CN104832141B - 一种溶剂辅助水平井间连通方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种溶剂辅助水平井间连通方法,包括:步骤S1:分别向注汽井和生产井内注入第一有机溶剂,将注汽井关井浸泡;步骤S2:加热生产井内的第一有机溶剂使其向原油溶解、扩散,形成溶剂腔,原油进入溶剂腔内并扩散至生产井;步骤S3:对生产井降压回采;步骤S4:再向生产井内补充注入第一有机溶剂;重复步骤S2至步骤S4,使溶剂腔不断扩展,直至注汽井和生产井之间连通。本发明能充分发挥水平井重力泄油的优势,提高水平段均匀动用程度,具有对钻井技术要求低、水消耗少、能耗少、排放少的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种井间连通方法,尤其是一种采用溶剂建立生产井与水平井之间连通的溶剂辅助水平井间连通方法。
背景技术
双水平井SAGD(Steam-Assisted Gravity Drainage,蒸汽辅助重力泄油)开发浅层超稠油在加拿大取得了成功,并获得商业应用,近年来其在国内也受到了重视。在SAGD启动阶段,由于油藏初始温度低、原油粘度大,传统的5米井距双水平井(上部的注汽井1和下部的生产井2)井间难以形成有效连通,导致注汽井附近受热后具有流动能力的稠油无法顺利向下流动,蒸汽腔也无法扩展,因而双水平井间建立有效的流体连通十分重要。此外,上部加热稠油向下部生产井缓慢渗流过程中会损失热量,温度不断下降、粘度逐渐增加,从而导致井间原油流动困难,无法顺利完成泄油过程,因而建立井间的热连通也至关重要,因此,正常SAGD生产前需要在注汽井1和生产井2之间的连通区域100内建立井间流体连通和热连通,如图12、图13所示。
针对此,目前主流的操作技术是在上部注汽井和下部生产井内布置双油管管柱结构,同时等压注蒸汽循环预热,在井眼附近形成稳定高温区,依靠温度差以热传导的形式向储层深部传热,从而缓慢加热注采井间的油藏。对于350米左右的埋深,注入蒸汽温度大约260度、压力4.5MPa。对于长度为400米左右,裸眼直径为7寸的水平井而言,注入蒸汽流量大约为70m3/d,主要采用的热源为使用天然气的蒸汽锅炉。按此流量计算,单日单井组的天然气成本超过一万元。通常循环预热过程需要持续4个月,期间需要注入大量的蒸汽,仅仅天然气消耗成本就接近200万元,能耗高,另外还会产生大约10000m3的高温产出液,产出液含油量少,由于乳化严重、非常稳定,需要加大量破乳剂处理,间接成本更大。
采用上述操作技术,除成本高外,还容易受诸多不利因素的影响,如油藏含水饱和度高、热物性差、钻井轨迹控制不好、平行度差、井间距波动大、埋深较深、注入蒸汽干度低、井下加热不均等,均可能导致井间连通效果差、循环预热效果差、耗时长,有时甚至需要近1年的循环预热时间,SAGD开发的总体油气比、经济效率均受到较大的影响。此外,SAGD启动阶段的井间连通效果差往往会导致转SAGD后水平井动用程度低,采油速率达不到方案设计预期,后续改善水平井动用程度的措施效果也十分有限,因而启动初期连通效果差将严重影响SAGD的开发效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种溶剂辅助水平井间连通方法,以解决传统的循环预热方法存在的成本高、能耗高的问题。
为达到上述目的,本发明提出一种溶剂辅助水平井间连通方法,包括以下步骤:
步骤S1:分别向注汽井和生产井内注入第一有机溶剂,将注汽井关井浸泡;
步骤S2:加热生产井内的第一有机溶剂使其向原油溶解、扩散,形成溶剂腔,原油进入溶剂腔内并扩散至生产井;
步骤S3:对生产井降压回采;
