两层分层同采工艺管柱的研制
液控封隔器同心双管分层注水工艺管柱的研究及应用
液控封隔器同心双管分层注水工艺管柱的研究及应用X周洪军1,李积祥1,杨海龙2(1.中石化胜利油田有限公司桩西采油厂;2.延长油田股份有限公司甘谷驿采油厂原油集输站) 摘 要:胜利油田桩西采油厂老河口油田桩106块油藏为中高渗疏松砂岩油藏,该油藏由于各层系间压力系统和渗透率间的差异很大,层间矛盾突出,井深结构(井斜和方位角)的影响,目前的分注管柱难以满足该油藏分层注水的要求。
因此,开发研制了新型液控封隔器同心双管分注管柱,解决了水井分注难题。
该管柱施工成功率高100%、层段注水有合格率高、分层可靠性高、洗井方便,控制操作简便的优点。
关键词:液控封隔器;分层注水;同心双管1 前言胜利油田桩西采油厂老河口油田桩106块油藏为中高渗疏松砂岩油藏,该油藏有Ng1、Ng2、N g3、Ng4等多套开发层系,由于各层系间压力系统和渗透率间的差异很大,层间矛盾突出,难以用一套井网注水开发,因此对该类油藏的开发必须分层注水开采。
目前在该区块的分注管柱主要有:空心分层注水管柱、偏心分层注水管柱、斜井集成分层注水管柱。
但是由于井斜和方位角的影响,使得斜井集成分注管柱在投捞和测试、测调带来了很大的难度,甚至无法投捞、测试和测调,同时由于水质等因素的容易堵塞水嘴,无法保证该区块正常注水。
因此我们研究了液控封隔器同心双管分层注水管柱,该管柱可以使各层的实际注入量由地面控制和计量、配注精确、后期管理简单,同时实现了地面验封,对水质的适应性也比较好,不存在堵塞水嘴现象,有效的解决了该区块油藏大斜度分层注水的难题。
2 管柱工作原理、结构、技术指标2.1 管柱结构液控封隔器同心双管分层注水工艺采用液控封隔器(保护套管封隔器和分层封隔器)、外管、内管三大部分组成(见图1),无配水器,其中液控封隔器是用一根1/4寸控制管线来坐封和解封,只要控制压力保持稳定,井下无液压泄漏,在地面即可观察到井下封隔器的密封情况;278寸油管和1.9寸油管分别由两套套管四通悬挂,使每个油层均有单独的注水通道,互不影响。
分层采油工艺管柱的研究与应用
通过油管将补偿 自锁封隔器、 分采泵等井下 附 件 下放 至预 定 位置 ， 后 通过 上 提 旋转 下 放 的机 械 然 方 式将 封 隔器 坐封 ， 使 封 隔器 上 的 伸缩 补 偿器 处 并 于工作 状 态 ； 然后 下入 柱塞 和抽 油杆 完井 ， 防冲距 调
进行 开抽 。此 时上下 层原 油经分 采泵 对应通 道腔 室
柱。
２ ２ 泵 的 选 型 ．
为 了满 足华 庆 油 田油 井 实 际开 采 工 艺需 求 ， 同 时考 虑到 华 庆油 田气 油 比过 高 （ １ ｍ。ｍ。 ， １ ５ ／ ） 防止 气 锁造成分采泵下泵不能正常工作 ， 影响油井产量， 经 调研 国 内多 种型 号 分 采泵 ， 用 了 两腔 室 防 气分 采 选
２ １ 年第 ２ 期 ００ ３
内 蒙古 石 油化 工
１１ １
分 层 采油 工 艺 管 柱 的研 究 与应 用
赵 晓伟 ， 洪 征 ， 朱 牛彩 云
（ 长庆油田分公司油气工艺研究院； 低渗透油气田勘探开发国家工程实验室， 陕西 西安 ７０２） １０１
摘 要 ： 为有效 降低 钻 采 、 开发 成 本 ， 华庆 油 田研 究应 用分 层 采 油技 术 ， 实践 中发 现 ， 分 井 因 为 在 部 封 隔器 坐封 载荷 过 大造 成 管柱 弯 曲， 采泵 无 法正 常抽 汲 ， 分 针对这 一 问题 ， 究设 计 了新 型 分采 工 艺 管 研 柱 ， 场试 验表 明， 现 该分 采技 术不但 能有 效控 制坐封 载荷 ， 还能 有效解 决层 问干扰 ， 高单 井 产量 。 提 关键 词 ： 华庆 油 田 ； 层 采油 ； 采泵 ； 问干扰 分 分 层 中图分 类号 ： Ｅ３ ５ ２ ２ Ｔ ５ ． ＋ 文献 标识 码 ： 文章 编号 ：０ ６ ７ ８ （ Ｏ Ｏ ２ 一 Ｏ １一 Ｏ Ａ １ ０－ ９１ ２１ ）３ １ １ ２
