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（5-4）
（5-5）
封隔器位置处管柱由于活塞效应引起的伸长量 为：
（5-6）
b 横向效应引起注水管柱的变形注水管柱内外压力差作用引起的管柱径向应力 和环向应力 分别为：
（5-7）
（5-8）
由广义虎克定律 得到封隔器位置处的轴向变形为
（5-9）
3.2.2注水过程中管柱受力分析管柱锚定前，作用于注水管柱内壁的活塞效应和鼓胀效应所产生的应力和变形成为锚爪以上管柱的预拉力和变形。注水过程中，大通径注水器连通，锚定段以上管柱将会产生温差效应、横向鼓胀效应 和摩阻效应 。
a锚定前各效应引起注水管柱的预拉力F ：
F =F + （5-10）
b.横向效应引起注水管柱的轴向载荷F 及应力
井口注入压力为，注水管柱环向应力与径向应力引起管柱的轴向载荷和轴向应力，注水管柱受膨胀效应作用，内部受到轴向拉力作用。
（5-11）
3.2.3温差效应引起注水管柱的轴向载荷及应力
温度变化将会造成管柱长度变化，如果管柱伸长到限制时，在管柱内会产生一个轴向载荷，封隔器坐封时坐封位置处温度为t ，在注水生产时管柱温度为 t 。温度变化引起管柱的轴向热载荷为：
（5-13）
轴向热应力为：
（5-14）
式中 为管柱的热膨胀系数，12.1×10 m/m·℃。
3.2.4摩阻效应引起注水管柱的轴向载荷 F 及应力注入液体沿管壁流动，由于液体的粘滞性在管柱内的摩擦将造成液体流动阻力即摩阻效应，该效应将引起注水管柱的轴向载荷和轴向变形。注水管柱液流单位长度的水头损失为：
（5-15）
式中v为管内液体流动速度 Q为注水井日注水量，m /d； 为沿程阻力系数。
根据液体流动状态进行计算，单位长度注水管柱上的摩阻力为：
（5-16）
由于注水管柱锚定后，两端可视为固定端，由力学知，液体流动沿注水管柱分布的摩阻力将引起上半段注水管柱纵向伸长，下半段注水管柱纵向缩短。封隔器位置由于液体流动引起的轴向载荷F 为：
（5-17）
轴向应力 为：
（5-18）
式中， 为封隔器位置距井口的距离。
以上从（1）～（18）式中， ——管柱总长度， ；
——水力锚与封隔器直接接触深度， ；
——锚定压力， ；
——注水压力， ；
——注水量， ；
——温度变化，℃；
——油管内外直径， ；
——单位长度管柱质量， ；
——弹性膜量， ；
——液体密度， 。
3.3.配水嘴的选择及嘴损的计算
3.3.1嘴损的计算：
以下按两种情况进行分析。
当油层无（不装配水嘴）注水时，注入量与注入压力的关系：
（5-19）
式中 （5-20）
而 （5-21）
当油层控制（装上配水嘴）注水时，注入量与注入压力的关系：
（5-22）
式中 （5-23）
而 （5-24）
以上式中， ——油层吸水指数， ；
——注水时油管内的沿程阻力损失， ；
——分层无控制时的注水量， ；
——与 对应的井口配注压力， ；
——静水柱压力， ；
——注水时通过水嘴的压力损失， ；
——油层开始吸水时的井底压力， ；
——无控制注水时的有效井底注入压力， ；
——控制注水时的有效井底注入压力， ；
——根据设备条件确定的井口注水压力， 。
3.3.2水嘴的选择：1嘴损曲线法：
①根据测试资料绘制分层吸水指示曲线
②在分层指示曲线上查出与各层段注水量相对应的饿井口配注压力
③计算各层嘴损压差
④借用嘴损压差值和需要的配注量在嘴损曲线上查出水嘴尺寸。
2简易法：对于调整水量不大的层段选配水嘴直径
式中 ——原用水嘴直径，mm；
——需调整用
——原注水量， ；
——配注量， 。
调整水嘴直径一般减小或增大0.1～0.2mm。
（科教作文网 zw.nseac.com整理）
4.1分层注水常用工具
4.1.1封隔器的分类及型号编制
⑴ 封隔器的分类
封隔器封隔件实现密封的方式进行分类。
自封式：靠封隔件外径与套管内径的过盈和工作压差实现密封的封隔器。
压缩式：靠轴向力压缩封隔件，使封隔件外径变大实现密封的封隔器。
扩张式：靠径向力作用于封隔件内腔，使封隔件外径扩大实现密封的封隔器。
组合式：由自封式、压缩式、扩张式任意组合实现密封的封隔器。
⑵ 封隔器型号编制
编制方法：按封隔器分类代号、固定方式代号、坐封方式代号、解封方式代号及封隔器钢体最大外径、工作温度/工作压差六个参数依次排列，进行型号编制，其形式如下：
SHAPE \* MERGEFORMAT
图 8
代号说明：分类代号：用分类名称第一个汉字的拼音大写字母表示，组合式用各式的分类代号组合表示。见表2。
表2 分类代号
固定方式代号：用阿拉伯数字表示，见表3。
表3 固定方式代号
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