随着国内油气资源的开发步入后期,油气资源储量逐年减少,各大油田的采收率始终不高。面对这种复杂形势,油气从业人员实施了一系列增产措施,如堵水工艺技术、混合气吞吐技术、火烧油层技术、CO2驱油技术。而这些新技术的实施会造成高温CO2腐蚀环境,目前在低温（<60℃）CO2条件下缓蚀剂可以很好地抑制腐蚀,但是当温度上升到80℃乃至更高温度时,缓蚀剂的缓蚀性能明显降低,文献调研过程中发现适用于高温CO2环境下的缓蚀剂报导较少,基于此背景,开展了高温CO2环境下适用于N80钢的缓蚀剂研究。首先合成了九种共四大类缓蚀剂分子,有咪唑啉、席夫碱、咪唑啉酰胺、硫脲基咪唑啉四类缓蚀剂分子,并用红外光谱以及核磁共振氢谱对其结构进行表征,在80℃饱和CO2的3%Na Cl溶液中对其性能进行评价,其中咪唑啉酰胺、硫脲基咪唑啉类三种缓蚀剂分子在80℃高温环境下具备很高的缓蚀效率,最高可达到94.64%。然后利用高压釜在120℃1 MPa CO2的3%Na Cl溶液中对以上三种缓蚀剂进一步测试,结果发现随着温度升高,三种缓蚀剂分子的缓蚀效率均出现了不同程度下降,只有噻吩咪唑啉硫脲（SMLN）缓蚀剂分子的缓蚀效率达到86.75%。合成的糠酸咪唑啉月桂酸酰胺（KMYX）和月桂酸咪唑啉糠酸酰胺（YMKX）两分子互为同分异构体,但是两者的缓蚀性能差异较大,利用实验与理论计算相结合探讨了缓蚀剂分子内协同作用,电化学方法研究了两种缓蚀剂分子对腐蚀电化学过程的抑制作用,发现KMYX为混合型缓蚀剂,同时抑制电化学阴极和阳极过程,而YMKX为阳极型缓蚀剂,主要抑制阳极区金属的溶解。利用量子化学计算方法分析两缓蚀剂分子的量子化学参数,发现KMYX分子能隙较小,电子转移数较大,说明KMYX在金属表面吸附形成的复合物稳定性更好,因而缓蚀性能更优越,利用分子动力学计算模拟了两缓蚀剂分子在N80钢表面的平衡吸附构型,计算得出KMYX在N80钢表面的吸附能大于YMKX,因而缓蚀性能更好。针对120℃下具有最好性能的SMLN缓蚀剂分子进行缓蚀剂作用机理研究,通过腐蚀热力学计算了缓蚀剂分子在金属表面的吸附自由能,确定SMLN缓蚀剂在金属表面的吸附属于物理化学吸附,且吸附过程满足Langmiur吸附模型。利用设计的高温高压电化学测量装置研究缓蚀剂分子对腐蚀电化学过程的抑制机制,动电位极化扫描结果表明SMLN分子是以阳极型为主的混合型缓蚀剂,分子动力学模拟了SMLN分子在N80钢表面的平衡吸附构型,发现分子中的活性吸附位点为N、S原子,同时计算了缓蚀剂分子吸附膜对HCO3-、H3O+、Cl-等腐蚀介质粒子扩散系数的影响,计算表明SMLN吸附膜可以显著降低HCO3-、H3O+的扩散系数,阻碍了腐蚀介质粒子向金属表面传质,从而抑制了金属的腐蚀。利用了SEM,XRD,AFM,XPS等表征研究了N80钢在不同实验条件下的腐蚀形貌和腐蚀产物成分,明确缓蚀剂分子作用机制。