火烧油层是一种非常有效的提高采收率技术，属于热采技术范畴。火驱开采过程中，将油层本身部分裂解产物当作燃料，不断燃烧产生热量，依靠热力以及其他综合驱动力共同作用，达到提高采收率的目的。对于火烧油层来说，限制其应用的主要因素之一就是位于燃烧前缘前方的储层岩石中的燃料沉积量，即储层中的燃料浓度。如果燃料沉积不足，就如同稀油油藏中的情形，燃烧前缘可能不会持续燃烧，火驱也就随之失败。除了燃料沉积量之外，空气需求量同样也是一个重要因素，正如大多数的稠油油藏，这些油藏中的燃料沉积量非常足，这就使得空气需求量显著提高，导致火烧油层的经济成本提高。本文致力于研究火烧油层化学机理，就是为了改善包括上述两项参数在内的火烧油层燃烧性能参数，而物理模拟实验是认识火烧油层技术最直接、最有效的研究手段之一，因此，通过火烧油层物理模拟实验来开展火烧油层化学机理及其改善方法研究是行之有效的。文中的物理模拟实验一共设置了7组燃烧管实验，实验使用了两种原油和两种金属添加剂。原油的粘度分别为38670mPa·s和15.42mPa·s，原油均取自辽河油田。实验选择测评的两种金属添加剂分别为硝酸铁（Fe（NO3）39H2O）和硝酸锌（Zn（NO3）26H20）。在使用SG稠油的燃烧管实验当中，硝酸铁和硝酸锌添加剂都可以将燃料浓度提高。和控制实验相比，添加了硝酸铁溶液的实验的燃料浓度提高了20%。而硝酸锌仅仅提高了5%。并且，在硝酸铁实验中，虽然燃料浓度增加了20%，但空气需求量却降低了6.67%。而硝酸锌实验中的空气需求量只下降了2.9%。空气需求量的下降可能是因为在硝酸铁和硝酸锌实验中的沉积燃料在化学性质上和控制实验有所不同。燃料视氢碳比的改变可以为这种解释提供依据。控制实验的视氢碳比为2.51，硝酸铁实验的视氢碳比为0.43，硝酸锌实验的视氢碳比为1.27。同时，硝酸铁添加剂还可以增加燃烧前缘推进速度，而硝酸锌添加剂却会使燃烧前缘推进速度降低。在使用SG稀油进行的燃烧管实验时，产生了这样的结果：在两组控制实验中，实现持续性燃烧的难度相当大。实验开始时，形成了燃烧前缘，但是在仅仅前进了几厘米之后就迅速熄灭了。这是因为没有足够的燃料，所以阻碍了实现持续性燃烧。而在两组使用了硝酸铁溶液添加剂的燃烧管实验中，在添加了硝酸铁溶液之后，就实现了持续性燃烧。这是因为硝酸铁添加剂将燃料的浓度和氧气利用率都提高到了可以实现持续性燃烧的程度。实验结果表明，硝酸铁溶液可以作为一种非常合适的添加剂用来改善火烧油层采油过程中的燃烧特征参数，即改善火烧油层的化学机理。