注水井采油树及注水方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 111395987 A(43)申请公布日 2020.07.10

(21)申请号 201910005145.3(22)申请日 2019.01.03

(71)申请人 中国石油天然气股份有限公司

地址 100007 北京市东城区东直门北大街9

号中国石油大厦(72)发明人 宋祖厂　张津红　潘红　汪文昌　

刘扬　杨海超　李巧伟　赖学明　盖旭波　刘忠玮　王旭东　邬楝　(74)专利代理机构 北京三高永信知识产权代理

有限责任公司 11138

代理人 贾敏(51)Int.Cl.

E21B 33/03(2006.01)E21B 43/20(2006.01)

权利要求书2页 说明书7页 附图3页

CN 111395987 A()发明名称

注水井采油树及注水方法(57)摘要

本发明公开了一种注水井采油树及注水方法，注水井采油树包括四通、小座、小挂、套管四通、大座和大挂。套管四通和四通连接，大座固定在套管四通内，大挂固定在大座内，小座固定在四通内，小挂固定在小座内。大挂内设有两个大通道，小挂内设有两个小通道。两个小通道的一端封闭，两个小通道的另一端分别与两个大通道相通。小通道的下端连接小，大通道的下端连接大，小通道与大通道相通，小位于大内。两个小形成两个通道，两个小与两个大之间形成两个环形通道，可实现同时分层注水的需求。

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1.一种注水井采油树，其特征在于，所述注水井采油树包括四通(1)、小座(2)、小挂(3)、套管四通(4)、大座(5)、大挂(6)，所述套管四通(1)和所述四通(4)同轴连接，

所述大座(5)固定在所述套管四通(4)内，所述大挂(6)固定在所述大座(5)内，所述大挂(6)内设有两个大通道(601)，

所述小座(2)固定在所述四通(1)内，所述小挂(3)固定在所述小座(2)内，所述小挂(3)内设有两个小通道(301)，两个所述小通道(301)的一端封闭，所述两个小通道(301)的另一端分别与对应的大通道(601)相通，相互连通的大通道(601)和小通道(301)同轴布置，且所述大通道(601)的内径大于所述小通道(301)的内径，

所述四通(1)的侧壁上有两个第一注水口(101)，所述小座(2)的侧壁上设有两个第一注水通道(201)，所述小挂(3)的侧壁上设有两个第一通孔(302)，两个所述小通道(301)分别与所述第一通孔(302)连通，并且两个所述第一注水口(101)、两个所述第一注水通道(201)和两个所述第一通孔(302)分别依次对齐，

所述套管四通(4)的侧壁上有两个第二注水口(401)，所述大座(5)的侧壁上设有两个第二注水通道(501)，所述大挂(6)的侧壁上设有两个第二通孔(602)，两个所述大通道(601)分别与两个所述第二通孔(602)连通，并且两个所述第二注水口(401)、两个所述第二注水通道(501)和两个所述第二通孔(602)分别依次对齐。

2.如权利要求1所述的注水井采油树，其特征在于，所述四通(1)的侧壁上设有第一插销通孔(102)，所述小挂(2)的侧壁设有与所述套管四通(1)上的所述第一插销通孔(102)相对应的第一插销盲孔(202)，所述第一插销通孔(102)内设有贯穿所述第一插销通孔(102)至所述第一插销盲孔(202)的第一插销(103)。

3.如权利要求1所述的注水井采油树，其特征在于，所述套管四通(4)的侧壁上设有第二插销通孔(402)，所述大挂(5)的侧壁设有与所述套管四通(4)上的所述第二插销通孔(402)相对应的第二插销盲孔(502)，所述第二插销通孔(402)内设有贯穿所述第二插销通孔(402)至所述第二插销盲孔的第二插销(403)。

4.如权利要求1所述的注水井采油树，其特征在于，所述采油树还包括压冒(7)，所述压冒(7)设于所述四通(1)距离两个所述小挂(3)较远的一端。

5.如权利要求4所述的注水井采油树，其特征在于，所述压冒(7)上设有两个测试通道(701)，两个所述测试通道(701)轴向平行并分别与两个所述小通道(301)连通，每个所述测试通道(701)上设有测试阀门(702)。

