CN108913115A - 一种低伤害复合压裂液及应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种低伤害复合压裂液及应用方法，其中，低伤害复合压裂液，包括以下体积份数的各组分：防水锁液0.5‑10份，滑溜水压裂液10‑95份，低伤害交联压裂液5‑80份。本发明所述的低伤害复合压裂液，将其用于低孔低渗复杂储层改造，可降低压裂液对储层基质和裂缝支撑带导流能力的伤害，提高低孔低渗复杂储层压裂改造效果。
Description
技术领域
本发明属于油气田开发领域，尤其是涉及一种适用于低孔低渗复杂储层改造的复合压裂液体系及应用方法。
背景技术
低孔低渗复杂储层具有岩性复杂，非均质性强，横向纵向物性差异大，渗流能力差，自然产能低，需要提高储层的改造体积增大产能，大大提高了压裂液的用量，对压裂液的低伤害和低成本提出更高的要求。
目前，国内外对页岩气低孔低渗储层措施改造用压裂液大部分采用单一减阻水压裂液，对储层伤害小，降低了改造成本，取得了较好措施改造效果，低孔低渗致密油储层对裂缝导流能力要求高，部分致密油储层采用滑溜水、线性胶和冻胶复合压裂液体系或降阻水和高黏压裂液，提高了储层的改造体积，取得一定改造效果。
目前中国专利公开号：CN105219372A，一种多功能复合压裂液体系，包括降阻水和高黏携砂液，其中降阻剂和增稠剂均为疏水改性纤维素聚合物、疏水改性淀粉聚合物与疏水改性黄原胶中的一种或多种或疏水改性聚丙烯酰胺和其衍生物，减少了添加剂用量，提高了压裂液体系的携砂能力，降低了压裂液体系残渣，但高粘压裂液耐温低，无法满足中深层压裂改造的需要，对水锁伤害和大液量的破胶未有针对性措施；CN106753310A，一种复合压裂液体系，该复合压裂液体系是由滑溜水、线性胶和交联液组成，以体积百分数计，所述滑溜水、线性胶、交联液的配比分别为滑溜水20％-45％，线性胶30％-60％，交联液15％-40％，提高了压裂液的携砂能力，但滑溜水用量低，并且对水锁伤害和大液量的破胶未有针对性措施，适用井深仅为3070m。
国内大于4000m的低孔低渗储层逐渐增多，部分储层温度达到180℃，这类储层迫切需要大型改造提高产能，没有适用的复合压裂液体系；水锁伤害是压裂液对低孔低渗储层造成的主要伤害之一，复合压裂液对水锁伤害未考虑，交联压裂液降低水锁伤害的主要方法是在压裂液中添加防水锁剂，效果不理想，需要进一步提高；低孔低渗储层体积压裂造缝窄，用液量大，所用支撑剂粒径小，裂缝支撑带的孔喉小，对压裂液体系的破胶程度要求高，目前也没有好的应对措施；现有复合压裂液体系对层理性较强的储层改造效果差异大，需进一步提高适用性。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种低伤害复合压裂液，以克服现有技术的缺陷，将其用于低孔低渗复杂储层改造，可降低压裂液对低孔低渗复杂储层基质和裂缝支撑带导流能力的伤害，提高压裂液体系与复杂储层的适用性，降低改造成本，提高改造效果。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种低伤害复合压裂液，包括以下体积份数的各组分：防水锁液0.5-10份，滑溜水压裂液10-95份，低伤害交联压裂液5-80份。
优选的，所述防水锁液为防水锁剂和水的混合溶液，其中防水锁剂的含量为10-50wt％；所述滑溜水压裂液为降阻剂、黏土稳定剂和水的混合溶液，其中降阻剂的含量为0.03-0.2wt％，黏土稳定剂的含量为0.3-1.5wt％。
