多年的实践表明,注蒸汽开采稠油是一种行之有效的方法,但同时也暴露出蒸汽超覆、蒸汽沿高渗层的窜流及粘性指进等不足,其结果是注入蒸汽的大量损失和体积波及系数的降低,从而导致采收率不高,单井的稠油产量随注汽周期逐渐下降。泡沫流体是一种非牛顿流体,它具有密度低、滤失量小、助排能力强、对储层伤害小等优良特性,在地层中还具有对高低渗透层、油水层的选择性。因此,泡沫流体应用于稠油注蒸汽热采中,可以降低汽相的流度,扩大波及体积,提高原油采收率。同时氮气的良好膨胀性不仅能节省注汽量,而且能增大驱油时弹性能量。实验研究了氮气泡沫密度与压力和温度关系(PVT关系),回归得到了不同气液质量比下泡沫密度与压力和温度关系的经验公式。分析了初始气液质量比大小、压力、温度对氮气泡沫压缩性的影响规律。理论研究了恒壁温条件下幂律流体在圆管内、环空中的层流流动和换热规律,得到了速度、温度的分布规律和圆管内Nuz数的表达式,分析了流变指数对幂律型泡沫流体的速度、温度分布的影响。同时,通过对高温泡沫流体在圆管内流动进行数值模拟,研究了泡沫流体的流动和传热性质;计算了不同雷诺数下的摩阻系数和努塞尔数,拟合了摩阻系数和努塞尔数与雷诺数的经验关系式。n通过建立蒸汽、氮气泡沫、蒸汽-氮气混合物、蒸汽-氮气泡沫在井筒中流动的控制方程,研究了它们在井筒中的流动规律并进行了对比。分析了环空中充氮气与充空气、充氮气与伴注氮气隔热方式的隔热效果;分析了井口氮气注入流量、井口蒸汽干度对蒸汽-氮气混合物和蒸汽-氮气泡沫在井筒中流动的压力、温度、干度的影响;确定了注汽量一定条件下,达到井底最佳分流效果的井口注氮气量的范围。通过理论和室内实验对泡沫的暂堵分流特性进行了研究,建立了基于圈闭因子的泡沫暂堵分流模型,模拟了氮气泡沫注入单层、双层地层时的暂堵分流效果。并与现场试验数据进行了对比,结果相符。现场应用体现了泡沫的暂堵和增产作用,且地面起泡方式的效果优于地下起泡和纯氮气伴注方式。蒸汽-氮气泡沫体系流动规律的研究对稠油热采中利用蒸汽-氮气泡沫工艺的进一步研究具有重要的指导意义和学术价值,对实际蒸汽-氮气泡沫体系井筒注入参数的优化设计具有重要的参考价值。