6.如权利要求5所述的注水井采油树，其特征在于，两个所述测试通道(701)的距离两个所述小通道(301)较远的一端分别设有第一压力表(703)。

7.如权利要求1所述的注水井采油树，其特征在于，所述注水井采油树还包括两个小入口管汇(9)，两个所述小入口管汇(9)分别与两个所述第一注水口(101)连通，所述小入口管汇(9)上设有小闸门(903)；所述注水井采油树还包括两个大入口管汇(10)，两个所述大入口管汇(10)的分别与两个所述第二注水口(401)连接，所述大入口管汇(10)上设有大闸门(101)。

8.如权利要求7所述的注水井采油树，其特征在于，所述两个小入口管汇(9)和所

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述两个大入口管汇(10)上还设有检测器件，所述检测器件包括压力表(1003)和流量计(902、1002)的至少一种。

9.如权利要求1至8任一项所述的注水井采油树，其特征在于，所述注水井采油树还包括油套悬挂器(11)，所述油套悬挂器(11)同轴设于所述套管四通(4)内，所述大座(5)在轴向上位于所述油套悬挂器(11)与所述小座(2)之间。

10.一种注水井注水方法，其特征在于，所述注水井注水方法，包括：将注水井采油树安装在注水井井口，所述注水井采油树为权利要求1至9任一项所述的注水井采油树；

通过所述注水井采油树向n个目标油层注水，n为整数，且n小于等于4。

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注水井采油树及注水方法

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技术领域

[0001]本发明涉及注水井井口设备领域，特别涉及一种注水井采油树及注水方法。背景技术

[0002]在油田开采过程中，常常会采用注水井向油层注入水，以保持或恢复油层压力。注水井井口通常装有注水井采油树。注水井采油树的主要作用为悬挂井内管柱、密封油套环形空间、以及控制和调节注水井中注水。

[0003]常规的注水井采油树包括套管四通、左右套管闸门、头、四通、总闸门、左右生产闸门和压力表。套管四通的两侧装有左右套管闸门，套管四通的一端与总闸门的一端连接。总闸门的另一端与四通的一端连接，四通的两侧装有左右生产闸门，的另一端装有压力表。四通内装有头，头可悬挂。套管四通的另一端与套管上的套管头连接，与套管间形成环形空间。左右生产阀门和左右套管闸门都可接入注水管汇，打开左右生产阀门可从向油层注水，打开左右套管闸门可从环形空间向油层注水。常规的注水用采油树仅能悬挂一套，适用范围小。发明内容

[0004]本发明实施例提供了一种注水井采油树及注水方法，能解决的常规的注水用采油树仅能悬挂一套，适用范围小的问题。所述技术方案如下：[0005]一方面，本发明实施例提供了一种注水井采油树，该注水井采油树包括四通、小座、小挂、套管四通、大座、大挂，所述套管四通和所述四通同轴连接，所述大座固定在所述套管四通内，所述大挂固定在所述大座内，所述小座固定在所述四通内，所述小挂固定在所述小座内，所述大挂内设有两个大通道，所述小挂内设有两个小通道，两个所述小通道的一端封闭，两个小通道的另一端分别与两个大通道相通，相互连通的大通道和小通道同轴布置，且所述大通道的内径大于所述小通道的内径，所述四通的侧壁上有两个第一注水口，所述小座的侧壁上设有两个第一注水通道，所述小挂的侧壁上设有两个第一通孔，两个所述小通道分别与所述第一通孔连通，并且两个所述第一注水口、两个所述第一注水通道和两个所述第一通孔分别依次对齐，所述套管四通的侧壁上有两个第二注水口，所述大座的侧壁上设有两个第二注水通道，所述大挂的侧壁上设有两个第二通孔，两个所述大通道分别与两个所述第二通孔连通，并且两个所述第二注水口、两个所述第二注水通道和两个所述第二通孔分别依次对齐。[0006]可选地，所述四通的侧壁上设有第一插销通孔，所述小挂的侧壁设有与所述套管四通上所述第一插销通孔相对应的第一插销盲孔，所述第一插销通孔的中心线与所述第一插销盲孔的中心线重合，所述第一插销通孔内设有贯穿所述第一插销通孔至所述第一插销盲孔的第一插销。[0007]可选地，所述套管四通的侧壁上设有第二插销通孔，所述大挂的侧壁设有与

