稠油在全球的石油资源中具有丰富的储量,其高效开发对保证油气供应具有重要影响。水平井在稠油热采过程中被广泛应用,但限于蒸汽热损失和沿程吸汽剖面不均等问题,稠油油藏的开发急需探究更高效的开发方式。本文针对稠油水平井注热开采过程目前存在的主要问题,以渗流力学、油层物理及油藏工程为指导理论,通过物理模拟实验和油藏数值模拟等方法,研究了稠油油藏水平井多元复合强化热力采油技术的机理。通过设计制作稠油水平井比例模型,开展稠油热采水平井沿程吸汽状况物理模拟实验,分析总结了稠油油藏水平井注蒸汽沿程吸汽特征。并通过敏感性分析实验,确定了注汽速度、注入流体、注入方式、沿程油藏条件及完井工艺对稠油热采水平井沿程吸汽状况的影响规律,提出了改善稠油热采水平井沿程吸汽状况的有效措施。利用高温高压氧化管,开展了稠油注空气辅助蒸汽低温氧化分解反应实验,分析并总结了不同温度、压力及含水饱和度条件下的氧化分解特征。通过开展稠油-非凝析气的PVT实验,分析了稠油-非凝析气（CO₂和烟道气）体系的溶解度、体积膨胀系数及粘度的PVT特性。采用长细管,开展了稠油油藏不同驱替方式下的动态驱替实验,研究对比了不同方式的驱替效果。通过稠油水平井多元复合强化热采技术的相似比例计算,设计了稠油水平井热采三维实验模型,开展了稠油水平井多元复合强化热采三维物理模拟实验,分析其不同阶段的开发效果及剩余油分布特征,总结了稠油水平井多元复合强化热采技术的开发机理。以稠油油藏NB35-2南区油藏实际区块为研究对象,采用数值模拟手段研究其热采开发过程,确定其开发特征。对多元复合强化热采方案的井网形式、注入方式及工艺参数等进行了选择和优化,最终确定了水平井多元复合强化热采最优方案。在此基础上,选定先导试验区,模拟预测水平井多元复合流体驱的开发效果。本文研究成果进一步完善了稠油油藏水平井多元复合强化热采的开发理论,对其在稠油油藏中的扩展应用具有非常重要的意义。