目前，随着油田开采的不断深入，为了维持高产及高含水后期提高产量，油田开采运用了多项技术，其中三元复合驱采油技术尤为先进，可比水驱提高采收率20%以上。由于三元液以碱、表面活性剂、聚合物三元复合体系，其特点就是高粘性和强腐蚀性，即三元驱使用的聚合物是高分子量聚丙烯酰胺，其溶于水后会使溶液的粘度增加几十倍，因此给结垢创造了有力的条件。另外,一些溶解度大的盐,由于温度下降也会析出产生结垢，而三元液的另一种成分为碱NaOH和Na2CO3，他们溶于水后完全电离或水解成Na+离子和（OH）-根离子，致使介质具有极强的腐蚀性。部分油田采油区块属高含蜡油层，在油田开发过程中，尤其是高凝油田的开发，如何有效防止油管结蜡也一直是急需解决的问题。
为了解决油管的腐蚀、结垢、结蜡、磨损问题，梅河口市弘业无缝钢管有限公司研发并生产了防腐、防垢、防蜡、耐磨特种石油管，可在温度-50℃—350℃的环境下连续使用，有效地解决了上述问题。
00001. 防腐、防垢、防蜡、耐磨机理
该技术的机理是在油管的内表面进行三层复合处理。第一层为激光熔覆层，起提高表面硬度达到耐磨目的。第二层中间载体层，可以有效的增加管体激光熔覆层与表面（三防）涂层的附着力。第三层为纳米高分子复合材料涂层，具有极强的防垢、防蜡、防腐性能。
（1）、油管纳米高分子复合材料涂层表面摩擦系数极低。
从机械角度来讲，没有给垢的结晶提供更多的成核表面，因而不易结垢。纳米高分子复合材料复合涂层力学性能方面优异的特性之一是摩擦因数小，在0.01一0. 10之间，在现有材料，乃至所有工程材料中最小。
（2）、油管纳米高分子复合材料涂层的特殊化学结构使得涂层具有很低的表面能、色散力、极性力。
常用聚合物的表面自由能、色散力、极性力。（20oC）
由表可看出，NMGFZ（纳米高分子复合材料）的表面自由能、色散力、极性力都是最低的，按照结晶学理论，在一个表面上形成新相的晶核时需要该表面提供形核功和表面能，因该涂料的表面能低，使得垢在诱导期难于形成晶核，因此，在该涂料表面难于形成垢层。
（3）、油管纳米高分子复合材料涂层表面不润湿。
纳米高分子复合材料涂层与水的接触角较大，对水不润湿，造成近壁滞流层薄，不利于垢的沉积与聚集。
常用材料及纳米高分子复合材料涂层与水的接触角比较表
难湿润← →容易湿润
Difficult to wet← →Easy to wet
水接触角>90度 水接触角<90度 水接触角0度(完全湿润)
Water contact angle >90°Water contact angle <90°Water contact angle =0°(completely wet)
由表可看出纳米高分子复合材料涂层的水接触角最大（114度），黏着力最低（43.1dyn/cm），荷叶效应显著，水极难浸润，远胜于钢、树脂等其他材料。
（4）、油管纳米高分子复合材料涂层的纳米粒子属于非晶态晶形。
一般的污垢如CaCO3, CaSO4, Mg(OH)2等均为晶态结构，根据结晶学理论，晶体结构相似时更有利于结晶过程的进行，由于晶形不同使得结晶垢在非晶态的涂层表面的沉积与聚集过程受到严重限制，从而达到防垢功能。
（5）、油管纳米高分子复合材料涂层不宜结蜡
由于结蜡与固体表面的自由能有关，蜡晶与固体表面的自由能越大，结蜡就越严重。 纳米高分子复合材料的改性作用使得在油管金属表面的有机高分子复合涂层与蜡晶间的表面自由能较低，蜡晶难于附着于涂层表面，即难于在表面形核，因此结蜡较少。由于纳米高分子复合材料纳米粒子对涂膜的改性作用，再加上 纳米高分子复合材料中含有大量的极性基团，而蜡分子属烷烃类为非极性分子，使得蜡与涂层接触的机会降低。纳米高分子复合材料涂层的润湿性较差，降低了蜡与涂层间的润湿，减小了涂层表面对蜡的成核作用，使其不易在固体表面结晶粘附，从而减少了蜡沉积
