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[摘要]胜利海上油田气象及平台条件有限，注水井测试调配沿用陆地钢丝投捞工艺，施工成本高、难度大，造成分注井层段合格率低，加剧了油藏层问、平面非均质性。经过以研制安全阀为重点内容的改进后，同心双管液控分层注水工艺基本配套完善，使各层注入量由地面控制、分注精确、后期管理简单，可在地面验封。目前已在10口井中成功应用，预计能大幅度提高一级二段分注井层段的合格率，对尽快实现海上油田“精细注水”具有重要意义。
[关键词]同心双管 分层注水 环空安全阀 注水安全阀
中图分类号：TE357.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）05-0314-01
一、同心双管分注工艺
1、工艺原理
（1）工艺原理
井口采用双悬挂器，外油管注上层，内油管注下层，具备各自独立注水通道，注入量由采油树阀门控制。正常注水时，通过液控封隔器与密封插头来封隔上下两层，利用分流配水器实现分层注水；注水压力的变化不会影响分层效果。停注洗井时，泄掉液控管线压力解封液控封隔器，可分别冲洗双管环空及内管。
（2）技术特点
配套安全阀，确保井下安全控制；具有独立液控系统，可在地面验封；分层分压注水，分层注水量、注水压力在井口控制；井下无配水装置，测调在地面进行，后期方便管理；不动管柱能全井筒大排量洗井、分层酸化等增注措施。
2、安全控制工具
（1）环空安全阀
环空安全阀由上下接头、内外管及液压控制密封装置等组成，用来连接内外两层注水管柱，实现注水环空在开启与紧急情况下的自动关闭，防止井喷或者溢流。
（2）注水安全阀
注水安全阀为单流阀，主要由上下接头、大小两个球体、球座、密封挡板及两个密封弹簧等组成，流体只能从管柱流向地层。
3、分层注水工具
（1）分流配水器
分流配水器中心管内径大于分层注水内油管直径，内油管注入水从分流注水器中心管通过，实现下层注水。外部注水环套上配有弹簧，当注入水通过环套时，注水压差顶开弹簧使上接头与凡尔座接头分离，注入水从中通过，实现上层注水，从而达到上下层分流的目的。
（2）液控封隔器
注水管柱中有QHYK344-152大通径液控封与防砂管内QHYK344-104液控封两个封隔器，其作用是在液压控制下实现地层与环空密封，同时可解封实现全井筒洗井。
（3）油管
注水的“内外双管”即4in与2-3/8in油管，均采用渗氮防腐，为N80钢级，平式扣型，壁厚分别为5.74mm，4.83mm。
二、现场应用
经研究攻关，海上4in-2-3/8in同心双管液控分层注水工艺基本配套完善，并首次在CBlC-3井成功进行了现场试验。
1、施工方案
為了完善埕岛SH1-6井区的注采井网对CBlC-3井实施转注，注水方式一级二段（Ng42、Ng4551），日配注135m3。外管注水管柱结构组成：分流配水器+4in油管+大通径液控保护阀+环空安全阀；内管柱结构组成：定位接头+筛管+注水安全阀+2-7/8in油管+液控保护阀+分流配水器+2-3/8in油管+补偿器+环空安全阀+补偿器。完井时首先将注水外管下到环空安全阀位置，再下内管，内管下到位后，由环空安全阀连接内外管。外管下至设计位置后，接油管缓慢下入探底，丈量油管长度，配管柱，确保管柱加压3-5t，完成注水外管柱，装大悬挂器及上法兰；最后下内管至设计位置，装小悬挂器。
2、应用效果
目前上层配注80m3/d，实注80m3/d，下层80m3/d，实注80m3/d。截止12月底，该分注工艺在CB1C-3，CB11NC-2、CB11NC-5等10口井中推广应用，验封、分层试注君合格。目前投注4口井，生产正常。