井下分层开采管柱
4、可钻式封隔器堵水生产管柱
管柱结构：
工艺特点：通过调整插入密封系统，能进 行分层堵水，分层改造（酸化、压裂）。 由于插入系统的外径小，起下简便，只要 套管内径变小到允许起下插入系统，就可 对油井进行堵水或改造措施，因此该管柱 具有多功能的特点。不足之处是如果更改 封隔器位置，只能钻铣，工作量大。
应用方法： 管柱支撑人工井底； 堵水器只能动作一次，不能反复动作； 释放时要逐级加压，不可一次将压力提
到最高。
生产层 生产层
生产层 生产层
丢手接头 1泄压器 多功能堵水器
多功能堵水器 封隔器
2泄压器
工作原理： 根据地质方案将油层分成若干段，用封隔器管柱将各层段分开。射孔井段以
上卡一级上覆封隔器，对应各层段安装多功能堵水器（堵水器的状态可以根据油 井的情况确定是开启还是关闭），释放封隔器完毕后向油管内投入Φ43mm钢球， 完井后正常启抽生产。
5、可调层机械堵水生产管柱 ①液压可调层堵水生产管柱 1）一次性调两层堵水管柱
管柱结构
工艺特点： 在选层正确时，可以正常封堵；在选层失误
时，可不必作业返工，在地面直接调整封堵层位。 堵水管柱具有无卡瓦平衡丢手管柱的优点。
井口设备不增加。管柱必须支撑人工井底。 最上一级封隔器必须卡在射孔井段以上。
生产层 认为出水层
⑴固定式配水器（KGD） ⑵空心活动式配水器（KHD）（工作筒、堵塞器） ⑶偏心活动式配水器（KPX） （工作筒、堵塞器） （4） KGD油管堵塞器。
2、分层配产
▪ 在不同的地质条件下，进行分层定量采油的工 具主要指各种形式的分层配产器和相配套的封隔器 等。
▪ 分层配产就是根据油田开发的技术要求，在井 内下入封隔器把油层分成几个开采层段。对各个不 同层段下配产器，装不同直径的井下油嘴，控制不 同的生产压差，以求得不同的产量。
《井下分层开采管柱》课件
本课程将介绍井下分层开采管柱的研究背景、定义、优势、应用、设计参数、 施工方法和案例分析。
研究背景
1 需求增加
随着资源开采的不断发 展，井下分层开采管柱 的需求也不断增加。
2 技术挑战
井下分层开采管柱的设 计和施工面临着复杂的 地质环境和工程技术挑 战。
3 效益提升
通过合理应用井下分层开采 管柱，可以减少采矿过程中 的成本和能源消耗。
增加安全性
井下分层开采管柱的使用可 以减少事故风险，保障采矿 工人的安全。
井下分层开采管柱的应用
隧道工程
井下分层开采管柱广泛应用于 隧道工程中的矿石开采。
煤矿开采
井下分层开采管ห้องสมุดไป่ตู้被用于煤矿 等大规模开采工程中，提高开 采效率。
金属矿山
案例三
金属矿山引入井下分层开采管柱后，大幅度提高了矿石开采的效率和安全性。
1
勘察设计
根据地质环境和开采需求，进行勘察设计，确定施工方案。
2
材料采购
采购合适的管柱材料，确保质量和供应。
3
施工实施
根据设计方案，进行管柱的安装和调试，保证施工质量。
井下分层开采管柱的案例分析
案例一
应用井下分层开采管柱的煤矿实现了大规模高效开采，提高了资源利用率。
案例二
隧道工程中采用井下分层开采管柱，成功实现了矿石的定向开采。
合理应用井下分层开采 管柱能够提高采矿效率 和安全性。
井下分层开采管柱的定义
1 结构