00001. 、油管纳米高分子复合材料涂层耐腐蚀
纳米高分子复合材料具有极为稳定的化学键，可完全抵抗CO2、H2S、Na+、（OH）-及Cl¯离子这些腐蚀性介质是对油管造成的腐蚀。
下面是西安摩尔石油工程实验室试验中心对不锈钢13Cr油管、超级不锈钢13Cr油管、纳米高分子涂层油管腐蚀试验结果。
由腐蚀试验结果得出的结论如下。
纳米高分子复合材料涂层油管的耐腐蚀性能远高于13Cr油管、超级13Cr油管等不锈钢油管，更是普通油管无法可比的。
00001. 、油管纳米高分子复合材料涂层具有一定的耐磨性
纳米高分子复合材料复合涂层的耐磨性源自于其极低的摩擦系数、自润滑性、中间载体层结合力强、涂层强度高。其摩擦系数是所有固体工程材料中最低的，并且具有相当好的自润滑性，工程上经常利用其这些优良特性制造自润滑轴承，可证明其优良的耐磨性。为使纳米高分子复合材料涂层与管体结合牢固，在涂层与管体之间加一中间载体层，使纳米高分子复合材料涂层与管体的结合强度大为提高，使之牢固不脱落。纳米高分子复合材料的强度高，比衬塑油管的衬塑层强度高两倍以上，较高的强度为纳米高分子复合材料涂层的耐磨性提供了相应的保证。
（8）、油管激光熔覆层具有耐磨性
利用激光表面熔覆和激光相变硬化等激光改性技术对相应钢级的油管内表面进行复合处理获得相应的油管表面组织，以达到高耐磨的目的。油管激光表面复合改性技术是在油管内表面形成一定厚度的处理层，由于可以改善油管表面的力学性能、冶金性能、物理性能，从而提高了油管的耐磨、耐蚀、耐疲劳等一系列性能。其工艺原理如图示。
（附图 油管激光表面复合改性技术工艺原理简图）
激光熔覆层具有极高的表面硬度，为油管管体耐磨性提供了基本条件。其耐磨性可采用管杆磨损试验机进行。
油管的耐磨损试验采用管杆磨损试验机（如图所示），工作原理如示意图所示。利用管杆磨损试验机将激光复合处理的N80油管与接箍进行对磨试验。
试验中，油管和接箍磨损失重曲线如图所示。
（附图 油管和接箍磨损失重曲线）
从油管磨损失重曲线上可以看出，与接箍对磨时，高耐磨激光表面复合处理特种油管比普通油管的磨损失重要低，失重约为普通油管的四分之一，从其失重曲线上来看，其磨损失重比较平缓，与普通油管相比其磨损率始终比较低，由图可以看出，经过五天的磨损后相变硬化层依然存在，未强化区没有完全参与磨损，硬化带起支撑作用，油管磨蚀失重基本稳定。
附图 两种油管磨损试验对比图片 (a为特种油管、b为普通油管）
Attached figure: experimental comparison pictures of wear experiment of two types of oil pipes (a is special oil pipe, b is ordinary oil pipe)
激光表面复合处理油管的耐磨性明显优于普通油管。
下表为激光油管与普通油管耐磨实验对比
通过对比结果可看出，经过激光处理的油管耐磨性及减磨性远高于普通油管。
2、防垢、防蜡、防腐、耐磨特种油管特性
防垢特性、防蜡特性、防腐特性、耐磨特性是该特种油管的四大特性，以其独有的优良性能为油田作业创造下列有利条件。
（1）、延长油井热洗及修井周期，尤其是易结垢、结蜡油井，应用该油管可明显延长服役周期。
（2）、延长油管使用寿命。
（3）、减少修井次数。
（4）、具有明显的防垢阻功能及提高泵效降低回压。
（5）、提高油井生产效率。
基于防垢、防蜡、防腐、耐磨纳米高分子材料涂层、激光熔覆复合处理特种石油管的优良特性，广泛应用于油田采油管柱及输送管线，可为油田使用单位节约大量资金和人力。
