在石油行业,钻井漏失问题严重影响开采效率,使用聚合物水凝胶堵漏是一种有效的方法。然而在复杂油田环境下传统的聚合物水凝胶存在稳定性和机械性能不足的问题。纤维素纳米纤丝（CNF）来源于天然的植物纤维,具有巨大的比表面积、高反应活性和高机械强度,可作为一种理想的功能材料用于增强水凝胶的性能。本文旨在通过对CNF进行相应的功能改性来构建CNF和聚合物链之间的多重交联作用,从而制备出高机械性能的复合水凝胶,并探讨其作为油田堵漏材料的潜在应用价值。主要研究内容及成果如下:1.通过酯化反应将带有双键活性基团的马来酸酐（MA）接枝到CNF表面得到MA改性的CNF（MACNF）,与丙烯酰胺（AM）和N,N-二甲基丙烯酰胺（DMAA）混合原位聚合制备MACNF基高强度水凝胶。CNF侧链上的双键使得CNF与聚合物键之间形成共价交联,,形成更稳定的水凝胶结构。力学试验表明MACNF增强的水凝胶的强度和抗疲劳性最佳。此外,MACNF增强的水凝胶在模拟油田环境下（130℃,10 wt%盐浓度）的老化和质构试验表明其具有良好的耐分解能力和凝胶强度。2.通过阳离子醚化剂（2,3-环氧丙基）三甲基氯化铵（EPTMAC）对针叶木纤维改性制备出阳离子型CNF（CCNF）,CCNF与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）以及AM混合后原位聚合形成了CCNF复合水凝胶。CCNF表面的阳离子与聚合物链上的阴离子相互作用形成离子交联。流变和拉伸测试表明CCNF增强了水凝胶的内部网络结构,使其具有良好的力学性能（拉伸强度为0.5 MPa,韧性达到2.13 MJ/m~3）。此外,在模拟油田环境下（120℃,10 wt%盐浓度）,溶胀平衡后的质构试验表明CCNF复合水凝胶具有较高的稳定性（硬度:1700 g,恢复性:70%）。3.利用两性离子聚合物的盐敏感性,采用2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物（TEMPO）氧化法和阳离子醚化法制备了两性离子CNF（Zwitterionic CNF,ZCNF）,并以其作为盐敏性水凝胶的增强材料。带有两性离子的ZCNF与两性离子单体3-[N,N-二甲基-[2-（2-甲基丙-2-烯酰氧基）乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐（DMAPS）以及AM混合后原位聚合制备了ZCNF复合两性离子水凝胶。流变性能检测发现ZCNF水分散体具有“盐增稠”特性。此外,溶胀试验表明两性离子水凝胶具有盐敏感性。在模拟油田环境下（120℃,10 wt%盐浓度）溶胀平衡后,复合水凝胶表现出良好的抗压强度（158 KPa,70%应变）和抗疲劳性。