井下分层开采管柱是一种特殊结构，由多层管道组成。
2 功能
它被用于在不同层次的地层中进行分层开采，以提高采矿效率。
井下分层开采管柱的优势
分层采油管柱介绍
5、水平井采油工艺管柱
水平井采油是通过扩大油层泄油面积提高油井 产量、提高油田开发经济效益的一项开发技术。水 平井最早出现于美国，但直到八十年代才开始大规 模工业化推广应用， 2000年全世界已完钻水平井 23385口，主要分布于美国、加拿大、前苏联等69个 国家。
3654口 9665口
10066口
4、分层采油工艺技术必须向高效益、低成本、简化 施工程序、高科技等方面发展。
分层采油工艺技术
重点介绍：
1、机械式封隔器卡封管柱 2、液压式封隔器卡封管柱 3、不压井分层采油管柱 4、不动管柱换层采油工艺管柱 5、水平井采油工艺管柱 6、侧钻井采油工艺管柱 7、缩径井分层采油工艺管柱 8、井下油水分离与回注采油技术 9、非均质油藏分层同采工艺技术
4、不动管柱换层采油工艺管柱
管柱结构原理：
技术特点：
（1）换层方法简单方便。
（2）可以不动管柱实现2层～4层任 油水层 意反复换层生产。
（3）工艺配套、性能完善，管柱承
压能力高。
油水层
（4）管柱寿命长，降低作业费用。
承压：20MPa 耐温：150℃ 抽寿油泵命＞1a
丢手工具
Y441封隔器 开关A Y341封隔器
水层
• 液压式管柱采用液压方式 实现开关，可保证在装卸 井口及起下抽油杆时井口 油层 不喷。
捅阀式
水层 油层
液压式
分层采油工艺管柱
4、不动管柱换层采油工艺管柱
油水关系复杂, 认识不清
多层系开采， 层间矛盾加剧
高效分层采油
不动管柱换层采油技术
不动管柱换层找水技术
实现不动管柱换层找水、采油，对各层系 含水、含油潜力的确定提供依据。
①大变形条件下封隔件高压密封技术
分层合采管柱的研制及现场应用
分层合采管柱的研制及现场应用罗先强【摘要】针对上下两套低渗透层系的由于储层物性差异大,跨距大,合采时压力干扰严重,分采时经济效益差的实际问题,本文设计了一种合采工艺管柱,通过设计一种定压封隔器将油层分隔开,能够合理控制上部油层流压,有效减缓合采时油层压力干扰,同时在封隔器上部安装一个带有排气孔的定压体,地层气通过它能及时排出,降低气体对泵效的影响,提高泵效.通过色谱指纹分析法证实,对两套油层有着较好的开发效果,能够实现对两套油层的充分挖潜,试验证实了管柱的可行性,为今后类似油田的开发具有一定的指导意义.【期刊名称】《内蒙古石油化工》【年(卷),期】2011(037)021【总页数】3页(P139-141)【关键词】分层合采;压力干扰;定压封隔器;色谱指纹分析法【作者】罗先强【作者单位】大庆油田有限责任公司第七采油厂,黑龙江,大庆,163517【正文语种】中文【中图分类】TE357大庆外围油田已探明尚未动用的石油地质储量约为7×108 t,其中2.01×108 t储量分布在两套油层叠合区,如何经济有效的对叠合区进行高效的开发一直是个难题。
由于两套油层叠合区储层物性差异大、跨距大,在目前的技术条件下单独开采任何一套层系都会造成经济效益差或没有效益。
若对两套油层叠加起来按照常规开采单层的工艺进行开采,由于压差的作用,势必会影响各层产能的发挥,各层不能得到合理的开采,直接导致开采效果变差。
葡南油田就属于这类两套油层叠合的低渗透油田,扶余油层上部存在葡萄花油层,两套层系存在纵向叠加区域,油层跨距在600m以上,层间压差8M Pa左右,而且岩石物性和流体性质等存在较大差异,葡南油层平均空气渗透率为80.2×10-3μm 2,平均孔隙22%,扶余油层平均空气渗透率为1.03×10-3μm 2,平均孔隙度12%。
