THAI(Toe-to-Heel-Air-Injection)火驱是一种结合了水平井技术的新型火烧油层技术,因其具有接替开发注蒸汽热采后的稠油油藏的潜力而受到广泛关注,其驱替机理、参数控制及火驱效果评价等方面的问题需要大量室内实验的研究。三维物理模拟实验是开展火驱室内研究的重要途径,而目前国内外在大尺寸、高背压条件下的THAI火驱室内实验研究方面尚为空白。本文利用中国石油大学(北京)火驱实验室自主研制的大尺寸三维火驱物理模型,首次完成了多组大尺寸(长度65cm、内径36cm的柱体模型)、高背压(1MPa-3MPa的背压环境)实验条件下的三维THAI火驱物理模拟实验;探索了完成高背压THAI火驱物理模拟实验的控制技术与方法;结合数值模拟实验的相关结果,研究了注气速度、注采井距、生产压差、油藏厚度等不同参数对于THAI火驱实验效果的影响;展示了THAI火驱过程中的温度场发育特点及其与结焦带的对应关系;对于产出气体浓度变化和产出油样粘度变化作了分析;讨论了气窜特征与气窜抑制与调控的技术措施等。重点介绍了注气速度对THAI火驱燃烧稳定性的影响,包括对比实验设计、火烧温度监测、温度场发育对比等等。本文研究结果对于后续THAI火驱三维模拟相关的研究具有一定参考意义。