稠油热采的主要形式是蒸汽吞吐和蒸汽驱，蒸汽的注入使得套管产生热应力，注蒸汽循环过程中还可能产生循环的残余应力，造成套管损坏严重。准确预测注蒸汽开采过程中井筒温度场和套管所受热载荷状况，降低热采井套管损坏程度，对注蒸汽井的完井设计和开采设计具有重要意义。 本文应用热传递基本理论，通过井筒内能量守恒、动量守恒和质量守恒定理建立了热采井注汽阶段井筒-地层温度场模型和焖井阶段的套管温度变化模型。 在得到井筒-地层温度场模型后，应用热应力基本理论建立了套管热应力计算模型，并针对热采井套管被拉断的损坏形式，本文引入了广义Saint-Venant模型，考虑材料的和单向累积效应，对套管处于蒸汽吞吐多个循环周期的过程进行了弹塑性分析，提出了残余应力产生的机理模型，得到了套管应力及残余应力的计算模型。 通过对现场实例计算分析证实，本模型可用于现场热采井动态预测和模拟，实现注蒸汽工艺参数优选、套管热应力及其残余应力分析。 考虑到定向井、水平井用于稠油热采，本文建立了提拉过程中套管在井筒中的受力平衡关系式，推导出提拉过程中提拉预应力的分布模型，该模型考虑了摩阻力对井口提拉载荷的影响。结合套管热应力分析可得到采用提拉预应力固井方法后注蒸汽所产生的热应力分布规律。 鉴于注汽管偏心对井筒温度场的影响规律很难用解析法描述，本文采用有限元方法对井筒-地层温度场和套管热应力进行了仿真分析，并针对注汽管在环空中有偏心距的工况进行了有限元仿真分析，得到了注汽管在环空中的偏心距对井筒-地层温度场和套管热应力的影响关系。 针对国内油田在热采井中常用的两种套管N80套管TP90H套管，本文进行了计算分析比较，指出了在热采性能方面TP90H套管优于N80套管，它抵抗残余应力的能力更强，这从理论上证实了油田使用的N80套管损坏的情况居多，而改用TP90H套管后，套管损坏得到显著改善的实际情况。