随着海上油气开发进入越来越严苛的环境，作业者在维持资产完整性方面正面临前所未有的挑战。高温、极端压力以及复杂的流体化学特性共同营造出恶劣工况，可能加速腐蚀和结垢，从而威胁生产稳定性和作业安全。
这些挑战需要创新的化学解决方案，以应对传统处理方法失效的极端条件。本文探讨了专业化学处理技术如何不断发展，以解决海上作业中最严重的腐蚀与结垢问题。
海上生产环境日益复杂化
当今的海上作业常常面临超出传统化学处理能力极限的工况。深水资产、高温储层以及复杂的产出液化学组成，使得常规缓蚀剂和阻垢剂难以胜任。当这些问题出现在偏远、干预手段有限的海上平台时，处理失败可能带来严重后果——从产量损失到灾难性的设备故障。
应对这些极端情况，需要对化学处理理念进行根本转变。成功的关键不在于提高常规处理剂的用量，而在于开发专门针对这些苛刻环境设计的特种化学品，同时辅以应用专业知识，确保最佳部署效果。
案例研究一：应对水下注水系统中的高剪切腐蚀
亚太地区某大型运营商在一次检查中发现其水下注水系统存在严重腐蚀问题，完整性受到极大威胁。未加抑制的腐蚀速率超过每年5毫米，在超声波检测中发现“鹅颈弯”等高剪切部位出现显著壁厚减薄。若不加以有效控制，工程师预计不到12个月就会出现穿孔失效。该情况面临多个传统处理方法无法解决的难题：
1.极端剪切应力条件（100–130 Pa），足以剥离传统缓蚀剂保护膜；2.偏远海上位置甲板空间和储罐容量有限；3.在等待耐蚀合金（CRA）短管更换的9–12个月关键处理窗口期内，必须保证系统运行；4.严格要求在高剪切条件下，腐蚀速率控制在0.5毫米/年以下。
经过全面的“同类最佳”评估流程，CORRTREAT 17557成为唯一满足所有关键性能指标的解决方案。实验室采用多种方法验证其性能，包括旋转圆筒电极法（低剪切筛选）、射流冲击法（评估高剪切条件下产品的持久性），以及高压旋转笼式高压釜（模拟现场温度与压力，见图1）。
 
图1. 经75 ppm浓度CORRTREAT 17557处理后的HP-RCA试片表面轮廓成像图​
该解决方案的突出特点在于，它能在极高剪切应力下维持保护膜的完整性——而这是传统缓蚀剂无法做到的。在射流冲击测试中，即便在130 Pa的高剪切条件下，该产品仅需75 ppm的投加浓度，即可实现96%的保护效率，腐蚀速率仅为0.15毫米/年，远低于0.5毫米/年的接受标准。
此外，该特种配方的特性也解决了海上平台的物流限制问题：高活性、高闪点、优异的材料相容性以及低粘度，使其在运输和储存过程中所需体积更小，减少了租罐费用和吊装次数。
案例研究二：高温白垩油田的结垢管理
结垢是另一种对生产完整性构成重大威胁、但表现形式不同的挑战。在一个高温白垩油田，尽管本应处于酸性pH环境，作业者却在井口节流阀处意外发现了碳酸钙结垢。这种情况尤其令人费解，因为该井已持续生产十年却从未出现结垢问题。调查揭示了一个复杂的成因背景：
气体中含有极高浓度的CO₂（>45 mol%）及显著的H₂S；前十年含水率极低（<1%），之后迅速上升；井水盐度低，且历史分析数据稀少、质量不高；持续进行采出水回注（PWRI）与采出气回注（PGRI），混合水源复杂。
结垢的突然出现与产水量增加同步，但测试样品中缺乏游离水，使得诊断与治理变得复杂。当结垢从地面设备蔓延至井下环境时，作业者急需快速解决方案以防止产量损失。
由于时间紧迫，传统结垢处理设计方法被排除：
长时间的岩心驱替实验；基于历史数据的挤注处理建模；大范围储层特征研究。
取而代之的是，科莱恩与作业者通过数月的深入协作，通过一系列严谨的问答与参数优化，开发出一套无需传统测试方法的挤注设计概念，以应对该油田的独特挑战。
解决方案的核心是SCALETREAT 19071——一种专为高温应用设计的特种挤注阻垢剂（见图2）。该创新化学配方旨在实现长效阻垢的同时，尽量减少对敏感白垩储层的损害。该处理方案在有效抑制结垢与最小化储层损害风险之间取得了平衡，这对首次接触化学药剂的原生井尤为重要。
 
