CN103089228B - 一种泥质白云岩地面交联酸携砂酸压方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种泥质白云岩地面交联酸携砂酸压方法。包括:采用地面交联酸酸压与地面交联酸携砂酸压相结合,即前置液阶段采用地面交联酸酸压;主加砂阶段采用地面交联酸携砂酸压。本发明所述方法工艺简单、便于操作、施工效果明显,可广泛用于泥质白云岩等复杂岩性油气藏改造施工中;由于通过酸压与加砂酸压技术联作,最大限度地形成一条深穿透、更持久导流能力的支撑裂缝,发挥酸蚀裂缝与支撑裂缝的双重作用,极大地提高人工裂缝的导流能力和油井产能。

Description

一种泥质白云岩地面交联酸携砂酸压方法
技术领域
[0001] 本发明涉及储层改造技术领域,进一步地说,是涉及一种泥质白云岩地面交联酸 携砂酸压方法。
背景技术
[0002] 泥质白云岩油藏是一种复杂岩性油气藏。该类油气藏不仅孔隙度、渗透率低,而且 泥质含量高,因此需要进行储层改造才能经济开采。
[0003] 本发明以前,针对泥质白云岩等复杂岩性油气藏的储层改造方法普遍采用常规水 力压裂方法,即利用地面高压栗组,以大大超过地层吸收能力的排量将高粘液体注入井中, 在井底附近地层产生裂缝并加入一定数量的支撑剂来支撑裂缝,获得导流能力,增加油井 产量;但是由于泥质白云岩等复杂岩性油藏裂缝发育、泥质含量高等特点,该方法存在施工 压力高、裂缝延伸、铺砂浓度受限制和砂堵等风险,明显降低了油井产能的发挥,影响了压 裂施工的效果。
[0004] 针对泥质白云岩等复杂岩性油气藏的储层改造,也采用酸压方法。即采用盐酸之 类的酸用足以压开地层或张开存在的天然裂缝的压力注入白云岩油气藏中的一种增产措 施方法;但是该方法的主要缺陷是酸岩反应速度快、滤失大、裂缝短、刻蚀裂缝壁面较均匀, 裂缝的导流能力损失严重,导致酸压效果差。
[0005] US5310003公开了一种地层的酸压方法,在油藏中注入不同体积的低、高密度酸, 可以选择性的控制上部和下部的裂缝。具体来讲,以足够的压力,在井筒周围的上部油藏 注入低密度酸,使裂缝在上部储层延伸;以足够的压力,在井筒周围的下部油藏注入高密度 酸,使裂缝在下部储层延伸;因此,在下部储层延伸的裂缝的上部,与在上部储层延伸的裂 缝的下部相交;低密度酸仍然在油藏上部储层延伸的裂缝里,而高密度酸仍然在油藏下部 储层延伸的裂缝里。
[0006] 中国专利CN101353958公开了一种油气井开采温控变粘酸酸压裂方法,主要技术 特征:温控变粘酸变粘控制;温控变粘酸酸压裂;前置液温控变粘酸压裂;温控变粘酸闭合 酸压裂。该方法解除储层或炮眼钻井液完井液等原有的伤害;可以直接压开储层形成裂缝; 可以形成的高导流酸蚀裂缝,是一种单一的酸压工艺。
[0007] 文献《狮31井交联酸酸压加砂技术的应用》(油气井测试,2007年,第16卷,增 刊)中公开了:先用交联酸压开裂缝,用稳定排量带入低砂比(4%)两段支撑剂段塞;再用 交联酸深度酸压加砂,最后注入顶替液。瞬时最高砂比28 %,酸压后可实现自喷排液和生 产。文献中的工艺只是交联酸酸压+交联酸携砂酸压的简单组合,缺少闭合酸化工艺,并且 主加砂阶段未见采用相关配套技术。
[0008] 文献《靖边气田白云岩储层交联酸酸压技术实践》(油气地质与采收率,2008年, 15卷,第6期)中公开了:先采取交联酸压开裂缝,再用交联酸加砂,加砂完毕裂缝闭合后, 注入闭合酸,最后注入顶替液适当过顶替。但此文献的研究储层的白云岩与泥质白云岩有 明显不同,此文献所公开的内容并不适用泥质白云岩等复杂储层。文献的工艺只是交联酸 酸压+交联酸携砂酸压+闭合酸化的单一组合,只是采用不加砂的交联酸酸压并且文献中 主加砂阶段未见采用相关配套技术;文献中的交联酸的配制方法的比较复杂,容易造成交 联酸配制不均匀从而影响施工效果。
