随着海上油气田开发力度的加大,未开发储量中低渗储量所占比例已达20%左右,压裂增产改造在海上油气田具有广阔的应用前景。由于海上条件限制,传统批量混配压裂液施工方式不适用于平台条件；通过直接抽取海水连续混配压裂液施工的方式,适合平台条件,能大幅度提升作业效率、降低施工成本同时节约淡水资源,将是未来的重要发展方向。但是海水中富含金属离子,矿化度高,导致稠化剂溶胀困难、溶液结构不稳定,无法实现快速连续混配,因此本文针对海水基压裂液中稠化剂的溶液结构和溶胀行为开展研究,明确系列因素对瓜尔胶稠化剂溶胀行为的影响规律,同时解决稠化剂在海水中快速溶胀问题,为海上连续混配海水基压裂液提供指导。运用黏度法和流变学方法研究了未改性瓜尔胶(Guar Gum, GG)、羟丙基瓜尔胶(Hydroxypropyl Guar, HPG)和羧甲基瓜尔胶(Carboxymethyl Guar, CMG)在海水中的溶液结构和流变特性,结果显示CMG在海水中的临界重叠浓度和临界交联浓度较低分别为0.04%和0.146%；以Cross流变学模型为基础,建立了稳定流动条件下的黏度和剪切速率的依赖关系,求取了各条件下的零剪切黏度和松弛时间,并分别建立了零剪切黏度与浓度、温度和pH的特征关系,结果表明CMG在海水中呈典型假塑性,随着浓度和温度的升高,牛顿平台区逐渐缩小且向低剪切速率方向移动,三种样品中CMG的零剪切黏度-浓度关系指数为最高达到4.90,黏流活化能为最低达到17.2kJ/mol,确认以CMG作为海水基压裂液体系稠化剂。通过采用光学显微镜、扫描电子显微镜、原子力显微镜和激光粒度仪,对海水中CMG溶胀过程中颗粒形貌、表面结构、颗粒膨胀、溶解分散和溶液结构的静态和动态特征进行了分析,明确了金属离子、pH、温度和剪切作用等因素对CMG溶胀行为的影响规律,并获取了在不同溶胀条件下的溶胀体积比。结果显示CMG在海水中的溶胀体积比为11.1,温度越高,溶胀体积比越小；pH越小,溶胀体积比越大；温度越高、pH越小同时剪切作用越强,颗粒溶胀速度越快,分散性越好。从而为优化CMG在海水中的溶胀性能奠定了理论基础。充分考虑内外部影响因素,测定了一系列条件下基于CMG溶液表观黏度与溶胀时间关系的溶胀曲线,选用一级动力学模型(first order kinetics model),通过拟合表观黏度-溶胀时间实验数据,建立了不同搅拌速度、pH、温度、浓度和颗粒粒径条件下的溶胀动力学方程,以溶胀5min表观黏度值η75、溶胀80%所需时间t80和溶胀速率常数k为评价标准,明确了各条件对溶胀特性的影响规律,测试结果与微观研究结果具有很好的一致性。依据对瓜尔胶在海水中溶胀行为的微观结构和宏观性能研究结果,推荐了CMG在海水中的快速溶胀条件：乳化分散转速4500r/min,分散时间约1min,搅拌转速约为600r/min、pH约为6,粒径为180-200目,溶胀时间5min,温度20℃以上。对配制的海水基压裂液体系流变、携砂和破胶性能进行了测试,各项性能表明形成的溶胀方案能够满足海上连续混配海水基压裂液施工要求。