注空气辅助蒸汽吞吐技术,是一项适用于蒸汽吞吐/蒸汽驱开发后期的高效开采技术。主要操作是在注蒸汽前注入适量的空气及催化剂,注入的空气在催化剂的作用下与储层内的原油发生反应。增产机理主要包括提高地层压力、增压助排,同时还兼具降粘、重力驱替、扩大加热腔等辅助增产作用。本文针对两类不同的稠油,模拟了不同储层温度场环境下的稠油低温催化氧化反应过程,在80℃～260℃的温度范围内,每隔20℃在不同的温度下进行稠油低温(催化)氧化实验。研究发现,稠油本身经历低温氧化过程时可分为两个阶段,一是氧化后的增粘阶段,二是氧化裂解阶段。在200℃之前稠油氧化后增粘效应明显;但在240℃～260℃及以上时,稠油发生部分裂解,伴随着稠油粘度和酸值都有一定程度的降低,同时发现氧化油轻组分含量上升,重组分含量降低,稠油物性得到改善。在有过渡金属盐催化剂参与下的稠油氧化过程,稠油耗氧能力增加,催化剂可降低氧化裂解所需反应活化能,使得稠油的氧化裂解更易发生;氧化裂解过程中,催化剂还抑制了稠油中沥青质含量的增加,使得催化氧化稠油的粘度较非催化氧化稠油更低。在物模驱替实验中,开展了不同比例的同注蒸汽/空气物模驱替实验。通过对比采出程度、含水率,同时分析不同阶段采出油样品,寻找最佳的注采方案,并阐明注空气后稠油低温氧化过程对提高采收率的影响。实验结果表明,在蒸汽/空气同注单管实验中,最终筛选出的最佳蒸汽/空气比例为“60%蒸汽+40%空气”,此条件下的最终采出程度,比同温度下的单纯蒸汽驱实验提高23.96%;同时对驱替过程不同阶段采出油进行SARA分析,发现在注气突破前,采出稠油与原料油相比SARA组成基本无变化;注气突破后,轻组分含量尤其是饱和分含量逐渐升高,饱和分增加0.25%～26.70%,同时沥青质含量增加了 0.36%～7.67%,胶质含量减少1.95%～27.39%;进一步分析填砂管内的残余油样,发现沥青质含量较原料油大幅增加,胶质、芳香分含量大幅减少,同时饱和分含量也明显增加。在空气/蒸汽同注高/低渗双管实验中,更进一步证明了稠油氧化增粘调驱作用。氧化后的高粘原油被气体置换,在高渗带中形成有效的封堵,提高低渗带未开采原油的动用程度,最终提高综合采出程度;SARA分析与单管实验结果相同,整个驱替过程伴随着稠油的原位改质效应,使得采出油品的物性得以改善。