CN101915088B - 一种油气运移路径生成方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种油气运移路径生成方法与装置,所述的方法包括:生成三维地质体层面结构信息,所述的三维地质体最底层为烃源层,最顶层为盖层,中间为多层储层;获取储层的孔隙度信息;根据孔隙度下限φmin获取与烃源层接触的储层中孔隙度大于孔隙度下限φmin的储层连通体,每个连通体对应一个三维岩性圈闭;在三维岩性圈闭中获取油气运移节点;根据油气运移节点生成油气运移路径信息。
Description
技术领域
本发明是关于油气勘探技术领域,尤其是关于三维岩性圈闭油气运移路径追踪与充注量模拟技术领域,具体来说是关于一种油气运移路径生成方法与装置。
背景技术
目前我国油气勘探已从传统的构造油气藏向构造与岩性地层油气藏并举的方向转变。大面积低丰度、低渗透的岩性地层油气藏成为增储上产的重要领域,岩性地层油气藏探明储量已占总探明储量的一半以上。随着勘探技术的不断发展,岩性圈闭已成为最重要的油气勘探目标,岩性圈闭有效性评价成了增储增产的重要手段。油气运移路径与充注量是岩性圈闭有效评价的两个关键因素。
现有技术中,国内外已有的油气运移路径追踪方法叫做流线模拟法或射线法(Flowpath or Ray Tracing),其原理是油气沿着构造等值线或流体势等值线的法线向地层上倾方向运移。这种方法的局限性有两点:第一,研究对象为构造圈闭;第二,研究空间是二维的。还有一种三维油气运移与聚集的模拟方法叫做达西流方法(Darcy Flow or Full Physics Modelling),它是油气运聚模拟方法中技术最复杂,也是最早被使用的方法。因为它考虑了各种力(浮力、毛细管力、地层压力和粘滞力)的总和与平衡,描述油、气、水由烃源到圈闭的运动,因此又被称为“全物理方法”。但该方法也有缺点:第一,模型十分复杂,求解难度大;第二,计算机耗时量巨大;第三,模拟网格大,降低了参数的精度;第四,要求的参数多,仅适用于高勘探程度的探区。因此,该方法目前还没有达到实际应用的要求。
发明内容
为克服现有技术中存在的问题,本发明提供一种油气运移路径生成方法与装置。
本发明提供一种油气运移路径生成方法,所述的方法包括:生成三维地质体层面结构信息,所述的三维地质体最底层为烃源层,最顶层为盖层,中间为多层储层;获取储层的孔隙度信息;根据孔隙度下限φmin获取与烃源层接触的储层中孔隙度大于孔隙度下限φmin的储层连通体,每个连通体对应一个三维岩性圈闭;在三维岩性圈闭中获取油气运移节点;根据油气运移节点生成油气运移路径信息;
所述的储层包括i×j×k个网格体,其中平面上包括i×j个网格,网格边界与构造线一致,k为储层的层数,其中i、j、k为正整数;
所述的在三维岩性圈闭中获取油气运移节点包括:以三维岩性圈闭体内储层最下层为油气开始注入点,根据毛细管力和浮力之差最小的原则从注入点开始生成油气运移节点,直到岩性圈闭边界为止;
根据油气运移节点生成油气运移路径信息包括:
根据油气运移节点p(i,j,k)中油气分别具有的毛细管阻力和地层水的浮力,得到毛细管阻力和地层水的浮力之差为fk+1、fi-1、fi+1、fj-1和fj+1,其中k的方向表示向上的方向,i的方向表示向左或右的方向,j的方向表示向前或后的方向,
如果fk+1最小,则油气向上运移;
如果fi-1最小,则油气向左运移;
如果fi+1最小,则油气向右运移;
如果fj-1最小,则油气向前运移;
如果fj+1最小,则油气向后运移。
本发明还提供一种油气运移路径生成装置,所述的装置包括:结构信息生成单元,用于生成三维地质体层面结构信息,所述的三维地质体最底层为烃源层,最顶层为盖层,中间为多层储层;孔隙度获取单元,用于获取储层的孔隙度信息;岩性圈闭获取单元,用于根据孔隙度下限φmin获取与烃源层接触的储层中孔隙度大于孔隙度下限φmin的储层连通体,每个连通体对应一个三维岩性圈闭;运移节点获取单元,用于在三维岩性圈闭中获取油气运移节点;运移路径生成单元,用于根据油气运移节点生成油气运移路径信息;
