本发明公开了一种海上低产稠油冷采井热复合吞吐增效系统，包括井口采油树、电泵生产管柱、注热水管线、泥浆罐、药剂罐和制氮装置，注热水管线的一端连接在油管翼阀上、另一端与平台热水连接；泥浆罐内存储有复合增效药剂A，泥浆罐通过注药剂管线A连接在注热水管线上；药剂罐内存储有复合增效药剂B，药剂罐通过注药剂管线B连接在注热水管线上；制氮装置通过注氮管线连接至套管翼阀。本发明还公开了上述系统的作业方法：将热水、复合增效药剂A、复合增效药剂B和氮气通过原油冷采生产管柱注入油藏，注入结束后焖井一段时间启泵生产。本发明可以充分发挥热、气、化学药剂的协同增效作用，提高低产稠油油藏动用程度，从而大幅提高稠油采收率。