火驱采油是一种热采方式,通过向油层中注入空气,点燃油层,以部分重油为燃料,在裂解、减黏、蒸馏的作用下,将轻油采出。因其适用范围广、采收率高等优点而受到学术界和工业界的广泛关注。之前的研究主要关注粘度、酸值、四组分等宏观性质的变化,其分子组成及反应规律并没有详细研究。本文以克拉玛依原油为原料,利用三维火驱物理模型进行了火驱实验,根据原始原油在反应釜内停留时间不同进行采样,分别利用气相色谱（GC-FID）、气相色谱质谱联用（GC-MS）、和傅立叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）对样品从分子层面进行了分析。原油中碱性氮化物和多环芳烃化合物相对稳定,在火驱过程中没有明显变化。石油酸在反应过程中变化较为显著,在火驱原油中检测到了成系列小分子羧酸类化合物,这导致了火驱原油的酸值很高。同时,检测到了其它的类型含氧化合物,这部分化合物是通过氧化反应生成的,同样对酸值有很大贡献。O₁和O₂类化合物在反应后,分子量向低质量端偏移,同时等效双键数（DBE）也有所下降,说明有断链反应和开环反应发生,同时检测到了醇类。为了研究火驱原油中的含氧化合物分子组成,分别利用中性氧化铝和碱改硅胶开放柱色谱对含氧化合物进行了分离,通过碱改硅胶填料,可以一定程度上将火驱原油中醇类和酚类进行分离。而利用碱改硅胶和普通硅胶作为混合填料进行开放柱色谱实验,在将醇、酚、酸分开的前提下,能进一步将一元醇和多元含氧化合物分离开。在模拟地层的燃烧池装置中,考察了不同加热炉设定温度下,原油在火驱过程中的转化规律,在设定温度为150℃和200℃时,会发生氧化放热反应,有多氧类化合物生成,产生飞温现象。而设定温度为250℃和300℃时,因为更加剧烈的氧化反应,飞温更为明显,检测到O₇、O₈类化合物,同时发生了断链反应和缩合反应,分子量明显向低质量端偏移,缩合度上升,这部分结果与三维火驱模型结果基本一致。在低温条件下,即会发生氧化反应,随着温度的升高,氧化反应更加剧烈,同时发生明显的断链反应和缩合反应,含氧化合物的类型和含量越来越多。