优选的，所述防水锁剂为非离子表面活性剂、阴离子氟碳表面活性剂和水混合的混合溶液，其中非离子表面活性剂的含量为10-40wt％，阴离子氟碳表面活性剂的含量为0.5-10wt％；防水锁剂也可以是井下作业用水锁伤害解堵剂。
优选的，所述降阻剂为索尔维公司生产的乳液降阻剂FR-WH或羟丙基瓜尔胶；所述降阻剂的质量浓度为0.2％时，其水溶液10秒内粘度达到最高值。
优选的，所述黏土稳定剂为氯化钾和小阳离子粘土防膨剂以质量比(5-8)：(2-5)混合的混合溶液；所述滑溜水压裂液粘度小于等于2毫帕秒。
优选的，所述低伤害交联压裂液包括以下重量份的各组分：增稠剂0.15-0.5份，黏土稳定剂0.3-1.5份，助排剂0.2-1.5份，交联剂0.1-0.5份，交联助剂0.02-0.5份，杀菌剂0.1-0.2份，破胶剂0.005-20份，余量为水。
优选的，所述增稠剂为水不溶物含量低于3％的羟丙基瓜尔胶；所述助排剂为季铵盐类表面活性剂或氟碳表面活性剂；所述交联剂为分子量小于300的有机硼或无机硼；所述交联助剂为氢氧化钠；所述杀菌剂为季铵盐类表面活性剂；所述破胶剂为过硫酸铵和包覆过硫酸铵的混合物，或过硫酸铵、包覆过硫酸铵的混合物和质量浓度为20％的过硫酸铵水溶液，或质量浓度为20％的过硫酸铵水溶液，或过硫酸铵与亚硫酸钠的混合物。
优选的，所述交联助剂也可为氢氧化钠、甘油和水的混合溶液，且混合溶液中氢氧化钠的含量为2-25wt％、甘油的含量为20-40％、余量为水；所述破胶剂包括以下重量份的各组分：过硫酸铵0-90份、包覆过硫酸铵0-80份、质量浓度为20％的过硫酸铵水溶0-100份、亚硫酸那0-50份，各组分的和为100份；所述黏土稳定剂为氯化钾和小阳离子粘土防膨剂以质量比(5-8)：(2-5)混合的混合溶液。
本发明的另一目的在于提出一种低伤害复合压裂液的应用方法，以将上述低伤害复合压裂液用于低孔低渗复杂储层改造。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种如上所述的低伤害复合压裂液的应用方法，包括以下步骤：
S1：将储层改造需要量的防水锁液替入井筒；
S2：用滑溜水压裂液携带低砂比、小粒径或混合粒径支撑剂，采用段塞加砂方式进行施工；
S3：用低伤害交联压裂液携带高砂比、大粒径或混合粒径支撑剂，采用阶梯加砂方式进行施工，并加入破胶剂；
其中，破胶剂的加入时机为：在所述低伤害交联压裂液注入阶段间歇加入破胶剂，或后期单独注入破胶剂，或在所述低伤害交联压裂液注入阶段间歇加入破胶剂并后期再次单独注入破胶剂。
优选的，在步骤S1和S2之间增加用低伤害交联压裂液携带低砂比、小粒径支撑剂，采用段塞加砂方式进行施工的步骤。
相对于现有技术，本发明所述的一种低伤害复合压裂液具有以下优势：
本发明所述的一种低伤害复合压裂液，由三种液体组成，功能互补，既节约了成本，又能实现提高低孔低渗储层改造效果目标，已成功应用于低孔低渗复杂储层，取得较好改造效果。
本发明所述的一种低伤害复合压裂液的应用方法，分两个阶段，分步有序完成压裂作业：第一阶段，压裂施工前，准备作业阶段将配制好的防水锁液替满井筒，减少了压井液的用量，同时高浓度的防水锁液有效避免了近井水锁伤害；第二阶段，根据储层特点，优化滑溜水压裂液和低伤害交联压裂液用量，利用滑溜水压裂液低摩阻、深穿透的特点，采用大排量的滑溜水压裂液携带低砂比、小粒径或混合粒径支撑剂沟通远井微裂缝，扩大储层改造体积，针对层理发育的低孔低渗储层，首先用低伤害交联压裂液携带粉砂或粉陶冲破层间隔挡，再用大排量的滑溜水压裂液携带低砂比、小粒径或混合粒径支撑剂沟通远井微裂缝，然后选用成本低、伤害小的低浓度羟丙基瓜尔胶交联压裂液携带高砂比陶粒，造高导流主裂缝，同时添加包覆过硫酸铵，加砂完毕，小排量注入20％的过硫酸铵水溶液，提高压裂液体系的破胶程度，降低压裂液体系对裂缝支撑带的伤害。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例来详细说明本发明。
