在油气田的开发过程中,常常需要利用CO2驱油的方式来提高采收率和动用率,但其造成的腐蚀与结垢问题也日益凸显出来。本文制备了两种碳量子点和一种膦甲基化结构的Mannich碱,对这三种物质在饱和CO2 3%NaCl溶液中进行了缓蚀性能评价及机理分析,同时,对两种碳量子点进行了阻CaSO4垢性能测试及机理分析。以柠檬酸、二乙烯三胺、六亚甲基四胺为原料,合成了 N掺杂的碳量子点（N-CQDs）;以乙二胺四乙酸二钠水合物、氨基磺酸、六亚甲基四胺为原料,类似的制备了 N,S共掺杂的碳量子点（N,S-CQDs）;以N-乙烯吡咯烷酮、苯胺、甲醛为原料制备了 Mannich碱中间体（MPV）,最后采用甲醛、亚磷酸对中间体MPV改性得到一种膦甲基化结构的Mannich碱（MPVF）。采用IR、紫外、荧光、XRD、TEM等表征手段,对合成的两种碳量子点进行了局部成键情况分析与形貌观察;通过单因素试验筛选出合成中间体MPV的最佳条件（6h、140℃、物料配比:1.1:1:1）,对MPV进行了 IR、GCMS表征。通过正交试验分析了影响MPVF缓蚀效果的主要因素（反应温度＞物料配比＞反应时间）与最佳反应条件（7 h、90℃、物料配比:1.2:1:1）,并通过IR、1H NMR对其进行了结构表征。通过静态失重试验、电化学方法、吸附曲线拟合和SEM分析了 N-CQDs、N,S-CQDs、MPVF的缓蚀性能及机理。参照中华人民共和国石油与天然气行业标准《油田采出水处理用缓蚀剂性能指标及评价方法SY/T 5273-2000》,对合成的三种物质进行缓蚀性能评价,静态失重试验结果表明:当N-CQDs、N,S-CQDs、MPVF三者加量为600mg/L时,腐蚀速率分别为0.14 mm/a、0.09 mm/a、0.062 mm/a,可以作为良好的盐水缓蚀剂。电化学测试结果与静态失重试验相符,在动电位极化曲线中发现,随着三种缓蚀剂加量的增加,极化曲线均呈现向阴极偏移的趋势,且总体偏移趋势小于85 mV,说明这三种缓蚀剂主要是通过抑制阴极反应为主的混合型缓蚀剂。对MPVF在金属表面吸附行为进行研究,采用Langmuir、Freundlich和Temkin等温吸附模型拟合,发现MPVF在N80钢表面吸附符合Langmuir等温吸附方程,吉布斯自由能值ΔG=-31.42 kJ/mol,表明缓蚀剂分子在金属表面吸附是由于物理化学共同作用所致,并且是可以自发的吸附在金属表面。对添加N,S-CQDs与MPVF两种缓蚀剂的N80钢进行SEM测试,扫描电镜分析结果表明:添加缓蚀剂可以减小点蚀现象产生,使得钢片表面相对规整、平滑,这得益于缓蚀剂分子在金属表面成膜从而减缓腐蚀进程进行。从能谱测试结果中可以看出,添加N,S-CQDs缓蚀剂的钢片表面相比于空白钢片表面新增了 N、S元素,添加MPVF缓蚀剂的钢片相比于空白钢片表面则新出现N、P元素,这也印证了杂原子中的孤电子在金属表面的吸附理论,可以起到抑制或减缓腐蚀的作用。通过静态阻垢实验测试了 N-CQDs与N,S-CQDs阻垢性能,采用SEM和XRD对垢沉积物进行了形貌观察与晶型分析。参照中华人民共和国石油与天然气行业标准《油田用防垢剂性能评定方法SY/T 5673-93》探究了阻垢剂加量、体系pH值、温度和恒温时间对阻CaSO4垢的影响。研究结果表明:随着N-CQDs与N,S-CQDs加量的增加,阻CaSO4垢效率也呈现增加趋势,当二者加量为300mg/L时,阻垢效果趋于稳定,N-CQDs与N,S-CQDs的阻CaSO4垢效率分别为76.0%和80.0%;在中性和酸性环境下,所制备的两种碳量子点均有较好的阻垢作用,随着碱浓度的增强,二者阻垢效率急剧下降;在实验温度范围内,阻垢效率呈先增加后减小的趋势,当温度为60℃时,N-CQDs与N,S-CQDs有最佳阻垢效率,分别为78.0%和80.5%;随恒温时间的延长,它们阻CaSO4垢效率变化幅度较小,说明具有一定的耐时性能。SEM结果表明添加阻垢剂使得原来棱角分明的垢晶变得破碎,晶体结构发生扭曲畸变,从而容易被水流冲刷而难以成垢。XRD结果显示阻垢剂的添加会使得垢晶晶型发生变化,晶核难以形成从而抑制垢的生长,达到阻垢的目的。