在油气田不断开发过程中,二氧化碳腐蚀所带来的问题越来越突出,解决有关二氧化碳腐蚀的防护问题是越来越多的油田所要面临的一个首要问题。添加缓蚀剂是一种最常用、最方便、最有效、最经济的手段,其中咪唑啉季铵盐的应用最为广泛。本文针对CO2腐蚀的特点,以油酸、环烷酸、苯甲酸、硬脂酸、月桂酸和二乙烯三胺为原料,二甲苯为携水剂,经酰胺化和环化合成了含不同疏水基结构的五种咪唑啉中间体,采用减压蒸馏法去除反应不完全的溶剂。之后分别与氯化苄进行季铵化得到相对应的咪唑啉季铵盐缓蚀剂,用重结晶法提纯。并用红外光谱表征合成产物的结构特征,根据标准SY/T5273-2000《油田采出水用缓蚀剂性能评价方法》,结果表明所合成的咪唑啉季铵盐缓蚀剂具有良好的水溶性。采用失重法和电化学方法评价了这五种缓蚀剂对N80钢在饱和CO2模拟油田采出水中的缓蚀性能。静态失重法考察了五种缓蚀剂在不同腐蚀时间、不同介质温度和不同缓蚀剂浓度下的缓蚀性能,结果表明：1)咪唑啉季铵盐缓蚀剂具有时效性,腐蚀48h后其缓蚀效果较好；2)五种咪唑季铵盐的缓蚀性能随着温度的升高而降低,40℃时缓蚀效果较好；3)缓蚀剂的缓蚀效率随浓度的增加而增大,而后又趋于平缓,甚至降低,且温度不同,缓蚀效果最好时的缓蚀剂浓度也不同。动态失重法结果表明介质的流速增大会加速腐蚀,但在一定流速下,缓蚀效率依然很好。由极化曲线法测试得到的结论与静态失重法评价结论一致；缓蚀性能随着浓度的变化有浓度极值现象出现。以上方法均表明油酸基和环烷基咪唑啉季铵盐的缓蚀性能较好,月桂基咪唑啉季铵盐的缓蚀性能最差,说明缓蚀剂分子中疏水基结构在一定程度上影响着缓蚀性能。利用极化曲线、交流阻抗谱及SEM形貌观察法研究了咪唑啉季铵盐缓蚀剂的缓蚀作用机理,结论表明该类咪缓蚀剂是吸附型缓蚀剂,碳钢表面的双电层结构因缓蚀剂分子在碳钢表面的吸附发生了改变,这也是影响缓蚀剂缓蚀作用的重要因素。负催化效应为咪唑啉季铵盐缓蚀剂的主要作用机理。