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所述套管四通上所述第二插销通孔相对应的第二插销盲孔，所述第二插销通孔的中心线与所述第二插销盲孔的中心线重合，所述第二插销通孔内设有贯穿所述第二插销通孔至所述第二插销盲孔的第二插销。[0008]可选地，所述采油树还包括压冒，所述压冒设于所述四通距离两个所述小挂较远的一端。[0009]可选地，压冒上设有两个测试通道，两个所述测试通道轴向平行并可分别与两个所述小通道连通，每个所述测试通道上分别设有测试阀门。[0010]可选地，两个所述测试通道的距离两个所述小通道的较远的一端分别设有第一压力表。

[0011]可选地，所述注水井采油树还包括两个小入口管汇，两个所述小入口管汇分别与两个所述第一注水口连通，所述小入口管汇上设有小闸门，所述注水井采油树还包括两个大入口管汇，两个所述大入口管汇的分别与两个所述第二注水口连接，所述大入口管汇上设有大闸门。[0012]可选地，所述两个小入口管汇和所述两个大入口管汇上还设有检测器件，所述检测器件包括压力表和流量计的至少一种。[0013]可选地，所述注水井采油树还包括油套悬挂器，所述油套悬挂器同轴设于所述套管四通内，所述大座在轴向上位于所述油套悬挂器与所述小座之间。[0014]另一方面，本发明实施例提供了一种注水井注水方法，所述注水井注水方法，包括：

[0015]将注水井采油树安装在注水井井口，所述注水井采油树为第一方面提供的的注水井采油树；

[0016]通过所述注水井采油树向n个目标油层注水，n为整数，且n小于等于4。[0017]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：大座固定在套管四通内，大挂固定在大座内，小座固定在四通内，小挂固定在小座内。大挂内设有两个大通道，小挂内设有两个小通道。两个小通道的一端封闭，两个小通道的另一端分别与两个大通道相通。小通道的下端连接小，大通道的下端连接大，小通道与大通道相通，小位于大内。两个小内部形成两个通道，两个小与两个大之间形成两个环形通道，可实现同时分层注水的需求。

附图说明

[0018]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0019]图1是本发明实施例提供的一种注水井采油树的结构示意图；[0020]图2是本发明实施例提供的一种四通的结构示意图；[0021]图3是本发明实施例提供的一种小座的结构示意图；[0022]图4是本发明实施例提供的一种套管四通的结构示意图；

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图5是本发明实施例提供的一种大座的结构示意图。

具体实施方式

[0024]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

[0025]图1是本发明实施例提供的一种注水井采油树的结构示意图。如图1所示，该注水井采油树包括四通1、小座2、小挂3、套管四通4、大座5、大挂6。套管四通1和四通4同轴连接。大座5固定在套管四通4内，大挂6固定在大座5内。小座2固定在四通1内，小挂3固定在小座2内。大挂6内设有两个大通道601，小挂3内设有两个小通道301。两个小通道301的远离两个大通道601一端封闭，且两个小通道301的另一端与两个大通道601连通。相互连通的大通道601和小通道301同轴布置，且所述大通道601的内径大于所述小通道301的内径。其中，小通道301的另一端与大通道601连通是指小挂3和大挂6的一端连接且大通道601和小通道301相通。[0026]四通1的侧壁上有两个第一注水口101，小座2的侧壁上设有两个第一注水通道201，小挂3的侧壁上设有两个第一通孔302。两个小通道301分别与第一通孔302连通，并且两个第一注水口101、两个第一注水通道201和两个第一通孔302分别依次对齐。套管四通4的侧壁上有两个第二注水口401，大座5的侧壁上设有两个第二注水通道501，大挂6的侧壁上设有两个第二通孔602。两个大通道601分别与两个第二通孔602连通，并且两个第二注水口401、两个第二注水通道501和两个第二通孔602分别依次对齐。

