世界对原油的需求正在不断增长,随着石油的开采,常规油藏资源正在不断枯竭,陆地和海上的稠油油藏资源正日益引起人们的重视。因此,对稠油资源的高效开采技术已经成为国内外的研究热点。多元热流体热力采油技术是海上稠油开采方式新突破,可以显著提高稠油采收率,但相关研究还非常不足。为了进一步探索多元热流体井筒传热和强化采油机理,本文分别针对热采井注多元热流体井筒流动与传热问题,以及储层注热水-气体-化学添加剂多元热流体强化采油技术展开研究。首先,本文基于实际气体状态方程及其混合法则、考虑井筒热容影响的瞬态导热函数,建立了不同流动状态下多元热流体井筒流动与传热模型。通过和传统基于理想气体混合模型进行比较发现,本文所建多元热流体模型适用范围更广,在低压下和高压条件下,都可以精确地分析出多元热流体井筒流动与传热情况。基于该模型,本文对陆地井筒注多元热流体井筒流动与传热过程进行了分析;通过与注蒸汽热采井的对比发现,在相同注入温度与注入流量条件下,多元热流体井筒温度和压力下降速度更快,到达井底时其温度更低,与地层和油层的温差更小,井筒热损失更少,但是热量含量低,油层加热范围小。要想达到与蒸汽一样加热效果,需要增加多元热流体注入流量和注入温度。在上述模型基础上,结合海上复杂的地质条件,本文建立了适应于海上热采井井筒结构的注多元热流体井筒流动与传热模型,并分别对于海上热采井注含热水多元热流体和含蒸汽多元热流体井筒散热情况进行了分析。通过与渤海油田实测数据对比显示,该模型压力平均相对误差约为0.7%,温度平均绝对误差约为1.4℃,该结果表明本文所建模型具有比较高的精度,可以满足工程计算需求。通过对海上井筒注含热水多元热流体和含蒸汽多元热流体这两种多元热流体井筒热损分析发现,多元热流体散失到环境中的热量占初始热量比例小于9%,而在海洋中损失的热量占总热量损失的50%以上;注入流量、注入温度和井筒隔热管导热系数等参数对于两种多元热流体的井筒热损的影响都很大;但是其他参数对于两种多元热流体的井筒热损的影响则有较大的不同:对于注含热水多元热流体井筒,热水比例对深水井的热损失有很大的影响,而注入压力、注入时间和环境温度对热损失影响不大;对于注含蒸汽多元热流体井筒热损,注入压力对于井筒热损失影响较大,而蒸汽干度和蒸汽比例对热损失影响不大。稠油的热力采油开采效果不仅取决于热流体井筒内的流动与传热,更主要的取决于热流体储层驱油过程,本文接下来对热水-气体-化学添加剂多元热流体驱油特性进行了实验研究,提出了热水-CO₂-化学添加剂复合驱油方法,并对该驱油方法及传统的驱油方法进行了实验研究,同时对文献通常被忽略的储层传热过程的影响进行了分析。实验结果表明,与普通热水驱和气体驱相比,不同气体组分的多元热流体在化学添加剂作用下,都能显著提高稠油的采收率,其中热水-CO₂-化学添加剂驱稠油开采效率最高;注入的气体对热水与储层传热产生影响不明显,但可以与热水、化学添加剂共同作用产生泡沫驱,从而显著提高稠油采收率。增加氮气流量会使得热水-N2-化学添加剂混合驱油的采收率降低。对于热水-N2/空气-化学添加剂混合驱油随着热水注入温度的增加,采收率先增后降,因此存在一个最佳的注入温度。对于空气,在没有与原油发生氧化反应的情况下,热水-空气-化学添加剂混合驱油效果一般,只有当空气注入流量足够大时,驱油效果才显著增加;同时热水注入温度对于热水-空气-化学添加剂混合驱油过程影响较小。为了更进一步分析热水-CO₂-化学添加剂复合驱油特性,本文最后重点研究了热水-CO₂-化学添加剂复合驱油过程、储层传热过程及CO₂封存特性。通过实验对比发现,热水-CO₂-化学添加剂三者可以产生协同作用,在储层中形成泡沫驱,从而显著提高稠油采收率;与CO₂驱、冷水驱、热水驱、冷水交替-CO₂驱和热水交替-CO₂驱相比,热水-CO₂-化学添加剂驱油效果最好,其稠油采收率最高;在CO₂驱和热水-CO₂-化学添加剂驱过程中大部分CO₂可以封存在储层中,其中CO₂驱过程中C02埋存效率为85.60%,热水-C02-化学添加剂驱过程中C02埋存效率为80.61%;CO₂焦耳汤普森节流冷却作用在储层注热水-CO₂-化学添加剂复合驱油过程中并没有发生,CO₂对热水与储层传热过程的影响不明显;提高热水注入流量可以显著提高储层注热水-CO₂-化学添加剂驱油的采收率;随着热水注入温度的增加,虽然热水与储层间的传热和加热作用加强,但是储层采收率先增加后降低,存一个最佳的热水注入温度;随着储层压力的增加,稠油采收率不断增加,但储层压力对储层传热影响较小;储层渗透率和原油粘度对储层的采收率有较大影响,但对于热水-CO₂-化学添加剂复合驱油技术过程中的储层传热影响不大。