三、同心双管注水的展望
在原有的设备及技术再稍作改进拓展即可得到同心多管分层注水技术，它是在套管中先下入一层大油管，然后在大油管中再下入一层小油管，在地面从套管四通、油管四通、采油树的翼阀分别注水。通过地面的流量调节阀调节注入流量。并通过地面的各层独立的流量计，压力计直接读取注入到各层的注入流量和注入压力。海上油田同心多管分注技术主要配套设计包括地面管网优化、井口装置改造、注水油管组合设计和井下分层密封工具等内容。
1、地面管网优化
为最大限度地节省平台空间，采用井口管汇一体化设计技术对地面管网进行优化，将总来水在井口处一分为三。3条管道在井口处各自流经自己的流量调节阀、流量计、压力计。实现了在地面调节各注入层的流量、直接读取各注入层的流量和压力。
2、注水油管组合设计
同心多管分注的上、中、下等3层通道是这样实现的：注入水通过套管环空注入到上层；大小油管环空注入到中层；小油管注入到下层。由流体力学可知，当一定流量的注入水流经各自的通道时会产生一定的沿程阻力，因此在设计注水油管组合时必须考虑沿程阻力以符合平台注入泵的要求。沿程阻力的大小取决于流体特性、流量、通道长度、过流通道内壁粗糙程度、过流通道形状及面积等因素。不需考虑油套环空注入通道的沿程阻力，只需考虑大小油管环空通道和小油管通道的沿程阻力即可。具体实施时可根据不同情况选择合适的注水油管组合，以尽量减小注入通道的沿程阻力。
3、井下分层密封工具
实施同心多管分注需要的井下工具主要有顶部封隔器的定位旁通、插入密封和插入密封筒等，其中顶部封隔器的定位旁通可实现顶部封隔器处大油管管柱的定位，并提供套管环空到上层的过流通道；插入密封可实现中层与上下两层的层问封隔；而插入密封筒与插入密封配合，可实现大小油管件的密封。
四、结论与建议
（1）同心双管液控分注工艺在海上油田的成功应用，为破解注水井测试难题，提高一级二段分注井层断合格率，实现“精细注水、有效注水”提供了有力技术支持。
（2）为了进一步配套完善海上同心双管分注工艺，最核心的是研制一套井下安全阀，实现全井筒反洗井。
（3）针对内油管比较薄，应进一步提高渗氮防腐质量，延长管柱免修期。
[关键词]同心双管 分层注水 环空安全阀 注水安全阀
中图分类号：TE357.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）05-0314-01
一、同心双管分注工艺
1、工艺原理
（1）工艺原理
井口采用双悬挂器，外油管注上层，内油管注下层，具备各自独立注水通道，注入量由采油树阀门控制。正常注水时，通过液控封隔器与密封插头来封隔上下两层，利用分流配水器实现分层注水；注水压力的变化不会影响分层效果。停注洗井时，泄掉液控管线压力解封液控封隔器，可分别冲洗双管环空及内管。
（2）技术特点
配套安全阀，确保井下安全控制；具有独立液控系统，可在地面验封；分层分压注水，分层注水量、注水压力在井口控制；井下无配水装置，测调在地面进行，后期方便管理；不动管柱能全井筒大排量洗井、分层酸化等增注措施。
2、安全控制工具
（1）环空安全阀
环空安全阀由上下接头、内外管及液压控制密封装置等组成，用来连接内外两层注水管柱，实现注水环空在开启与紧急情况下的自动关闭，防止井喷或者溢流。
（2）注水安全阀
注水安全阀为单流阀，主要由上下接头、大小两个球体、球座、密封挡板及两个密封弹簧等组成，流体只能从管柱流向地层。
3、分层注水工具
（1）分流配水器
分流配水器中心管内径大于分层注水内油管直径，内油管注入水从分流注水器中心管通过，实现下层注水。外部注水环套上配有弹簧，当注入水通过环套时，注水压差顶开弹簧使上接头与凡尔座接头分离，注入水从中通过，实现上层注水，从而达到上下层分流的目的。