步骤S4:然后再向生产井内补充注入第一有机溶剂;
步骤S5:重复步骤S2至步骤S4,使溶剂腔不断扩展,直至注汽井和生产井之间连通。
如上所述的溶剂辅助水平井间连通方法,其中,所述溶剂辅助水平井间连通方法还包括以下步骤:
步骤S6:在步骤S5完成后,通过生产井向溶剂腔内注入第二有机溶剂,第二有机溶剂为强极性有机溶剂;
步骤S7:第二有机溶剂对溶剂腔浸泡,经过时间T后,将第二有机溶剂由生产井泵抽至注汽井,第二有机溶剂和原油的混合物再由注汽井下泄进入生产井,使第二有机溶剂在注汽井与生产井之间循环,注汽井与生产井之间进一步连通,提高连通程度;
步骤S8:重复步骤S7,直至注汽井与生产井之间均匀连通。
如上所述的溶剂辅助水平井间连通方法,其中,注汽井与生产井之间均匀连通后,进入以下步骤:
步骤S9:持续向注汽井注入蒸汽,从生产井采油,转入蒸汽辅助重力泄油生产。
如上所述的溶剂辅助水平井间连通方法,其中,在步骤S1中,向生产井内注入第一有机溶剂之前,先对生产井抽真空;向生产井内注入第一有机溶剂至生产井内的压力达到油藏破裂压力前停止注入。
如上所述的溶剂辅助水平井间连通方法,其中,在步骤S2中,随时监测生产井内的温度和压力,维持生产井内的压力高于第一有机溶剂的露点压力,并低于油藏破裂压力。
如上所述的溶剂辅助水平井间连通方法,其中,第一有机溶剂为柴油或/和二甲苯。
如上所述的溶剂辅助水平井间连通方法,其中,注汽井与生产井连通后的溶剂腔的形状为等腰三角形。
如上所述的溶剂辅助水平井间连通方法,其中,第二有机溶剂为甲苯或/和二甲苯。
如上所述的溶剂辅助水平井间连通方法,其中,第二有机溶剂浸泡溶剂腔的时间T为一天。
如上所述的溶剂辅助水平井间连通方法,其中,水平井的长度为l,注汽井与生产井之间的井间距为h,井眼直径为d,孔隙度为k,溶剂连通过程中,第一有机溶剂和第二有机溶剂所溶解掉和随原油采出的比例为t%,第一有机溶剂和第二有机溶剂的总消耗量为V,V的用量为:V1×(1+t%)≤V≤V2×(1+t%),其中,V1为溶剂腔内填充的第一有机溶剂和第二有机溶剂的总体积的最小值,且V1=l×h×d×k,V2为溶剂腔内填充的第一有机溶剂和第二有机溶剂的总体积的最大值,且V2=l×tan30°h2×d×k。
本发明的溶剂辅助水平井间连通方法的特点和优点是:
1、本发明的溶剂辅助水平井间连通方法,利用有机溶剂在稠油中有较高的溶解度和扩散能力的特点,采用溶剂吞吐的方式,建立水平井间连通,相对于传统的蒸汽循环预热的方法,不需要注入大量高温高压高干度蒸汽,能耗小,排放少、成本低。
2、本发明的溶剂辅助水平井间连通方法,通过热溶剂达到溶剂降黏和热降黏的目的,溶剂腔扩展速度快,井间初步连通后,通过井间溶剂浸泡和溶剂循环,进一步强化井间连通,实现井间有效均匀连通,能够充分发挥水平井重力泄油的优势。
3、本发明的溶剂辅助水平井间连通方法,溶剂可循环利用,注溶剂连通过程中就产油,见效快,另外,该方法对钻井井眼轨迹要求低,易于钻井、完井,降低风险。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释,并不限定本发明的范围。其中:
图1是注汽井和生产井初始状态的示意图;
图2是注汽井和生产井内注入溶剂后的示意图;
图3是注汽井内溶剂浸泡、生产井内经加热的溶剂向原油内溶解、扩散的示意图;
图4是注汽井内溶剂浸泡、生产井内原油进入溶剂腔内的示意图;
图5是注汽井内溶剂浸泡、生产井降压回采的示意图;
图6是注汽井内溶剂浸泡、生产井内再次注入溶剂的示意图;
图7是注汽井与生产井之间初步连通的示意图;
图8是注汽井与生产井之间初步连通的溶剂腔内注入溶剂并浸泡的示意图;
