CN104603392A - 监视并诊断溢水储层 - Google Patents
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Abstract
本公开描述了用于监视和诊断储层的系统和方法。至少一些说明性实施例包括一种方法,该方法包括:收集代表在储层内的井(例如,油井和气井)处或附近的条件的测得的近井眼数据;将测得的近井眼数据存储在一个或多个数据库中;以及将由至少部分地基于测得的近井眼数据的储层模拟所生成的模拟的井间数据图形地呈现给用户。该方法进一步包括:在模拟的井间数据上图形地叠加测得的近井眼数据中的至少一些;以及将至少部分地基于模拟的井间数据所计算的一个或多个生产指标图形地呈现给用户。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求G.Carvajal、D.Vashisth、F.Wang、A.S.Cullick和F.N.Md Adnan的2012年11月7日提交的并且题为“Monitoring and DiagnosingWater Flooded Reservoirs Using Production Data(利用生产数据监视并诊断溢水储层)”的非临时美国申请S/N 13/670,836的优先权,该申请要求G.Carvajal、D.Vashisth、F.Wang、A.S.Cullick和F.N.Md Adnan的2012年7月31日提交的并且题为“Monitoring and Diagnosing Reservoirs(监视并诊断储层)”的临时美国申请S/N 61/677,996的优先权,其所要求的优先权在此通过引用结合于此。
背景技术
油田经营者投入大量资源以改进从储层开采油气,同时降低开采成本。为了实现这些目标,储层工程师监视储层的当前状态并试图预测在给定一组当前和/或假设条件下的未来行为。储层监视,有时被称为储层监督,涉及来自储层的井内和周围的测得的近井眼生产数据的定期收集和监视。利用沿着被引入井中的生产油管一致地(in-line)安装的传感器可收集这种数据。此数据可包括,但不限于,水饱和度、含水率和含油率、流体压力和流体流速,并且通常以固定的、有规律的间隔(例如,每分钟一次)被收集并且被现场工作人员实时地监视。当收集到数据时,该数据被归档到历史数据库。
然而,所收集的生产数据主要反映了紧挨着储层井周围的条件。为了提供储层的状态的更完整的图像,执行模拟作为井监督的一部分,该模拟基于当前的和历史的所收集的数据对整个储层的整体行为进行建模。这些模拟预测了储层的总的当前状态,产生在井眼附近和距井眼一定距离处的模拟的井间数据值。模拟的近井眼井间数据针对测得的近井眼数据进行定期地关联,并按需调节建模参数以减小模拟的和测得的数据之间的误差。一旦这样调节了,则可依赖于井眼附近和距井眼一定距离的模拟的井间数据来评估储层的整体状态。
模拟模型还被用于基于由模拟器的操作者输入的储层条件来预测储层的未来行为。这些条件可以是如在井的监督期间所测得的和/或模拟的当前条件,或由用户输入以观看变化可如何影响未来生产的理论条件。例如,在增强的石油开采(EOR)操作被计划或已经被执行的地方,注入井和生产井的布置和操作中的变化可在操作开始之前和当储层的生产进行时被评价。
储层模拟,尤其是在大型储层上执行全物理数值模拟的储层模拟是计算密集的并可花费数小时甚至数天来执行。这归因于模拟的复杂性和被处理的巨大数据量。因此,对于全部储层模拟仅每月运行一次并非是不同寻常的。作为结果,对储层作出的操作变化(例如,EOR操作中的水注入率的变化)的全部影响可能长达一个月都不知道。此外,这些模拟通常是由在办公室而不是在现场分析模拟的井间数据的工程师运行的,而现场工作人员主要依赖测得的近井眼数据来监视当前的储层状态。通过使两个数据集(模拟的井间数据和测得的近井眼数据)以使它们以有意义的方式相关联的方式呈现以辅助评估储层的整体状态,工程人员和现场工作人员均可受益。
附图简述
当结合所附图而考虑以下详细描述时,可获得对各公开实施例的更好的理解,附图中:
