热处理油层采油技术是通过向油层提供热力学能，提高油层岩石和流体的温度，从而增大油藏驱油动力，降低油层流体的粘度，防止油层中的结蜡现象，减小油层渗流阻力，达到更好地开采稠油和高凝油的目的。目前常用的热处理油层采油技术主要有注热流体（如蒸汽和热水）和火烧油层两类方法。
注蒸汽处理油层采油方法提高油井产量和油井采收率的主要原因是将热力学能提供给油层岩石和流体，一方面石油层原油粘度大大降低，增加原油的流度；另一方面原油受热后发生体积膨胀，可减少最终的残余油饱和度。注蒸汽处理油层采油方法根据其采油工艺特点主要包括蒸汽吞吐和蒸汽驱两种方式。
火烧油层则是在油层中燃烧部分原油产生热量。通过适当的井网将空气或氧气自井中注入油层，并用点火器将井中部分原油点燃，然后向油层不断注入空气或氧气，以维持油层燃烧，燃烧前缘的高温不断加热油藏岩石和流体，且使原油蒸馏、裂解，并被驱向生产井的采油方式。
（1）蒸汽吞吐
蒸汽吞吐采油是将一定数量的高温、高压饱和蒸汽注入油层（吞进蒸汽），而后关井数天，让蒸汽的热力向油层扩散，以加热原油，来降低原油粘度，最后开井采油（吐出热油）的。通常的做法是：按照每米油层注入蒸汽70～120t，根据每口井的油层厚度计算出需要注入的蒸汽数量。而又开始注入蒸汽，注入时间大约为10～20天，然后关井2～7天。关井的目的是：使注入的蒸汽尽可能向油层扩展。然后开井生产，在最初1～2天，采出的几乎全部都是蒸汽的冷凝水，接着很快出现产油高峰，其产油量比吞吐前提高几十倍。但随着开井生产时间的延长，原油产量逐渐下降，当产量降到经济极限时，这一周期的生产结束。一个周期生产的时间，一般可以延续几个月，最长的可达一年左右。当这一周期结束后，可重新进行下一个周期蒸汽吞吐。通常每一口井可进行吞吐5～7次，但吞吐增产效果逐渐变差。据实际资料估算，一个稠油油田，如果仅靠蒸汽吞吐采油，预计采油率仅为10％～20％，所以，在吞吐采油之后，在油田地质条件和技术经济可行的情况下，应该采用蒸汽驱油。
（2）蒸汽驱
蒸汽驱采油是稠油油藏经过蒸汽吞吐采油之后，为进一步提高采收率而采取的一项热采方法，因为蒸汽吞吐采油只能采出各个油井附近油层中的原油，在油井与油井之间还留着大量的死油区。蒸汽驱采油，就是由注入井连续不断地往油层中注入高干度的蒸汽，使蒸汽不断地加热油层，从而大大降低底层原油的粘度。注入的蒸汽在地层中变为热的流体，将原油驱赶到生产井的周围，并被采到地面上来。
（3）火烧油层
火烧油层是利用油层本身的部分燃烧裂化产物作为燃料，利用外加的氧气源和人为的加热点火手段把油层点燃，并维持不断的燃烧，燃烧生热，从而实现复杂的多种驱动作用。它是一种具有明显技术优势和潜力的热力采油方法，具有驱油效率高（一般达80％～90％）、单位热成本、油藏适应范围广等特点。相对于其他驱替方式火烧油层有着其独特的优势，主要集中在以下几个方面：①火烧油层所使用的注入剂（空气和水）相对造价十分低廉。②火烧油层燃烧的约10％的燃料是原油中不需要的重组分，提高了剩余油的品质。③火烧油层适合的现场条件比注蒸汽更加广泛，特别是较深的油藏。火烧油层工艺作为热力采油的一个重要的组成部分，它综合了热驱，气驱，混相驱和非混相驱的驱油机理，可作为一次采油，二次采油或三次采油的开采方法。