目前我国大多数油田均已投入了注水开发,且多为多层系开发,各层系间非均质严重。由于分注工艺技术的不完善,一些方案分注井采用全井合注开发,高渗透层和低渗透层都得不到有效注水,水驱波及范围和水驱采收率得不到有效提高,影响了油田的整体开发效果。论文通过对国内外注水工艺技术现状进行调研,了解了国内外的注水工艺现状,根据现有分层注水工艺技术的特点、结合相关油藏特点,对常规分层注水工艺管柱在不同工作状态下的受力变化规律以及各工作状态相互转化时的液体流动状态进行了分析研究,并对注水时分层注水管柱的受力变化进行了研究,为管柱的设计提供理论依据。通过分析,优化设计了高含水期出砂油藏和不出砂油藏适用的分层注水工艺管柱结构,研制成功了准确定位式分层注水管柱和分层防砂分层注水一体化管柱;同时对如何提高分层注水管柱的密封分层可靠性及坐封安全性技术进行了研究,研制成功了封隔器及管柱的在线验封技术。通过对所设计的管柱及工具进行中间试验,在各项指标达到设计要求的基础上,进行了现场试验应用,取得了成功。整个研究按着调研、设计、论证、实施、试验、修改完善、中间试验、现场实验的路线进行研究,研究完成后有力地提升了分层注水工艺的理论水平,能在一定程度上提高油田分层注水层段合格率和注水开发效果,对提高多层系油藏的水驱采收率发挥重要作用。