井楼油田是河南油田的主力油田，其原油主要以稠油、特稠油、超稠油为主，其中特稠油大约占70%。经过多轮次的蒸汽吞吐开发之后，由于平面及纵向非均质性出现了地层压力降幅较大，自然递减率逐年增加等问题。虽然氮气辅助蒸汽吞吐在矿场已有应用，但其提高采收率的机理尚不明确。针对上述问题，本文使用物理模拟的方法研究了氮气/氮气泡沫改善蒸汽吞吐开发特稠油效果的作用机理，使用数值模拟的方法对氮气/氮气泡沫辅助蒸汽吞吐的注采参数进行了优化。物理模拟实验结果表明：氮气改善蒸汽吞吐开发效果的主要机理是由于其较低的导热系数，可降低蒸汽的热损失从而扩大蒸汽的加热半径；可为回采过程提供能量；一定的调剖能力以及良好的穿透能力；氮气泡沫则主要通过调剖作用及起泡剂良好的洗油效果改善蒸汽吞吐开发效果；敏感性实验研究结果表明：当含油饱和度低于40%或渗透率级差达到8时，气体辅助蒸汽吞吐提高采收率的效果变差。针对井楼油田高浅三区的特稠油区块建立了地质模型，进行了不同剩余油饱和度和注入时机的数值模拟研究，结果表明：氮气/氮气泡沫辅助蒸汽吞吐的最佳注入时机并非越早越好，开发初期应以注入蒸汽为主，当含油饱和度为60%~70%时，最佳注氮时机在第五周期，而当含油饱和度为40%~50%时，最佳注入时机为第四周期。