[0009]目前,泥质白云岩油藏国内外缺乏改造的经验,还没有一种与之相适应的有效改 造方法。
发明内容
[0010] 为解决现有技术中存在的问题,实现对泥质白云岩等复杂岩性油气藏的高效改 造,本发明提供了一种泥质白云岩地面交联酸携砂酸压方法。通过酸压与加砂酸压技术联 作,最大限度地形成一条深穿透、更持久导流能力的支撑裂缝,发挥酸蚀裂缝与支撑裂缝的 双重作用,极大地提高人工裂缝的导流能力和油井产能。
[0011] 本发明的目的是提供一种泥质白云岩地面交联酸携砂酸压方法。
[0012] 本发明所述的方法采用地面交联酸酸压与地面交联酸携砂酸压相结合;其包括前 置液阶段和主加砂阶段;其中所述前置液阶段采用地面交联酸酸压;所述主加砂阶段采用 地面交联酸携砂酸压。
[0013] 优选地,本发明的方法还可以包括:地面交联酸酸压、地面交联酸携砂酸压与闭合 酸化相结合。
[0014] 以上所述的前置液阶段优选采用高浓度地面交联酸酸压。
[0015] 以下对本发明的方法做更具体的描述。
[0016] 地面交联酸可采用现有技术中通常的地面交联酸,本发明中,地面交联酸的配方 采用以下两种之一:
[0017] 地面交联酸液 I :HC1 20 % ;SIAGE-03 稠化剂 0. 8 % ;SIACI-05 缓蚀剂 1 % ; SIAAM-02 调理剂 0. 3% ;SIACA-06 交联剂 1. 0% ;SIAMA-01 多功能添加剂 0. 3% ;SIAAS-10 防膨剂〇. 5% ;SIACA-03助排剂0. 3% ;SIADM-09破乳剂0. 1% ;其余是水;
[0018] 地面交联酸液 II :HC1 20% ;SIAGE-03 稠化剂 1. 0-1. 2% ;SIACI-05 缓蚀剂 1% ; SIAAM-02 调理剂 0. 3% ;SIACA-06 交联剂 1. 0% ;SIAMA-01 多功能添加剂 0. 3% ;SIAAS-10 防膨剂〇. 5% ;SIACA-03助排剂0. 3% ;SIADM-09破乳剂0. 1% ;其余是水。
[0019] 以上交联酸的各组分中盐酸市售而得;其余各牌号助剂均由中国石油化工股份有 限公司石油工程技术研究院生产并出售。
[0020] 所述地面交联酸酸压与地面交联酸携砂酸压相结合即:
[0021] 所述前置液阶段采用地面交联酸酸压;所述地面交联酸酸压可采用本领域内通常 的地面交联酸酸压方法;所述的前置液阶段采用的支撑剂可采用现有技术中通常采用的支 撑剂,本发明中优选支撑剂配方为:30目~50目陶粒。
[0022] 所述主加砂阶段采用地面交联酸携砂酸压;所述地面交联酸携砂酸压可采用本领 域内通常的地面交联酸酸压方法;主加砂阶段采用支撑剂可采用现有技术中通常采用的支 撑剂,本发明中优选配方为:30目~50目陶粒,或40目~60目陶粒,或30目~50目与40 目~60目陶粒组合。
[0023] 为了增加压裂效果,在主加砂阶段之后设有闭合酸化阶段;
[0024] 所述闭合酸酸液配方采用以下两种之一:
[0025] 各组分以重量百分比计,
[0026] 闭合酸 I :HC1 20% ;SIACI-05 缓蚀剂 2% ;SIAAS-10 防膨剂 2% ;SIACA-03 助排 剂1% ;SIADM-09破乳剂2% ;SIAFS-01防渣铁稳剂2% ;其余是水;
[0027] 闭合酸 II :HC1 20 % ;HAC 3 % ;SIACI-05 缓蚀剂 2 % ;SIAAS-10 防膨剂 2 % ; SIACA-03助排剂1% ;SIADM-09破乳剂2% ;SIAFS-01防渣铁稳剂2% ;其余是水。
[0028] 以上闭合酸酸液的各组分中盐酸市售而得;其余各牌号助剂均由中国石油化工股 份有限公司石油工程技术研究院生产并出售。
