近年来，随着世界石油能源的不断消耗和世界石油需求量的不断增加，常规石油资源正在逐渐减少。油页岩产物作为一种重要的石油补充和替代能源，已经受到了全世界的关注。开发油页岩不仅能够解决各国对石油的需求，而且能够降低对外石油的依存度，具有重大的战略意义。本文以过热蒸汽对流加热油页岩原位开采为背景，运用实验方法，对油页岩的热解性质、过热蒸汽作用下的产油/产气规律、过热蒸汽和模拟地应力共同作用下的油页岩破裂和热解规律做了研究，主要研究内容和结果如下：（1）利用热重分析仪对产自新疆的油页岩原样和过热蒸汽热解后的油页岩样粉样做热重分析，根据得到的失重曲线得出以下结论：新疆油页岩的热解过程分为三个阶段，第一阶段是水分的蒸发，持续时间较长，而且失重率低；第二阶段为油母质的热解，持续时间较短，油母质热解剧烈，失重率为7%～11%；第三阶段是无机矿物质的热解。过热蒸汽热解后的油页岩的失重率较低，与低温干馏技术相比，过热蒸汽更能充分的热解油页岩。热解温度高低和油页岩在该温度热解时所持续时间都会对油页岩的失重率产生较大的影响，热解温度越高失重率越大，热解持续时间越长失重率越大。（2）利用自主研制的对流加热原位开采模拟实验台对新疆油页岩进行热解模拟实验，并对热解后生产的热解气体和页岩油做了实验分析，并分析了该实验结果产生的原因。研究表明，过热蒸汽热解油页岩产生的气体产物主要以有机气体产物、氢气、一氧化碳为主，并且在不同的时间段，各气体组分有所不同；相比于低温干馏技术，使用过热蒸汽热解得到的页岩油中，饱和烃和正构烃所占的比例更高，轻质烃和和中质烃所占的比例更高，页岩油品质更好。（3）利用自主研制的对流加热原位开采模拟实验台和模拟地应力系统，模拟了原位地应力状态下注蒸汽开采油页岩过程：首先是试件在三轴应力状态下的压裂过程，随着过热蒸汽的持续注入，在温度和压力共同作用下，试件在垂直于最小主应力的方向上被压裂，呈现出多个水平破裂面；然后是试件中油页岩的热解过程，过热蒸汽沿着压裂裂隙热解油页岩，热解产生的油气会随着过热蒸汽的流动带出试件外，在流动过程中，会有少量的页岩油产物附着在油页岩和混凝土上。（4）基于CT分析系统，对原位应力状态下过热蒸汽热解后的油页岩做细观分析后发现，越靠近注热区域的油页岩热解越充分，距离蒸汽注热区域最近且热解后的油页岩中大多为硬质矿物，而且在矿物中夹杂着圆形和椭圆形孔洞；稍远一点的油页岩中大多为有机矿物质，但是在该区域的油页岩中有裂隙的存在，但还是以微裂纹为大多数；远离蒸汽注热区域的油页岩中也是以有机矿物为主，而且只有少量的裂隙作为过热蒸汽流通的通道。