由于葡南、扶余两套层系储层物性差异大、跨距大、同时开采时难以建立满足两套层系的合理生产压差,单独开采无法取得好的经济效益。
同心双管分层注聚管柱的研制与应用
柱坐 封 Y211大 通 径 封 隔 器 ，再 下 内 管 管 柱 ，内管下接插封管插
A i !)双管插封中，在井下形成插入密封及定位。
( 2)
试 压 、验 封 。打开 内 管 闸 门 ，从双管环空打压，验证
外 管 、内 管 及 双 管 插封的密封性。试 压 合 格 后 ，继 续 升 压 ，打 开 注 聚 滑 套 注 入 ，内管不返液证明Y211大通径封隔器密封良
胜利油田曾经在现场开展过单管分层注聚工艺技术试验该技术在很大程度上解决了层间矛盾的困扰但是也出现了一些问题限制了其大范围的应用单管分层注聚采用环形槽结构的配聚芯子实现节流降压为了实现较大的节流压差配聚芯子长度一般都在2m左右
24
2018年•第2 期
同心双管分层注聚管柱的 研制与应用
◊ 胜利油田石油工程技术研究院王磊
别 对 应 两 个 注 入 层 ，这 就 需 要 可 靠 的 井 下 压 力 分 隔 装 置 。双管
插 封 是 同 心 双 管 分 层 注 聚 管 柱 中 主 要 配 套 工 具 ，主要起井下压
力 分 隔 及 定 位 作 用 ，采 用 V型 密 封 形 式 ，由多组V型 密 封 圈 组
成 ，与插封管在井下形成插入密封及定位。V型密封具有自密封
1 引言 聚合物驱油己成为胜利油田高含水后期増加产量、提高采
收 率 、保持油田可持续发展的重要技 术 手 段 。同水驱采油一
样 ，在聚驱开 发 过 程 中 也 存 在 着 层 间 矛 盾 ，主力油层单层突进
的 问 题 。分层注 聚 技 术 可 以 改 善 聚 合 物 驱 吸 聚 剖 面 ，控制聚合
物溶液 沿 髙 渗 透 条 带 突 进 现 象 ，使难 动 用 的 油层能够得到有效
水平井分段均衡开采工艺管柱的研制
开关 实现有 效 的插 入 密封 。双 向皮 碗封 隔器 为 自封 封 隔器 ． 至设 计位 置后 自动 实现 对 两采 油 层 的有 下 效 卡封分 隔 。
收 稿 日期 ： ０ ０ ０ — ２ ２ １— ８ ０
（） ３ 当需 要检 泵或换 层生 产要求 起 出管 柱 时 ， 上
１１ 管柱 结构 ． 水 平井 分段均衡 开采 工艺 管柱 主要 由分采 混 出 泵 、 流 器 、 封 分 流 开 关 、． ０ｎ 管 、 向 皮 碗 分 插 １ ０ ｉ油 ９ 双
（） ２ 生产 时在抽 油泵 的抽汲作 用 下 ， 下层 流体经
油 管通道 穿过 下级双 层皮 碗封 隔器 ，进 入插 封分 流 开关 ， 轴 向通 道流 入上部 双管环 空 ， 经 穿过上 级双 向
第 １ 卷 第 ６期 ２
重 庆科技 学 院学报 （ 自然科 学版 ）
２１ ０ ０年 １ ２月
水 平井分段均衡开采工艺管柱 的研 制
孟 永 古 光 明 李 蓉 费 秀英 曹 丽 丽。
（ ． 利 油 田采 油 工 艺研 究 院 ， 营 ２ ７ ０ ； ． 利 油 田 现 河 采 油 厂 ， 营 ２７ ０ ） １胜 东 ５００ ２ 胜 东 ５０ ０
１ ２７８ｎ 管 ；一 抽 油 杆 ；一 分 采 混 出 泵 ；一 上 分 流器 ； — ／ｉ油 ２ ３ ４
５ 双 向皮 碗 封 ； — １ ０ ｉ油 管 ； 一 插 封 分 流 开关 一 ６ ． ０ｎ ９ ７ 图 １水 平 井分 段 均 衡 开 采工 艺 管 柱
ｉ
１ 工 艺管 柱 设 计
作 者简 介 ： 孟永 （９ ９ ）男 ， １７ 一 ， 山东 肥 城 人 ， 程 师 ， 国石 油 大 学 （ 东 ） 读 硕 士研 究 生 ， 究方 向为 分 层 采 油 。 工 中 华 在 研
