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原位热解油页岩的过程中,因升温而不断增长的热应力会使油页岩内部应力不断增加。应力场的改变不仅会影响井筒的稳定性,还会造成矿体内部裂隙闭合,阻碍传热介质及产物的运移,进而导致在原位热解油页岩过程中需要对矿体进行产物运移通道的二次改造。因此,研究油页岩在实时高温作用下,其压缩变形过程中力学特性变化规律、确定压裂参数以及掌握裂纹起裂后的扩展规律,对实现油页岩在原位状态下科学高效开采至关重要。本文通过室内实验的方法,以新疆巴里坤油页岩为研究对象,在20～600℃温度范围内,分别研究了油页岩所含矿物成分、表面形貌以及内部孔裂隙等微观结构随温度升高时的演化规律,并通过实时高温环境下的单轴压缩、巴西劈裂以及三点弯曲等试验获得了油页岩抗压强度、抗拉强度和断裂韧度随温度升高时的演变规律。主要研究成果如下:（1）利用Smartlab Rigaku2019X射线衍射仪研究了实时高温条件下油页岩所含矿物成分随温度升高时的演变特征,结果表明油页岩矿物成分发生分解的阈值温度为400℃,主要以黄铁矿的分解和高岭土失去结晶水为主,矿物结晶度在400℃前将随温度升高而不断升高,超过400℃结晶度将随着温度升高而不断下降;（2）利用SU8010冷场发射扫描电镜研究了油页岩经不同温度作用后同一位置处的表面形貌变化特征,结果显示在20～200℃范围内,升高温度会导致孔隙向内闭合;在升温至400℃前,裂隙结构主要出现在干酪根赋存位置及硬质矿物周边,沿层理方向扩展;温度超过500℃后,裂隙将贯穿层理面,形成穿层裂隙;（3）通过CT扫描设备研究了热力耦合条件下,载荷垂直油页岩层理方向和平行油页岩层理方向分布时,内部孔裂隙结构随温度升高时的变化特征。结果表明:当载荷垂直油页岩层理时,在20～200℃范围内,油页岩内孔隙、小裂隙和中裂隙将向内闭合,其数目和体积均减少;大裂隙结构在向内闭合的同时会沿层理方向扩展。此时,孔隙率和有效孔隙率不断下降。在300℃和400℃时,油页岩内新生孔隙开始萌生,裂隙以沿层理扩展为主,孔隙率随温度升高不断增加;温度达到500℃,孔隙和裂隙结构将贯穿不同层理,此时孔隙率和有效孔隙率为室温时的5.6倍和8.8倍。当载荷平行油页岩层理时,在20～100℃,孔隙、小裂隙和中裂隙的数目和体积减少,表现为闭合现象;大裂隙体积增加,主要沿层理方向扩展,此时,总孔隙率不断减小。在100～200℃范围内,随着温度升高,油页岩内孔隙的体积和数目因闭合而不断下降,而裂隙结构的体积和数目却随着温度升高而不断增加。在该温度范围内,裂隙主要沿层理方向扩展,总孔隙率随温度升高而缓慢增加。在200～600℃范围内,油页岩内孔隙和裂隙随温度升高不断增多,孔隙率也转为快速增长。（4）利用实时高温单轴压缩系统、全场应变观测系统研究了油页岩单轴压缩过程中的力学特性,结果表明:垂直层理方向和平行层理方向的力学参数随温度升高时变化规律相似,400℃是其力学特性发生转变的阈值温度。在20～400℃温度范围内,抗压强度和弹性模量随温度升高不断下降;在400～600℃,抗压强度和弹性模量随着温度升高出现不同程度的回升现象。垂直层理方向泊松比在20～500℃会随着温度升高由0.326下降至0.057。当升温至600℃时,泊松比增加至0.094。而平行层理方向的泊松比在20℃～200℃范围内随着温度升高由0.28下降至0.185,在200～600℃温度范围内,随着温度升高泊松比将逐步升高至0.37。油页岩压缩变形过程,进入弹性段、裂隙稳定扩展段和裂隙加速扩展段的门槛值随温度升高的变化规律与抗压强度基本相同,但在100℃时,各门槛值会出现反常的升高现象。（5）利用实时高温巴西劈裂系统和声发射系统研究了在20～600℃范围内,油页岩平行层理、垂直层理和正交层理方向抗拉强度变化规律和声发射特征。研究结果表明:平行层理方向抗拉强度随温度升高将持续下降,而垂直层理方向和正交层理方向的抗拉强度在20～200℃范围内,随温度升高表现为先减小后增加;在200～400℃范围,随温度升高抗拉强度快速减小;但在400～600℃,垂直层理方向抗拉强度将快速增加,而正交层理方向抗拉强度则缓慢减小。在20～400℃,油页岩沿三个方向劈裂破坏后的裂纹类型均为贯穿型中心裂纹,超过400℃后将转变为贯穿型非中心裂纹。在20～300℃范围内,随温度升高,油页岩拉伸破坏时的声发射振铃数及频率不断下降;温度超过300℃后,声发射将贯穿整个劈裂过程。（6）利用实时高温岩石断裂韧度测试系统和DIC方法研究了20～600℃范围内,在不同温度下,预制裂纹沿油页岩不同层理方向扩展时的断裂特性。结果表明:平行层理方向断裂韧度随温度升高将不断减小;由室温依次升高至100℃和200℃时,垂直层理方向和正交层理方向断裂韧度先减小后增加;温度超过200℃后,随着温度升高,垂直层理方向和正交层理方向的断裂韧度表现为先快速下降后缓慢增加,转折点所对应的温度分别为400℃和500℃。通过计算试件自加载开始至破坏时的吸收能得到,预制裂纹平行层理贯穿破坏时,吸收能表现为先减少后增加,在100℃条件下吸收能最少;预制裂纹垂直层理和正交层理扩展时,在20～300℃吸收能会先减少后增加,在300～600℃,吸收能再次表现为先减小后增加,并分别于400℃和500℃到达最小值。利用DIC方法分析了裂纹尖端过程区随温度升高时的变化规律,发现预制裂纹沿层理扩展时,门槛值、临界张开位移与过程区长度在20～400℃范围内均表现为先增加后减小,并在200℃时达到峰值;而垂直层理和正交层理方向裂纹尖端进入过程区的门槛值在20～600℃范围内先减小后增大,在100℃时门槛值最低;临界张开位移和过程区长度随温度升高则表现为先增大后减小,在400℃时达到最大值。