火烧油层是热力采油中极具技术上的优势和发展研究潜力的方法,它有采收率高/成本低的优点,且它的油藏适应范围广。却因机理复杂和很多有待解决的问题,尤其是尚不能直观认识油层里氧化反应的机理,,使火烧油层在现场中应用受限。为解决这个问题,本文总结了前人的研究成果,对火烧油层采油的化学机理研究开展了深入研究。应用物理模拟装置系统研究了火烧油层低温氧化反应、高温氧化反应的本质;划分了低温氧化反应、裂解反应、高温氧化反应区间;测出温度场的变化形态;测算出自燃温度、空气需要量、空气油比、氧气利用率和视H/C原子比等火烧油层在燃烧时的基础参数;分析了不同类型原油低温氧化反应产物物理化学性质变化,初步认识低温氧化作用机理;其结论可以为现场方案的设计提供科学的依据。实验对不同油品(冷37-45-562井特稠油天然油砂、高3-2-75井普通稠油、曙1-38-330超稠油、杜66普通稠油)的燃烧指标进行对比,得出相应油品燃烧前缘的推进速率,并推断出相应的驱油效率。将采出的油进行分析,对不同区块油品的燃烧参数进行比对分析,研究发现经过火烧油层的实验后,生成了一种能反映火驱燃烧高温氧化反应机理的重要标记化合物—蒽。从而揭示了燃烧反应这个过程中原油的粘度、密度降低等参数变化的主要原因,因原始地层中不存在蒽这种物质,因此火烧油层反应后采出的油中假设存在该类物质则认定判定火驱成功,物质蒽可以认为是火驱成功与否的重要标记化合物之一。对不同类型原油(曙1-38-32超稠油、杜66普通稠油、齐131稀油、沈625高凝油)不同温度条件(90℃、110℃、150℃和200℃)做了低温氧化静态实验,认识了不同温度条件下低温氧化对不同类型原油物理化学性质的影响及尾气组分变化规律,初步掌握了低温氧化特征及其作用机理。