一种分层措施合采管柱[实用新型专利]
专利名称：一种分层措施合采管柱专利类型：实用新型专利
发明人：黄晓凯,肖佳林,刘龙,高东伟申请号：CN201420217613.6
申请日：20140430
公开号：CN203905917U
公开日：
20141029
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种分层措施合采管柱，所述管柱包括油管、第一配产器、第二配产器、封隔器、单流阀；油管通过扶正器及水力锚与封隔器的上端连接，封隔器的下端与第一配产器连接，连接后的封隔器与第一配产器至少为一组，组与组之间通过油管连接，油管的最下端连接封隔器和第二配产器，所述第二配产器通过油管连接单流阀。
本实用新型不仅能对单井的多个储层进行由下至上的措施，还能在气井多层同时生产时，通过配产器对各层的产气量进行配产，使气井的开发效果最佳。
申请人：中国石油化工股份有限公司江汉油田分公司采油工艺研究院
地址：430035 湖北省武汉市硚口区古田二路南泥湾大道37号汇丰企业总部第5栋B座
国籍：CN
代理机构：湖北武汉永嘉专利代理有限公司
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的有 效卡 封分 隔。
（ ） 生产 分 采 混 出 结 构 ：在 抽 油 泵 的 抽 汲 ２ 作用 下 ，下层 流体 经 油管通 道进 入分 采泵 ，上层 流 体经 分采 泵侧 向通道 进入分 采泵 ，然 后 ２层 流体 通 过不 同的固定 阀 、游动 阀分别被举 升 至最 上一 级游 动 阀后混 合 。 分采 分 出结 构 ：在抽油 泵 的抽汲 作用下 ，下 层 流体 经油 管通道 进入 分采泵 经侧 向游 动 阀从 油套 环
空被举 升 至地 面 ；上 层流体 经分 采泵 侧 向通 道进 入
Ⅱ进 入 上 固定 阀座 以上柱 塞 内 。下 冲程 时 ，下 层流 体 经旁通 游动 阀座 进入油 套环 空被举 升 至地 面 ；上 层 流体从 油管 内被举 升 至地 面 。
２ 低 坐 封力 封隔器 的研 制 ．
通过对封 隔器 密封 件 的结 构 优化 ，设计 了低坐 封力 的压缩 ． 自封 式 密 封胶 筒 （ 图 ５ ，并 配套 研 见 ） 制 了 Ｙ １ 、Ｙ１１型 低 坐 封力 封 隔器 ，克 服 了 常规 ２１ １ 机械式封 隔器坐封后油管 弯曲导致偏磨加剧 的缺点 。
分采 泵经 油管被举 升 至地 面 。 （ ） 解封起 管 柱 当 需 要 检 泵 或换 层 生 产 要 ３ 求起 出管 柱时 ，上提 管柱 可解封 封隔 器 。
３ ．选 井 要求
两油层 层 问差 异 较大且 隔层 良好 的油井 ；最 大
井 斜 角 ≤２ 。 ５ ；高气 油 比井 慎用 ；严 重偏磨 井慎 用 。
（．胜利油 田有 限公 司纯 梁采油厂 ２ １ ．胜利油田有限公司采油工艺研 究院）
摘 要 针对非均质 、多油层 油藏采 用常规 的合采 工 艺层 间干 扰严 重 的问题 ，研 制 了两层 分层 同
采工艺管柱 。这 种工艺管柱可根 据不 同 的工 艺要 求 ，将 管柱 设 计为分 采 混 出工 艺 管柱 和分 采分 出工
ห้องสมุดไป่ตู้
目前 国 内外 普遍采 用 的分层 采油工 艺技 术为 卡 封采 油技 术 ，其 目的是 卡封 高含 水 层 、开 采 油层 ，
一
艺管柱和分采分出工艺管柱 ，见图 １ 、图 ２
一
次 只能开 采 １ 或物 性相 近的 １套层 系 ，不 能实 层