所述的储层包括i×j×k个网格体,其中平面上包括i×j个网格,网格边界与构造线一致,k为储层的层数,其中i、j、k为正整数;
所述的运移节点获取单元以三维岩性圈闭体内储层最下层为油气开始注入点,根据毛细管力和浮力之差最小的原则从注入点开始生成油气运移节点,直到岩性圈闭边界为止;
所述的运移路径生成单元根据油气运移节点p(i,j,k)中油气分别具有的毛细管阻力和地层水的浮力,得到毛细管阻力和地层水的浮力之差为fk+1、fi-1、fi+1、fj-1和fj+1,其中k的方向表示向上的方向,i的方向表示向左或右的方向,j的方向表示向前或后的方向,
如果fk+1最小,则油气向上运移;
如果fi-1最小,则油气向左运移;
如果fi+1最小,则油气向右运移;
如果fj-1最小,则油气向前运移;
如果fj+1最小,则油气向后运移。
本发明提供的油气运移路径生成方法与装置,解决了有效岩性圈闭范围和圈闭中油气充满程度的难题,提高了岩性圈闭目标钻探的成功率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明的限定。在附图中:
图1是本发明实施例提供的一种油气运移路径生成方法流程图;
图2是本发明实施例提供的储层地质模型图;
图3是本发明实施例提供的储层须二段10个细层的孔隙度三维分布图;
图4A为孔隙度下限φmin为6%时的岩性圈闭立体图;
图4B为孔隙度下限φmin为5.5%时的岩性圈闭立体图;
图5A和图5B分别为图4A和图4B的投影图;
图6是本发明另一实施例提供的一种油气运移路径生成方法流程图;
图7是本发明一实施例提供的一种油气运移路径生成装置框图;
图8是本发明另一实施例提供的一种油气运移路径生成装置框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施方式和附图,对本发明做进一步详细说明。在此,本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明,但并不作为对本发明的限定。
实施例一
图1是本发明实施例提供的一种油气运移路径生成方法流程图,如图1所示,油气运移路径生成方法包括:
S101,生成三维地质体层面结构信息,所述的三维地质体最底层为烃源层,最顶层为盖层,中间为多层储层。
在本发明实施例中,首先生成三维地质体层面结构信息,以生、储、盖组合的三维地质体层面模型为例,纵向上分为k+2层,最底层为烃源层,最顶层为盖层,中间k层为储层,由下向上储层分为细层1、细层2、细层3、...、细层k等;在平面上划分i×j个网格,网格边界尽可能与构造线(如断层线等)一致。这样储层体共有i×j×k个网格体,i、j、k均为正整数。
图2是本发明实施例提供的储层地质模型图,如图2所示,在本发明的一实施例中,结合具体应用实例进行说明,应用实例区东西长92km,南北宽70km,有效面积3855km2,埋深在2060m~2420m之间,海拔线在-1760m~-2120m左右,厚度在76m~140m之间。纵向上分为12层,最底层为烃源层为须一段(T3x1),厚度小于50m;最顶层为盖层为须三段(T3x3),厚度在40m~110m之间,中间10层为储层须二段(T3x2)。平面模拟网格为每平方公里一格,即92x70格(包括边界外共6440格)。
在本发明实施例中,三维地质体层面模型的参数包括模拟层的顶底界构造图,来自常规地震解释与成图。
S102,获取储层的孔隙度信息。
在本发明实施例中,通过测井获取储层的孔隙度和砂岩百分含量等地质体属性参数。通过储层的孔隙度和砂岩百分含量等参数的采集与分层插值,完成储层体属性建模。如图3所示,图3是本发明实施例提供的储层须二段10个细层的孔隙度三维分布图。
