随着常规原油资源的日益减少、能源需求的日渐增涨,研究和开发非常规油气资源变得日益重要和迫切,尤其是储量丰富的稠油、超稠油和沥青砂等重质油的开发将能有效缓解紧张的石油供应。然而对于稠油、超稠油,普遍存在着油藏类型多、储量规模大、动用程度低且开发效果差等问题,如何经济环保地开发稠油、超稠油成为目前研究的重点和难点。虽然注空气鲜有应用于深层稠油油藏（>3500m）开发过程中,但稠油注空气氧化反应能够形成燃点更低的焦炭,同时其低廉的成本以及较为简洁的现场配套设施和工艺为稠油增产开发提供了新的思路和途径。然而对稠油、超稠油注空气氧化反应机理的认识还存在诸多空白和争议,同时仍需要深入研究稠油、超稠油氧化形成焦炭的可燃性及微观结构,因此有必要开展稠油注空气氧化特征及焦炭可燃性的相关研究。本文首先对稠油注空气氧化技术的发展现状、机理特征、动力学理论以及稠油致稠、沉焦微观特征进行了国内外相关文献调研,确定了本文的研究思路和内容。接着针对新疆某深层超稠油采用恒温静态氧化管实验,结合色谱分析、元素分析等手段考察了温度、压力、气油比对不同重度的稠油（包含超稠油）氧化性质、气相组成变化及焦炭沉积程度的影响,结果表明,三种稠油氧化敏感性因素为:气油比<温度<压力;而且超稠油具有最好的氧化活性,碳沉积效应最明显,并且氧化残余氧气量和m[CO/（CO+CO2）]值最小。随后,借助高温高压热跟踪补偿装置考察了超稠油绝热氧化实验及后续高压点火可行性实验,通过压力、温度检测及气相组分变化,研究了不同压力下超稠油绝热氧化及点火过程油样温度变化情况,结果表明:“绝热条件”下积聚的氧化热效应能改善原油氧化进程和焦炭沉积,致使氧化油样在更低的温度下（335℃）就能迅速发生高温氧化反应,释放大量的热量,导致温度急剧上升（550～600℃）。在上述实验的基础上,采用热重-微分热重（TG-DTG）、同步热分析（TG-DSC）方法,结合经典的原油氧化热动力学理论,对超稠油原油、氧化管实验和绝热氧化后油样在不同温度区间内的质量损失、放热以及氧化动力学参数等进行了分析研究,结果表明超稠油在升温过程中同样存在低温氧化、燃料沉积和高温氧化三个阶段,并且每个阶段内质量损失和放热情况不同。并且氧化后油样的低温活化能增加,而高温活化能因焦炭沉积而显著下降。随后结合红外分析、扫描电镜分析、焦炭点燃实验等研究手段考察了氧化条件对焦炭微观结构和可燃性的影响,结果表明,氧化破坏了胶质和沥青质间的微观作用,导致沥青质微粒更容易形成沥青质缔合体,进而增大、聚沉,逐渐形成第二液相,并向生焦转化。焦炭微粒具有更大的比表面积,与空气接触更能充分接触并易于燃烧。本文在深层超稠油注空气氧化特征及焦炭沉积可燃性方面取得了一定的认识,将促进稠油空气氧化和焦炭沉积方面的基础发展。这些对注空气技术在稠油方面的理论研究和现场应用均有一定的参考价值和借鉴意义。