水力压裂技术是低渗、超低渗及致密油气藏提高采收率的必要措施。随着压裂规模、数量以及应用范围的不断扩大,水力压裂不但需要消耗大量水资源,同时带来返排液处理难题。压裂液修复循环利用技术能够利用返排液中的稠化剂和水,既能够满足对水的需求,又可以有效降低成本,同时减少对环境的污染。大分子聚合物及胍胶类压裂液在施工、破胶过程中稠化剂会遭到不可逆的破坏,导致稠化剂无法重复利用;而清洁压裂液采用稀释、增溶等可逆方式破胶,因此具有很好的修复循环利用前景。本文通过分子设计合成了三种N-脂酰氨基酸型pH调控表面活性剂,利用正交实验确定了最佳合成条件,表征了其理化性质;通过组成和浓度优化完成了基于pH调控的清洁压裂液的体系构筑,系统评价了清洁压裂液的宏观性能;利用流变实验方法和粗粒度分子模拟方法共同研究了基于pH调控的清洁压裂液的黏弹性、稳定性的形成机理,探讨了温度影响压裂液性能的内因;系统评价了经pH修复循环利用后清洁压裂液的各项技术指标,借助流变实验、动态光散射和粗粒度分子模拟方法阐明了pH对清洁压裂液的修复循环利用机制。研究结果表明,设计合成的pH调控表面活性剂时具有环境友好、性能优异和易于操作的特点,适用于作为清洁压裂液主剂。当pH≥8时,适用于70℃(0.8%Glu-16+1.2%TSAB+0.5%胶囊酸破胶剂)和90℃(1.52%Glu-16+2.28%TSAB+1%胶囊酸破胶剂)地层条件的基于pH调控的清洁压裂液体系具备优异的压裂液宏观性能,当pH≤5时,体系呈现独特的pH破胶性。流变学和电镜实验结果发现体系中形成了结构稳定的蠕虫状胶束;分子模拟结果表明由于TSA~+与Glu~-分子之间具有较高的结合能势垒以及离解能势垒,使体系内形成排列紧密的蠕虫状胶束,赋予了清洁压裂液优异的宏观性能;循环利用后清洁压裂液宏观性能依然良好,具有较好的循环利用前景;在清洁压裂液修复过程中胶束粒子的表面电荷不断减少,导致了ζ电势降低,减弱了胶束粒子间势垒,促进了胶束粒子发生了球形胶束向蠕虫状胶束的转变,因此重新赋予了压裂液的宏观性能。