分层注水管柱
分层注水管柱设计
其 实影 响 物 理效 能 还 有 一个 因素 ， 那就 是 有 无加 装 保 护 碗 。经过 有关 的实验 我们 可以得 出这 样一 个结论 ， 那 就是加 装 保 护碗之 后的 胶筒是 能够发挥 其理 想的 强度和 柔韧 性 的 ， 而 且 也 能 够 在 一 定 程 度 上 防 止 胶筒 两端 因为 压 力 过 大 而 发 生 破 裂 。这 对于 提 高分 层注 水 当中管 柱的 稳定 性是 有非 常 明显 的 帮 助的 ， 而且 铜碗 结 构安装 比较 方便 ， 是一 种非 常理 想 的 肩部 保护 结构 。这对 于完善分 层注水设计 是非常有意 义的 。 ２ ． ３其他 除 了以上 提到 的 能够影 响 的分 层注 水 当 中管柱稳 定 性 的 因素 之外 ， 水 井双 向锚 以及 伸缩补 偿器等 的部件都 能够 影响到 注水 环节 当中管 柱的 稳定 性 。要想 对分 层注 水 的管柱 进 行新 的设 计还需要 改进 以上提 到的几个 部件 的设 计原理 ， 从 清楚 它 们 各 自的工 作原理 开 始弥 补现 有设 计上 存 在的漏 洞 。这 样才 能够从 整体上提高分 层注水 当中管柱 的稳 定性 。
分层注水管柱设计
张旭（ 茨榆坨采油厂采油作业二区， 辽宁 沈阳 ｌ １ ０ ２ ０ ６ ）
摘要 ： 分层 注 水是 保持 地层 压 力 ， 稳 定油 田产 能 的重要 手 管柱 的结构主 要是 由Ｋ Ｑ Ｗ、 伸缩 补偿器 、 水井双 向锚 、 偏心 段 。是 目前 国 内外采 油过程 中非 常常用 的一个 办法 ， 经过 实践 配水 器等 组成 的 。其 工作原 理 主要是 在 管柱 下井 的过 程 中利 的检验 发现 这 种 注水 办法 能够有 效 的防 止在 注水过 程 中单层 用封 隔器的作 用将各 层段 卡开 ， 当管 柱下完 之后再 从油管 内部 突进 的情 况发 生。 而作 为分层 注水 的井下 通道 的管柱 ， 其性 能 进行 蹩压 ， 来验证 管柱漏 失的情 况 。再 继续 蹩压让封 隔器封 隔 以及 设 计 的好坏 是 能够 直接 影响 到 注水 工作 的效 率的 。 因为 油套 环空 ， 这 样 就能使 得 各油 层分 隔成 相对 密 闭的结 构 ， 为 实 目前 国 内的 油田分层 注水 的管柱都是 采用 的上 个世 纪 六、 七 十 现 分层 注水打 下 了基 础 。继 续蹩压 到最 高值 ２ ０ Ｍｐ ａ 的时 候 ， 需
长寿命分层注水管柱
辛17-21井油管的腐蚀情况
胜采3-3-6井3年油管及丝扣腐蚀照片
临盘的P1-46井油管内径变为 井油管内径变为28mm。L13-24井下管柱 临盘的 井油管内径变为 。 井下管柱 三年，起出管柱后在1000m以下有 以下有300多个圆洞，最大 多个圆洞， 三年，起出管柱后在 以下有 多个圆洞 孔径40mm。 孔径 。
注水层位 空心配水器
封 隔 器
注水层位
空心配水器
循环凡尔 筛管
丝堵
人工井底
2.油管和工具腐蚀结垢严重 油管和工具腐蚀结垢严重
腐蚀
1. 普通油管、修复管抗腐蚀性能较 普通油管、 防腐涂料油管涂层脱落， 差，防腐涂料油管涂层脱落，镍 磷镀油管钳夹持处破损。 磷镀油管钳夹持处破损。 2. 水质不达标、腐蚀严重。 水质不达标、腐蚀严重。 油管漏失、强度下降。 油管漏失、强度下降。
3、封隔器方面 、
40%
1.管柱结构不合理 管柱结构不合理 2.封隔器结构和原理问题 封隔器结构和原理问题 3.封隔器胶皮质量问题 封隔器胶皮质量问题 耐温性能、抗老化性能差
K344封隔器易 层间串通； Y341封隔器洗 井通道太小； 上提解封封隔 器易自动解封； 下放解封封隔 器解封不彻底。
配 水 器 损 坏
封 隔 器
