濮城油田具有油藏埋藏深、井段长、地层温度高、注水压力高的特点。薄互层隔层小，无法满足常规偏心分注工具的组配要求，工具配套难；上层压力高时，对封隔器胶筒产生下推力，导致封隔器稳定性差；工具串长，管柱解封负荷大，再加上由于井筒出砂管柱结垢等因素的影响，致使分注井作业解封负荷增加，甚至超过了通井机的极限拉力，加剧了作业风险。
图2-51 小塔三维图
图8-9 濮39H 井不同分注方案预测结果
针对以上问题，从改进工具自身结构和优化分注管柱设计两方面入手，研制逐级解封多级分注技术（图8－10 和图8－11）。研制了封隔配水集成器，满足薄夹层分注要求；研制自平衡封隔器，提高了分注工具的稳定性能；研制逐级解封封隔器，降低因工具串长，解封负荷大而易卡的风险，减少了事故隐患；同时，采用水力卡瓦支撑、水力锚锚定、油管补偿结构，克服高温、高压影响，实现管柱完全锚定，满足了地质细分注水的要求。设计形成“Y221 封隔器＋智能可调配水器＋Y141 逐级解封封隔器／Y341 自平衡封隔器＋水力锚”细分管柱，该管柱具有双向锚定，防止管柱蠕动功能；Y341 自平衡封隔器增加自平衡机构，保证管柱稳定性；Y141 逐级解封封隔器，保证管柱安全性；可调配水，免投捞，提高了测调效率；设计同心集成封隔配水器，缩短了工具间隔；增加强磁定位装置，实现卡点精准定位的特点。耐压80.0 MPa，耐温130 ℃，层间细分耐压差35 MPa，细分最小隔夹层1.2 m。现场试验四级五段分注获得成功，工具最大下深2 763 m，最高注水压力33 MPa。
创新工具如下。
1.封隔配水集成器
注水井段小、夹层薄、口袋小的井，常规的偏心分注技术不能满足其分注要求，封隔器和配水器之间的距离要求在8 m 以上（图8－12）。将一台封隔器和两台配水器集成设计，缩小投捞间距，实现小层段分注。
图8-10 层间细分注水管柱
图2-52 导入零件
②机器自动分层及计算打印时间，如图2-53所示。
图8-11 自平衡耐高压细分注水管柱
图2-53 分层及打印时间计算
③分层计算完毕，得到打印此零件需要1小时03分，如图2-54所示。
图8-12 常规分注管柱
封隔器、配水器一体化设计：一个堵塞器内设置两个水嘴，反洗流道和注水流道合并设计，使一个流道实现两个功能，并保证通道打开与关闭的可靠性（图8－14）。
图8-13 封隔器、配水器一体化管柱
井例：文51－176 井（图8－14）
主吸水层沙二下5.1～5.4 小层对应油井文51－2 井对应层位砂埋，该井开发上需要控制沙二下5.1～5.4，加强沙二下4.6，启动沙二下3.1～3.6，调配为三级三段注水。由于调配后夹层（3.6 m）及注水层段（6.4 m）较小，常规偏心分注无法满足投捞要求，因此采用封隔配水集成细分管柱，能够满足该井小层段、小夹层分注要求。
濮城油田应用薄夹层分注5 井次，调配22 井次，工艺成功率100%，满足薄夹层、小层段、小口袋井分注的要求。
2.自平衡封隔器
下层压力较上层压力高时，水力锚具有锚定管柱防止上顶的作用。当上层注水压力较下层高或下层停注时，水力锚不工作，上下层压力差对封隔器胶筒产生下推力，封隔器易解封。封隔器增加了自平衡机构，提高了工具耐上压的能力（图8－15）。
图2-54 打印时间显示
2.分层叠加过程
单击“制作”按钮开始打印零件，如图2-55所示。
图2-55 开始打印零件
图2-56为激光扫描过程。
图8-14 文51-176 井分注管柱
图8-15 自平衡封隔器(www.xing528.com)
平衡原理：注水状态下，下压高时，下压作用于密封胶筒上的力通过上压缩环、平衡活塞套和洗井套作用于上接头，锁紧机构不受力；上压高时，下推胶筒，将对外中心管产生一个向下的作用力。此时，上压又同时作用于自平衡机构，对外中心管产生一个向上的作用力。这个力稍大于下推胶筒的力，可保证内、外中心管不发生相对位移，防止封隔器锁紧机构解开，造成封隔器失效。
井例：濮3－451 井
地质要求分层情况：
P1：沙二上2.1～沙二下2.3，井段：2 478.1～2 858.9 m，日配注50 m3 均衡，预计注水压力12～15 MPa；
P2：沙二下3.1～4.6，井段：2 872.4～2 937.8 m，日配注30 m3 均衡，预计注水压力24～30 MPa；
P3：沙二下5.1～5.4，井段：2 941.1～2 975.5 m，日配注50 m3 加强，预计注水压力10 MPa。
从地质分层情况可以看出，P2 注水层注水压力高，P1、P3 对应注水层预计注水压力较低，层间压差最高达20 MPa，上次管柱有效期为280 天，起出管柱发现封隔器2 解封，胶筒完好，工艺优选工具类型，将封隔器2 设计为自平衡封隔器，提高了其耐上压高的能力。2018 年3 月27 日下入二级三段自平衡分注管柱，目前该井管柱有效期已达408 天，且继续有效。
目前濮城油田已经应用大压差分注技术20 井次，满足了地质要求。
3.逐级解封封隔器
该工具解封机构由上中心管、下中心管、解封销钉组成（图8－16 和图8－17）。解封时，上提管柱，胶筒在摩擦力作用下保持原位置，解封销钉受到剪切力作用。当上提负荷增加时，解封销钉剪断，锁套上移，与锁簧脱离，上下中心管因无径向约束而脱离，实现逐级解封。无论管柱配置多少级封隔器，整体管柱解封力为一级封隔器的解封力，提高了管柱的安全系数。
图2-56 激光扫描过程
3.后处理
打印完成，工作台上升，如图2-57所示；人工取出零件，如图2-58所示；手动去除支撑，如图2-59所示。如考虑强度需求，可进行二次固化。
图8-16 自平衡封隔器配套注水管柱
图2-57 上升工作台
图2-58 人工获取零件
处理完毕，得到所需零件，如图2-60所示。
图8-17 自平衡封隔器组成结构
逐级解封封隔器的技术关键是解封机构的设计。解封机构具有两个功能：一是承压性，即注水井正常注入时，上、下中心管连接部分的承压达到35 MPa，满足封隔器在井下的工作要求。二是稳定性和可分离性，即注水井正常注入时，解封销钉不会剪断，锁套不会上移；解封时，解封销钉被剪断，锁套上移，中心管顺利分离。两级封隔器之间增加了一个解封距离，可以使封隔器分级解封，由于封隔器双中心管分级设计，减小了管柱解封力。
井例：新濮3－95 井
该井于2016 年10 月17 日下入四级五段逐级解封管柱（图8－18），细分后启动新层5 个，改善了吸水剖面（图8－19），最高注水压力33 MPa，日注水量140 m2。对应油井受效，增油效果明显，井组累增油321 t。2018 年11 月1 日作业调配顺利起出。
濮城油田应用逐级解封管柱26 井次，减小了多级细分管柱的解封负荷，实现管柱逐级解封。
图2-59 手动去除支撑
图8-18 新濮3-95 井下管柱示意图
图2-60 最终零件图
图8-19 新濮3-95 井分注前后吸剖
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