本发明公开了一种用于原油伴生气处理的可二次预热蓄热氧化炉系统，属于采油工程领域，蓄热氧化炉包括相互隔离的若干蓄热室，每个蓄热室下方分别与一气体进入腔连通，上方分别与一二次预热室连通，多个二次预热室分别与燃烧室连通，燃烧室与火嘴连通；火嘴分别与天然气输送管道、大气输送管道和压缩空气输送管道接通；燃烧室后端与热能利用装置相连接，热能利用装置后端连接有气体排放管道；多个气体进入腔分别与进气管道、吹扫管道、出气管道接通，进气管道前端连接有风机b，风机b前端通入废气；吹扫管道前端连接有鼓风机；出气管道后端连接至热能利用装置前端。本发明能够提高原油伴生气处理过程中有机挥发物的燃烧效率，减少环境污染。