[0029] 所述闭合酸化阶段之后设有顶替液阶段,以低排量注入顶替液;顶替液可采用现 有技术中通常采用的顶替液,如盐溶液,比如氯化钾水溶液,其浓度根据经验而定。本发明 中优选顶替液为重量浓度为2 %的氯化钾水溶液。
[0030] 在具体实施中,可根据具体情况采用高浓度地面交联酸酸压与地面交联酸携砂酸 压;或高浓度地面交联酸酸压、地面交联酸携砂酸压与闭合酸化。
[0031] 以上所述"高浓度"是一个相对的概念,本发明所采用的地面交联酸液可选自以上 所述地面交联酸液I和地面交联酸液II,主要的区别就是地面交联酸液I的稠化剂浓度是 0. 8%,地面交联酸液II的稠化剂浓度是1. 0-1. 2%。所述的稠化剂的主要作用就是酸液增 稠增粘,因此地面交联酸液II的浓度要比地面交联酸液I的浓度高。故此前置液阶段的地 面交联酸优选高浓度的地面交联酸。
[0032] 更具体步骤如下:
[0033] A设计小型压裂测试来确定交联酸滤失特性、交联酸效率及裂缝形成和延伸扩展 压力的特性及摩阻大小。根据小型压裂测试求得的结果及时调整前置液用量和排量等施工 参数,达到认识储层和提高施工成功率的目的;
[0034] 小型压裂测试就是在正式压裂之前,以较少的液体来进行地层、压力参数和液体 参数求取的测试。小型压裂测试可有效地确定在特定地层条件下的岩石力学参数,验证固 井质量的好坏,与优质压裂液相结合,可有效地控制缝高,对整装区块进行测试压裂,可提 高压裂作业的成功率,并能用于确定压裂的施工排量、规模及参数优化。小型压裂测试技术 是比较成熟的现有技术,应用小型测试压裂技术,可获得油井的破裂压力、闭合压力、闭合 时间、压裂液的滤失系数等参数。
[0035] B前置液阶段采用地面交联酸以稳定排量进行酸压,为了打磨裂缝壁面、降低液体 滤失和施工压力,采取多级小粒径、高强度支撑剂段塞打磨技术;
[0036] 多级小粒径、高强度支撑剂段塞打磨技术:注入一段含小粒径支撑剂的酸液,再注 入一段不含小粒径支撑剂的酸液,如此反复,即是支撑剂段塞打磨技术;
[0037] C主加砂阶段采取小粒径、高强度支撑剂或支撑剂组合、地面交联酸携砂液变粘 度、多级变排量综合控缝高、降滤失、深穿透技术和低起点、小台阶、多段塞,控制最高砂液 比的多级加砂技术;
[0038] 通常来说压裂用的支撑剂有30目~50目、40目~60目、16目~20目,目数越大, 粒径就越小,一般采用粒径较小的40目~60目、30目~50目2种粒径组合。
[0039] 地面交联酸液I的稠化剂浓度是0. 8%,粘度比如是50mPa. s ;地面交联酸液II的 稠化剂浓度是1. 0-1. 2%,粘度比如是70mPa. S ;这就是变粘度。其作用是先用粘度高的地 面交联酸液II压裂造缝和降温(飘黄色的为修改后的内容,下同),然后用粘度低的地面交 联酸液I携砂,以形成指进的效果。
[0040] "多级变排量综合控缝高、降滤失、深穿透技术"指的是:多级变排量比如说2. 5m3/ min-3m3/min就是变排量,其作用是低排量的时候,裂缝内的静压力较小,缝高容易控制,提 高排量的时候缝内静压力提高,有利于加砂和使裂缝长度增加,也就是变排量比单一排量 裂缝的穿透距离要远。降滤失作用主要是由压裂液的粘度和加入小粒径支撑剂来实现的。
[0041] 深穿透技术就是指裂缝在横向上延伸尽可能长,以增加油气流的通道,提高单井 的产能;变排量、控缝高、降滤失等技术都有利于深穿透。
[0042] 低起点、小台阶、多段塞,这3个技术都是在加砂时候的专业用语。低起点就是指 加砂的初始砂比低,比如说5%;小台阶就是砂比以小幅度增加,比如5% -8% -11% -14%; 多段塞就是指注入一段含砂的液体,再注入一段不含砂的液体,如此反复,目的是判断含砂 液体中的砂子进入地层时候的压力,如果压力正常就继续保持或逐渐提高砂比加砂施工, 如果压力过高,则要及时调低砂比施工,避免压力过高或者砂堵,导致施工失败。