图1示出了具有仪器的生产井,该仪器提供(source)适于监视和诊断储层的测得的近井眼(near-wellbore)数据。
图2示出了具有指标计量表的说明性储层监视和诊断地图。
图3示出了储层生产数据的说明性数据流。
图4示出了说明性储层监视和诊断方法。
图5示出了适于实现本文中所描述的系统和方法的基于软件的实施例的说明性数据采集和处理系统。
应当理解,附图和对应的详细说明不限制本公开,但相反,它们提供用于理解落入所附权利要求的范围的所有修改、等效方案、和替代方案的基础。
详细描述
接下来的段落描述了利用从储层内的井收集的近井眼生产数据以及与储层内的井相关联的生产指标的用于监视和诊断储层(例如,油储层和气储层)的各种说明性系统和方法。适当地配置用于收集测得的近井眼生产数据的说明性生产井被首先描述,接着是利用所公开的系统和方法从所收集的数据产生的储层地图的描述。近井眼生产数据和该数据的到储层监视和诊断处理中的集成的高级流程图连同用于执行储层监视和诊断的方法一起被随后描述。最后,适于处理测得近井眼生产数据和执行所公开方法的基于软件的实施例的数据采集和处理系统被详细地描述。
本文中所描述的系统和方法对从储层内的井收集的测得的近井眼数据(诸如在油气生产油田发现的数据)进行操作。这种油田一般包括提供进入地下储层流体的通道的多个生产井。从每一生产井定期地收集测得的近井眼数据以追踪储层中的变化条件。图1示出了具有钻孔102的生产井的示例,该钻孔102已经被钻进了地表中。这种钻孔常规地被钻入到1万英尺或1万英尺以上的深度并且也许可被水平地操纵两倍的距离。生产井还包括套管头104和套管106,两者均由水泥103固定到恰当的位置。防喷器(BOP)108耦合至套管头106以及生产井口110,它们一起密封在井口中并且使得流体能够以安全和受控的方式被从井抽出。
永久地安装在井中的测量设备的使用便于监视井。不同的换能器将信号发送至表面,该信号可被存储、评价和利用以监视井的操作。测得的近井眼测量值在生产井处被周期性地获得并且与来自储层内其它井的测量值相结合,使得能够监视、模拟和评估储层的整体状态。可利用多个不同的井下和表面仪器,包括但不限于,温度和压力传感器118和流量计120获得这些测量值。同样沿着生产油管112一致地(in-line)耦合的附加设备包括井下油嘴116(被用于改变流体流动限制)、电动潜油泵(ESP)122(其抽吸从ESP 122和生产油管112外面的穿孔125流动的流体)、ESP电机124(驱动ESP 122)以及封隔器114(使封隔器下面的生产区域与井的其余部分隔离)。附加表面测量设备可被用于测量,例如,油管头压力和ESP电机124的电功耗。尽管图1的示例示出了并入了ESP的井,但是所公开的系统和方法也可与并入了用于辅助液体的抽出的其它系统(例如,气举系统)的井,或与依赖已经存在于构造中和/或由注入井引起的压力的没有这种辅助系统的井一起被使用。
沿着生产油管112的设备中的每一个耦合至电缆128,电缆128附连至生产油管112的外部并且通过防喷器108行进至它耦合至控制面板132的表面。电缆128将电力提供至其耦合至的设备并且进一步提供信号路径(电的、光的等),这些信号路径使得控制信号能够被从表面引导至井下设备,并且用于遥测信号从井下设备被接收在表面处。这些设备可由现场工作人员利用构建在控制面板132中的用户界面在本地进行控制和监视,或可由计算机系统45进行控制和监视。控制面板132和计算机系统45之间的通信可以是经由无线网络(例如,蜂窝网络)、经由电缆网络(例如,到因特网的电缆连接)、或无线和电缆网络的组合。
继续参见图1的示例,控制面板132包括远程终端单元(RTU),远程终端单元从井下测量设备收集数据并将该数据转送至监督控制和数据采集(SCADA)系统,该监督控制和数据采集(SCADA)系统是计算机系统45的一部分。在所示的说明性实施例中,计算机系统45包括一组刀片式服务器54,该刀片式服务器54具有若干处理器刀片,其中至少一些处理器刀片提供上述SCADA功能。其它的处理器刀片可被用于执行所公开的储层监视和诊断。计算机系统45还包括用户工作站51,用户工作站51包括通用处理系统46。刀片式服务器54的处理器刀片和通用处理系统46两者优选由图1中所示的以可移除的、非瞬态的(即,非易失性的)信息存储介质52的形式的软件进行配置以处理所收集的井和ESP数据。软件还可是通过网络(例如,经由因特网)访问的可下载的软件。通用处理系统46耦合至显示设备48和用户输入设备50以使人工操作者能够与系统软件52交互。替代地,显示设备48和用户输入设备50可耦合至刀片式服务器54内的处理器刀片,该处理器刀片作为用户工作站51的通用处理系统46进行操作。