图9是注汽井与生产井之间溶剂循环的示意图;
图10是注汽井与生产井之间连通后正常SAGD生产的示意图;
图11是溶剂强化水平井间连通的效果图;
图12是常规SAGD生产的主视图;
图13是图12中连通区域处的侧视图。
主要元件标号说明:
1注汽井 100连通区域
2生产井
21注溶剂管 211测温测压光纤
22采油管 23电加热管线
3溶剂腔 4第一有机溶剂
5第二有机溶剂 6蒸汽腔
7汽液界面 8液池
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图说明本发明的具体实施方式。
本发明提出一种溶剂辅助水平井间连通方法,用于建立双水平井(包括注汽井1和生产井2)之间的连通,该方法采用向注汽井1和生产井2内注入液态的有机溶剂,通过溶剂吞吐(类似蒸汽吞吐)的方式使注汽井1与生产井2之间连通。
本发明的溶剂辅助水平井间连通方法,包括以下步骤S1~步骤S5:
步骤S1:分别向注汽井1和生产井2内注入第一有机溶剂4,如图1、图2所示,例如直至将注汽井和生产井的井眼及管柱内外所有空间完全浸泡时停止注入,然后将注汽井1关井由第一有机溶剂4浸泡;其中向生产井2内注入的第一有机溶剂4为经井口加热后注入的热溶剂,或注入前未加热,注入井下后再通过井底设置的电加热管线23(如图11所示)等电加热装置,对第一有机溶剂4加热;
步骤S2:加热生产井内的第一有机溶剂4使其向原油溶解、扩散,形成溶剂腔3(如图3所示),以对原油进行溶剂降黏和热降黏,降黏后的原油在密度差(例如稠油的密度为0.94~1g/cm3,第一有机溶剂4的密度小于0.7g/cm3)、分子扩散运动及井底压力下降等因素的作用下进入溶剂腔(或溶剂相)内,并逐渐扩散至生产井2(如图4所示);
此过程中,通过加热第一有机溶剂可以增强溶剂对稠油的降黏效果,加速溶剂腔的扩展。即使第一有机溶剂注入前已在井口加热,由于溶剂在管线沿程及进入井眼和与储层接触后都有热损失,溶剂温度会有所下降,为避免降黏效果变差,在步骤S2中,仍需对第一有机溶剂井底加热,具体加热温度取决于溶剂类型、管线的耐温能力等因素。随着溶剂腔3向上部和侧向扩展,不断形成新的溶剂-稠油接触面(或溶剂扩散界面),因而大幅缩短了溶剂向油藏深部的原油内扩散的路径,加速了溶剂腔3的发育;另外,粘性指进现象也能强化溶剂腔3的扩展;井底布置的加热装置可以对返回井筒的流体(主要是降黏后的稠油和第一有机溶剂的混合物)加热,受热后流体密度下降,从而在井内形成对流,提高传热效率,进一步加速溶剂腔3的扩展。通过井内设置的测温点、测压点,随时监测井内的温度和压力。
步骤S3:然后对生产井2降压回采,采出液中包含降黏后的原油、以及部分第一有机溶剂4(如图5所示),例如可根据测温剖面给出的温度分布规律,判断井内原油的位置,适时转泵抽采油,以提高回采效率。
步骤S4:降压回采后,根据井内的压力条件,再向生产井内补充注入第一有机溶剂4(如图6所示),以由溶剂占据回采出的原油空间并逐步形成更大的溶剂腔3;
步骤S5:重复步骤S2至步骤S4的操作,例如重复n次(n≥1),使溶剂腔3不断扩展,直至注汽井1内的第一有机溶剂4泄入生产井2内被采出,注汽井1和生产井2之间连通(如图7所示),此方式可称为间歇吞吐,此时两井之间的连通为初步连通。
其中,如图7所示,注汽井1与生产井2连通后的溶剂腔3的形状例如为等腰三角形,实际上,溶剂腔3的发育并不规则。
由于本发明利用了有机溶剂在稠油中具有较高的溶解度和扩散能力的特点,不需要注入大量的高温高干度蒸汽,即可实现注汽井与生产井之间的有效连通,从而极大节省了能源消耗,降低了成本,尤其可用于开发难度大、薄层稠油油藏的开采,实现经济有效动用;本发明在溶剂连通过程中就能产油,见效快,而传统的注蒸汽循环预热过程中,产出液中含油量极少;本发明中的溶剂使用后可以循环利用,进一步降低成本。