[0027]在本实施例中，套管四通4的一端与四通1的一端可以用螺栓连接，套管四通4与四通1之间设有密封圈141，密封圈141实现套管四通4与四通1之间的密封。[0028]图2是本发明实施例提供的一种四通的结构示意图，如图2所示，可选地，四通1的内壁上设有止口105，小座2设于四通1的止口105上。结合图1，四通1和小座2之间可以设有密封圈144，密封圈144可实现四通1和小座2之间的密封。

[0029]图3是本发明实施例提供的一种小座的结构示意图，如图3所示，可选地，小座2的内壁设有止口203，小挂3设于小座2的止口203上。小座2和小挂3之间可以设有密封圈145，密封圈145可实现小座2和小挂3之间的密封。[0030]参见图2，在本实施例中，四通1的靠近套管四通4的侧壁上还设有泄压口104，在拆除四通1前，四通1和套管四通4之间若存在压力，可通过泄压口104泄掉压力。[0031]再次参见图2和图1，可选地，四通1的侧壁上至少设有两个第一插销通孔102，两个第一插销通孔102均匀周向分布在四通1的侧壁上。小挂2的侧壁设有与套管四通1上的第一插销通孔102相对应的第一插销盲孔202。第一插销通孔102的中心线与第一插销盲孔202的中心线重合。第一插销通孔102内设有贯穿第一插销通孔102至第一插销盲孔202的第一插销103。第一插销103可固定四通1与小座2的相对位置。当井底压力过大时，小挂3会受到小155的上顶力，小挂3与小座2之间固定连接，第一插销可克服小155带来的上顶力。

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在本实施例中，两个小通道301轴向平行，并且关于小挂3的中心线对称。

两个小通道301的一端设有螺纹丝扣，可分别与两个小155丝扣连接悬挂小155。

[0033]可选地，两个小通道301的另一端的内壁设有螺纹丝扣。两个小通道301的另一端可用丝堵封堵，也可连接其他检测装置。[0034]可选地，套管四通4的另一端内侧设有螺纹丝扣，螺纹丝扣可与技术套管152连接。套管四通4可悬挂技术套管152。

[0035]图4是本发明实施例提供的一种套管四通的结构示意图，如图4所示，在本实施例中，套管四通4的内壁上设有止口404，大座5设于套管四通4的止口404上。套管四通4和大座5之间可以设有密封圈142，密封圈142可实现套管四通4和大座5之间的密封。[0036]图5是本发明实施例提供的一种大座的结构示意图，结合图5和图1所示，在本实施例中，大座5的内壁设有止口503，大挂6设于大座5的止口503上。大座5和大挂6之间可以设有密封圈143，密封圈143可实现大座5和大挂6之间的密封。

[0037]参见图4，可选地，套管四通4的侧壁上至少设有两个第二插销通孔402，第二插销通孔402均匀周向分布在套管四通4的侧壁上。大挂5的侧壁设有与套管四通4上的第二插销通孔402相对应的第二插销盲孔502。第二插销通孔402的中心线与第二插销盲孔502的中心线重合。第二插销通孔402内设有贯穿第二插销通孔402至第二插销盲孔502的第二插销403。第二插销403可固定套管四通4与大座5的相对位置。当井底压力过大时，大挂6会受到大1的上顶力，大挂6与大座5之间固定连接，第二插销可克服小1带来的上顶力。[0038]在本实施例中，两个大通道601轴向平行，并沿大挂6的中心线对称。两个大通道601的一端设有螺纹丝扣，可分别与两个大1丝扣连接，悬挂大1。两个小油通道301上悬挂的小1与两个大通道601上悬挂的大1形成两个环形空间。