从井所获得的测得的近井眼数据可由如下更详细地描述的上述软件进行处理以产生储层条件的综合显示。所获得的数据可被实时地处理和/或显示,这被理解为意味着在数据被获取时发生。通常,长达几分钟的延迟可被认为是位于“实时”处理的范围内。数据可被存储(如获得的或以经处理的形式)作为历史数据以供以后使用和附加处理。在图2中示出的说明性显示包括储层地图200,该储层地图200在阴影的背景上呈现注入井240-244和生产井202-236的位置。注入井将流体注入到储层中,以帮助迫使储层中的油和气从生产井中出来。尽管一般注入水,但可取代水,或除了水之外使用其它流体和/或气体(诸如CO2)。在所示的示例中,水被用作注入流体并且背景的阴影反映了根据地图200下面所示的图例的储层的水饱和度,该储层的水饱和度在地图的不同区域上变化。所显示的背景水饱和度数据是基于预测整体井间储层状态的模拟结果。
每一注入井以及一个或多个生产井限定了被称为“图案”的组,其中一些生产井属于不止一个图案。在图2所示的说明性示例中,限定了三个图案:第一个包括注入井240和生产井202-218;第二个包括注入井242和生产井214-226;第三个包括注入井244和生产井224-236。这些图案由连接相应的生产井的虚线描画轮廓。在至少一些说明性实施例中,当选择了一个图案时,生产井和相应的连接线被突出显示,如第三图案所示。
此外,显示了饼图图形,该饼图图形反映了每一生产井的含油率和含水率。在至少一些说明性实施例中,饼图图形在数据被获取时显示数据(即,实时地)。在图2中,例如,含水率由较暗的扇形区反映,该较暗的扇形区依赖于在被显示的时间内的给定时刻(例如,在用于实时显示的时间内的实际时刻处或附近)流自生产井的水的相对百分比是较小的或较大的。在至少一些实施例中,当用户在相应的井的饼图上移动指针(例如,使用鼠标)时,显示生产井的精确的含油率和含水率。在其它实施例中,用户点击饼图以查看实际的含油率值和含水率值。
除了水饱和度、含油率值和含水率值之外,图2的综合显示还显示了在储层地图200上面的计量表,该计量表反映了所选择图案的关键性能指标(KPI)的选定组。在所示的示例中,这些指标是注采比、标称压力、容积效率以及驱油(displacement)效率,每一个是从所收集的测得的近井眼数据推导出的。在至少一些说明性实施例中,每一计量表上阴影的和/或突出显示的区域指示由每一计量表所显示的值的可接受的和不可接受的范围。该综合显示因此呈现了模拟的井间数据(在井眼附近和距井眼一定距离处)和测得的近井眼数据两者的组合,该组合辅助用户评估整体储层条件。
为了呈现上述储层地图,所测得的近井眼数据必须经历大量的处理。图3和4分别示出了所测得的近井眼数据的说明性数据流300以及用于处理该数据的说明性方法400。所测得的近井眼数据是从一个或多个图案的各种井中的每一个采样的并且被存储在图3的实时数据库(DB)302和历史DB 306两者中(图4,框402)。未加工的生产数据被从实时DB 302中提取并被提供至生产数据处理304(框404)。此数据处理在下面的近井眼数据被测得的时间内产生每一点的瞬时值。例如,所得的经处理的生产数据可包括含水与油率数据、井口压力和温度数据以及井下压力和温度数据。所得的经处理的生产数据被转送至用户I/F显示320以用于以后呈现。在至少一些说明性实施例中,例如,含水与油率数据被呈现为储层综合含油与水率饼图叠加图(以及当被选择时的值),如图2所示。在其它说明性实施例中,当井被选定时(例如,通过利用鼠标点击该井),井特有的井口和井下压力和温度可被叠加。用户可选择在生产数据被实时地收集时显示生产数据,可选择在时间中的特定经过点处显示生产数据,或可选择显示一系列的过去生产数据值以观察它们随时间的进展。