管柱的支撑点：悬挂于井口， 管柱的支撑点：悬挂于井口，没有锚 定机构。 定机构。 注水井工作状态改变（注水、洗井、 注水井工作状态改变（注水、洗井、 关井等状态之间的相互转换） 关井等状态之间的相互转换）往往会 导致温度和压力变化， 导致温度和压力变化，导致管柱伸长 或缩短。 或缩短。 理论计算表明， 1000m（钢级N80） 理论计算表明，每1000m（钢级N80） N80 油管温变20℃ 20℃时的伸缩量约有 27/8 油管温变20℃时的伸缩量约有 0.312m。 0.312m。
分层注水管柱技术分析
分层注水管柱技术分析崔江花【摘要】目前,江汉油田使用过的分层注水工艺管柱主要有油套保护分层注水管柱、锚定式分层注水管柱、高压注水管柱一和高压注水管柱二.这四种注水管柱在现场使用中常常会出现套管压力上升、油压波动大而套压波动小、油压套压同时波动大、起管柱困难和注入压力长期上升等问题.通过分析,注水压力、压力波动、层间压差、温度变化这4个因素是对注水管柱造成不利影响的主要因素.经研究,在注水层上部使用顶级封隔器的分层注水管柱,大多数情况下,压力变化所产生的总体作用力是向上的,即对管柱是上项力;分层注水管柱的受力是不平衡的,而且在各种效应的共同作用下,管柱一定会发生蠕动和变形,所以需要对管柱进行锚定,以保持管柱的总体受力平衡.【期刊名称】《江汉石油职工大学学报》【年(卷),期】2014(027)004【总页数】3页(P62-64)【关键词】分层注水管柱;注水压力;压力波动;层间压差;温度变化【作者】崔江花【作者单位】中国石化江汉油田分公司江汉采油厂,湖北潜江433123【正文语种】中文【中图分类】TE934+.1江汉油田自进入注水开发以来，其注水管柱主要使用的是偏心式井下分层注水工艺管柱。
该种工艺管柱在国内各油田使用量最大，配套工具最全，配套工艺最系统全面。
偏心式分层注水管柱一般由可反洗井的Y341型等封隔器、偏心配水器、底部循环凡尔（或球座）等组成，再配以钢丝投捞及测试工艺。
对于普通注水井，由于注入压力通常不是很高，且压力波动也比较小，因此管柱因温度和压力的变化所产生的螺旋弯曲效应、活塞效应、鼓胀效应等也都比较小，一般不会使管柱产生大的变形，所以对管柱和井下工具的要求不高，管柱的结构比较简单可靠，使用中问题少。
对于高温、高压注水井，管柱因温度和压力的变化所产生的螺旋弯曲效应、活塞效应、鼓胀效应都会使管柱变形，从而使封隔器发生位移，导致封隔器封隔失效，所以，必须对管柱进行锚定。
为了消除锚定后的管柱因上述效应引起的内应力，有时还需在管柱锚定位置的上方使用管柱补偿装置。
分层注水管柱技术分析及现场应用
分层注水管柱技术分析及现场应用摘要本文通过常规分注管柱技术现状调查与力学分析,针对分注管柱寿命短的问题,研究制定了几种完善分注技术的方案。
通过试验取得了一定的效果及认识。
关键词分层注水;锚定;悬挂式;注水井0 引言现河庄油田分层注水井多采用悬挂式管柱技术。
管柱主要由Y341封隔器和空心配水器以及底筛堵组成。
因未采取有效的防蠕动措施,在注水过程中封隔器短期密封失效的情况十分普遍。
2006年常规Y341悬挂式分层注水技术使用45井次,针对上部停注层或套管漏失井实施卡封分层27井次,有效率仅48%。
1 常规分注管柱技术分析及管柱配套模式的确定常规分注管柱力学分析:理论研究表明,注水管柱的蠕动距离主要与油管长度、注水压力等因素相关。
分层注水井层位一般在1 800~3 300m,注水压力在5~40MPa范围。
管柱结构以一级两段和两级三段为主。
结合现场分注井的具体情况进行了分类研究。
以一级两段分注井为例,就不同配注性质的注水管柱(封上注下、封下注上、两层均注)在座封过程、注水过程、测试过程中的受力状况及长度变化进行了计算。
计算的理论依据为:注水过程中温度、压力的变化会产生四种基本效应,即温度效应、活塞效应、螺旋弯曲效应及鼓胀效应。
对于封上注下的井,随着注水压力和管柱深度的增加,分注管柱受到的上顶力由22 134N增加到221 340N,管柱纵向缩短距离由0.30m增加到5.41m。
