稠油火驱中的热氧化反应的实质是一个包含氧化反应、热裂解反应等多种反应叠加的过程,十分复杂。而之前的对于火驱前后原油的性质演变主要集中在粘度、酸值等宏观性质上,对其分子层面上性质及组成变化的研究较少涉及。本文利用新疆克拉玛依原油,采用零维燃烧池,三维火驱大模型以及流变仪等多种实验方法进行室内火驱的模拟实验,使用多种化学仪器分析手段,如气相色谱(GC-FID)、气相色谱质谱联用(GC-MS)、和傅立叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)等精密化学仪器,对火驱前后稠油的组成进行了详细的分析,对火驱过程中酸值的变化进行了合理的分析。研究结果表明,原油中碱性氮化物和多环芳烃化合物相对稳定,在火驱过程中仅有细微变化,总体上来讲并不影响原油品质或反应历程。而石油中的酸性化合物在反应过程中变化较为显著,并且呈现三段式反应,使用化学分析手段可以检测到以O2类化合物为主的多种含氧酸性化合物,这些化合物导致了火驱后原油在宏观上的酸度变化。为了验证三段式反应,本文采用了燃烧池模拟三维大模型中不同位置、不同温度环境下的燃烧反应,证实了酸度变化过程的准确性,排除了流动场对产物的可能影响。沥青质的变化与低分子质量的化合物略有不同,但是在总体上服从三段规律。