在一个可行的技术方案中,所使用的第一有机溶剂4为柴油或/和二甲苯,其在稠油中具有较高的溶解度和扩散能力,所使用的第一有机溶剂以柴油为主,若采用柴油和二甲苯的混合液,柴油与二甲苯的配比可根据油藏深度优化选择,例如柴油与二甲苯的比例为7:3。
进一步,在步骤S1中,向生产井2内注入第一有机溶剂4之前,先对生产井2抽真空,将生产井2内的空气完全驱除,保留井内残液,通过抽真空可避免空气阻碍第一有机溶剂4向原油溶解、扩散。在步骤S1中,向生产井2内注入第一有机溶剂4,直至生产井2内的压力达到油藏破裂压力前停止注入,或者说直至生产井2内的压力接近油藏破裂压力时停止注入。
进一步,在步骤S2中,随时监测生产井2内的温度和压力,通过井底加热或/和补充第一有机溶剂,维持生产井2内的压力高于第一有机溶剂4的露点压力,并低于油藏破裂压力,持续作用一段时间(类似吞吐中的焖井)。
在一个优选的实施例中,注汽井1与生产井2之间初步连通后,两井间还可能存在部分未连通的稠油,为将两井间部分未连通段的稠油采出,使两井间进一步均匀、有效连通,本发明的溶剂辅助水平井间连通方法还包括以下强化连通步骤S6~步骤S8:
步骤S6:溶剂浸泡:在步骤S5完成后,通过生产井2向溶剂腔3内注入第二有机溶剂5,第二有机溶剂5为强极性有机溶剂(如图8所示),其溶解稠油的能力较强,第二有机溶剂例如为甲苯或/和二甲苯;
步骤S7:溶剂循环:第二有机溶剂对溶剂腔浸泡,经过时间T后,将第二有机溶剂由生产井连续泵抽至注汽井(例如采用设置在采油管22末端的管式泵进行泵抽,如图11所示),第二有机溶剂和原油的混合物在重力的作用下再由注汽井缓慢下泄进入生产井,使第二有机溶剂在注汽井与生产井之间循环一次,注汽井与生产井之间进一步连通,提高连通程度,改善溶剂腔扩展的不均匀性(如图9、图11所示),其中第二有机溶剂浸泡溶剂腔的时间T例如为一天一个周期;
步骤S8:重复步骤S7的操作,例如重复操作m次(m≥1),使得第二有机溶剂在注汽井与生产井之间再循环m次,直至注汽井与生产井之间完全均匀连通。
如图11所示,为溶剂强化水平井间连通的效果图,生产井2内设有注溶剂管21和采油管22,注溶剂管的长度大于采油管的长度,注溶剂管21伸入生产井的水平段的末端,注溶剂管21内设有连续测温测压光纤,用于监测温度和压力,采油管22下入生产井的造斜段,用于采油生产,电加热管线23铺设在生产井的井底,用于井底加热溶剂,由图11可看出,经过实施强化连通步骤S6至步骤S8,溶剂腔3扩展均匀,注汽井1与生产井2之间均匀连通。
在注汽井1与生产井2之间连通后,即可转入注蒸汽,以建立热连通,再转入常规蒸汽辅助重力泄油(SAGD)生产,即进入以下步骤S9:
步骤S9:注汽井1与生产井2之间均匀连通后,持续向注汽井1注入蒸汽,从生产井2采油,逐步转入正常的蒸汽辅助重力泄油生产,如图10所示,注汽井1与生产井2之间的连通区域的上部为蒸汽腔6,下部为液池8,液池8中含有高温稠油、冷凝水、部分有机溶剂,蒸汽腔6与液池8的交界为汽液界面7。
本发明的溶剂辅助水平井间连通方法所消耗的溶剂量,可通过以下方式计算:
设定水平井的长度为l,注汽井1与生产井2之间的井间距为h,井眼直径为d,油藏储层孔隙度为k,溶剂连通过程中,有机溶剂和采出原油的比例为t%,第一有机溶剂和第二有机溶剂的总消耗量为V,V的用量为:
V1×(1+t%)≤V≤V2×(1+t%),
其中,V1为溶剂腔内填充的第一有机溶剂和第二有机溶剂的总体积的最小值,且V1=l×h×d×k,V2为溶剂腔内填充的第一有机溶剂和第二有机溶剂的总体积的最大值,且V2=l×tan30°×h2×d×k,其中V2是由溶剂腔3为60度夹角的等腰三角形估算而来。
