在水力压裂技术中,压裂液主要用于携带支撑剂,制造人工裂缝并提高储层导流能力,因而其性能至关重要。聚合物与瓜尔胶压裂液应用普遍,但会对地层造成较大伤害。以粘弹性表面活性剂为稠化剂的VES压裂液因易于配制、添加剂少、对地层伤害小等优点受到了巨大关注。传统VES压裂液主要以单链表面活性剂为稠化剂,耐温性较差,难以满足高温油气藏的开发要求。近年来,人们将两个单链表面活性剂通过化学键连接制成了双子表面活性剂(Gemini),此方法有效地提升了 VES压裂液的耐温性,但大部分仍低于150℃。因为由两个单体结合而成的双子表面活性剂(Gemini)较单链表面活性剂的耐温性有明显提升,故我们在实验室研究的基础上,进一步创新性地提出研制由三个单体结合而成的耐温性更强的三子表面活性剂。本文采用芥酸或油酸、N,N-二甲基-1,3-丙二胺及环氧氯丙烷等为原料,合成了两种由三个单链表面活性剂连接而成的三子表面活性剂(命名为T-18与T-22)。通过红外光谱及核磁氢谱分析分别对二者的分子结构进行了表征,结果证明合成产物与目标产物一致。理化性质研究结果表明,T-18与T-22均具有较好的溶解性(Krafft点均小于零),临界胶束浓度(CMC)分别为1.20×10-4mol/L及1.44× 10-4mol/L,均小于常规的表面活性剂。在VES压裂液体系配方优化中,优选出氯化钾及水杨酸钠两种盐作为助剂,并确定了三子表面活性剂与助剂的最佳配方。利用扫描电镜观察到各配方VES压裂液均存在致密程度不同的网络胶束结构。在粘弹性测试中各配方VES压裂液的储能模量G’均大于耗能模量G",即压裂液表现出较强的弹性特征。流变性研究中,T-18体系的适用温度为140℃,而T-22体系的耐温性更强,其中配方为5%T-22+1.2%水杨酸钠的VES压裂液在180℃,170s-1下剪切80分钟后仍保持在42mPa·s左右,满足水力压裂施工要求,因此确定5%T-22+1.2%水杨酸钠为最终的耐高温VES压裂液配方。优选出的VES压裂液在静态悬砂实验中两小时后无明显沉降。此外,研究了该体系的破胶性能,在添加了不同种类(原油、柴油及煤油)的烃类流体后,压裂液均能迅速破胶,且残渣为0。岩心伤害实验中破胶液对岩心基质渗透率的伤害率在4.21~6.31%之间,远小于同等条件下的瓜尔胶压裂液。因此本文研制出的VES压裂液能够满足180℃地层的压裂要求,据我们所知,这是国内外迄今为止耐温性最强的VES压裂液。