进入二十一世纪以来,经济全球化进程加快,科技水平不断提高,由此引发了全球性能源问题,煤炭、原油储量迅速减少。原油热采技术的不断发展使得高黏稠油作为重要的接替能源成为可能,其在全球范围内具有广泛的分布、丰富的储量以及巨大的开采价值,逐渐受到石油领域专家和企业的重视。火烧油层(In-Situ Combustion,ISC)技术以其绿色、高效、高采收率、普适的特点,在稠油热采技术中突显出了巨大的应用潜力,但由于火驱过程中存在复杂的物理和化学反应机理,尤其是中低温过程的机理更加复杂,加之对其进行的实验、模拟和理论研究不足,中低温过程机理不清晰,火烧油层技术的商业化推广和应用存在极大阻碍。为了解决这一问题,本文借鉴前人的研究成果,针对稠油中低温氧化反应动力学开展了基础实验和机理研究。为了研究稠油中低温氧化放热特性并获得放热速率等热力学参数,对比了国内外稠油氧化反应动力学的研究方法,同时考虑到油藏高温、高压环境,选择高压差式扫描量热仪作为实验设备,建立了一套可控条件下稠油中低温氧化生热过程基础实验方法,并对目标稠油的热物性参数进行了分析;为了数值模拟稠油中低温氧化放热过程并获得反应动力学参数,基于石油行业内领先、适用范围广、功能先进的油藏数值模拟软件CMG,创新性的建立了一套完整的稠油中低温氧化放热过程数值模拟方法,并将其扩展到了岩心尺度下的稠油中低温氧化数值模拟之中。选择新疆某油田普通稠油(Z18-F3316和Z18-FHW3076)为目标稠油,获得了其黏度、密度、分子量以及四组分分布实验数据。基于PDSC实验装置,获得了压力为1、2、3MPa,升温速率为1、2、3℃/min,注气速率为50ml/min下正交实验的放热速率曲线;基于CMG数值模拟软件,建立了稠油中低温氧化放热数值模型,使用WINPROP软件模块历史拟合了稠油热物性参数并应用到数值模型中,使用CMOST对反应放热量的影响参数进行敏感性分析并对实验测得的累计放热量进行历史拟合,获得了中低温氧化总包反应模型动力学参数。基于所建立的模拟方法,建立了岩心尺度下稠油中低温氧化“扩散-反应-渗流”过程的数值模型。本研究成果对火烧油层中低温氧化过程的数值模拟研究具有一定的指导意义,同时也有助于探索稠油油藏原位氧化生热启动及其控制方法。