对于两层均注井注水过程中管柱基本不发生蠕动,当投球测试(或在线验封)时,封隔器管柱出现受力不平衡情况,管柱将伸长0.29~1.62m。
温度变化主要表现为温度降低,当温度下降范围在20~50℃时,油管缩短0.768~1.92m。
2 分层注水管柱技术的试验应用2.1 锚定补偿式管柱技术2.1.1 管柱结构及工作原理主要由补偿器、Y341封隔器、水力锚、水力卡瓦等组成,工作压力≤35MPa。
Y341高压注水封隔器为核心部件,其中补偿器、水力锚、支撑卡瓦3种工具组成了管柱的锚定补偿机构,可有效减少或消除温度、压力效应引起的管柱蠕动,改善封隔器的工作条件,延长分层卡封管柱的工作寿命。
分层注水管柱优化研究的开题报告
分层注水管柱优化研究的开题报告一、研究背景及意义随着社会的不断进步发展，水资源的保障和利用已被广泛关注。
注水管柱是一种常见的水资源利用方式，通过注水管柱可以实现水资源的增加和优化。
然而，当前注水管柱的利用效率还有待进一步提高。
分层注水管柱是一种增加水资源利用效率的方法，它利用不同高度的水层分层注水，实现水资源的充分利用。
因此，对分层注水管柱进行优化研究，可以提高水资源的利用效率，实现清洁、可持续的水资源利用。
二、研究内容本研究将通过对分层注水管柱的结构、工作原理和影响因素进行系统研究，探讨最优的分层注水管柱设计方案和工作参数。
具体研究内容如下：1.分析和比较不同的分层注水管柱结构，评估其优缺点和适用范围。
2.研究分层注水管柱中的水流场、温度场和物质传输规律，揭示分层注水管柱工作机理。
3.研究分层注水管柱的影响因素，包括注水流量、注水层数、管道长度、管道直径等，分析各因素对管柱效率的影响。
4.基于理论分析，设计出符合实际应用的分层注水管柱结构和参数，并进行实验验证。
比较不同结构和参数下的水资源利用效率。
三、研究方法1.实验方法：通过建立分层注水管柱模型，模拟不同结构和参数下的水资源利用效率，对实验数据进行分析和比较，确定最优的设计方案和参数。
2.数值模拟方法：建立分层注水管柱的数学模型，采用计算机模拟方法，模拟管柱中的水流场、温度场和物质传输规律。
3.理论分析方法：基于流体力学和传热学理论，对分层注水管柱的工作原理和影响因素进行理论分析，为实验和数值模拟提供指导。
四、研究预期结果1.针对当前分层注水管柱存在的问题，提出最优的设计方案和工作参数，提高水资源利用效率。
2.揭示分层注水管柱的工作原理和影响因素，为分层注水管柱的优化提供理论依据和技术支持。
3.构建分层注水管柱的理论和实验研究方法，为水资源利用领域的研究提供借鉴和参考。
五、研究计划及进度本研究总计时长为18个月，具体研究计划及进度如下：第一阶段（1-6个月）：研究分析分层注水管柱的结构、工作原理和影响因素，初步设计出实验方案。
Y241-114分层注水管柱
Y241-114分层注水管柱
1.主要工艺用途：
用于水井油套分注工艺。
2.管柱结构：水力锚+Y241油套分注封隔器+坐封球座
3.使用技术条件：
主要用于51/2in ，7.72mm、9.17mm壁厚套管井。
4.工作原理：
（1）座封：管柱到设计位置后，上提管柱封隔器所需坐封距高度，从油管内加压5-6MPa后下放至井口位置，完成封隔器座封，之后继续加压至15MPa，将坐封球座打开，完成整个管柱坐封。
（2）验封：坐封球座打开后，从油管内注水，注水压力至少25MPa，此时套管若无返水则验封合格。
（3）解封：直接上提管柱。
5.主要技术参数：见下表。
Y241-114油套分注管柱配套工具主要技术参数表。
浅谈分层注水工艺管柱存在问题及防治措施_李发旺
浅谈分层注水工艺管柱存在问题及防治措施李发旺（长庆油田分公司超低渗透油藏第二项目部甘肃庆城７４５１００）摘要：在开发低渗透油藏的过程中通常需要使用精细分层注水技术，注水管柱的工作状态是决定分层注水效率的主要因素，所以应充分重视工艺管柱技术的完善。