[0039]在本实施例中，四通1上的两个第一注水口101可与注水管汇连通，也可以在不需注水时用盲板封堵。由于两个第一注水口101、两个第一注水通道201和两个第一通孔302分别依次对齐，两个小通道301分别与两个第一通孔302连通，两个小通301的一端悬小155，所以可用注水管汇从小155向分别目标油层注水。[0040]在本实施例中，套管四通4上的两个第二注水口401可与注水管汇(图未视)连通，也可以在不需注水时用盲板封堵。由于两个第二注水口401、两个第二注水通道501和两个第二通孔602分别依次对齐，两个大通道601分别与两个第二通孔602连通，两个小通道301上悬挂的小155与两个大通道601上悬挂的大1形成两个环形空间，所以可用注水管汇从两个环形空间分别向目标油层注水。[0041]可选地，注水井采油树还包括压冒7，压冒7与四通1连接，压冒7设于四通1的另一端。压冒7用于密封小通道301。[0042]示例性地，注水井采油树还包括压块8，压冒7的靠近四通1的一端设有径向向外的突出部，压块8套设于压冒7的突出部上并可与四通1的另一端用螺栓连接，使得该突出部夹设于压块8与四通1之间，从而将压冒7与四通1固定连接。

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可选地，四通1与压冒7之间设有密封圈146，密封圈146可实现四通1与压

冒7之间的密封。压冒7可封闭两个小通道301的远离两个大通道一端，并可克服在井底压力大时小155对小挂的上顶力。[0044]可选地，压冒7上设有两个测试通道701，两个测试通道701轴向平行并可分别与两个小通道301连通。每个测试通道701上分别设有测试阀门702，需要对小155内的流体取样时，打开测试阀门702从测试通道701取样。需要测试时，可打开测试阀门702从测试通道701下入测试仪器。[0045]可选地，两个测试通道701的距离两个小通道301的较远的一端分别设有两个第一压力表703。两个第一压力表703可分别检测两个小道703内的压力。[0046]可选地，注水井采油树还包括两个小入口管汇9。两个小入口管汇9的一端分别与两个第一注水口101连通。两个小入口管汇9的另一端设有法兰901，法兰901可分别与注水管汇连接。小入口管汇9上设有小闸门903。在需要注水时，小入口管汇9可通过法兰901与注水管汇连接，向目标油层注水。在需停止注水时，可通过小闸门903控制关闭。[0047]可选地，注水井采油树还包括两个大入口管汇10。两个大入口管汇10的一端分别与两个第二注水口401连通。两个大入口管汇10的另一端设有法兰1004，法兰1004可分别与注水管汇连接。大入口管汇10上设有大闸门1004。在需要注水时，大入口管汇10可通过法兰1004与注水管汇连接，向目标油层注水。在需停止注水时，可通过大闸门1001控制关闭。[0048]可选地，两个小入口管汇9和两个大入口管汇10上还设有检测器件，检测器件包括压力表和流量计中的至少一种。[0049]在本实施例中，小入口管汇9上设有第一流量计902。第一流量计902可以检测从小入口管汇9向油层注入的注水量。[0050]在本实施例中，两个大入口管汇10上设有第二压力表1003和第二流量计1002。两个第二注水口401与环形空间连通，压力表1003可检测环形空间在井口处的压力。第二流量计1002可以检测从大入口管汇10向油层注入的注水量。[0051]可选地，注水井采油树还包括油套悬挂器11。油套悬挂器11同轴设于所述套管四通4内，大座5在轴向上位于油套悬挂器11与小座2之间。油套悬挂器11用于悬挂油层套管153。大1、小155均位于油层套管153内，且油层套管153位于技术套管152内。

[0052]示例性地，套管四通4上还设有另一个止口，油套悬挂器11设于套管四通4的另一个止口上。油套悬挂器11的另一端设有螺纹丝扣，螺纹丝扣可与油层套管153连接。可选地，油套悬挂器11与套管四通4之间设有密封圈147，密封圈147可将油套悬挂器11与套管四通4之间密封。

