深层/超深层油气资源是未来油气勘探开发的重点突破领域。深层/超深层油气储层基质致密，普遍低孔（< 10 %）、低渗（< 0.1 mD），油气自然产能低。通过水力压裂产生具有高导流能力的裂缝，是提高深层油气采收率的重要手段。超深层压裂开发常伴随着超高温（> 200℃）、超长井筒（埋深> 4500m）等苛刻条件，对压裂工作液的储层耐温能力和井筒减阻能力提出了新的挑战。冻胶压裂液通过稠化剂（聚合物）和有机金属交联剂形成稳定的聚合物网络结构是目前应对超高温、强剪切环境的最优策略。与线性胶压裂液（例如滑溜水压裂液）相比，此类交联胶压裂液存在巨大的井筒摩阻，造成压裂能量的浪费。为了平衡压裂液“储层耐温”与“井筒减阻”之间的矛盾，延迟交联技术最具应用潜力。通过延缓聚合物与交联离子的交联速度和交联时间，使冻胶压裂液实现“井筒内低黏减阻、储层内高黏耐温”的功能特性。目前，依靠配位体调控有机金属交联剂内交联离子释放是实现延迟交联过程的常用方法。

  提高冻胶压裂液耐温耐剪切性能的本质是强化其聚合物网络结构，受压裂施工成本的限制（水平井单井压裂液用量可超过万方），通过增加聚合物浓度的高密度单一化学交联法在提高冻胶压裂液的耐温抗剪切性能方面存在不可避免的缺陷。近年来，基于非共价键形成的超分子化学的凝胶材料发展迅速，其特点是当被破坏的凝胶接近或接触时，在超分子作用的驱动下可实现网络结构的自修复。超分子凝胶的自修复特性非常适用于压裂液的抗剪切要求，但在压裂液领域目前仅有通过疏水作用构建的疏水缔合超分子凝胶体系被报道，单一疏水作用提供的非共价交联作用有限。贻贝仿生凝胶是炙手可热的自修复材料，其超分子作用机制逐渐被认识。所具有的儿茶酚结构在自修复过程中起着关键作用，该结构提供了多种超分子相互作用，如氢键、π - π、阳离子- π等。在油气田开发中也出现了一些贻贝仿生材料的报道，例如，利用贻贝仿生聚合物强化界面吸附力/粘附力来提高凝胶颗粒的堵水能力；具有超强粘附性能的贻贝仿生固井剂，解决了钻井过程中的井壁稳定问题。通过引入贻贝仿生超分子作用，将有助于在共价交联冻胶基础上构筑多重网络结构，进一步提升冻胶压裂液的应用性能。

图2 （a₁、b₁）聚合物AAA和贻贝仿生超分子聚合物AAAD的网络结构示意图；不同放大倍数下聚合物AAA（a₂、a₃）和贻贝仿生超分子聚合物AAAD（b₂、b₃）的冷冻电镜图；不同放大倍数下0.01 %聚合物AAA（c₁ , c₂）和0.01 %贻贝仿生超分子聚合物AAAD（d₁、d₂）的原子力显微镜成像图；0.05 %聚合物AAA（e）和0.05 %贻贝仿生超分子聚合物AAAD（f）的原子力显微镜成像图。

  加入交联剂后，在200 °C、170 s^-1下剪切后，贻贝仿生延迟交联冻胶压裂液的黏度保留率高达95 mPa·s，与常规聚合物冻胶相比，多次循环剪切后冻胶模量恢复率提高了15.5 %。25 ℃下贻贝仿生延迟交联冻胶压裂液黏度基本保持不变，90℃下300 s内完成交联，具有优秀的延迟交联能力。此外，化学力显微镜技术（chemical force probe AFM technology）成功证明了儿茶酚基团是贻贝仿生聚合物中超分子作用的主要来源。除氢键外，盐离子的适当增加有利于增加分子间静电作用（如阳离子- π），从而增加超分子相互作用的强度。分子模拟结果表明，由于儿茶酚基团的加入，贻贝仿生聚合物分子内的氢键相互作用增强。并且形成的额外氢键在高温下更加稳定，有利于体系黏度的保持。

  原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202405111