例如水平井的长度为400m,井距为5m,井眼直径为0.25mm,储层孔隙度为30%,t%为20%,形成的溶剂腔的最小体积为400×5×0.25×30%=150m3;实际上由于溶剂腔的发育不规则,溶剂腔的体积会更大,若以60度夹角的等腰三角形估算,溶剂腔的最大体积为400×tan30°×52×0.25×30%=1732m3;假设溶剂为不可压缩流体,溶剂腔内填充的第一有机溶剂和第二有机溶剂的总体积即为溶剂腔的体积,故V1=150m3,V2=1732m3,总溶剂消耗量为150×(1+20%)≤V≤1732×(1+20%),即180m3≤V≤2078.4m3。
根据本发明的溶剂辅助水平井间连通方法,其中一个具体实施例的操作步骤为:
1)向上部注汽井内注入柴油,并关井浸泡;
2)使用真空泵,抽出下部生产井井下空气;
3)井下加热或者井口加热柴油;
4)向下部生产井注入加热后的柴油,将井眼及管柱内外所有空间浸泡;
5)直至井下压力接近油藏破裂压力为止;
6)关井,并监测井内压力、温度;
7)控制井底加热装置,缓慢升高温度,观察井内压力变化,当压力回升到油藏破裂压力时停止加热;其中通过井底加热,可加热溶剂,提高温度,产生热对流,进一步强化溶剂对稠油的降黏效果;
8)根据井内压力条件,适当补充溶剂;由于提高温度到一定程度(出于安全考虑和井底加热装置的功率限制,不可能加热到很高温度)后,井内压力可能依然较低,因此需要适当补充溶剂;
9)由测温剖面给出的温度分布规律,判断井内原油位置,适时转泵抽采油;
10)重复以上步骤,直至井间连通;
11)进行压力联动测试,判断井间连通情况;
12)将下部生产井内的溶剂(如甲苯)泵抽至上部注汽井,在重力作用下,溶剂与原油的混合物缓慢流入生产井,再浸泡一段时间后,循环上述操作,改善溶剂腔扩展的不均匀性;
13)持续从上部注汽井注入高温蒸汽,从下部生产井产液,逐步转入正常SAGD过程。
根据本发明的溶剂辅助水平井间连通方法,其中另一个具体实施例的操作步骤为:
1)初始状态。水平井井间距5米,裸眼完井;
2)注汽井内注入溶剂,关井浸泡。生产井先抽真空,将井内空气完全驱除,保留井内残液,后注入溶剂直至油藏破裂压力;
3)注汽井关井浸泡,缓慢加热生产井内部流体;
4)溶剂向生产井井眼四周的冷油内缓慢溶解、扩散;
5)原油粘度下降并在密度差、热扩散等因素作用下进入溶剂相内,并缓慢扩散至生产井内,溶剂占据原油空间并形成新的溶剂扩散界面;
6)生产井降压采油,产出井内降黏后的原油及部分溶剂;
7)再次在生产井内注入一定量的有机复合溶剂;
8)经过多轮次操作后井间连通,注汽井内柴油泄入生产井内被采出;
9)井间初步连通后,生产井内注入强极性溶剂,浸泡整个溶剂腔;
10)浸泡一段时间后将生产井内溶剂连续泵抽到注汽井,溶剂在溶剂腔内下泄进入生产井,形成循环,强化未连通部分水平井段的井间连通;
11)最后转正常SAGD,从注汽井注入蒸汽,从生产井采液。
采用本发明的溶剂辅助水平井间连通方法生产时,注入阶段从长管注入有机溶剂,采出阶段由短管末端下入泵泵抽采油(如图11所示),本发明所适用的水平井为裸眼完井,割缝筛管完井,生产井打在油藏下部,例如距离油藏底部小于1米的位置。