＿
现层 间差异较 大 的多 套层 系 的合 采 。针 对非 均 质 、 多油层 油藏采 用 常规 的合采工 艺层 间干扰 严重 的 问
题 ，有 关科研 人员 开展 了分采 同抽 工 艺技 术 研 究 ，
：
Ｉ
一 ＿
主要形成 了以下工艺管 柱 ：① 空心杆 （ 油杆 ） 抽 ＋ 空心抽油泵 ＋ 隔器 ＋管式抽油泵管柱 ，该 封 ］
工 艺管柱 采用 封隔器 上下各 １ 泵 的方 式 ，满足 了 套 浅井 分层 同采 的工艺 要求 。但该 管柱 的设计 决定 了 泵挂 位 置 必 须 在 油层 附 近 ，对 于 深 井 、超 深 井 而 言 ，抽 油杆和抽 油机 就要 承受较 大 的载 荷 ，不能满
图 １ 分采 混 出工 艺 管 柱
ｌ 一油管 ；２ 一抽 油杆 ；３ 一分采混出泵 ；４ 一封隔器
］ － 一
Ｕ垒 ，
采 ． 油 层ｌ
采 油层
工 艺管 柱 设 计
１ ．管柱结构
图 ２ 分采分 出工艺管柱结构 示意图
１ 分 采 分 出 泵 ；２ Ｙ １ 一 一 ｌ １型封 隔器 ； ３ 插 入 密 封 装 置 ；一 Ｙ ｌ 型 封 隔 器 一 ４ ２ １
一
３ ８一
石 油
机
械
２０ ０６年
第３ ４卷
第｜ ０期
坐封 封隔 器至规 定 载荷 ，从 而实 现 了对 ２个 采油 层
分 采分 出泵基 本原理 ：上冲程 时 ，下层 流体经 下 固定 阀座 、分流 器径 向通道 、环 空 Ｉ 入外 套和 进 泵筒 环形 空 间 ；上 层流体 经分 流器 垂 向通 道 、环空
图 ５ 低 坐封 力 密封 件 示 意 图
关键 部 件 设 计
１ 采泵 的研 制 ．分
现 场 应 用
２０ ０ ５年 以来 ，该 工 艺 管 柱 在 胜 利 油 田 、吐 哈
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石 油
机
械
一 ３ 一 ７
２０ ０６年
第３ ４卷
第１ ０期
ＣＨＩ Ｐ ＲＯＬ ＮＡ ＥＴ ＥＵＭ ＭＡＣ ＮＥＲＹ ＨＩ
● 新产 品 开发
两层 分 层 同采 工 艺 管柱 的研 制
王 或 古 光 明 李 蓉 岳 振 玉
＿
１
Ｊ
足油层埋藏较深油田的使用要求 ；②分抽混出泵 ＋ 封 隔器管柱 ｊ ，该 工艺 管 柱解 决 了 泵 的下 入深 度 Ｊ
问题 ，其核 心配套 工具 分采泵 上泵 的 阀座系统 采用 环形 阀或多 阀球 、座结 构 ，增 加 了加 工难 度 ，降低 了密封 可靠性 。 根 据 以上 问题 ，胜 利油 田有 限公 司纯 梁采油 厂 和胜利 油 田有 限公 司采 油工艺研 究 院联合研 制 了两 层 分层 同采工 艺管柱 。现 场应用证 明 ，该 工艺管 柱 的适 应性 和可 靠性都 得到 了较大 的提 高 。
２ ．工 作原理
按 照不 同 的工艺要 求 ，管 柱设计 为分 采混 出工
（ ） 坐封 １
管 柱 下 至 设 计 位 置 后 ，上 提 下 放
该项 目为 ２ ０ ０ ５年胜利油田有 限公司重点科技 攻关项 目，项 目编号 ：Ｙ Ｃ ５ ７ Ｋ ００ 。
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艺管柱 ，并为 关键部 件配套研制 了分 采混 出泵 、分 采分 出泵和 低 坐封力 封 隔器 。现场 应用 表 明，采
用该 工艺管柱后增 油效果 明显 ，实现 了两层 同采 ，避 免 了层 间干扰 ，取得 较好应用效果 。
关键 词 工 艺管柱 分层 同采 分采 混 出 分采 分 出 分采 泵 低坐 封力 封 隔器