S103,根据孔隙度下限φmin获取与烃源层接触的储层中孔隙度大于孔隙度下限φmin的储层连通体,每个连通体对应一个三维岩性圈闭。
在本发明实施例中,给定岩性圈闭的孔隙度下限φmin,采用递归算法搜索与烃源层接触的储层中孔隙度大于孔隙度下限φmin的储层连通体,每个连通体对应一个三维岩性圈闭。
在本发明实施例中,采用孔隙度下限φmin为6%和5.5%进行对比说明,模拟对象为天然气,采用递归算法搜索与烃源层接触的储层中孔隙度大于下限的储层连通体,如图4A和图4B所示,图4A为孔隙度下限φmin为6%时的岩性圈闭立体图,图4B为孔隙度下限φmin为5.5%时的岩性圈闭立体图,其中在图4A中共有4个岩性圈闭,而在图4B中共有2个岩性圈闭。图5A和图5B分别为图4A和图4B的投影图,通过图5A和图5B,可以更快地查清岩性圈闭所在的平面位置。
S104,在三维岩性圈闭中获取油气运移节点。
在本发明实施例中,岩性圈闭体内储层的最底层均为油气开始注入点,也是与烃源层的连通点。在本发明实施例中,以毛细管力为阻力、浮力为驱动力,按照两者之差最小的原则,从烃源连通点追踪油气运移节点,直到节点为岩性圈闭边界为止。
S105,根据油气运移节点生成油气运移路径信息。
在本发明实施例中,把追踪节点连成线,就构成了油气运移的最佳路线,任意三维网格节点p(i,j,k)中的油气,其向上(k方向)、向左或右(i方向)、向前或后(j方向),分别就有毛细管阻力和地层水的浮力,把两种力之差相应地记为fk+1、fi-1、fi+1、fj-1和fj+1,通过对比它们之间的大小,来确定油气的运移方向,具体是:
如果fk+1最小,则油气向上运移;
如果fi-1最小,则油气向左运移;
如果fi+1最小,则油气向右运移;
如果fj-1最小,则油气向前运移;
如果fj+1最小,则油气向后运移。
当阻力最小方法为圈闭边界时,则次小的阻力对应的方向为油气运移方向,如果再遇到边界,则依次类推,直到周围全为边界或被充满或毛细管阻力大于浮力为止。
本发明实施例提供的油气运移路径生成方法与现有技术相比,研究对象是三维空间的岩性圈闭,模拟对象为等时三维空间网格体,即顺着地层界面划分网格体的顶底界,网格高度是变化的,且网格体较小(高度可精细到10m);不考虑粘滞力,只考虑油气或气水两相,要求的参数和边界条件也少,如不需要渗透率等参数。
本发明实施例提供的油气运移路径生成方法通过确定三维岩性圈闭体的边界、判定其是否与烃源连通,采用浮力与毛细管力平衡的方法,在岩性圈闭体内从烃源连通点追踪油气运移路径,可以确定油气在岩性圈闭中的聚集位置,为油气钻探井位部署提供最重要依据。
图6是本发明另一实施例提供的一种油气运移路径生成方法流程图,如图6所示,与图1所示的方法不同的是,图6所示的油气运移路径生成方法还包括:
S106,根据油气运移路径信息获取油气充注量信息。
在本发明实施例中,依照油气运移最佳路线,从源点开始逐一计算油气在网格体的散失量,其中气的散失量包括岩石的吸附气量和孔隙水的溶解气量,油的散失量主要指孔隙中的残余油量,根据最小残余油饱和度计算。
油气充注量等于注入圈闭的油气量减去在运移途中油气的散失量。油气充注网格体的顺序与油气运移通过网格体的顺序正好相反,即最先充注油气的网格体为运移路线的终点,然后沿着运移路线逐一后退直到油气充完为止。
在本发明实施例中,最先充注油气的网格体为运移路线的终点p(i,j,k)。当充注量大于p(i,j,k)网格容量时,充注未完成;则沿着运移路线向后退一步,该网格为p-1网格。此时把已被充满的网格p(i,j,k)设为边界,然后以p-1网格为起点重新追踪运移路径。计算新路径中油气的散失量和剩余的充注量后,当剩余的充注量大于被充注网格可容量时,重复充注油气的过程,直到剩余的充注量小于被充注网格可容量时停止充注。充注停止后,将所有被充注的网格的聚集量相加得到最终的岩性圈闭油气充注量。
