天然气水合物堵塞对酸性气藏中的管道安全构成威胁，其中硫化氢（H2S）会加速水合物形成，而常规动力学分抑制剂N-乙烯基己内酰胺（PVCap）则严重降解。本研究采用微秒级分子动力学（MD）模拟和量子化学计算，在30% H2S环境下，研究了未改性PVCap及三种功能化共聚物——PVCap-co-Apy、PVCap-co-Pip和PVCap-co-n-丁基的水合物成核与生长行为。基于笼型分布、分子扩散和相互作用能分析，抑制度依次表现为：PVCap-co-Apy > PVCap-co-n-丁基 > PVCap-co-Pip > PVCap。这些抑制剂对初始成核阶段的延迟作用极小，但能显著抑制成核后的快速生长阶段。PVCap-co-Apy表现出最佳性能，并对51262笼型具有显著的选择性抑制效果，这得益于其高亲水性的N-丙烯酰吡咯烷基团，该基团优先与水分子形成氢键，从而破坏局部氢键网络。PVCap-co-n-丁基通过疏水机制调控动力学行为：n-丁基形成局部疏水区域，优先富集甲烷而非H2S，从而改变局部客体分子组成，削弱笼型形成的驱动力，尽管空间位阻效应部分遮蔽了相邻的极性基团。PVCap-co-Pip由于与极性分子形成的氢键较弱而抑制效果有限，未改性的PVCap表现最差。本研究的创新性体现在三个方面：首次在高H2S条件下对未改性和功能化改性PVCap进行了微秒级分子层面的对比研究；将抑制作用区分为几乎不受影响的成核阶段和受到强烈抑制的成核后生长阶段，这一区分是宏观诱导期测量无法实现的；并识别出两种独立可调的机制——亲水性氢键破坏机制和疏水性局部客体组成调控机制，这两种机制直接对应于侧链功能基团的选择。本研究表明，功能基团的极性以及疏水-亲水平衡决定了构效关系，为酸性气藏高性能动力学分抑制剂的设计提供了指导。
