稠油火驱过程中的低温氧化(LTO)阶段是整个氧化反应的初期阶段,该反应阶段的完成为后续阶段提供燃料,其动态行为及效果影响到火驱的稳定性及可持续性,且在实际矿场应用中,绝大部分被空气接触到的原油都受到不同程度的低温氧化作用,故深入研究火驱过程中原油与空气在中低温氧化阶段的作用机理有着重要的意义。目前,该机理已受到很多学者的关注,但规律性的认识仍有待于进一步研究。本文以新疆红浅1井区火驱工业矿场试验为背景,先以新疆油田吉7、红浅、风城井区的稠油为实验对象,利用燃烧池装置,进行了25~300°C下低温氧化室内研究,研究了反应活化能的动态变化特征;其次,揭示出在矿场尺度下,火驱进行一段时间(2009.12~2013.09)后原油性质的变化,包括流变性、四组分、酸值、元素含量分析;再次,对之前室内低温氧化实验后的油砂产物,应用高分辨傅立叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICRMS)技术进行微观表征,解释原油性质变化的化学作用机理。本文取得的创新性认识有:(1)新疆稠油普遍在240°C左右油砂才明显结焦、可以算出LTO反应有效活化能值。(2)O2~O8类化合物中,210°C下,原油分子量分布与初始状态相差不大;240~270°C下,随温度的提高,整体分子量降低;到300°C,分子量又稍有增大的趋势。(3)火驱后,原油性质变化程度与油层条件及距离有关:每口井的原油粘度明显降低;胶质和沥青质含量增加的;原油酸值增加。室内实验与矿场结果的分析结果是一致的。