尽管目前能源市场一直在波动,石油的需求度继续攀升,具有巨大储量的非常规能源稠油逐渐成为焦点。由于我国稠油开采的主要方式蒸汽吞吐开发已接近经济极限,在众多采油转化开发方式中,火驱以其独特的增能降粘作用成为极具潜力的稠油转换开发方式。稠油火驱的关键在于油层点火的成败,而油层点火的成败取决于原油的着火温度和储层的顺畅泄油。对于已实施蒸汽吞吐的稠油油藏,虽然地层温度有所上升,但近井地带的储层含水率很高、剩余原油重组分很多,而且经过多轮次的蒸汽吞吐,储层多孔介质非均质性更加严重,油藏能否实现快速高温点火就显得极其重要。我国稠油火驱现场试验相比国外起步较晚,适用于储层条件下的高温点火基础理论和应用研究存在着诸多空白与不足,缺乏相关理论与配套技术研究的积累,因此有必要开展相关研究。本文首先对稠油油藏火驱区块开发过程中存在的问题进行评价,明确研究过程中需要解决的生产问题,同时,对储层多孔介质特征和多孔介质内流体的特征进行分析,提出储层多孔介质热-流-固耦合效应对二次启动过程带来的难题。为明确低温氧化对稠油高温点火的影响因素及影响程度,提高稠油低温氧化的反应速率,系统开展了稠油低温氧化热动力学特征实验研究。研究结果表明,在190℃-240℃范围内,稠油低温氧化过程中极易出现非烃沉积,当实验温度超过260℃时,原油着火;在实验研究的基础上,利用正交试验方差分析方法确定了稠油低温氧化放热速率影响因素的顺序:蒙脱石>空气油比>30%含水饱和度>温度。根据原油着火过程中储层因素和操作参数的影响,进一步考察了稠油着火过程的热动力学特征。为此,研发了高温高压自燃点测试装置,可监测到稠油着火过程的热动力学参数。应用该实验装置,考察了不同温度馏分、不同加热温度、空气油比、粘土和含水饱和度对稠油着火过程的影响。结果表明,原油组分中的低温度馏分对缩短着火时间、降低着火温度起关键作用;外界因素中,粘土是降低自燃温度的主控因素,加热温度是缩短点火时间的主控因素,空气油比是提高点火燃烧效果的主控因素。基于稠油低温氧化和着火过程热动力学特征研究的基础上,结合储层多孔介质与流体的热-流-固耦合效应对点火二次启动的影响,系统研究了稠油油藏点火二次启动的机理。根据不同馏分着火过程热动力学参数以及其从低温氧化到高温氧化过程的热动力学特征建立了原油着火温度模型,通过灰色关联理论建立了非均质性多孔介质储层的吸气模型,结合储层流体的分布确定了点火位置,揭示了稠油油藏点火机理。根据不同馏分的毛管力模型、二次启动过程中储层多孔介质堵塞原因及重组分的流度分析,提出了提高稠油油藏二次启动的泄油措施,为稠油油藏点火的二次启动提供了理论基础。依据研究成果,优化了稠油油藏高温点火工艺。利用预注空气和低温氧化,使点火的燃料和氧气充分接触,同时降低了近井储层的含水饱和度,提供了近井储层原油与空气混合的空间,建立了注采井的连通通道;根据二次启动机理,设计了点火位置、加热温度和加热时间,使油藏快速达到了高温燃烧状态。现场实施高温点火工艺后,在预注空气阶段,油层温度最高提高28.7℃,水体向生产井推进,高温点火后,CO₂含量为12%¹5%,H/C比为1³,燃烧状态达到了高温氧化燃烧,生产井产液量是点火前1.5²倍。