地层的压裂改造是提高油气井产能的重要手段,压裂液的综合性能直接影响到压裂施工是否成功。随着深层油气藏开采的不断深入,压裂改造技术对压裂液性能提出更高的要求,压裂液必须适应深井甚至超深井的压裂施工。交联剂作为一种抗高温压裂液的重要外加剂,它是决定压裂液是否具备抗高温能力的重要因素,因此,制备出一种耐高温,经济适用的压裂液用的交联剂具有重要意义。本论文使用两步法实验,制备出了一种耐温性高达180℃的纳米锆硼交联剂。实验步骤为:第一步是纳米二氧化锆的制备:采用油水界面法制备出一种粒径均一,高活性的四方型纳米二氧化锆,并且研究了纳米二氧化锆交联羟丙基胍胶(HPG)的性能。第二步是纳米锆硼交联剂的制备:将纳米二氧化锆与硼砂、配体等反应得到目的产物--纳米锆硼交联剂,并研究了其交联羟丙基胍胶的耐温耐剪切性能,再将纳米锆硼交联剂与稠化剂,温度稳定剂,助排剂,黏土稳定剂等外加剂配置成压裂体系,评价压裂体系的综合性能和交联剂与其他油田外加剂的复配性。本论文运用单因素实验方法,通过制备条件的优化实验,得到了制备四方型纳米二氧化锆的最佳实验条件,即:反应温度是100℃,反应时间是24 h,表面活性剂是十二烷基硫酸钠(SDS),油相为环己烷,油水比例为1:1,矿化剂为4M NaOH水溶液。制备纳米锆硼交联剂的最佳实验条件为:以0.5wt%的二氧化锆乳状液用量为基准,其他试剂用量为:4wt%硼砂,50v/v%丙三醇,反应时间为5h,反应温度60℃,PT-1用量为 8v/v%,PT-2 用量 40v/v%。采用FT-IR(傅里叶红外光谱仪)表征了纳米锆硼交联剂的化学结构和官能团,证明了纳米锆硼交联剂被成功制备出来。使用高温流变仪检测其交联的羟丙基冻胶的耐温耐剪切性能,在交联比为0.5v/v%的用量条件下,纳米锆硼交联剂与0.6wt%的HPG基液发生交联反应,形成的交联冻胶交联强度大,挑挂性良好,交联冻胶在160℃,170 s-1的测试条件下恒速剪切2h,剪切后冻胶的黏度最后保持在130 mpa.s以上,突出了纳米锆硼交联剂优异的耐温耐剪切性能。环境扫描电镜观察了其交联冻胶的微观形貌,纳米锆硼交联剂交联的HPG冻胶的网膜结构相较于有机硼交联剂交联冻胶更加结实,交联网线更粗,进一步验证出交联冻胶具有更高的耐温耐剪切性。在将纳米锆硼交联剂应用于压裂体系的实验研究中,压裂体系配方为:0.6wt%HPG+0.5v/v%甲醛溶液+0.5 v/v%纳米锆硼交联剂+1 v/v%温度稳定剂+0.5 v/v%助排剂+1 v/v%黏土稳定剂。压裂冻胶体系在180℃,170 s-1的测试条件下恒速剪切2h,剪切后压裂体系的黏度保持在60 mpa.s以上,表明纳米锆硼交联剂与稠化剂、温度稳定剂等油田外加剂配伍性良好,所形成的交联冻胶表现出优异的耐温耐剪切性能,完全能够适应180℃地层以上的压裂改造。破胶性、悬砂性和伤害性评价结果也满足国家标准要求,表明该压裂液体系适用于深层低渗透油气藏压裂改造。