复合吞吐的开采动态,优化了蒸汽-氮气复合吞吐的关键注入参数。进而,研究了蒸汽-氮气复合吞吐的增产机理。最后,基于现场试验结果,评价了中深层稠油油藏蒸汽-氮气复合吞吐的开发效果。实验模拟、数值模拟和现场试验的结果均表明,蒸汽-氮气复合吞吐增产作用明显,周期采油量较蒸汽吞吐可提高30%左右。注汽强度和气水比是影响中深层稠油油藏蒸汽-氮气复合吞吐开采的主要因素,注汽强度和气水比优化需要考虑油藏深度、地层压力和原油粘度。对于目标油藏,水平井蒸汽-氮气复合吞吐的合理周期注汽量为10m3/m、合理气水比为50。蒸汽-氮气复合吞吐蒸汽-氮气复合吞吐的增产机理主要有加热降粘作用、扩大加热腔作用、增压作用、溶解降粘作用、重力驱替作用、改变稠油流动形态和控水作用。本文的研究结果可为中深层稠油油藏蒸汽-氮气复合吞吐工程设计提供技术指导或参考。