稠油是一种非常规烃类资源,在当今世界范围内强调碳达峰、碳中和的新形势下,如何绿色、高效、低成本开发和利用稠油资源,已经成为石油行业亟需解决的问题。目前,我国的主要稠油油藏大都已经进入蒸汽吞吐和蒸汽驱开发的中后期,普遍出现了地下蒸汽窜流和蒸汽超覆的现象,导致地下热能利用率降低、产量递减加快、开采效益变差。针对这一实际生产问题,本文以辽河油田齐40块稠油油藏蒸汽驱开发现状为背景,开展了空气和烟道气辅助蒸汽驱提高稠油采收率机理的理论与实验研究,目的为改善蒸汽驱中后期的开采效率;研制了蒸汽驱油藏耐高温调堵剂,优化了防汽窜堵剂的注采工艺参数,目的为遏制蒸汽驱中后期油层中的大量汽窜、进一步提高蒸汽驱的体积波及效率;基于室内理论研究和实验结果,在齐40块开展了空气辅助蒸汽驱现场应用试验。本文取得了如下研究成果和认识:（1）物模实验表明,空气辅助蒸汽驱采收率高于单纯蒸汽驱。空气/蒸汽的最佳比例主要与剩余油饱和度有关,空气/蒸汽比例影响结焦范围和采收率。结焦起始温度大约在220℃。260℃时,产出气体的含氧量低于5%,处在安全范围内。随着温度上升,原油组成整体表现为轻质组分减少重质组分增多,粘度也随之升高。当注入压力在一定范围变化时,初期采收率随着压力升高而增大,达到峰值后,再升高压力,采收率反而降低。（2）烟道气辅助蒸气驱采收率高于单纯蒸汽驱,但低于空气辅助蒸汽驱采收率。烟道气比例越高,驱替温度越高,则采收率越高;注气压力越高,采收率越高,存在一个压力峰值,超过峰值压力,采收率反而降低。烟道气可溶于稠油中,溶气后稠油粘度降低、流变性改善、油相渗透率增加、饱和压力与膨胀因子升高。（3）基于现场实际区块模型,采用数值模拟方法,对空气和烟道气非烃类气体辅助蒸汽驱的提高采收率机理与开发效果进行了分析和预测,在蒸汽驱的基础上,注入非烃类气体后,油藏上倾方向压力得到明显补充,气体饱和度增加,增加了蒸汽的波及体积,且受到蒸汽超覆作用的影响,气体主要聚集在油层上部,由于空气比容、导热系数低,一定程度上起到隔热的作用,减少了热量的损失。同时,注入的非烃类气体可部分溶入原油,使原油体积膨胀、粘度降低,从而进一步改善蒸汽驱开发效果。从2种非烃类气体生产效果来看,空气辅助蒸汽驱的开发效果最好,采收率可提高3.2%,烟道气辅助蒸汽驱效果次之,提高采收率1.9%。（4）研制了适用于热采油藏的耐高温选择性调堵剂体系（树脂15-20%+交联剂8-10%+无机物15-20%）,在封堵实验中,该调堵剂体系在280℃下停留100天后,经过10 PV的注蒸汽冲刷后,岩心的封堵率仍在98%以上。基于现场实际区块模型,采用数模方法进行了调堵参数设计,并预测了调堵效果,预计开采10年后,可提高采收率5.6%。另外,该调堵剂体系成本低廉,操作方便,具备在齐40块蒸汽驱开发中推广应用的潜力。（5）在辽河油田齐40区块进行了5个井组的空气辅助蒸汽驱现场试验,其中4个井组的平均日产油量和平均油汽比明显提高,1个井组未见效。观察井监测资料显示,空气占据上部原蒸汽驱主力动用层,蒸汽驱层段下部非主力层压力升高,动用程度增加,温度剖面得到改善;尾气检测显示氧气含量0.87%,处于安全范围内,同时井口产液温度由77℃上升到了89℃。