作为一种非常规资源,油页岩开发前景广阔,其原位热解开发技术具有热效率高、污染小的特点,是未来油页岩大规模开发的方向。本文在室内实验基础上,通过对比现有的油页岩注热介质原位热解开采技术的优缺点,研究了注空气原位热解开采油页岩技术的可行性及演化机理。通过热重及DSC实验,将油页岩的热解阶段划分为蒸发、有机质热解和无机矿物热分解三个阶段,分析了升温速率及气体环境对油页岩热解反应的影响,计算了动力学及热解特征参数,得到长7油页岩热解过程中的活化能值为276k J/mol,热解启动温度为320℃,在此基础上判断发现油页岩注空气热解反应能够自发进行,并进行了油页岩注空气原位热解开采矿场点火启动设计。通过SEM和XRD分析研究了油页岩热解过程中的矿物演化过程,发现随加热温度升高,有机质逐渐热解,油页岩内部微孔隙、微裂缝的数量及面积均有所增加,有利于油页岩的原位开发。通过气相色谱及气质联用分析研究了油页岩热解过程中的有机质演化过程,发现随温度升高,有机质化学键按键能大小依次断裂,在不同的热解阶段,发生的反应也不尽相同,有机质从大分子逐步裂解为小分子物质,通过描述油页岩矿物和有机质烃类演化过程,进一步揭示了油页岩热解机理。本文初步探索了注空气原位热解开采油页岩的技术,对油页岩原位热解开发的进一步发展提供了一定的理论依据。