本文分析了分层注水工艺管柱存在的问题，包括封隔器存在的问题，配水器存在的问题，油管腐蚀及结垢问题，管柱蠕动及高温高压分层注水问题；同时探讨了防治工艺管柱问题的措施，包括应用新型工艺管柱。
关键词：工艺管柱；分层注水；问题；措施分层注水工艺是一种常见的采油技术，在油田开发中应用分层注水技术可以对地层能量进行补充，并提高低渗透油藏剩余油的采收率［１］。
在分层注水中所采用的工艺管柱是影响油田开发效益的重要因素，因此在实际工作中要明确工艺管柱存在的问题，并同时采取一定的防治措施。
本文结合实践工作经验对分层注水管柱的相关问题进行了探讨，旨在促进采油工业的发展。
一、分层注水工艺管柱存在的问题1.封隔器存在的问题封隔器是分层注水管柱中的重要组成部分，封隔器存在的问题主要包括以下两种：（１）目前常用的封隔器包括Ｙ３４１封隔器及Ｋ３４４封隔器，在油井注水压力发生大幅度波动的情况下，就会导致Ｙ３４１封隔器中的胶筒上下蠕动，在蠕动状态下，丁氰橡胶胶筒的塑性增加、弹性减小，因此会致使胶筒发生严重磨损现象。
Ｋ３４４封隔器中的胶筒难以承受不同层间巨大的压差，在层间压差的剪力作用下胶筒极容易出现破裂问题，当胶筒破裂时其密封性也会受到影响，并由此导致密封失效及层间窜通。
（２）“锁爪”为目前常见的胶筒坐封锁紧形式，在锁爪形式的作用下锁紧机构后退距可达２ｍｍ￣６ｍｍ，后退距的存在可造成胶筒松弛、密封漏失，甚至可能出现完全解封的不良状况［２］。
此外，在坐封后注水压差会导致胶筒肩部凸出间隙，因此密封性能会降低；当胶筒肩部凸出时还会导致套筒内壁与胶筒之间的接触力降低，在胶筒无法与套管内壁实现有效接触的情况下就会出现耐压下降、错封、密封失效、自动解封、串封及中途坐封等问题。
各种分层注水管柱的作用和特点
第二节分层注水管柱分层配水管柱是实现同井分层注水的重要技术手段。
分层注水的实质是在注水井中下入封隔器，将各油层分隔，在井口保持同一压力的情况下，加强对中低渗透层的注入量，而对高渗透层的注入量进行控制，防止注入水单层突进，实现均匀推进，提高油田的采收率。
我国油田大规模应用的分层配水管柱有同心式和偏心式两种。
前者可用于注水层段划分较少较粗的油田开发初期，后者适用于注水层段划分较多较细的中、高含水期。
此外，还有用于套管变形井的小直径分层配水管柱。
一、固定配水管柱（1）结构由扩张型封隔器及配水器等构成。
（2）技术要求各级配水器（节流器）的起开压力必需大于 0.7Mpa，以保证封隔器的坐封。
（3）存在的问题更换水嘴时必须起管柱。
二、活动配水管柱（1）结构由扩张式封隔器及空心配水器等构成。
（2）技术要求各级空心配水器的芯子直径是由上而下从大到小，故应从下而上逐级投送，由上而下逐级打捞。
（3）存在问题受内通径的限制。
一般三级，最多五级。
三、偏心配水管柱这套管柱的主要特点是，应用偏心配水器能实现多级细分配水，一般可分 4～6 个层段，最高可分 11 个层段；可实现不动管柱任意调换井下配水嘴和进行分层测试，能大幅度降低注水井调整和测试作业工作量。
而且测任意层段注水量时，不影响其它层段注水。
1、偏心配水管柱（I）（1）结构由偏心配水器、压缩式封隔器、球座和油管组成。
（2）技术要求①筛管应下在油层以下 10m 左右。
②封隔器（压缩式）应按编号顺序下井。
③各级偏心配水器的堵塞器编号不能搞错，以免数据混乱，资料不清。
2、偏心配水管柱（II）（1）结构主要由扩张式封隔器和偏心配水器等构成。
（2）技术要求①各级配水器的水嘴压力损失必须大于 0.7Mpa，以保证封隔器坐封。
②各级配水器的堵塞器编号不能搞错。
（3）存在问题：扩张式封隔器的胶筒不能适应深井高温要求。
四、桥式偏心注水管柱（1）结构由桥式偏心配水器、压缩式封隔器、球座和油管组成。
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以免数据混乱，资料不清。
注水井（试配）作业 分层注水管柱 （井下作业监督）
