油页岩作为我国重要的非常规能源,近年来开展了大量的勘探和开发工作。本文优选在松辽盆地东南隆起区油页岩原位开采实验区域的青山口组和嫩江组油页岩样品进行室内分阶段低温干馏实验分析,揭示各个加热阶段油页岩中有机质变化特征和油页岩储集物性演变规律,对油页岩原位开采实验提供一定的科学依据。本次优选的油页岩研究层位为青山口组一段的第4层油页岩和嫩江组第3层油页岩。青山口组第4层油页岩品质较好,最高含油率可达15%以上,主要含油率为5-8%,油页岩厚度为3-5米,全区稳定分布;嫩江组第3层油页岩为全区厚度最大、分布最稳定的油页岩,但是油页岩品质相对较差,最高含油率为8%左右,主要含油率区间为4-6%,油页岩单层厚度在8-15米之间。现阶段在这两个层位均通过原位加热获得油页岩油。通过系统的国内外调研,我国众城集团自主研发了地下原位开采技术,并获得我国第一桶原位油页岩油;吉林大学在室内成功实验了临界水、高压-工频点加热原位裂解和局部化学法热解技术,后者并在现场获得成功。国外主要的原位加热技术包括:燃烧加热技术(LETC原位燃烧干馏技术、MIS技术)和物理加热技术(ICP技术、美国埃克森美孚技术、GFCTM技术、Crush技术和AMSO技术、RF/CF技术及太原对流加热技术)。按照中石化行业标准SH/T0508-92油页岩含油率测定方法,选取优质、中等和劣质油页岩在低温干馏炉进行分阶段加热。岩石热解参数和光片显微组分观察表明选取的油页岩基本处于未熟阶段,有机质主要为藻类等湖泊生物来源。加温过程产油特征显示,400-475℃和475-520℃为主要生油阶段,对应该阶段的有机质丰度减少量最大,生烃潜力变化最大,游离烃也随着加温过程呈现出先增加后减少的趋势。半焦发热量测试表明,优质油页岩在低温干馏后还残留大量的残余有机质。对各加温阶段产油后的样品岩石热解分析显示第一加温阶段,有机质刚进入成熟阶段;第二加温阶段,有机质进入中等成熟阶段,已基本开始排烃;第三加温阶段,有机质进入成熟中期阶段,为大量排烃阶段;第四加温阶段有机质基本从成熟阶段变为高成熟阶段;进入第五和第六加温区间,有机质进入过成熟阶段。系统的X衍射测试表明,在各低温干馏阶段,油页岩中石英、长石的含量变化不大,方解石在高温加热阶段会出现一定量的减少。黏土矿物的组分却呈现出规律性的变化,在低温阶段,黏土矿物主要还是以伊蒙混层和伊利石为主,随着温度的升高,伊蒙混层和高岭石的含量逐渐减少,伊利石含量先逐渐增加,后期减少并消失,在最后加热阶段出现绿泥石。通过对加热后块状油页岩样品系统观察,在低温干馏过程中,油页岩样品随着加热温度的升高,出现沿层理的主裂缝和大量的微裂缝,并随着温度的增加,裂缝规模逐渐增大,并相互贯通;氮气吸附显示,随着加热温度的升高,油页岩中的累计孔隙体积和表面积均呈现逐渐增加的趋势;高压压汞显示随着加热温度的升高,油页岩样品的孔隙度和渗透率也呈现增加的趋势;结合作者实验和他人研究成果表明,在油页岩加热过程中,随着有机质排烃和对矿物质加热,产生大量的裂缝和微孔,导致油页岩的孔隙度增加,油气原地富集造成的压力增大和油气运移,使得孔隙和裂缝之间相互连通,促进加热后油页岩的渗透率提高。