石油资源作为我国最重要的能源之一,关系着我国的经济命脉,然而随着常规油气资源的不断开采,所剩储量逐渐减少,相反,世界范围内稠油的探明储量比重越来越大,如何环保高效的开采稠油资源成为可持续发展的重点所在。但是由于稠油粘度大,流动性差,常规开采方法很难将其高效的采出,近些年“火烧油层”成为稠油开采的主流方法之一,它不但可以低耗、高效的开采稠油,同时能有效的避免环境污染,符合国际社会提倡的可持续发展新思路,然而,该提高采收率技术起步较晚,且主要研究集中在高温燃烧阶段,对稠油低温氧化阶段的特性研究很少,相关理论存在诸多的争议,因此有必要针对稠油低温氧化阶段的特性展开相关研究。本文首先对稠油注空气提高采收率技术的研究现状及应用状况进行了国内外文献调研,确定本文的研究思路与工作内容。随后利用同步热分析方法(TG-DSC)研究了吉七稠油的动力学特征,并分析了升温速率以及石英砂/岩屑对稠油氧化热行为的影响,结果表明:稠油氧化分为低温氧化(LTO)、燃料沉积(FD)和高温氧化(HTO)三个阶段,升温速率提高会增加稠油低温氧化阶段的温度区间、减少质量损失,增加低温氧化阶段的活化能,石英砂和油藏岩屑对稠油低温氧化具有很好的促进作用,油藏岩屑对稠油低温氧化的促进作用主要来自于其中所含粘土矿物的催化作用。在动力学分析的基础上,采用恒温静态氧化实验并结合气相色谱、红外光谱、四组分分析等研究了吉七稠油低温氧化的反应历程,结果显示稠油低温氧化主要分为加氧和断键反应;同时进行了低温氧化影响因素的敏感性分析,通过产出气气相分析及稠油四组分变化研究了石英砂/岩屑、注气量、压力及温度对稠油低温氧化的影响,结果表明在实验条件下,温度对稠油低温氧化的影响最为显著;在敏感性分析的基础上选择了不同温度氧化后稠油进行了焦炭含量分析、热重分析、电子显微镜扫描以及可燃性分析,结果显示温度升高能促进焦炭的沉积,温度为160℃时氧化后稠油中焦炭含量可达到约35%,氧化后稠油较原始稠油低温氧化阶段活化能增加,高温氧化阶段活化能降低并释放更多的热量,氧化后稠油表面存在较多排列疏松的不规则颗粒,焦炭呈多孔的“马蜂窝”状,具有很大的比面,能与空气更充分的接触,更容易燃烧。最后,利用实验室自行研制的“高温高压热跟踪补偿系统”进行了吉七稠油绝热低温氧化实验,研究了初始温度、石英砂/岩屑以及介质比面对稠油低温氧化放热性质的影响,并在此基础上进行了稠油动态注空气绝热低温氧化研究,结果显示初始温度、介质比面的增加以及石英砂/岩屑的加入均能促进稠油低温氧化放热量,动态绝热氧化过程中虽然没有监测到自燃现象的发生,但其放热量较静态绝热氧化大幅增加。本文在稠油低温氧化动力学及氧化特性等方面取得了一定的认识,将促进稠油注空气氧化相关理论的发展,为稠油注空气的现场应用提供一定的参考价值和指导意义。