本文以新疆油砂作为研究对象，按照Dean-Stark法测定了油砂中的含油率和含砂率，采用甲苯抽提方法在实验室条件下分离得到油砂沥青和泥沙，并将油砂沥青分为沥青质、胶质、饱和分、芳香分四个活性组分。系统研究了油砂沥青及各组分的的元素组成、VPO分子量和油溶液的表面性质，并进行了红外光谱分析，测定了油砂沥青及各组分极性，同时采用三种方法表征了油砂沥青的胶体稳定性；并对泥沙的粒径分布、表面润湿性及泥沙的表面带电性影响进行了深入研究；实验的最后采用热重分析仪研究了油砂、油砂沥青及泥沙三种组分的热解性质，并且利用推导得到的动力学方程对油砂的热解过程进行处理，从而得到了热解过程的动力学参数。结果表明，新疆油砂的含油率在13%以上，属于油砂中的富油矿，适合工业化开采，油砂沥青四个极性组分中沥青质、胶质含量占50%以上，并且油砂沥青的元素H/C与新疆常压渣油类似，三种表征方法说明油砂沥青的胶体稳定性均较差。泥沙研究表明与油砂沥青接触的泥沙粒径<10μm，新疆油砂中泥沙在甲苯油砂沥青溶液中润湿性明显好于在水中润湿性，表明新疆油砂中泥沙油润性明显，泥沙的表面带电性质受泥沙所在溶液的温度、pH、电解质Na+、Ca2+种类和浓度影响。油砂的热解过程大体可以分为三个阶段：第一个阶段主要是油砂结合水和部分小分子的脱除。第二、第三阶段是油砂失重的主要部分，第二阶段主要是油砂中轻烃化合物挥发脱附。第三个阶段主要是油砂沥青中重质有机物的裂解反应。按照推导得到的动力学方程计算得到油砂在热解第二个阶段的反应活化能随着升温速率5℃·min-1升高至20℃·min-1时由37.43kJ·mol-1增至41.05kJ·mol-1，第三阶段与第二阶段变化趋势类似，但第二阶段反应活化能要远小于第三阶段的反应活化能。