[0053]可选地，注水井采油树还可包括套管头13。套管头13同轴连接于套管四通4的另一端，即四通1、套管四通4和套管头13依次同轴连接。套管头13用于连接表层套管151。表层套管151位于技术套管152外。[00]可选地，注水井采油树还可包括技套悬挂器12，技套悬挂器12的一端内侧与套管四通4同轴连接，套管头13套设在技套悬挂器12外，且套管头13与技套悬挂器12固定连接。

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示例性地，技套悬挂器12的一端内侧设有止口和螺纹丝扣，套管四通4设于技套悬

挂器12的止口上，用丝扣与技套悬挂器12连接。套管头13的一端内侧设有止口和螺纹丝扣，技套悬挂器12设于套管头13的止口上用丝扣与套管头13连接。[0056]可选地，技套悬挂器12和套管头13之间设有密封圈148，密封圈148可实现技套悬挂器12和套管头13之间的密封。套管头13的另一端与表层套管151丝扣连接或者法兰连接。示例性地，套管头13与表层套管151丝扣连接。[0057]综上，通过小通道的下端连接小，大通道的下端连接大，小位于大内。两个小形成两个通道，两个小与两个大之间形成两个环形通道，可实现同时分层注水的需求。

[0058]下面结合图1说明将该注水井采油树安装至注水井井口和对注水井注水方法。[0059]步骤一，前期工作：钻完井后，套管头13和表层套管151固定连接，套管四通4和技术套管152固定连接，套管四通4和套管头13利用技套悬挂器12连接固定。[0060]步骤二，下入油套悬挂器：油套悬挂器11轴向下入并悬挂在套管四通4内腔中，同时与油层套管153螺纹连接固定。[0061]步骤三，下入大座6：从套管四通4上部轴向下入大座6，并固定在套管四通4内腔中，利用密封圈142实现大座5和套管四通4密封，同时在下入大座5时，确保第二注水口401和第二注水通道502对齐，注水通道33和注水口34对齐。[0062]步骤四，下入大1：使用吊卡同时从大座5中将大1下入油层套管153中。

[0063]步骤五，悬挂大1：大1下完后，分别与大挂6下部左右两侧接头丝扣连接，然后利用吊卡将大挂6下入到大座5中，使大挂6两侧的第二通孔602分别与第二注水口401和第二注水通道502对齐，然后固定。[00]步骤六，安装四通1：利用机械设备将四通1轴向安装在套管四通6顶部，使套管四通6顶部与四通1对齐，使用螺栓进行连接固定，并利用密封圈141进行密封保护。

[0065]步骤七，下入小座2：从四通1上部轴向下入小座2，并固定在四通1内腔中，利用密封圈144实现小座2和四通1密封，同时在下入小座2时，确保第一注水口101、第一注水通道201对齐。[0066]步骤八，下入小155：使用吊卡同时从小座2内将小155下入到大1中。

[0067]步骤九：悬挂小155：小155下完后，分别与小挂3下部丝扣连接，然后利用吊卡将小挂3下入到小座2中，使小座2两侧的第一注水通道201分别与小挂3两侧的第一通孔302对齐，然后固定。[0068]步骤十，安装压帽：利用机械设备将压帽7轴向安装在四通1顶部，同时使用螺栓进行连接固定，并利用密封圈146进行密封保护，这样井口采油树就悬挂四套柱，两个小内部形成两个通道，两个小与两个大之间形成两个环形通道。[0069]步骤十一，正常注水：两个法兰901和两个法兰1004分别与注水管线连接，其中小闸门901调节控制小155的注水量，第一压力表703显示小155内的注水压力，第一流量计902显示小155的注水量。大闸门1001调节控制大1与小155

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之间的环空的注水量，第一压力表1003显示大1和小155之间环空内的注水压力；第一流量计1002显示大1和小155之间环空的注水量。[0070]本发明实施例还提供了一种注水井注水方法，该注水井注水方法包括：[0071]将前述注水井采油树安装在注水井井口；[0072]通过该注水井采油树向n个目标油层注水，n为整数，且n小于等于4。

[0073]将注水采油树安装在注水井井口的方法和向目标油层注水的方法如步骤一至十一所描述的方法，在此省略详细描述。

[0074]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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图1

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图2

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图4

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