油页岩,是一种层理特别发育的沉积岩,作为一种非常规油气资源,其固体骨架中富含固态有机质干酪根,它在受到高温热解作用后得到液态的页岩油及混合烃类气体等产物,可以作为石油的替代能源。近年来,随着传统的油页岩地面露天开采干馏加热利用所暴露出来的资源浪费和环境污染等问题的日益严重,油页岩的地下原位转化技术越来越受到人们的关注,势必将会成为未来主要的新型开发利用方式。油页岩原位注热开采技术,是太原理工大学赵阳升团队在2005年首次提出的一种新型的油页岩地下原位开发技术,其核心内容是采用群井压裂技术使注汽井与产油井相互连通,然后通过地面管网将温度大于500℃的过热水蒸气沿注汽井注入油页岩矿层中,并且通过热解破裂作用得到油气产物。本研究以该技术为研究背景,以抚顺东露天矿的油页岩为研究对象,针对该技术中提出的群井压裂技术和注热开采过程中干酪根的温压环境,通过理论分析和试验研究,从微观到宏观,从室温到高温,从低压到高压,对不同层理间的力学特性、裂缝起裂及扩展规律、热解特性、孔裂隙结构及演化规律和渗透特性等进行深入和全面的分析和研究。主要研究内容及结果如下:（1）通过万能伺服压力试验机分别研究平行和垂直于层理方位的油页岩试件的各向异性物理力学特性参数及其规律。研究表明:油页岩是一种典型的各向异性显著的非均质多孔介质材料,层理弱面的存在对不同层理方位的力学性能影响显著。载荷平行于层理方位的单轴抗拉强度是正交于层理方位的2倍;在正交于层理方位的方向上,裂缝起裂时所需要的能量较小,沿着或平行于层理方位的裂缝的起裂和扩展均更加容易;裂缝的破坏形态都以脆性张性破坏为主,垂直和正交于层理方位的I型断裂韧度远大于平行于层理方位。（2）通过对不同层理方位的大尺寸油页岩试件进行真三轴压裂试验,研究不同压裂液介质条件下的裂缝起裂及其扩展规律。研究表明:当外部应力条件相同时超临界CO₂压裂比水力压裂具有更低的起裂压力,但所需时间更长;采用相同的压裂液介质时,平行于层理方位的起裂压力和时间均低于垂直于层理方位;裂缝沿平行于层理方位扩展时均为单一形态的贯通裂缝;裂缝沿垂直于层理方位扩展时,采用超临界CO₂进行压裂会向着层理面发生偏移和转向,产生次生裂缝,相比水力压裂而言更易形成较复杂的裂缝网络。（3）经过高温高压热解后的油页岩试件的质量和成分均发生了显著的变化。研究表明:随着温度的升高,失重率明显增大,温度越高质量损失越严重,其中以300⁵00℃的降幅最为明显;经过600℃热解后,油页岩的水分和含油率均下降且半焦质量增大;300℃后随着温度的升高,干酪根的热解使得灰分持续升高且挥发分持续降低,碳、氢和氧三种元素均同时降低。（4）利用压汞试验分析不同温压条件热解的油页岩试件的孔隙结构演化规律。研究表明:随着温度的升高,在热解破裂的作用下孔隙体积膨胀,孔径和孔体积显著增大,总孔隙率升高,小孔和中孔的占比逐渐增大;在外部压力的作用下,孔体积和总孔隙率都呈现出先下降后上升的趋势,5MPa是其变化的拐点。在温度和压力的耦合作用下,孔体积、总孔隙率和孔径峰值逐渐增大,总孔隙率在600℃且15MPa的条件下达到最大值。（5）利用显微CT技术分析不同温压条件热解的油页岩试件的裂缝结构演化规律。研究表明:裂缝数量和面积裂缝密度都随着温度的升高呈指数级增长,尤以扁平型微裂缝最为明显,热解破裂加剧导致了裂缝的最大开度和长度增大;大量的孔隙连通形成封闭裂缝,并不断沿层理面向外扩展,直至形成较大的贯通裂缝;5MP下的裂缝数量和面积裂缝密度均较无约束状态下的数值低,而随着外部压力的升高,裂缝的发育程度逐渐提高。温度和压力的耦合作用促进了油页岩试件的热解破裂程度,使得裂缝分布范围更广。（6）通过气体渗透率测量仪测试不同温度热解的油页岩试件的渗透率。研究表明:温度对改善油页岩的渗透特性作用非常明显,300℃后随着油气产物的排出,渗透率急剧升高,经600℃热解的渗透率最高是室温状态下（20℃）的719倍;体积应力越大,孔裂隙在外部应力的挤压作用下部分闭合,试件被压缩的越致密,造成渗透通道堵塞,进而导致渗透率下降;低温下随着孔隙压力的增加,渗透率逐渐增大,但在400⁶00℃受热解破裂作用的影响却逐渐减小。