在本发明实施例中,孔隙度下限为6%和5.5%时,模拟出的天然气量分别为3050×108m3和2120×108m3。可见孔隙度下限设置,对模拟结果影响很大。
本发明实施例提供的油气运移路径生成方法通过确定三维岩性圈闭体的边界、判定其是否与烃源连通,采用浮力与毛细管力平衡的方法,在岩性圈闭体内从烃源连通点追踪油气运移路径模拟油气充注量,可以得到岩性圈闭中的油气聚集量,为评估圈闭经济价值和最终决策圈闭钻探提供依据,并动态展示油气在岩性圈闭中的充注过程,为深入揭示油气成藏过程,提供可视化效果。
实施例二
图7是本发明一实施例提供的一种油气运移路径生成装置框图,如图7所示,油气运移路径生成装置700包括:
结构信息生成单元701,用于生成三维地质体层面结构信息,所述的三维地质体最底层为烃源层,最顶层为盖层,中间为多层储层。
在本发明实施例中,结构信息生成单元701首先生成三维地质体层面结构信息,以生、储、盖组合的三维地质体层面模型为例,纵向上分为k+2层,最底层为烃源层,最顶层为盖层,中间k层为储层,由下向上储层分为细层1、细层2、细层3、...、细层k等;在平面上划分i×j个网格,网格边界尽可能与构造线(如断层线等)一致。这样储层体共有i×j×k个网格体,i、j、k均为正整数。
如图2所示,在本发明的一实施例中,结合具体应用实例进行说明,应用实例区东西长92km,南北宽70km,有效面积3855km2,埋深在2060m~2420m之间,海拔线在-1760m~-2120m左右,厚度在76m~140m之间。纵向上分为12层,最底层为烃源层为须一段(T3x1),厚度小于50m;最顶层为盖层为须三段(T3x3),厚度在40m~110m之间,中间10层为储层须二段(T3x2)。平面模拟网格为每平方公里一格,即92x70格(包括边界外共6440格)。
在本发明实施例中,三维地质体层面模型的参数包括模拟层的顶底界构造图,来自常规地震解释与成图。
孔隙度获取单元702,用于获取储层的孔隙度信息。
在本发明实施例中,孔隙度获取单元702通过测井获取储层的孔隙度和砂岩百分含量等地质体属性参数。通过储层的孔隙度和砂岩百分含量等参数的采集与分层插值,完成储层体属性建模,具体如图3所示。
岩性圈闭获取单元703,用于根据孔隙度下限φmin获取与烃源层接触的储层中孔隙度大于孔隙度下限φmin的储层连通体,每个连通体对应一个三维岩性圈闭。
在本发明实施例中,给定岩性圈闭的孔隙度下限φmin,岩性圈闭获取单元703采用递归算法搜索与烃源层接触的储层中孔隙度大于孔隙度下限φmin的储层连通体,每个连通体对应一个三维岩性圈闭。
在本发明实施例中,采用孔隙度下限φmin为6%和5.5%进行对比说明,模拟对象为天然气,采用递归算法搜索与烃源层接触的储层中孔隙度大于下限的储层连通体,如图4A和图4B所示,图4A为孔隙度下限φmin为6%时的岩性圈闭立体图,图4B为孔隙度下限φmin为5.5%时的岩性圈闭立体图,其中在图4A中共有4个岩性圈闭,而在图4B中共有2个岩性圈闭。图5A和图5B分别为图4A和图4B的投影图,通过图5A和图5B,可以更快地查清岩性圈闭所在的平面位置。
运移节点获取单元704,用于在三维岩性圈闭中获取油气运移节点。
在本发明实施例中,岩性圈闭体内储层的最底层均为油气开始注入点,也是与烃源层的连通点。在本发明实施例中,运移节点获取单元704以毛细管力为阻力、浮力为驱动力,按照两者之差最小的原则,从烃源连通点追踪油气运移节点,直到节点为岩性圈闭边界为止。
运移路径生成单元705,用于根据油气运移节点生成油气运移路径信息。