本发明的溶剂辅助水平井间连通方法,通过下部生产井注入热溶剂,稠油降黏后依靠重力泄油,从而产出双水平井间稠油,达到部分井间流体连通的效果;再经过溶剂浸泡和溶剂循环,强化井间连通;再转为注蒸汽建立热连通,最后转常规SAGD生产,开发过程为周期性生产、间歇吞吐。不仅解决了SAGD井间有效连通的问题,还降低了对钻井井眼轨迹要求,提高水平段均匀动用程度,充分发挥水平井重力泄油的优势,采用溶剂吞吐的方式,代替传统的注高温高压高干度蒸汽循环预热的方法,具有钻井技术要求低、水消耗少、能耗低、排放少、转SAGD不需要改变管柱结构等优点。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式,并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员,在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改,均应属于本发明保护的范围。而且需要说明的是,本发明的各组成部分并不仅限于上述整体应用,本发明的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用,因此,本发明理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。
Claims (7)
1.一种溶剂辅助水平井间连通方法,其特征在于,所述溶剂辅助水平井间连通方法包括以下步骤:
步骤S1:分别向注汽井和生产井内注入第一有机溶剂,将注汽井关井浸泡;
步骤S2:加热生产井内的第一有机溶剂使其向原油溶解、扩散,形成溶剂腔,原油进入溶剂腔内并扩散至生产井;
步骤S3:对生产井降压回采;
步骤S4:再向生产井内补充注入第一有机溶剂;
步骤S5:重复步骤S2至步骤S4,使溶剂腔不断扩展,直至注汽井和生产井之间连通;
步骤S6:在步骤S5完成后,通过生产井向溶剂腔内注入第二有机溶剂,第二有机溶剂为强极性有机溶剂;
步骤S7:第二有机溶剂浸泡溶剂腔,经过一天后,将第二有机溶剂由生产井泵抽至注汽井,第二有机溶剂和原油的混合物再由注汽井下泄进入生产井,使第二有机溶剂在注汽井与生产井之间循环,注汽井与生产井之间进一步连通;
步骤S8:重复步骤S7,直至注汽井与生产井之间均匀连通;
在步骤S2中,随时监测生产井内的温度和压力,维持生产井内的压力高于第一有机溶剂的露点压力,并低于油藏破裂压力;
所述第一有机溶剂和所述第二有机溶剂为液态的有机溶剂。
2.如权利要求1所述的溶剂辅助水平井间连通方法,其特征在于,注汽井与生产井之间均匀连通后,进入以下步骤:
步骤S9:持续向注汽井注入蒸汽,从生产井采油,转入蒸汽辅助重力泄油生产。
3.如权利要求1所述的溶剂辅助水平井间连通方法,其特征在于,在步骤S1中,向生产井内注入第一有机溶剂之前,先对生产井抽真空;向生产井内注入第一有机溶剂至生产井内的压力达到油藏破裂压力前停止注入。
4.如权利要求1所述的溶剂辅助水平井间连通方法,其特征在于,第一有机溶剂为柴油或/和二甲苯。
5.如权利要求1所述的溶剂辅助水平井间连通方法,其特征在于,注汽井与生产井连通后的溶剂腔的形状为等腰三角形。
6.如权利要求1所述的溶剂辅助水平井间连通方法,其特征在于,第二有机溶剂为甲苯或/和二甲苯。
7.如权利要求1所述的溶剂辅助水平井间连通方法,其特征在于,水平井的长度为l,注汽井与生产井之间的井间距为h,井眼直径为d,储层孔隙度为k,溶剂连通过程中,第一有机溶剂和第二有机溶剂所溶解掉和随原油采出的比例为t%,第一有机溶剂和第二有机溶剂的总消耗量为V,V的用量为:
V1×(1+t%)≤V≤V2×(1+t%),
其中,V1为溶剂腔内填充的第一有机溶剂和第二有机溶剂的总体积的最小值,且V1=l×h×d×k,V2为溶剂腔内填充的第一有机溶剂和第二有机溶剂的总体积的最大值,且V2=l×tan30°h2×d×k。
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