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摘要：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，目前已在多口井中成功应用，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。本文主要简析同心双管注水技术的原理、海上的应用成果以及展望。
关键词：海上油田 同心双管 分层注水
1 前 言
目前胜利海上分注井以液控式分注工艺为主，测试调配采用工艺繁琐的钢丝投捞，施工难度大、成本高，造成分注井段合格率低，加剧了油藏层间、平面非均质性，严重制约了埕岛油田提液开发效果。同心双管分注工艺分层注水量、注入压力在井口控制，测试在地面进行，分注精确，管理简单。1998年在埕岛海上油田应用了4口井，因存在无安全阀等快速关断装置、内外管间皮碗封密封不严等问题，后未推广。随着技术发展，2009-2010年进行了工艺改进后形成101.60mm（4 in）～60.33mm （2-3/8 in）同心双管液控分注方案。
2 同心双管分注工艺及配套工具
2.1 管柱结构
4in～2-3/8in同心双管液控分层注水管柱包括补偿器、环空安全阀、注水安全阀、分流配水器及液控封隔器等；分层防砂管柱则为常规大通径金属毡滤沙管。地面主要配套设施包括HKY80-35型采油树，但在常规大四通上增加了一个四通；外径175mm双油管悬挂器通径90mm，长0.17m，内管悬挂器通径75mm，长0.17m，工作压力35MPa（图1）。
2.2 工艺简介
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。
2.3 配套工具
海上安全环保要求极高，应用任何技术必须严格符合相关规定。配套安全控制工具是同心双管分注工艺改进的核心，即在井口安装环空安全阀，在井底改用注水安全阀。
2.3.1安全控制工具
（1）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（图2）。
环空安全阀具有内外两层，内层为中心通道，外层为液压控制开关的流体通道。正常工作时，下层注水管柱从中心通道通过，配注下层。外层流体通道需要从液控管线加压，活塞推动弹簧让出注水通道才能打开。当管柱到位后，从井口打压液控管线，开启外层注水通道，实现正常注水。当出现问题导致液控管线泄压时，环空安全阀会自动关闭，实现环空安全控制。
（2）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。正常注水时，由管内产生的注水压差（不到1Mpa即可）压开下层弹簧，由大球体缺口处注入水；停注时，注水缺口在弹簧作用下自动消失关闭，当井底压力变大产生逆流时，大球体下的挡板挡住液体，产生压强使大球体与阀体密封，防止流体逆流上行，实现安全控制（图3）。
2.3.2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。大通径液控封隔器由主体中心管和液控封隔器橡胶圈组成，主体中心管内径（90mm）较一般封隔器内径大，可实现大通径封隔。
（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。而2-7/8in油管为常规平式渗氮防腐油管。
3 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，于2010年8月首次在CB1C-3井成功进行现场试验。
为了完善埕岛SH1-6井区的注采井网，对CB1C-3井实施转注，井斜44.5°，注水方式一级二段（Ng42、Ng4551），日配注135m3。
外管注水管柱结构组成（自上而下）：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（自上而下）：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。
2010年8月10日管柱一次下井成功，验封合格，3m3平台注入水试注上层，油压0，排量70L/min，折合日注量100.8m3；3m3平台注入水试注下层，油压0，排量70L/min，折合日注量100.8m3。9月2日投注，目前注水干压8.3Mpa，外管油压0，内管油压5.6Mpa，上层配注80m3/d，实注80m3/d，下层80m3/d，实注80m3/d。
截止2012年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、分层试注均合格。目前注水正常。
4 下步攻关方向
随着采油厂开发的不断深入，大部分油藏已进入高含水期，其开发难度越来越大，对注水工艺的要求越来越高。为适应采油厂注水开发的需要，还需要深入研究，加强公关，提高注水开发水平和开发效果，促进我国注水工艺的进一步完善和提高。
（1）注水水质是制约注水工艺水平提高的根源，由于水质不合格，造成井下管柱的腐蚀、结垢和多次洗井，都会降低注水工具和注水管柱的工作性能，而且水质的不合格造成地层堵塞及污染，都会影响到注水的质量和效果。今后要深入开展水质处理工艺的研究，加强水质处理建设，保证采油厂注好水、注够水，提高国内注水工艺水平和油田注水开发效果。
（2）加强分层注水工艺基础理论研究。如封隔器的密封机理研究、分层配水理论研究、管柱的蠕动及受力分析等。
（3）开展欠注层解堵增注工艺的研究。研究注水油层的污染、堵塞机理，有效解除污染、堵塞先进工艺等。
（4）有针对性的加强高温、高压、低渗透油藏、裂缝溶洞型油藏、潜山裂缝型油藏分层注水工艺技术研究，进行水平井分层注水系统研究、复杂结构井分层注水工艺技术研究等研究技术。
（5）开展智能测试调配一体化技术研究。有效提高水井测调施工成功率，监测分注井的分注效果，及时有效地调整注水量，确保水井的层段合格率。
（6）进行注水井同井采水分注工艺技术的研究攻关，降低注水开发成本，经济有效解决无注水井网的边缘小断块油田的注水开发，提高区块的原油采收率和采出程度。
参考文献
[1]施明华等，海上油田同心双管分层注水工艺研究与应用[J]，石油机械，2011（5）：70-74.
