目前，根据分散介质的不同，存在多种不同压裂液体系，水基压裂液应用最为广泛。在水基压裂液体系中，植物胶压裂液体系存在不溶物含量较多，耐温性能较差；纤维素压裂液体系摩阻偏高，应用受到一定限制等；聚合物压裂液体系因其良好的应用性能成为近年来发展的重点。本文用反相乳液聚合法合成油包水聚丙烯酰胺乳液（PAM），将聚合产物应用于压裂液领域，室内测试取表明聚丙烯酰胺压裂液体系具有良好的应用性能；针对聚合物的特点，选择了氧化还原破胶体系破胶能使压裂液在规定时间破胶，残渣含量较少，对地层伤害小，结果表明压裂液具有良好的破胶性能。聚合物合成方面，本论文讨论了聚合反应中各单项因素的选择及最佳用量的确定。根据压裂液应用对聚合产物的结构要求及合成反应要求，选择有机相采用液体石蜡，乳化剂采用Span-80与OP-10为复合乳化剂，单体为AM、AMPS与MBA作为复合单体，引发剂采用过硫酸钾-亚硫酸钠氧化还原引发体系。根据溶液性能，确定最佳合成条件为油水质量比为1.2:1，单体溶液浓度为50%，m（AM）:m（AMPS）:m（MBA）=35:5:0.2，引发剂用量为单体质量的0.08%，过硫酸钾与亚硫酸钠质量比为1:1。乳化剂用量为有机溶剂质量的10%， m（Span80）:m（OP-10）=4:1，反应时间为4h，反应温度为45℃，搅拌速率为300r/min。采用红外光谱法（FT-IR），热失重分析（TGA）表征了聚合物聚丙烯酰胺（PAM），表明磺酸基（-SO3-）成功引入到大分子结构中，产物热稳定性良好。用凝胶渗透色谱（GPC）测定了聚合物的分子质量，结果表明产物分子质量为461万。另外，将聚合产物应用于压裂液，并对压裂液进行了室内测试。溶液性质分析表明，压裂液属于典型的非牛顿型假塑性流体，浓度为1.0%时，流体稠度系数K为15.423，流动指数n为0.175，继续增加压裂液浓度，流体稠度系数K增加，流动指数n减小，流体非牛顿性增强；粘弹性测试表明，压裂液在低剪切条件下表现出明显的黏性，剪切速率增加时，可形成缠绕网络结构，表现出弹性行为；耐温耐剪切测试表明，压裂液具有良好的耐温耐剪切性能，浓度为1.0%，剪切速率为170s-1，连续升温至60℃，粘度仍可达150mPa.s以上，压裂液最高耐温可达80℃，增加浓度，可使压裂液耐温耐剪切性能显著提高；pH性能检测表明，质量分数为1.0%的压裂液合适的pH环境为6~7，改变压裂液使用的酸碱环境会使压裂液粘度降低，改变幅度越大，粘度降低越快；耐盐性测试表明，矿化度增加，压裂液粘度下降，1.0%浓度的压裂液在2000mg/L矿化度使用条件下，粘度仍可达150mPa·s左右，表现出良好的耐盐性；静态悬砂试验表明，1.0%浓度的压裂液悬砂时间可达19min/cm。室内测试表明，聚丙烯酰胺压裂液具有良好的应用性能，质量分数为1.0%，压裂液可满足压裂施工要求。最后，对聚丙烯酰胺压裂液的破胶性能进行了研究，优选了性能良好的PJ-1氧化还原破胶剂，可通过用量的改变使压裂液在规定时间内破胶，破胶液粘度低，残渣少，对地层伤害小。结果表明:破胶剂PJ-1用量在0.001%至0.1%范围内，可使1.0%浓度的压裂液在42.3s-1，60℃条件下，破胶时间从700s至5000s可控，破胶液粘度小于5mPa.s，分子量数量级为103；残渣测试表明，压裂液残渣仅为43mg/L；岩心伤害测试表明， PAM压裂液破胶后对地层伤害低于胍胶压裂液；滤失性能测试表明，在3.5MPa，温度为60℃下，滤失系数为1.7×10-4m/min1/2。试验表明，PJ-1破胶剂具有良好的破胶效果，可有效减少对地层的伤害。在现场应用方面，聚丙烯酰胺压裂液配制简单，将聚合乳液与破胶剂直接溶于水中即可形成具有悬砂能力的压裂液，溶解速率快，无需添加交联剂，可极大简化现场施工程序。综合试验表明，聚丙烯酰胺压裂液具有良好的综合性能。