以油页岩原位注热开采产生污染物为研究背景,采用理论研究和物理试验相结合方法研究了吉木萨尔油页岩和泥岩孔隙结构演化特征、变形及渗透率规律。利用试验获得数据采用数值模拟方法分析了污染物在周围地层衰减和迁移规律。本文主要研究成果如下:(1)通过对吉木萨尔油页岩孔隙结构演化规律研究,结果表明:孔隙率随温度的升高而增加,大致分为两个阶段:室温至300℃孔隙率缓慢增加阶段和300℃至600℃孔隙率快速增加阶段。(2)通过对吉木萨尔泥岩孔隙结构演化规律研究,结果表明:孔隙率随温度升高大致分为两个阶段:室温至300℃孔隙率随温度的升高基本保持不变阶段和300至600℃孔隙率随温度的升高呈线性增大阶段。(3)研究模拟200m和500m埋深吉木萨尔油页岩变形演化规律,结果表明:200m埋深条件下,轴向变形随温度增加总体表现为膨胀变形。轴向变形可以分为两个阶段:室温至300℃低温膨胀变形段和300℃至600℃高温膨胀变形段。500m油页岩热膨胀变形规律与200m热膨胀规律相似。(4)研究模拟200m和500m埋深吉木萨尔油页岩渗透率演化规律,结果表明:油页岩200m埋深地应力条件下的渗透率随温度的升高可以分为三个阶段:低温段室温至阈值温度200℃~250℃,渗透率几乎为0;中温段200℃~250℃至350℃~400℃,渗透率随温度升高而缓慢增加,渗透率的变化幅度较小;高温段350℃~400℃至600℃,渗透率随温度升高而快速增加。500m埋深条件下油页岩渗透率与200m埋深相似,在高温段有所区别。(5)采用稳态法研究了室温至400℃吉木萨尔泥岩的渗透特性,结果显示,泥岩的渗透率随着温度的增加先增大后减小再增大,具体可以分为四个阶段:第一阶段室温~100℃,泥岩的渗透率极低阶段;第二阶段100℃~200℃,泥岩的渗透率出现的阶段,数值较小;第三阶段200~250℃,泥岩的渗透率随着温度增加而减小;第四阶段250℃~400℃,泥岩的渗透率随着温度增加而增大。(6)采用数值模拟方法研究了生产期间0~2.5年和停采期间0~20年污染物在其周围地层迁移规律,结果表明:生产期间水平方向上污染物浓度随着距离增加而衰减,水平方向迁移的速度是竖直方向2~4倍;停采期间污染物浓度水平方向上随着距离的增加而衰减,水平方向与竖直方向上迁移速度大致相当;停采期间竖直方向上的浓度峰值出现油页岩层与顶底板的交界处,污染物浓度随着距离油页岩层的距离的增加而衰减。