图2. SCALETREAT 19071 最小抑制浓度（MIC）测试，采用部分复原的前置挤注水及井下最恶劣的温度与压力条件​
结果验证了这一创新方法的有效性：
成功防止井下碳酸钙结垢形成；达成挤注处理设计寿命目标；在原生井环境中安全施用并成功恢复生产；根据挤注后水质监测与系统参数分析，未发现储层损害；对现有井口节流阀结垢产生积极的次级改善效果。
化学处理理念的演进
这些案例研究展示出化学处理理念在应对极端环境方面的根本转变：从单纯增加现有化学品用量，转向全面的问题分析与定制化产品设计。这一处理理念的演进包含以下几个关键原则：
​​全面的问题分析：有效的处理始于对作业环境及失效机制的深入刻画，不仅要了解表面症状，更要理解驱动腐蚀或结垢形成的物理化学过程。
​​在代表现场条件的实验室中验证：传统实验室测试往往无法复现现代海上作业中的极端条件。有效解决方案需要能准确模拟温度、压力、流体组成及机械因素（如剪切应力）的测试方法。
​​定制化的应用策略：即使是最有效的化学配方，如果部署不当，也难以达到关键绩效指标（KPI）。成功的处理方案需要根据具体设备配置、操作限制及处理目标，制定量身定制的部署策略。
​​性能与操作约束的平衡：海上作业面临独特的物流挑战，这些都必须纳入处理设计中考虑，例如储罐容量有限、运输方式受限、干预机会极少等。
化学处理技术的未来方向
随着海上作业不断向更极端环境拓展，化学处理技术也必须不断进化以应对新挑战。以下是几个具有前景的发展方向：
​​多功能配方：下一代处理化学品将越来越多地将多种功能集成于单一产品中，从而减少海上所需的化学品总品种，同时应对复杂的生产挑战。这些配方不仅限于传统的缓蚀+阻垢组合，还可能包括结垢溶解剂、螯合剂、乳化破乳剂等附加组分。
​​环境友好型解决方案：随着全球环保法规日趋严格，开发更具生物降解性、更低生物累积性与毒性的处理剂成为必然。未来的配方需要在极端条件下保持高效的同时，具备更优的环境特性，特别是在敏感海洋环境中的作业。
​​数字化整合与预测性处理：先进的监测技术与数字孪生技术，使化学处理的应用更加精准。实时腐蚀与结垢监测结合预测分析，让作业者能够优化处理时机与投加剂量，在最大化效果的同时最小化化学品使用量。科莱恩的ChemVision平台就是此类综合监控解决方案的典范。
​​缓释技术：对于偏远及井下应用，缓释技术提供了极具前景的解决方案。这类技术能够提供更长时间的保护，减少处理频次，延长两次维护之间的资产保护周期。
 
随着油气生产不断进入更极端环境，腐蚀与结垢管理的挑战日益加剧。传统处理方法在这些条件下越来越力不从心，亟需为高温、高压及高剪切应用专门设计的解决方案。
在这些环境中取得成功，不仅需要创新的化学技术，更需要一种综合性的策略——将特种配方、应用专业知识与对作业环境的深入理解相结合。本文所展示的案例研究证明，这种一体化方法即使在最具挑战性的条件下，也能提供有效的保护。
随着行业不断突破海上生产的边界，化学处理技术仍然是关键赋能因素，使作业者能够在传统方法难以企及的环境中，维持资产完整性与生产可靠性。通过在化学配方与应用方法两方面拥抱创新，作业者能够克服海上作业中最极端的腐蚀与结垢挑战。
 
​​亚历克斯·桑顿是科莱恩石油服务公司全球结垢技术创新经理。
他在结垢技术应用与分子研发领域拥有35年经验，曾在世界各地油田会议上发表众多创新结垢相关技术论文。目前他仍经常赴现场支持业务单位，以结垢相关的故障分析闻名，重点解决英国与斯堪的纳维亚北海地区、中东、南美、非洲、亚洲及东欧的井下与地面处理难题。
​​尼哈尔·奥贝耶塞克拉博士是科莱恩石油服务公司全球完整性技术创新经理。
他拥有有机化学博士学位及超过25年的行业经验，领导国际团队从事腐蚀防护与化学管理，是缓蚀剂研发领域的公认权威。他在科莱恩及其他行业领先企业任职期间，开创了绿色缓蚀剂技术，并建立了多个完整性实验室。其专长涵盖重大资本支出（CAPEX）项目，从设计到投产提供关键技术支持。他发表了超过85篇科学论文与专利，荣获包括2017年NACE杰出服务奖和2021年NACE-AMPP追随者奖在内的多项荣誉，并担任AMPP标准委员会13及多个NACE技术组主席，持续塑造行业标准。