作者简介：赵宏伟，男，1977年4月出生，工程师，从事油田开发技术工作。
关键词：海上油田 同心双管 分层注水
1 前 言
目前胜利海上分注井以液控式分注工艺为主，测试调配采用工艺繁琐的钢丝投捞，施工难度大、成本高，造成分注井段合格率低，加剧了油藏层间、平面非均质性，严重制约了埕岛油田提液开发效果。同心双管分注工艺分层注水量、注入压力在井口控制，测试在地面进行，分注精确，管理简单。1998年在埕岛海上油田应用了4口井，因存在无安全阀等快速关断装置、内外管间皮碗封密封不严等问题，后未推广。随着技术发展，2009-2010年进行了工艺改进后形成101.60mm（4 in）～60.33mm （2-3/8 in）同心双管液控分注方案。
2 同心双管分注工艺及配套工具
2.1 管柱结构
4in～2-3/8in同心双管液控分层注水管柱包括补偿器、环空安全阀、注水安全阀、分流配水器及液控封隔器等；分层防砂管柱则为常规大通径金属毡滤沙管。地面主要配套设施包括HKY80-35型采油树，但在常规大四通上增加了一个四通；外径175mm双油管悬挂器通径90mm，长0.17m，内管悬挂器通径75mm，长0.17m，工作压力35MPa（图1）。
2.2 工艺简介
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。
2.3 配套工具
海上安全环保要求极高，应用任何技术必须严格符合相关规定。配套安全控制工具是同心双管分注工艺改进的核心，即在井口安装环空安全阀，在井底改用注水安全阀。
2.3.1安全控制工具
（1）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（图2）。
环空安全阀具有内外两层，内层为中心通道，外层为液压控制开关的流体通道。正常工作时，下层注水管柱从中心通道通过，配注下层。外层流体通道需要从液控管线加压，活塞推动弹簧让出注水通道才能打开。当管柱到位后，从井口打压液控管线，开启外层注水通道，实现正常注水。当出现问题导致液控管线泄压时，环空安全阀会自动关闭，实现环空安全控制。
（2）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。正常注水时，由管内产生的注水压差（不到1Mpa即可）压开下层弹簧，由大球体缺口处注入水；停注时，注水缺口在弹簧作用下自动消失关闭，当井底压力变大产生逆流时，大球体下的挡板挡住液体，产生压强使大球体与阀体密封，防止流体逆流上行，实现安全控制（图3）。
2.3.2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。大通径液控封隔器由主体中心管和液控封隔器橡胶圈组成，主体中心管内径（90mm）较一般封隔器内径大，可实现大通径封隔。
（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。而2-7/8in油管为常规平式渗氮防腐油管。
3 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，于2010年8月首次在CB1C-3井成功进行现场试验。
为了完善埕岛SH1-6井区的注采井网，对CB1C-3井实施转注，井斜44.5°，注水方式一级二段（Ng42、Ng4551），日配注135m3。
外管注水管柱结构组成（自上而下）：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（自上而下）：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。
2010年8月10日管柱一次下井成功，验封合格，3m3平台注入水试注上层，油压0，排量70L/min，折合日注量100.8m3；3m3平台注入水试注下层，油压0，排量70L/min，折合日注量100.8m3。9月2日投注，目前注水干压8.3Mpa，外管油压0，内管油压5.6Mpa，上层配注80m3/d，实注80m3/d，下层80m3/d，实注80m3/d。
截止2012年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、分层试注均合格。目前注水正常。
4 下步攻关方向
随着采油厂开发的不断深入，大部分油藏已进入高含水期，其开发难度越来越大，对注水工艺的要求越来越高。为适应采油厂注水开发的需要，还需要深入研究，加强公关，提高注水开发水平和开发效果，促进我国注水工艺的进一步完善和提高。
（1）注水水质是制约注水工艺水平提高的根源，由于水质不合格，造成井下管柱的腐蚀、结垢和多次洗井，都会降低注水工具和注水管柱的工作性能，而且水质的不合格造成地层堵塞及污染，都会影响到注水的质量和效果。今后要深入开展水质处理工艺的研究，加强水质处理建设，保证采油厂注好水、注够水，提高国内注水工艺水平和油田注水开发效果。
（2）加强分层注水工艺基础理论研究。如封隔器的密封机理研究、分层配水理论研究、管柱的蠕动及受力分析等。
（3）开展欠注层解堵增注工艺的研究。研究注水油层的污染、堵塞机理，有效解除污染、堵塞先进工艺等。
（4）有针对性的加强高温、高压、低渗透油藏、裂缝溶洞型油藏、潜山裂缝型油藏分层注水工艺技术研究，进行水平井分层注水系统研究、复杂结构井分层注水工艺技术研究等研究技术。
（5）开展智能测试调配一体化技术研究。有效提高水井测调施工成功率，监测分注井的分注效果，及时有效地调整注水量，确保水井的层段合格率。
（6）进行注水井同井采水分注工艺技术的研究攻关，降低注水开发成本，经济有效解决无注水井网的边缘小断块油田的注水开发，提高区块的原油采收率和采出程度。
参考文献
[1]施明华等，海上油田同心双管分层注水工艺研究与应用[J]，石油机械，2011（5）：70-74.
作者简介：赵宏伟，男，1977年4月出生，工程师，从事油田开发技术工作。