随着塔里木、长庆等西部重点油气田的深入开发，单井产量持续降低，含水率持续升高，压裂、解堵、注水、注气、调剖 解堵、驱油等增产措施轮番实施，油套管面临高温、高压、高 CO₂、含氧、强酸等复杂刻的强腐蚀性介质的持续侵蚀，导致油气井管柱系统出现严重的结垢堵塞与腐蚀穿孔，严重影响油气正常生产和油田经济效益。井下管柱及地面集输系统的失效不仅是经济问题，更是安全和环境问题，特别是自 2015 年新的“两法”实施以来，对安全和环保提出更高要求。为了适应安全环保新形势和新要求，本项目针对油气田复杂苛刻环境中井下管柱及地面集输系统的失效难题，突破关键技术瓶颈，建立了油气田井筒地面管线一体化的防护理念，形成了井下管柱-地面集输系统一体化防护技术，大大降低油田井筒地面管线与设备的堵塞与腐蚀，提升油气田井筒的完整性和地面集输系统的本质安全。本项目取得了四项主要创新成果:

1)揭示了油气井下管柱-地面集输系统在复杂工况环境中“材料一环境一工艺”多因素耦合结垢原理与腐蚀失效机理。基于油气生产工艺过程，立足管道材料本构特性，结合油气注采化学环境，系统研究了油气田井筒与地面管线的结垢原理和管柱-管线用HP13Cr、2205 双相不锈钢、低碳钢等管道的失效退化机理，揭示了结垢、氧和细菌对腐蚀的协同促进作用，建立油气田地面集输系统腐蚀分级分类的方法，准确率达到 82%。

2)开发了耐高温、耐高盐、强抗 O₂ 且稳定性良好的系列环空保护液。基于溶解腐蚀机理，开发抗氧缓蚀剂，环上的电子对和 π键易与铁原子的空轨道配位形成化学吸附，吸附成膜稳定性好，不仅耐高温，还抗 CO₂腐蚀。克服高 CI-对缓蚀剂膜层的破坏垢层与缓蚀剂膜层在金属表面的竞争作用及高温工况下缓蚀剂脱附严重的问题，结合管柱材质特性，开发了系列环空保护液，在系列环空密度工况要求下具有强吸附性、多吸附位点、阻垢溶垢、杀菌作用的长效环空保护液，从根源上解决了垢下腐蚀的问题，降低管柱在高温高盐工况下的腐蚀失效风险，提升了管柱安全服役寿命，保障了管柱的本质安全。解决了管柱在高温、含 CO₂ 环境下腐蚀的技术难题，保障了碳钢管柱的长周期安全服役。

3)攻克了油气管线苛刻环境的缓蚀难题，自主研发了一剂多效多功能缓蚀剂产品及配套技术。首创提出了“一剂多效”缓蚀剂产品开发思路，采用量子化学计算优化了缓蚀分子自组装结构，借助在线红外和量热合成技术精准合成了以嗪唑为主剂的抗氧、阻垢溶垢、耐菌、抗起泡等系列集输缓蚀剂产品，配套开发了缓蚀剂智能加注技术和现场应用效果评价技术。在塔里木油田、长庆油田得到推广应用，腐蚀速率降低 70%以上。

4)创新研发了井简地面除垢/溶垢解堵新技术。为解决井筒结垢堵塞，严重影响油气开采的难题，本项目研发了强酸、弱酸、中性等多个解堵体系，对钙镁垢、钡锶垢均具有优异的溶垢性能。针对强酸体系中 HP13Cr、2205 双相不锈钢、合金等特种油管不能适应高温酸化作业的难题，基于空间多分子层吸附的理论模型，发明了抗强酸特种材质专用高温/超高温(最高达180℃)缓蚀剂，腐蚀速率远低于行业标准的指标要求，实现了油气田特种材质酸化解堵常态化。为了解决地面管线/装备结垢严重、无清管设施等无法清管的难题，本项目从结垢原理出发，结合成分、结垢的全面分析，首创研发了高浓度缓蚀阻垢剂溶垢+低浓度缓蚀阻垢剂阻垢的新方法，成功实现了地面集输系统的溶垢阻垢，提升了地面管线的运输能力，延长了设备的清洗周期，降低了管线/设备垢下腐虫的风险，提升了管线/设备的本质安全。