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水力压裂作为一项油水井增产、增注技术在低渗透油气田投产、增产中显得特别重要，而压裂液的性能直接影响压裂施工的成功与否。本文首先通过大量的理论分析研究指出：表面活性剂溶液要具有粘弹性性质，活性剂要具备特定的分子结构，在辅剂存在下才能形成棒状、蠕虫、六角、层状等胶束，溶液出现网状结构满足压裂液的要求。室内合成了CTCB阳离子表面活性剂，建立了CTCB与NaSal的50-80℃清洁压裂液体系。合成了新型双子表面活性剂，优化压裂液配方，建立了抗温性能达到了90-120℃清洁压裂液体系。这两种体系均具有良好的耐剪切性能，拓宽了清洁压裂液应用范围。使用显微镜和SEM观察了主剂CTCB以及CTCB和NaSal在不同浓度下的胶束形态及结构，结果表明在辅剂NaSal存在情况下，胶束体积增大，出现网状结构，体系表现出高聚物溶液的粘弹性性质。实验研究表明，清洁压裂液具有用量少，摩阻小，携砂力强，油井增产显著的特点；而且不需交联剂、破胶剂和其它化学添加剂，对地层伤害小并使充填层保持良好。其次，室内合成了三元共聚物压裂液稠化剂CAMPS及交联剂OB-140，优化合成条件及配方。该体系在180℃剪切100min后粘度仍维持在80mPa·s左右，在120-180℃表现出良好的耐温性能和较强的耐剪切性能，满足压裂施工要求。室内合成了有机硼、锆TG-401复合交联剂，研制和优化了高温稳定剂。用CAMPS作为稠化剂，该体系在170s-1、200℃条件下连续剪切150min后，粘度仍维持在100mPa·s左右，表明该压裂液体系耐温超过200℃。最后，为更好更有效地设计使用压裂液，本文分析研究了压裂施工中压裂液注入对油层和裂缝温度场的变化，建模、编制了预测油层及裂缝温度分布的程序，预测前置液、压裂液进入油层的降温幅度及规律。为压裂液配方设计（稠化、交联、破胶等药剂最低使用浓度）提供理论依据，充分发挥压裂液的抗温、破胶水化返排性能。清洁压裂液和高温压裂液在大庆、辽河油田两个区块进行现场应用，取到非常好的应用效果。