我国具有丰富的稠油资源,但是因为稠油具有粘度大、油水流度比差异大的特点,导致稠油油藏在开采的过程中会出现含水高、产油快速下降的问题。孤东九区南馆上Ng4~2层段的常规稠油地质储量为49.8×10~4t,该层段具有高孔、高渗和储层薄的特点,再经过前期的天然能量开采后,原油产量下降快。目前存在地层压力低、剩余油饱和度高、油层温度高的问题。因此在考虑在目前地质条件下对该层段进行蒸汽预热后转火烧油层开采来提高采收率。本论文针对孤东九区南馆上Ng4~2层段稠油的特点,进行了室内一维燃烧管实验、热重实验和油藏数值模拟的研究。通过一维燃烧管实验确定了燃烧温度、视氢碳原子比、燃料消耗量以及空气需求量。通过热重实验测定了不同升温速率下的热重曲线,实验发现可以将原油的升温过程划分为低温氧化、燃料沉积和高温氧化阶段,并运用等转换率的方法计算出了反应活化能,为数值模拟和现场试验提供依据。本文根据燃烧管实验设计了一维燃烧管数值模型,通过历史拟合校正了高温氧化反应中的反应动力学参数。拟合分为两个阶段,首先通过改变裂解反应中的活化能拟合燃烧管实验的燃料消耗量,然后试调重油燃烧和焦炭燃烧反应的反应活化能和反应放热参数拟合燃烧前缘推进速度和燃烧温度,以此得到较为准确的高温氧化反应参数,为运用数值模拟研究火烧油层影响因素提供依据。运用拟合得到的反应参数建立三维数值模型,依次研究了注气速度、储层厚度、原油饱和度、原油粘度和储层非均质性等对火驱开发效果的影响。通过模拟发现注气速度是影响火驱开采效果的关键因素,注气速度越大,采油速度越快,采收率越高,但是注气速度过快会导致热量损失大,火线突进从而导致采收率降低。在五点井网下采取4000m~3/d、6000m~3/d、8000m~3/d、10000m~3/d、16000m~3/d、22000m~3/d的变速度注气方式开发效果最好。火烧油层技术对储层厚度的适应性较强,但是在薄层中的驱替效果更好,在厚层中存在明显气体超覆,不利于均衡驱替。原油饱和度对火烧油层的开发效果影响较大,对于实施火烧油层的油藏应当具有较高的含油饱和度,本文结论含油饱和度应当大于45%。火烧油层对原油粘度的适应性强,通过模拟200~1500mPa·s粘度的原油均有较好的开采效果,但是由于低粘度原油的流度比下降更快,开采效果更好。最后储层非均质性对火驱开采影响较大,模拟结果显示正韵律油层更适合火驱开采,可以有效抑制气体超覆,而反韵律油层则会随着渗透率级差的增大而加剧气体超覆现象。由于目前对薄油层火驱开发井网优化的研究还比较少。所以本文针对薄油层进行了直井井网井型、排距和注气速度的优化,以及水平井井网的井网类型、井距、水平段长度和注气速度的优化。模拟结果显示在排距100m的交错排状井网下采取13000m~3/d的注气速度开采效果最好,其次是在排距140m的正对排状井网下采取16000m~3/d的注气速度的开采效果较好。通过优化直井射孔层位发现,在薄层中射孔层位对火驱开采效果影响不大,建议现场可以采用中部射孔或者全部射孔进行开采。对于水平井井网而言,采取变形了的直井注气与水平井开采井网(VIHP~1)开采效果最好,优化井距为200m,水平段长度为300m,注气速度16000~20000m~3/d。