随着我国经济的快速发展，油气资源消耗速度急剧加快、对外依存度快速攀升，常规能源的供应成为我国能源安全的潜在威胁。作为非常规能源的重要组成部分，页岩油气资源在我国的储备量巨大，高效的开发利用对于解决我国能源紧缺问题具有十分关键的作用。原位转化技术是一种高效且低成本的页岩油气开采方式，目前是勘探开发的重点方向。作为页岩中有机质的主要组成部分，干酪根不仅是页岩油气的生成母质，也是油气重要的赋存介质。干酪根的热解和力学性质研究对于深入认识页岩油气的原位转化过程具有重要的意义。一方面，干酪根热解产油产气的动态演化是原位加热过程的核心；另一方面，在原位转化过程的前期准备中，水力压裂是直接影响到原位转化效率的核心过程，而水力压裂产生的裂纹网络受到页岩与干酪根介观尺度力学性质的影响。

基于以上的背景，本学位论文围绕干酪根的热解、分子结构模型和介观尺度力学性质方面开展研究，针对干酪根热解机制与影响因素、页岩与干酪根的介观尺度力学性质两大关键科学问题，通过实验、多尺度模拟及理论分析方法相结合，开展干酪根的研究工作。

从实验出发，通过热解-气相色谱/质谱分析联用技术对四川盆地的三种 Ⅲ 型页岩干酪根的热解行为进行实验研究，探究了热解温度与初始温度跟干酪根热解产物的种类、组成和相对含量的关系。阐明了热解产物在不同条件下的变化规律。

干酪根的分子结构模型与热解反应性的关联在实验上难以直接观测，因此使用反应力场分子动力学方法，建立了具有不同初始密度和压缩温度的多种干酪根分子结构模型。通过在不同温度下进行热解，分析了模型的初始密度和初始压缩温度的影响，揭示了温度对于 Ⅲ 型干酪根热解产物的影响。

基于细观力学理论，结合 Eshelby 等效夹杂原理和 Mori-Tanaka 方法，建立了对页岩干酪根复合材料介观尺度模型等效弹性张量进行求解的细观力学公式，结合有限元计算，建立了多维度、含多种形状干酪根夹杂的页岩干酪根复合材料模型并进行求解。通过与细观力学理论结果对比，得出了夹杂形状、占比与页岩无机基体弹性模量对等效弹性模量和泊松比的影响。