压裂技术在油气工业中得到了广泛应用,是低渗透或超低渗透油气藏中应用效果最好的增产改造技术。其中耐高温高压、物化性能稳定、环境友好的压裂液的研制,一直是压裂技术领域的热点研究课题。目前施工应用的大多数压裂液都是水基压裂液,但传统水基压裂液存在抗高温性能差、施工成本高、环境污染等不足,对其配方进行优化进而研制环境友好清洁压裂液显得尤为迫切。本论文对压裂液优化和改性中应用广泛的Gemini双子型表面活性剂溶液的结构进行理论研究。通过构建Gemini表面活性剂分子的结构模型,采用耗散粒子动力学(DPD)计算机模拟方法,在介观尺度研究了溶液体系的结构演变过程,考察了乙醇分子和无机盐等添加剂对表面活性剂自组装结构以及临界胶束浓度(CMC)的影响,为新型清洁压裂液的分子设计和实验合成提供基础数据和理论指导。论文取得了以下研究结果:(1)当链接基碳链长度为6而疏水尾链长度为9时,表面活性剂与水分子的作用较强,可以观察到结构清晰的胶束聚集形态。研究发现随着表面活性剂分子浓度的增加,水溶液中依次出现球状、蠕虫状以及层状胶束等自组装结构。(2)溶液体系微观结构的演化过程表明团簇胶束形成分为三个阶段,首先单体分子快速聚合为小或无序的低聚物胶束,直到胶束数目达到最大值,随后这些低聚物胶束逐渐合并为较大的聚集体而胶束数目不断减少,最后胶束合并为最大的聚集体而胶束数目趋于稳定。(3)添加醇分子可提高表面活性剂疏水基团在溶液中的溶解性从而增大表面活性剂溶液的CMC,具有抑制胶束生成的作用,而加入无机盐可增强表面活性剂溶液的成胶性能。