[0043] 控制最高砂液比就是控制砂比,正如上面一个解释,如果以30%的砂比加砂,施工 压力不平稳或者过高,那么就不能进一步提高砂比,比如说提高到35%,而是控制在30% 的砂比之下,进行加砂施工。主要目的就是防止砂堵。
[0044] 多级加砂就是指在压裂过程中低排量注入前置液及一部分低粘混砂液,在近井 裂缝内形成砂堤,然后瞬间提尚排量,在保证不发生砂堵的如提下,逐步提尚砂比,比如: 5% -8% -11% -14% -17% -20% -25%,直至施工结束。
[0045] D闭合酸化阶段,逐步降排量注入闭合酸;
[0046] E顶替液阶段,以低排量注入顶替液。
[0047] 所述的前置液阶段采用地面交联酸液I、II两个配方,可根据小型压裂测试结果 选择配方;所述酸液是由下述重量百分比的原料组成:
[0048] 地面交联酸液 I :HC1 20% ;SIAGE-03 稠化剂 0. 8% ;SIACI-05 缓蚀剂 1 % % SIAAM-02 调理剂 0· 3 ;SIACA-06 交联剂 1. 0% ;SIAMA-01 多功能添加剂 0· 3% ;SIAAS-10 防 膨剂0. 5% ;SIACA-03助排剂0. 3% ;SIADM-09破乳剂0. 1% ;其余是水。
[0049] 地面交联酸液 II :HC1 20% ;SIAGE-03 稠化剂 1. 0-1. 2% ;SIACI-05 缓蚀剂 1 %% SIAAM-02 调理剂 0· 3 ;SIACA-06 交联剂 1. 0% ;SIAMA-01 多功能添加剂 0· 3% ;SIAAS-10 防 膨剂0. 5% ;SIACA-03助排剂0. 3% ;SIADM-09破乳剂0. 1% ;其余是水。
[0050] 所述的主加砂阶段采用的地面交联酸液配方同前置液阶段采用地面交联酸液I。
[0051] 所述的前置液阶段采用小粒径、高强度支撑剂配方:30目~50目陶粒。
[0052] 所述的主加砂阶段采用小粒径、高强度支撑剂或支撑剂组合配方:30目~50目陶 粒,或40目~60目陶粒,或30目~50目与40目~60目陶粒组合。
[0053] 所述的闭合酸化阶段采用两个配方,可根据岩心溶蚀实验选择配方;所述酸液是 由下述重量百分比的原料组成:
[0054] 闭合酸酸液 I :HC1 20% ;SIACI-05 缓蚀剂 2% ;SIAAS-10 防膨剂 2% ;SIACA-03 助排剂1% ;SIADM-09破乳剂2% ;SIAFS-01防渣铁稳剂2% ;其余是水。
[0055] 闭合酸酸液 II :HC1 20% ;HAC 3% ;SIACI-05 缓蚀剂 2% ;SIAAS-10 防膨剂 2% ; SIACA-03助排剂1% ;SIADM-09破乳剂2% ;SIAFS-01防渣铁稳剂2% ;其余是水。
[0056] 所述的顶替液阶段采用顶替液配方,由下述重量百分比的原料组成:KCL2% ;其余 是水。
[0057] 本发明设计合理、工艺简单、便于操作、施工效果明显,可广泛用于泥质白云岩等 复杂岩性油气藏改造施工中;由于通过酸压与加砂酸压技术联作,最大限度地形成一条深 穿透、更持久导流能力的支撑裂缝,发挥酸蚀裂缝与支撑裂缝的双重作用,极大地提高人工 裂缝的导流能力和油井产能。
附图说明
[0058] 图1 A井施工曲线图
[0059] 图2 B井施工曲线图
具体实施方式
[0060] 下面结合实施例,进一步说明本发明。
[0061] 实例1:A井
