欠平衡钻完井及修井过程,需要利用冻胶阀以平衡地层压力并封堵井筒防止油气泄漏来实现压井。冻胶阀主要利用其自身机械强度及与井筒间的粘附力实现压井,因此冻胶阀的机械强度及与接触基质间粘附力的强弱是能否实现压井的关键所在。本论文通过在常规凝胶（冻胶阀）体系内添加纳微米粒子（纳米二氧化硅、淀粉和蒙脱土）以改善复合凝胶的强度,并利用电子万能试验机、流变仪和耐压测试装置研究粒子的添加对复合凝胶的应力-应变性、粘弹性和耐压强度等机械性能的影响;采用X射线衍射（XRD）、傅里叶变化红外光谱（FTIR）和差示扫描量热分析（DSC）研究增强剂粒子与聚合物的相互作用,并在此基础上通过环境扫描电镜（ESEM）和透射电镜（TEM）观察增强剂粒子的分布及复合凝胶的微观形貌,从而探究纳微米粒子对复合凝胶的增强机制。研究结果表明纳米二氧化硅可使得复合凝胶的机械强度显著提高。与未加二氧化硅的常规凝胶相比,10wt%二氧化硅复合凝胶的粘弹性模量增大了三个数量级,耐压强度由70.8 kPa·m^-1增至196.64 kPa·m^-1。复合凝胶被压缩后出现不可逆或可逆形变,而常规凝胶发生破裂。淀粉的引入同样使得复合凝胶的机械强度得到了明显改善,且表现出良好的动力重构能力。复合凝胶遭遇高应力1000Pa剪切60s后3600s内仍可恢复至初始粘弹值,形变量仅为0.00097。淀粉与聚合物链存在氢键作用,这种相互作用促进了淀粉与凝胶的结合使得淀粉粒子得以增强凝胶的宏观性能。鉴于纳米二氧化硅和淀粉的增强作用,我们提出了一种“吸附-填充”机理阐述了纳微米粒子（二氧化硅和淀粉）在凝胶三维网络结构内的分布形式以解释此增强作用,即大部分粒子有选择性地吸附到凝胶骨架上,使增强的微观网络呈稳定的六边形,小部分粒子充填于网络孔洞内降低网络的孔隙度,以此分布形态增强复合凝胶的微观结构,进而改善复合体系宏观性能。蒙脱土也能显著改善复合凝胶的宏观机械性能。而蒙脱土与复合凝胶的相互作用方式受蒙脱土浓度的影响。蒙脱土浓度1wt%-3wt%时,它在复合体系内以剥离型形态存在,随着蒙脱土浓度增至5wt%,复合凝胶体系内出现一定比例的聚合物链插层蒙脱土,蒙脱土片层间距变大;而蒙脱土浓度上升至7wt%,蒙脱土主要以剥离态与聚合物链共混成复合凝胶。在质构仪的辅助下设计了粘附力测量装置及方法,探究复合凝胶与不同接触基质间的粘附力,考察复合凝胶的耐压与自身强度及粘附力的关系。结果发现,剥离粘附力受增强剂粒子种类、浓度及接触基质材质的影响。相比蒙脱土和淀粉,纳米二氧化硅复合凝胶与基质的剥离粘附力最大。相比聚四氟乙烯,不锈钢和有机玻璃与复合体系的粘附力较强。粘附力与相互粘附接触的两物质间的机械耦合、润湿性及分子间作用力有关。此外,复合凝胶的耐压强度是凝胶机械强度和粘附力共同作用的结果。相比与管壁间的粘附性,复合凝胶机械强度弱时,以凝胶内部鼓泡方式突破;当凝胶本身机械强度提高后,相对弱的粘附性致使复合凝胶以管壁间气窜或凝胶整体上移方式突破。