继续参见图3和4,历史数据被类似地从历史DB 306中提取出。此数据表示在一段时间(例如,24小时、7天、一个月等)上周期性地收集的数据,该数据被聚集以产生合并数据(框406),该合并数据包括但不限于对于这段时间所产生的平均的油、气和水以及在相同的时期内的平均水注入率。此合并数据被转送至全物理数值模拟314(框408),该全物理数值模拟314产生并存储其结果于静态全物理数值模拟结果DB 316中。对于被显示的地图区域内的每一模拟单元的模拟的井间水饱和度数据被从模拟结果DB 316中提取出并且被水饱和度地图生成310使用以生成储层的饱和度地图(框410),该储层的饱和度地图经由用户I/F显示320被呈现为图2的储层地图200的背景(框412)。先前计算出的含油/水率数据和/或其它经处理的生产数据被叠加到所得的储层地图上(框414)。来自全物理数值模拟结果DB 316的所选择的全物理数值模拟结果数据被提供作为分析模拟和KPI生成318的输入。KPI包括但不限于储层压力、储层油、气和水流速以及储层油、气和水体积。尽管图3和4的实施例使用KPI(因为该术语在现有技术中一般都理解),然而其它说明性实施例可使用其它性能指标或KPI和其它性能指标的组合。在至少一些说明性实施例中,在每一周期性的模拟运行(例如,每一每月运行)结束时的储层的模拟状态被保存并且随后被下月的模拟用作储层状态起始点。分析模拟和KPI生成318利用模拟结果以生成KPI计量表数据(框416),该KPI计量表数据被转送至用户I/F显示320并且经由图2的性能指标计量表被显示(框418),结束方法400(框420)。下面更详细地描述每一KPI计量表值的计算。
存在多个不同的适于执行方法400的实施例,包括图5的基于软件的通用的计算机系统500。在所示的说明性实施例中,测得的逐个井的(well-by-well)近井眼数据被提供至数据采集系统510,该数据采集系统510耦合至通用数字数据处理(GPDDP)子系统530并至数据存储子系统520。测得的近井眼数据被转送至GPDDP子系统530以用于处理并且至数据存储子系统520以用于存储和后期检索。在至少一些说明性实施例中,数据存储子系统520包括图3的实时的数据库、历史的数据库和全物理数值模拟结果数据库。在其它说明性实施例中,系统500位于数据中心处而不是在储层处或附近,其中测得的近井眼数据经由通信网络(例如,卫星、电信或因特网)被传送至数据采集系统。GPDDP子系统530还耦合至用户I/F子系统550,该用户I/F子系统550使系统的用户能够经由如例如键盘、鼠标和显示器的这样的输入/输出设备与系统进行交互。
在图5的说明性实施例中,软件模块是由GPDDP子系统530执行,该软件模块中的每一个执行图4的方法400的各种部分。因此,例如,数据收集/存储模块532执行框402的功能;生产数据处理模块534执行框404的功能;合并计算模块536执行框406的功能;全物理数值模拟模块535执行框408的功能;地图生成和呈现模块538执行框410-412的功能;叠加模块540执行框414的功能;分析模拟和KPI计算模块542执行框416的功能;以及KPI呈现模块544执行框418的功能。
图5的说明性实施例还包括偏差检测模块546,该偏差检测模块546监视KPI并且生成警报,如果KPI值偏离参考值(例如,对于注采比为1.0)多于预定的阈值(例如,±0.1)的话。在其它说明性实施例中,这种偏差可替代地或附加地触发一咨询的生成,该咨询推荐具体的行动步骤以纠正该偏差(例如,增加或减少在一个或多个注入井处的水注入流速)。一些警报和/或咨询可在单独地限定的阈值被超过时各自单独地被触发,而其它可在单个阈值被超过时被一起触发。
分析模拟和KPI计算模块542利用由全物理模拟模块535产生的结果来产生由图2的性能指标计量表270-276所显示的性能指标值中的每一个。在至少一些说明性实施例中,图2的性能指标值计算如下:
注采比(累积的或瞬时的):
其中volwinj是所注入水的体积,volo是所产生油的体积,volw是所产生水的体积并且volg是所产生气的体积;