[0062] 该井是一口评价井,油层岩性为泥质白云岩,泥质含量45 %,射孔井段 1765.5-1788. lm、17.8m/8n,渗透率 10. 5X10 3um2,孔隙度 11. 7%,声波时差 211. lus/m, 含油饱和度42. 15%,井温70°C,属于典型的低温、低孔、低渗复杂岩性储层,常规试油无产 能。为了最大限度地降低储层和裂缝伤害、控制裂缝高度和提高压开程度,形成一条深穿 透、更持久导流能力的支撑裂缝,达到深部酸压并增加措施有效期的目的,设计采用高浓度 交联酸酸压+交联酸携砂酸压+闭合酸化的方法。具体方法是:
[0063] (1)通过小型压裂测试结果分析,产层闭合压力梯度达到0· 0246MPa/m,裂缝内净 压力3-4MPa左右,液体效率仅有20%左右,从G函数没有明显发现多裂缝存在迹象。鉴于 此,正式酸压施工要适当增大前置液的用量为140m 3左右,提高排量到3. 5-4. 0m3/min,降低 施工砂比至10 %左右,最高砂比控制在30%,若段塞进入地层后井口压力没有大幅升高, 且很快恢复到正常水平,则可考虑适当提高平均砂比到15%,最高砂比40%。
[0064] (2)酸压施工采用卡封护套管柱;封隔器采用Y221-114。
[0065] (3)采用地面交联酸进行预处理,排量2. 5m3/min,施工压力44MPa,注入上转向剂 3t,停栗20min,待转向剂上浮。
[0066] (4)前置液阶段采用地面交联酸II,排量3. 5m3/min,破裂压力44. 9MPa,栗注2级 前置液段塞,砂比分别为3-5 %和7-10 %,共加30-50目陶粒5m3,施工压力为43. 5MPa,前 置液用量141m3。
[0067] (5)主加砂阶段采用地面交联酸I,排量3. 5m3/min加砂,施工压力平稳,说明缝 高得到较好的控制,裂缝在储层内延伸扩展较好,施工后期排量提高到4. 0m3/min,砂比从 10%线性递增至40%,最高砂比40%,平均砂比11. 2%,加30-50目陶粒17m3,携砂液(地 面交联酸I) 101. lm3停栗压力27. 8MPa。
[0068] (6)闭合酸阶段采用闭合酸I,施工排量4. 0m3/min逐步降低到1. 5m3/min,注入闭 合酸20m3。
[0069] (7)顶替液阶段,施工排量降低到1. 0m3/min注入顶替液9m3,顶替液为浓度2 %的 氯化钾水溶液。
[0070] (8)附图1是A井正式酸压施工曲线示意图,施工参数和设计参数的对比来看,达 到了设计要求。
[0071] (9)正式酸压停栗压降拟合,刻蚀裂缝长度达到了 120m,裂缝高度被控制在50m 内,裂缝内支撑剂铺砂浓度达到了 1. 26kg/m2,刻蚀裂缝导流能力超过20um2. cm。
[0072] (10)根据现场裂缝监测结果表明,A井人工裂缝方向为北东向78.8°。测得压裂 人工裂缝方位、近井裂隙见表1。
[0073] 表1A井酸压人工裂缝监测结果
[0074]
Figure CN103089228BD00081
[0075] 实例2 :B井
[0076] 该井是一口预探井,油层岩性为白云质泥岩,泥质含量52 %,射孔井段 2335. 9-2339. 3m,3. 4m/2n,孔隙度 13. 5 %,声波时差 296. 9us/m,含油饱和度 32. 5 %,井温 72°C,该井常规试油无产能。为了落实产能和液性,设计采用交联酸酸压+交联酸携砂酸压 +闭合酸化工艺。具体方法是:
[0077] (1)通过小型压裂测试结果分析,产层闭合压力梯度达到0· 0244-0. 0249MPa/m, 裂缝内净压力7-8MPa左右,液体效率40%左右,从G函数没有明显发现多裂缝存在迹象。 鉴于此,正式酸压施工要适当提高排量到3. 5-4. 0m3/min,降低施工砂比至10%左右,最高 砂比控制在25 %,若段塞进入地层后井口压力没有大幅升高,且很快恢复到正常水平,则可 考虑适当提高平均砂比到15%,最高砂比30%。