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２．偏心配水管柱（Ⅱ） （１）结构：主要由扩张式封隔器和偏 心配水器等构成，其结构如图所示。 （２）技术要求： ①各级配水器的水嘴压力损失必须大于 ０．７ＭＰａ，以保证封隔器坐封。 ②各级配水器的堵塞器编号不能搞错。 （３）存在问题：扩张式封隔器的胶筒 不能适应深井高温要求。
注水井（试配）作业 分层注水管柱 （井下作业监督）
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CNPC Changqing Training Center四、桥源自偏心注水管柱注水井（试配）作业
分层注水管柱
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（１）结构：由桥 式偏心配水器、压 缩式封隔器、球座
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１．偏心配水管柱（Ⅰ）
（１）结构：由６６５－２偏心配水器、
压缩式封隔器、球座和油管组成，其结构
如图所示。
（２）技术要求： ①筛管应下在油层以下１０ｍ左右。 ②封隔器（压缩式）应按编号顺序下井。 ③各级偏心配水器的堵塞器编号不能搞错，
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三、偏心配水管柱
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这套管柱的主要特点是，应用偏心配 水器能实现多级细分配水，一般可分４～ ６个层段，最高可分１１个层段；可实现 不动管柱任意调换井下配水嘴和进行分层 测试，能大幅度降低注水井调整和测试作 业工作量，而且测任意层段注水量时，不 影响其他层段注水。
（２）工作原理：Ｙ３４１－１１４静液压封 隔器设计了内部自压差式释放结构，避免了套 管压力对释放封隔器的影响。当注水压力达到 １０．０ＭＰａ时，封隔器即可释放。 （３）特点： ①投捞测试与常规偏心分层注水管柱通用。 ②注水干线来水即可释放封隔器。 ③管柱下井前地面直接配好水嘴。
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二、活动配水管柱
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（１）结构：由扩张式封隔器及空心 配水器等构成，其结构如图所示。 （２）技术要求：各级空心配水器的 芯子直径是由上而下，从大到小，故 应从下而上逐级投送，由上而下逐级 打捞。 （３）存在问题：受内通径的限制， 一般为三级，最多为五级。
中，一级配水器可同时对２个层段进行分层
注水，并能实现投捞一次同时更换２个层段
的水嘴。
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采用小直径电子存储浮子流量计进行分层流量 测试，测试时只需将配水器捞出，投入配套的分层 就可获得实际工况下不同压力点的分层流量。采用 分层测压验封仪，下井一次即可验证全井封隔器的 密封性，也可以进行分层静压测试，同时还可获得 井温资料，与同位素吸水剖面测试工艺配套。
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分层配水管柱是实现同井分层注水的 重要技术手段。分层注水的实质是在注水 井中下入封隔器，将各油层分隔，在井口 保持同一压力的情况下，加强对中低渗透 层的注入量，而对高渗透层的注入量进行 控制，防止注入水单层突进，实现均匀推
进，提高油田的采收率。