标称压力:
其中Pavg是所选择图案的平均压力并且Ptarget是目标储层压力;
体积波及(Volumetric Sweep)效率:
其中Cumo是在特定的时间点以mmstb(百万储罐桶数)计的累积的油生产,OOIP是以mmstb计的处于适当的位置的原油并且Swp是所选择图案的平均水饱和度;以及
驱油效率:
其中Swp是所选择图案的平均水饱和度并且Swi是所选择图案的初始水饱和度。
通过利用所描述的数据流将测得的近井眼和模拟的井间数据结合进单个显示中,储层操作者可监视储层的状态、迅速地诊断问题并且在实施纠正行动之后评估纠正行动的有效性。例如,注采比可被用于确定给定的图案是否需要接收更多或更少的注入水以及随后评估被作出以影响纠正的改变是否具有期望的结果。标称压力监视在确保储层中的压力被维持在开采储层流体而没有不可接受的油气散失所需的水平上可以是有效的。容积效率监视提供了关于多少油正被水替代并因此正由水冲掉油的有效程度的宏指示。驱油效率监视类似于容积效率,但替代地,驱油效率监视在微观或孔隙水平上提供信息。
对于每一性能指标,所显示的数据提供储层的状态的测量,在问题出现时问题的指示以及使储层操作者能够以及时的方式诊断并解决这些问题的信息。例如,如果图案的标称压力读取是在期望的范围之下,则利用所公开的系统和方法的储层工程师可利用当前模拟的储层状态作为起始点运行一系列的模拟以测试旨在提高图案的标称压力的可能的解决方案。一旦一解决方案被鉴定出,则模拟的近井眼数据(例如,含水率测量值)可被记下并被转送至现场工作人员,该现场工作人员可接着监视在此解决方案已经被应用在该油田中(例如,增加图案的注入井处的水注入流速)之后所测得的近井眼数据并且证实此解决方案是否正实现期望的结果。如果此解决方案未能产生期望的结果的话,这使得操作者能够根据需要迅速地采取进一步的行动,而不是在整合了在此解决方案的实施之后所收集的近井眼数据的下一定期模拟运行之后的一个月后。同时地观察测得的近井眼数据和模拟的井间数据并且使测得的近井眼数据和模拟的井间数据相关联的能力可因此被用于在生产期间更有效率地以及更有效地开采储层。
一旦完全理解了前面的公开,许多其它的修正、等效物和替代方案对本领域内技术人员而言是明显的。例如,虽然至少一些软件实施例已被描述为包括执行特定功能的模块,但其它实施例可包括结合本文中所描述的模块的功能的软件模块。而且,预计随着计算机系统性能增加,在将来可能利用小得多的软件在短得多的时间段内运行上述模拟,使得利用现场(诸如测井卡车)的系统更频繁地(例如,每周地或甚至每日地)执行模拟成为可能。此外,尽管特定的测得的近井眼值(例如,含水率)和模拟的总体性能指标(例如,标称压力)被呈现为监视的和图形地组合的值,然而许多其它测得的近井眼和模拟的整体值以及从实时的和历史的值计算出的和/或推导出的值可适用于产生类似于图2的说明性示例的综合显示,并且所有这些值和所得显示是在本公开的范围内。进一步,尽管术语“模拟的井间数据”被用于描述两个或多个井之间的模拟数据,然而其同样旨在包括在单个井附近和/或距单个井一定距离处,而不必须位于所述井和另一井之间的模拟数据(例如,距储层的外边缘处的井一定距离的模拟数据)。旨在将下面的权利要求书解释成涵盖所有这些修正、等效物和替代方案,只要是适用的。
Claims (20)
1.一种用于监视和诊断储层的方法,包括:
收集代表在所述储层内的多个井处或附近的条件的测得的近井眼数据并将所测得的近井眼数据存储在一个或多个数据库中;
将由至少部分地基于所测得的近井眼数据的储层模拟所生成的模拟的井间数据图形地呈现给用户;
在所述模拟的井间数据上图形地叠加所测得的近井眼数据中的至少一些;以及