[0078] (2)酸压施工采用光油管管柱;底部带井下压力温度测试仪。
[0079] (3)前置液阶段采用地面交联酸I,排量3. 5m3/min,破裂压力63. 2MPa,栗注2级 前置液段塞,砂比分别为3-5 %和5-10 %,共加30-50目陶粒4. 5m3,施工压力为60MPa,前 置液用量121. 7m3。
[0080] (4)主加砂阶段采用地面交联酸I,排量3. 5m3/min加砂,施工压力平稳,说明裂缝 在储层内延伸扩展较好,后排量提高到4. 0m3/min继续加砂,施工后期压力有所增加,说明 裂缝在储层的延伸受到阻碍,停栗压力38MPa,加30-50目陶粒17m 3,最高砂比30%,平均砂 比12%,携砂液96. 3m3。
[0081] (5)闭合酸阶段采用闭合酸I,施工排量4. 0m3/min逐步降低到1. 5m3/min,注入闭 合酸20m3。
[0082] (6)顶替液阶段,施工排量降低到1. 0m3/min注入顶替液13m3。
[0083] (7)附图2是B井正式酸压施工曲线示意图,施工参数和设计参数的对比来看,达 到了设计要求。
[0084] (8)正式酸压停栗压降拟合,刻蚀裂缝长度达到了 140m,裂缝高度被控制在25m 内,裂缝内支撑剂铺砂浓度达到了 1. 53kg/m2,刻蚀裂缝导流能力超过20um2. cm。
[0085] (9)根据现场裂缝监测结果表明,B井人工裂缝方向为北西向79. Γ。测得压裂 人工裂缝方位、近井裂隙见表2。监测的酸蚀裂缝长度、高度与设计以及压后拟合的裂缝长 度、高度有很好的符合性。
[0086] 表2Β井酸压人工裂缝监测结果

Claims (8)

1. 一种泥质白云岩地面交联酸携砂酸压方法,其特征在于采用地面交联酸酸压与地面 交联酸携砂酸压相结合;所述方法包括前置液阶段和主加砂阶段;其中所述前置液阶段采 用地面交联酸酸压;所述主加砂阶段采用地面交联酸携砂酸压,其中,所述前置液阶段采用 的地面交联酸的浓度高于主加砂阶段携砂酸压采用的地面交联酸的浓度;所述主加砂阶段 采取小粒径、高强度支撑剂或支撑剂组合、地面交联酸携砂液变粘度、多级变排量综合控缝 高、降滤失、深穿透技术和低起点、小台阶、多段塞,控制最高砂液比的多级加砂技术。
2. 如权利要求1所述的泥质白云岩地面交联酸携砂酸压方法,其特征在于所述方法包 括在主加砂阶段之后设有闭合酸化阶段。
3. 如权利要求2所述的泥质白云岩地面交联酸携砂酸压方法,其特征在于:所述闭合 酸化阶段之后设有顶替液阶段,以低排量注入顶替液。
4. 如权利要求3所述的泥质白云岩地面交联酸携砂酸压方法,其特征在于:所述顶替 液为盐溶液。
5. 如权利要求1所述的泥质白云岩地面交联酸携砂酸压方法,其特征在于: 设计小型压裂测试来确定前置液阶段采用的地面交联酸滤失特性、前置液阶段采用的 地面交联酸效率及裂缝形成和延伸扩展压力的特性及摩阻大小;根据小型压裂测试结果调 整用作前置液的地面交联酸用量和排量。
6. 如权利要求5所述的泥质白云岩地面交联酸携砂酸压方法,其特征在于: 所述前置液阶段采用地面交联酸以稳定排量进行酸压,并采取多级小粒径、高强度支 撑剂段塞打磨技术。
7. 如权利要求6所述的泥质白云岩地面交联酸携砂酸压方法,其特征在于: 所述前置液阶段采用的支撑剂配方为:30目~50目陶粒;采用两或三级注入。
8. 如权利要求1所述的泥质白云岩地面交联酸携砂酸压方法,其特征在于所述的主加 砂阶段采用支撑剂配方为:30目~50目陶粒,或40目~60目陶粒,或30目~50目与40 目~60目陶粒组合。
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