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我国油田大规模应用的分层配水管 柱有同心式和偏心式两种。前者可用于 注水层段划分较少较粗的油田开发初期， 后者适用于注水层段划分较多较细的中、
高含水期。此外，还有用于套管变形井
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五、同心集成式注水管柱
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（１）结构：同心集成式细分注水管柱主要 由内径为６０ｍｍ的Ｙ３４１－１１４不可
（１）结构：由扩张型封隔器及配
水器等构成，其结构如图所示。
（２）技术要求：各级配水器（节
流器）的起开压力必需大于０．７
ＭＰａ，以保证封隔器的坐封。
（３）存在的问题：更换水嘴时必 须起管柱。
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的小直径分层配水管柱。
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一、固定配水管柱
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六、压缩式静液压 免释放分层注水管柱
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洗井封隔器、内径为５５ｍｍ和５２ｍｍ不
心配水管柱（Ⅰ）相似。
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（２）工作原理。其原理是封隔器将全井分 成若干层段，配水封隔器的中心管作为配水
器的工作筒，配水器位于相应的配水封隔器
和油管组成，其结
构如图所示。
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（２）特点：该管柱继承了常规偏心式分层配 水管柱的优点，同时通过桥式偏心主体与测试 密封段的创新设计，解决了注水井测试时测试 密封段过孔“刮皮碗”和“憋压”问题，实现 了双卡测单层，不用递减法测得实际工况下的 分层注入量，消除了递减法测试的层间干扰和 系统误差，提高了流量测试调配效率和资料准 确程度；测压功能完善，不用投捞堵塞器，不 改变正常的注入状态，直接测得分层压力，使 测试资料更准确、测试更快捷。
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七、小直径分层注水管柱
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上和套损打通道加固的分注井采用由Ｙ３４１－
组成的小直径分层注水管柱进行注水。小直径封隔 器使用一个中胶筒、两个斜胶筒加两个锥环的结构 组合，改变了胶筒的受力状况，使胶筒的承压能力 大大提高，承压差达到１５ＭＰａ，基本满足了现 场使用要求。
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流量测试仪，待流量稳定后，在地面控制注入压力，
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（３）特点： ①可使封隔器卡距由８ｍ降至２ｍ，并且工 艺上最适合于四个层段的分层注水，满足细 分注水要求。 ②分层注入量实现了同步测试，避免了递减 法误差，资料准确，并且可同时测得分层段 静压，为储层分析提供可靠的资料。 ③测试工艺简单、效率高。
为简化分层注水管柱释放工序，减少投捞 工作量，提高管柱密封率，大庆油田研制了压
缩式静液压分层注水管柱，其结构与图偏心配
水管柱（Ⅰ）相似。 （１）结构：该管柱由Ｙ３４１－１１４静液 压封隔器和６６５－２偏心配水器等组成。
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