注入高温流体加热储层裂解干酪根是油页岩原位开发的常用手段。超临界CO₂具有粘度低、传热传质效率高等特点,在原位开采中,超临界CO₂能够迅速渗透进入微孔隙,提高加热效率,促进干酪根分解;同时,超临界CO₂还能起到萃取剂的作用,萃取储层中的原油提高油气采收率;且CO₂环境友好,不会造成污染。因此,超临界CO₂原位开采可望成为油页岩开发新技术。针对超临界CO₂原位开发油页岩过程中储层传热和干酪根热解等问题,本文采用数值模拟的方法进行了系统研究。在考虑渗流、传热和化学反应等条件的耦合基础上,建立了随机裂缝地层的物理模型;基于FEM算法,模拟研究了该过程中温度场、化学场分布及生产指标,明晰了物性参数、工艺参数和井型结构参数等对储层温度变化及生产指标的影响,并与注水热解开发过程进行了对比。研究结果表明:注CO₂方式产量较高,注水方式产油快,但综合系统传热和运行周期考虑,注CO₂方式优于注水方式;揭示了注入温度、注入排量、比热容、射孔段长度、分支井长度、分支数量和位置等关键参数对热采效果的影响规律;注入温度、注入流量越高,越有利于热采;比热容越小,越有利于传热;分支井分支数量越多,分支长度越长,越有利于热采。在本文研究中,分支井选用长度为40m,分支数为6分支,注入井与生产井位置为平行关系,更有利于油页岩热采。研究成果为高温超临界CO₂原位开采油页岩技术的形成奠定了理论基础。