在本发明实施例中,把追踪节点连成线,就构成了油气运移的最佳路线。任意三维网格节点p(i,j,k)中的油气,其向上(k方向)、向左或右(i方向)、向前或后(j方向),分别就有毛细管阻力和地层水的浮力,把两种力之差相应地记为fk+1、fi-1、fi+1、fj-1和fj+1,通过对比它们之间的大小,来确定油气的运移方向,具体是:
如果fk+1最小,则油气向上运移;
如果fi-1最小,则油气向左运移;
如果fi+1最小,则油气向右运移;
如果fj-1最小,则油气向前运移;
如果fj+1最小,则油气向后运移。
当阻力最小方法为圈闭边界时,则次小的阻力对应的方向为油气运移方向,如果再遇到边界,则依次类推,直到周围全为边界或被充满或毛细管阻力大于浮力为止。
本发明实施例提供的油气运移路径生成装置与现有技术相比,研究对象是三维空间的岩性圈闭,模拟对象为等时三维空间网格体,即顺着地层界面划分网格体的顶底界,网格高度是变化的,且网格体较小(高度可精细到10m);不考虑粘滞力,只考虑油气或气水两相,要求的参数和边界条件也少,如不需要渗透率等参数。
本发明实施例提供的油气运移路径生成装置通过确定三维岩性圈闭体的边界、判定其是否与烃源连通,采用浮力与毛细管力平衡的方法,在岩性圈闭体内从烃源连通点追踪油气运移路径,可以确定油气在岩性圈闭中的聚集位置,为油气钻探井位部署提供最重要依据。
图8是本发明另一实施例提供的一种油气运移路径生成装置框图,如图8所示,与图7所示的装置不同的是,图8所示的油气运移路径生成装置还包括:
充注量获取单元706,用于根据油气运移路径信息获取油气充注量信息。
在本发明实施例中,充注量获取单元706依照油气运移最佳路线,从源点开始逐一计算油气在网格体的散失量,其中气的散失量包括岩石的吸附气量和孔隙水的溶解气量,油的散失量主要指孔隙中的残余油量,根据最小残余油饱和度计算。
油气充注量等于注入圈闭的油气量减去在运移途中油气的散失量。油气充注网格体的顺序与油气运移通过网格体的顺序正好相反,即最先充注油气的网格体为运移路线的终点,然后沿着运移路线逐一后退直到油气充完为止。
在本发明实施例中,最先充注油气的网格体为运移路线的终点p(i,j,k)。当充注量大于p(i,j,k)网格容量时,充注未完成;则沿着运移路线向后退一步,该网格为p-1网格。此时把已被充满的网格p(i,j,k)设为边界,然后以p-1网格为起点重新追踪运移路径。计算新路径中油气的散失量和剩余的充注量后,当剩余的充注量大于被充注网格可容量时,重复充注油气的过程,直到剩余的充注量小于被充注网格可容量时停止充注。充注停止后,将所有被充注的网格的聚集量相加得到最终的岩性圈闭油气充注量。
在本发明实施例中,孔隙度下限为6%和5.5%时,模拟出的天然气量分别为3050×108m3和2120×108m3。可见孔隙度下限设置,对模拟结果影响很大。
本发明实施例提供的油气运移路径生成装置通过确定三维岩性圈闭体的边界、判定其是否与烃源连通,采用浮力与毛细管力平衡的方法,在岩性圈闭体内从烃源连通点追踪油气运移路径模拟油气充注量,可以得到岩性圈闭中的油气聚集量,为评估圈闭经济价值和最终决策圈闭钻探提供依据,并动态展示油气在岩性圈闭中的充注过程,为深入揭示油气成藏过程,提供可视化效果。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种油气运移路径生成方法,其特征在于,所述的方法包括:
生成三维地质体层面结构信息,所述的三维地质体最底层为烃源层,最顶层为盖层,中间为多层储层;
获取储层的孔隙度信息;
根据孔隙度下限φmin获取与烃源层接触的储层中孔隙度大于孔隙度下限φmin的储层连通体,每个连通体对应一个三维岩性圈闭;
在三维岩性圈闭中获取油气运移节点p(i,j,k);
根据油气运移节点p(i,j,k)生成油气运移路径信息;
所述的储层包括i×j×k个网格体,其中平面上包括i×j个网格,网格边界与构造线一致,k为储层的层数,其中i、j、k为正整数;
