油页岩已经成为世界各国研究和开发的重点,积极寻求新技术、新方法开发和利用油页岩不仅可以缓解我国石油、天然气对外的依存度,而且可以解决我国的能源危机。本文以原位注过热蒸汽开采油页岩油气为背景,以原位压裂热解开采油页岩油气实验为基础,利用实验研究的方法,对600℃过热蒸汽输送管道的保温和原位压裂热解开采油页岩油气实验中热能循环利用以及余热资源的利用进行研究,主要研究内容和结论如下:(1)在现有的输气管道保温措施基础上,选择泡沫石棉、陶瓷纤维毯和硅酸铝纤维毯不同保温材料和设计不同实验方案,对600℃过热蒸汽输送管道保温特性、保温结构以及保温材料选择进行研究,揭示了不同保温材料和保温结构下不同厚度保温层温度随时间变化规律,特别是对保温层中辐射传热进行了重点研究。得出:①采用泡沫石棉加铝箔保温结构,在保温层厚度84 mm～200 mm范围内,相同保温层厚度下,相比于仅用泡沫石棉,覆有7～10层泡沫石棉加铝箔保温结构可减少热流量30%～70%,②采用陶瓷纤维毯加铝箔保温结构,在保温层厚度150 mm时,保温层中加5层铝箔可以减少热损失10%以上。③采用硅酸铝纤维毯加铝箔保温结构,在保温层厚度150 mm时,保温层中添加2层、4层、6层、8层、10层铝箔可分别减少热损失4.91%、13.45%、18.35%、22.04%、24.76%,但当铝箔层数超过6层以后,热流量降低梯度逐渐变小,超过8层以后铝箔阻止热流量损失趋势变化不大。④温度稳定阶段,不同保温厚度间的平均温度与保温层厚度之间满足4次方的多项式关系,相关系数达0.99以上。结合实验研究,给出了 600℃过热蒸汽输送管道选择保温材料和优化保温结构参考建议。(2)将油页岩原位压裂热解开采油气实验整个系统作为研究对象,对该系统中某段时间内注水量、排水量、注气温度、液化气使用量、出水气温度进行统计分析,并计算系统水和热能的循环利用率,揭示该系统热能循环规律。得出:油页岩原位压裂热解开采油气实验中水循环利用率可达到83%以上,但热能有效利用率只有42.71%左右,超过53%的热能以低温(130～200℃)余热的形式从生产井被排出来。(3)对油页岩原位压裂热解开采油气实验中冷凝设备换热量的统计,并结合低温余热发电技术对油页岩原位压裂热解开采油气实验排出的低温余热的利用进行分析研究。得出:油页岩原位压裂热解开采油气实验中从生产井排出的余热热能超过83%以上可以回收利用;低温余热发电系统热能回收平均利用率可达13.19%,虽然前期投资大,但其收益大,节能效果明显,能从根本上解决用电问题,非常适合野外工程。