将至少部分地基于所述模拟的井间数据所计算的一个或多个生产指标图形地呈现给所述用户。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述模拟的井间数据包括水饱和度水平。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所测得的近井眼数据中的至少一些包括所述多个井的一个或多个生产井中的每一个的含水率或含油率。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述一个或多个生产指标包括从包含注采比、标称压力、体积波及效率和驱油效率的组中选择的指标。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,进一步包括:如果生产指标偏离第一参考值多于第一阈值,则将一个或多个警报呈现给用户;或者,如果生产指标偏离第二参考值多于第二阈值,则将一个或多个推荐的行动呈现给用户。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,当所测得的近井眼数据被收集时,实时地执行所述叠加。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,进一步包括至少部分地基于所述储层模拟的先前执行的存储的模拟结束状态而使所述储层模拟开始。
8.如权利要求1所述的方法,其特征在于,进一步包括选择包括所述多个井的储层图案,其中被呈现给所述用户的所述生产指标对应于所选择的图案内的一个或多个井。
9.一种储层监视和诊断系统,包括:
具有储层监视和诊断软件的存储器;以及
耦合至所述存储器的一个或多个处理器,所述软件使所述一个或多个处理器:
收集代表在所述储层内的多个井处或附近的条件的测得的近井眼数据并将所测得的近井眼数据存储在一个或多个数据库中;
将由至少部分地基于所测得的近井眼数据的储层模拟所生成的模拟的井间数据图形地呈现给用户;
在所述模拟的井间数据上图形地叠加所测得的近井眼数据中的至少一些;以及
将至少部分地基于所述模拟的井间数据所计算的一个或多个生产指标图形地呈现给所述用户。
10.如权利要求9所述的系统,其特征在于,所述模拟的井间数据包括水饱和度水平。
11.如权利要求9所述的系统,其特征在于,所测得的近井眼数据中的至少一些包括所述多个井的一个或多个生产井中的每一个的含水率或含油率。
12.如权利要求9所述的系统,其特征在于,所述一个或多个生产指标包括从包含注采比、标称压力、体积波及效率和驱油效率的组中选择的指标。
13.如权利要求9所述的系统,其特征在于,所述软件进一步使所述一个或多个处理器执行下列操作:如果生产指标偏离第一参考值多于第一阈值,则将一个或多个警报呈现给用户;或者,如果生产指标偏离第二参考值多于第二阈值,则向用户推荐一个或多个行动。
14.如权利要求9所述的系统,其特征在于,所述软件进一步使所述一个或多个处理器在所测得的近井眼数据被收集时实时地执行所述叠加。
15.一种具有储层监视和诊断软件的非瞬态信息存储介质,包括:
数据收集和存储模块,用于收集代表在所述储层内的多个井处或附近的条件的测得的近井眼数据并将所测得的近井眼数据存储在一个或多个数据库中;
地图生成和呈现模块,用于将由至少部分地基于所测得的近井眼数据的储层模拟所生成的至少一些模拟的井间数据图形地呈现给用户;
叠加模块,用于在所述模拟的井间数据上图形地叠加所测得的近井眼数据中的至少一些;以及
生产指标呈现模块,用于将至少部分地基于所述模拟的井间数据所计算的一个或多个生产指标图形地呈现给所述用户。
16.如权利要求15所述的存储介质,其特征在于,所述模拟的井间数据包括水饱和度水平。
17.如权利要求15所述的存储介质,其特征在于,所测得的近井眼数据中的至少一些包括所述多个井的一个或多个生产井中的每一个的含水率或含油率。
18.如权利要求15所述的存储介质,其特征在于,所述一个或多个生产指标包括从包含注采比、标称压力、体积波及效率和驱油效率的组中选择的指标。
19.如权利要求15所述的存储介质,其特征在于,所述软件进一步包括偏差检测模块,如果生产指标偏离第一参考值多于第一阈值,则该偏差检测模块将一个或多个警报呈现给用户,或者,如果生产指标偏离第二参考值多于第二阈值,则该偏差检测模块向用户推荐一个或多个行动。
20.如权利要求15所述的存储介质,其特征在于,当所测得的近井眼数据被收集时,所述叠加模块实时地执行所述叠加。
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