所述的在三维岩性圈闭中获取油气运移节点p(i,j,k)包括:以三维岩性圈闭体内储层最下层为油气开始注入点,根据毛细管力和浮力之差最小的原则从注入点开始生成油气运移节点p(i,j,k),直到岩性圈闭边界为止;
根据油气运移节点p(i,j,k)生成油气运移路径信息包括:
根据油气运移节点p(i,j,k)中油气分别具有的毛细管阻力和地层水的浮力,得到毛细管阻力和地层水的浮力之差为fk+1、fi-1、fi+1、fj-1和fj+1,其中k的方向表示向上的方向,i的方向表示向左或右的方向,j的方向表示向前或后的方向,
如果fk+1最小,则油气向上运移;
如果fi-1最小,则油气向左运移;
如果fi+1最小,则油气向右运移;
如果fj-1最小,则油气向前运移;
如果fj+1最小,则油气向后运移。
2.根据权利要求1所述的油气运移路径生成方法,其特征在于,所述的方法还包括:
根据油气运移路径信息获取油气充注量信息;
所述的根据油气运移路径获取油气充注量信息包括:
在油气运移路径的终点的油气运移节点p(i,j,k)充注油气,当充注量大于p(i,j,k)网格可容量时,则以被充满的网格p(i,j,k)作为边界,沿油气运移路径后退一格至网格体p-1,以p-1网格体为起点重新生成油气运移路径;
当剩余的充注量小于被充注网格体容量时,根据所有被充注的网格体的聚集量获取岩性圈闭油气充注量信息。
3.一种油气运移路径生成装置,其特征在于,所述的装置包括:
结构信息生成单元,用于生成三维地质体层面结构信息,所述的三维地质体最底层为烃源层,最顶层为盖层,中间为多层储层;
孔隙度获取单元,用于获取储层的孔隙度信息;
岩性圈闭获取单元,用于根据孔隙度下限φmin获取与烃源层接触的储层中孔隙度大于孔隙度下限φmin的储层连通体,每个连通体对应一个三维岩性圈闭;
运移节点获取单元,用于在三维岩性圈闭中获取油气运移节点p(i,j,k);
运移路径生成单元,用于根据油气运移节点p(i,j,k)生成油气运移路径信息;
所述的储层包括i×j×k个网格体,其中平面上包括i×j个网格,网格边界与构造线一致,k为储层的层数,其中i、j、k为正整数;
所述的运移节点获取单元以三维岩性圈闭体内储层最下层为油气开始注入点,根据毛细管力和浮力之差最小的原则从注入点开始生成油气运移节点p(i,j,k),直到岩性圈闭边界为止;
所述的运移路径生成单元根据油气运移节点p(i,j,k)中油气分别具有的毛细管阻力和地层水的浮力,得到毛细管阻力和地层水的浮力之差为fk+1、fi-1、fi+1、fj-1和fj+1,其中k的方向表示向上的方向,i的方向表示向左或右的方向,j的方向表示向前或后的方向,
如果fk+1最小,则油气向上运移;
如果fi-1最小,则油气向左运移;
如果fi+1最小,则油气向右运移;
如果fj-1最小,则油气向前运移;
如果fj+1最小,则油气向后运移。
4.根据权利要求3所述的油气运移路径生成装置,其特征在于,所述的装置还包括:
充注量获取单元,用于根据油气运移路径信息获取油气充注量信息;
所述的充注量获取单元在油气运移路径的终点的油气运移节点p(i,j,k)充注油气,当充注量大于p(i,j,k)网格可容量时,则以被充满的网格p(i,j,k)作为边界,沿油气运移路径后退一格至网格体p-1,以p-1网格体为起点重新生成油气运移路径;当剩余的充注量小于被充注网格体容量时,根据所有被充注的网格体的聚集量获取岩性圈闭油气充注量信息。
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CN201010219162A CN101915088B (zh) | 2010-06-25 | 2010-06-25 | 一种油气运移路径生成方法与装置 |
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