（2）液控封隔器
注水管柱中有QHYK344-152大通径液控封与防砂管内QHYK344-104液控封两个封隔器，其作用是在液压控制下实现地层与环空密封，同时可解封实现全井筒洗井。
（3）油管
注水的“内外双管”即4in与2-3/8in油管，均采用渗氮防腐，为N80钢级，平式扣型，壁厚分别为5.74mm，4.83mm。
二、现场应用
经研究攻关，海上4in-2-3/8in同心双管液控分层注水工艺基本配套完善，并首次在CBlC-3井成功进行了现场试验。
1、施工方案
為了完善埕岛SH1-6井区的注采井网对CBlC-3井实施转注，注水方式一级二段（Ng42、Ng4551），日配注135m3。外管注水管柱结构组成：分流配水器+4in油管+大通径液控保护阀+环空安全阀；内管柱结构组成：定位接头+筛管+注水安全阀+2-7/8in油管+液控保护阀+分流配水器+2-3/8in油管+补偿器+环空安全阀+补偿器。完井时首先将注水外管下到环空安全阀位置，再下内管，内管下到位后，由环空安全阀连接内外管。外管下至设计位置后，接油管缓慢下入探底，丈量油管长度，配管柱，确保管柱加压3-5t，完成注水外管柱，装大悬挂器及上法兰；最后下内管至设计位置，装小悬挂器。
2、应用效果
目前上层配注80m3/d，实注80m3/d，下层80m3/d，实注80m3/d。截止12月底，该分注工艺在CB1C-3，CB11NC-2、CB11NC-5等10口井中推广应用，验封、分层试注君合格。目前投注4口井，生产正常。
三、同心双管注水的展望
在原有的设备及技术再稍作改进拓展即可得到同心多管分层注水技术，它是在套管中先下入一层大油管，然后在大油管中再下入一层小油管，在地面从套管四通、油管四通、采油树的翼阀分别注水。通过地面的流量调节阀调节注入流量。并通过地面的各层独立的流量计，压力计直接读取注入到各层的注入流量和注入压力。海上油田同心多管分注技术主要配套设计包括地面管网优化、井口装置改造、注水油管组合设计和井下分层密封工具等内容。
1、地面管网优化
为最大限度地节省平台空间，采用井口管汇一体化设计技术对地面管网进行优化，将总来水在井口处一分为三。3条管道在井口处各自流经自己的流量调节阀、流量计、压力计。实现了在地面调节各注入层的流量、直接读取各注入层的流量和压力。
2、注水油管组合设计
同心多管分注的上、中、下等3层通道是这样实现的：注入水通过套管环空注入到上层；大小油管环空注入到中层；小油管注入到下层。由流体力学可知，当一定流量的注入水流经各自的通道时会产生一定的沿程阻力，因此在设计注水油管组合时必须考虑沿程阻力以符合平台注入泵的要求。沿程阻力的大小取决于流体特性、流量、通道长度、过流通道内壁粗糙程度、过流通道形状及面积等因素。不需考虑油套环空注入通道的沿程阻力，只需考虑大小油管环空通道和小油管通道的沿程阻力即可。具体实施时可根据不同情况选择合适的注水油管组合，以尽量减小注入通道的沿程阻力。
3、井下分层密封工具
实施同心多管分注需要的井下工具主要有顶部封隔器的定位旁通、插入密封和插入密封筒等，其中顶部封隔器的定位旁通可实现顶部封隔器处大油管管柱的定位，并提供套管环空到上层的过流通道；插入密封可实现中层与上下两层的层问封隔；而插入密封筒与插入密封配合，可实现大小油管件的密封。
四、结论与建议
（1）同心双管液控分注工艺在海上油田的成功应用，为破解注水井测试难题，提高一级二段分注井层断合格率，实现“精细注水、有效注水”提供了有力技术支持。
（2）为了进一步配套完善海上同心双管分注工艺，最核心的是研制一套井下安全阀，实现全井筒反洗井。
（3）针对内油管比较薄，应进一步提高渗氮防腐质量，延长管柱免修期。