在油气开采和输运过程中，各种管道和设备遭受严重的CO2腐蚀，添加缓蚀剂是目前油气田普遍采用的抑制CO2腐蚀的措施。在各种抗CO2腐蚀的缓蚀剂中，以咪唑啉及其衍生物的缓蚀性能最为优良。然而，目前有关的缓蚀性能研究主要是针对静态和低流速条件，而对高流速或多相流条件下缓蚀性能的研究相对较少。为了研究流动条件下咪唑啉型缓蚀剂的分子结构和缓蚀性能间的关系，本论文设计并合成了不同结构的咪唑啉型缓蚀剂，利用红外光谱和紫外光谱等手段，对缓蚀剂的分子结构进行了表征，采用失重法，极化阻力、极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)等电化学测试技术，辅以扫描电子显微镜(SEM)、量子化学计算等，系统地研究了咪唑啉型缓蚀剂对N80油管用钢在静态、单相流及多相流条件下CO2饱和的3％NaCl溶液中的缓蚀性能及缓蚀机理，以期为油气田现场缓蚀剂的选择及管道和设备的防护提供理论依据。　　 1.亲水基团对咪唑啉型缓蚀剂缓蚀性能的影响　　 研究了不同亲水基团的咪唑啉型缓蚀剂，即2-十一烷基-1-羧甲基咪唑啉(CMI-11)，2-十一烷基-1-羟乙基咪唑啉(HEI-11)，2-十一烷基-1-胺乙基咪唑啉(AEI-11)和2-十一烷基咪唑啉(IM-11)对N80钢在CO2饱和的3％NaCl溶液中的缓蚀性能。结果表明：静态条件下，缓蚀剂的缓蚀效率遵循如下顺序：CMI-11＞HEI-11＞AEI-11＞IM-11，即缓蚀剂中亲水基团的存在有利于提高咪唑啉型缓蚀剂的缓蚀性能；缓蚀剂的缓蚀性能与其硬度及极性有关，硬度越小，极性越大，缓蚀性能越好。在单相及多相流条件下，缓蚀剂的缓蚀效率仍与亲水基团的极性成正比。为了进一步研究缓蚀剂的缓蚀性能与其结构的关系，运用量子化学法计算了缓蚀剂的ELUMO、EHOMO，结果表明缓蚀剂的ELUMO与EHOMO的差值越小，缓蚀剂的缓蚀性能越好。　　 2.疏水基团对咪唑啉型缓蚀剂缓蚀性能的影响　　 研究了含有不同疏水基团的咪唑啉型缓蚀剂，即2-正丁基-1-胺乙基咪唑啉(IM-4)、2-壬基-1-胺乙基咪唑啉(IM-9)、2-十一烷基-1-胺乙基咪唑啉(IM-11)，2-十七烷基-1-胺乙基咪唑啉(IM-17)，对N80钢在CO2饱和的3％NaCl溶液中的缓蚀性能。研究结果表明，静态条件下，不同疏水基团的咪唑啉型缓蚀剂的缓蚀效率排序为：IM-9＞IM-4＞IM-11＞IM-17，即咪唑啉型缓蚀剂的缓蚀性能与疏水基团的碳链长度、空间位阻及其水溶性有关；在介质流速为5m/s的动态条件下，缓蚀剂的缓蚀效率显著降低，缓蚀性能的顺序变为：IM-9＞IM-11＞1M-17＞IM-4，即对缓蚀剂的疏水和屏障作用要求更高。无论在静态及动态条件下，疏水基团中含有双键会显著提高缓蚀剂的缓蚀性能。　　 3.咪唑啉季铵盐的缓蚀性能　　 分别在静态及动态条件下研究了不同取代基的咪唑啉季铵盐，即2-十一烷基-1-胺乙基羟乙基咪唑啉季铵盐(AQI)和2-十一烷基-二(1-羟乙基)咪唑啉季铵盐(HQI)对N80钢在CO2饱和的3％NaCl溶液中的缓蚀性能。研究结果表明，在静态条件下，HQI较AQI表现出更佳的缓蚀性能；而在动态条件下，AOI的缓蚀效率优于HQI。由于流体的剪切应力及砂粒的磨损作用，流动条件下，缓蚀剂的缓蚀效率显著降低；多相流条件下，缓蚀剂的缓蚀效率进一步降低。无论在静态及动态条件下，咪唑啉季铵盐的缓蚀性能均优于咪唑啉。