火烧油层是一种高效的稠油开采方法,通过向储层中注入空气并由热源供给热量,使原油在油层中裂解产生的部分产物作为燃料,维持燃烧前缘持续燃烧,通过升温和气源动力一起驱动,开采稠油。而在实际生产过程中,由于缺乏稠油改质反应的定量数据作为参考,无法判断最优反应条件以及稠油的改质程度,从而导致火驱方案设置不合理或者提升稠油火烧反应效率的辅助手段如催化剂和供氢体无法恰当使用。因此,本论文针对火烧油层供氢催化改质的过程,以辽河油田杜84稠油为研究对象,以添加镍铁基超分散催化剂和四氢萘供氢体的火烧油层方案作为改质技术,开展实验改质效果评价和机理研究。在进行供氢催化实验前,首先优选了点火温度、燃烧管预热温度和注气速度这三个常规燃烧管实验的可控参数,使得火烧反应可以在没有催化剂供氢体参与的情况下,将反应效率达到最佳。然后在这些条件的基础上,从多个重点实验参数的角度,进行单独挑选最优催化剂和最优供氢体用量的实验,并同时验证了催化剂和供氢体的改质能力。最终选择1wt%催化剂与0.7wt%的供氢体进行催化供氢改质实验。通过将实验结果与无催化剂供氢体的实验数据对比,定量分析了稠油火烧供氢催化效果:添加催化剂供氢体后,火烧实验进程明显加快,火线最高温度明显升高,其中燃烧时间相比于纯火驱缩短了15%,火线最高温度可达629℃。催化剂的加入还加快了整体反应速率,使整个燃烧过程更稳定。在采收率方面,供氢催化后的采收率达到94.1%,与无催化火驱实验相比提高8.7%。最后通过改质油粘度、密度、全烃色谱、红外光谱分析测试,定量分析了稠油火烧供氢催化改质效果:现场原油的主峰碳由C₃₃变为C₂₃,而且原来含量较高的重质组分已经在火烧过程中作为燃料消耗掉,主要集中在C₂₀～C₃₅的烃分布也变为C₁₆～C₂₀。催化火驱产出油黏度1.07Pa·s（50℃）,降黏率98.86%,与纯火驱相比提高10.72%。