一种低伤害复合压裂液，包括以下体积份数的各组分：防水锁液0.5-10份，滑溜水压裂液10-95份，低伤害交联压裂液5-80份；各组分的体积总和为100份。
所述防水锁液为防水锁剂和水的混合溶液，其中防水锁剂的质量百分含量为10-50wt％，余量为水；所述滑溜水压裂液为降阻剂、黏土稳定剂和水的混合溶液，其中降阻剂的含量为0.03-0.2wt％，黏土稳定剂的含量为0.3-1.5wt％，余量为水。
在一些实施例中，所述防水锁剂为非离子表面活性剂、阴离子氟碳表面活性剂和水混合的混合溶液，其中非离子表面活性剂的含量为10-40wt％，阴离子氟碳表面活性剂的含量为0.5-10wt％，余量为水；在另一些实施例中，防水锁剂也可以采用井下作业用水锁伤害解堵剂氨基酸JD-04。
在一些实施例中，所述降阻剂为索尔维公司生产的乳液降阻剂FR-WH；在另一些实施例中，降阻剂为羟丙基瓜尔胶。但无论哪种情况，当降阻剂的质量浓度为0.2％时，其水溶液10秒内粘度达到最高值。
所述黏土稳定剂为氯化钾和小阳离子粘土防膨剂以质量比(5-8)：(2-5)混合的混合溶液，也即，若以所述粘土稳定剂的质量为100份计，氯化钾的质量为50-80份，小阳离子粘土防膨剂质量为20-50份。所述滑溜水压裂液粘度小于等于2毫帕秒。
所述低伤害交联压裂液包括以下重量份的各组分：增稠剂0.15-0.5份，黏土稳定剂0.3-1.5份，助排剂0.2-1.5份，交联剂0.1-0.5份，交联助剂0.02-0.5份，杀菌剂0.1-0.2份，破胶剂0.005-20份，余量为水。
所述增稠剂为水不溶物含量低于3％的羟丙基瓜尔胶；所述助排剂为季铵盐类表面活性剂或氟碳表面活性剂；所述交联剂为分子量小于300的有机硼或无机硼；所述交联助剂为氢氧化钠。所述杀菌剂为季铵盐类表面活性剂；所述破胶剂为过硫酸铵和包覆过硫酸铵的混合物，或过硫酸铵、包覆过硫酸铵的混合物和质量浓度为20％的过硫酸铵水溶液，或质量浓度为20％的过硫酸铵水溶液，或过硫酸铵与亚硫酸钠的混合物。
所述交联助剂也可为氢氧化钠、甘油和水的混合溶液，且混合溶液中氢氧化钠的含量为2-25wt％、甘油的含量为20-40％、余量为水；所述破胶剂包括以下重量份的各组分：过硫酸铵0-90份、包覆过硫酸铵0-80份、质量浓度为20％的过硫酸铵水溶0-100份、亚硫酸那0-50份，各组分的和为100份；所述黏土稳定剂为氯化钾和小阳离子粘土防膨剂以质量比(5-8)：(2-5)混合的混合溶液。
一种低伤害复合压裂液的应用方法，包括以下步骤：
S1：将储层改造需要量的防水锁液替入井筒；
S2：用滑溜水压裂液携带低砂比、小粒径或混合粒径支撑剂，采用段塞加砂方式进行施工；
S3：用低伤害交联压裂液携带高砂比、大粒径或混合粒径支撑剂，采用阶梯加砂方式进行施工，并加入破胶剂；
其中，破胶剂的加入时机为：在所述低伤害交联压裂液注入阶段间歇加入破胶剂，或后期单独注入破胶剂，或在所述低伤害交联压裂液注入阶段间歇加入破胶剂并后期再次单独注入破胶剂。
在一些实施例中，可在步骤S1和S2之间增加用低伤害交联压裂液携带低砂比、小粒径支撑剂，采用段塞加砂方式进行施工的步骤。
实施例1
某井储层，埋深5000m，渗透率0.85×10-3μm2，孔隙度6.08％，储层温度177℃，现场按以下配方配制压裂液，防水锁液45m3，滑溜水压裂液1770m3，低伤害高粘压裂液194m3，所述防水锁液、滑溜水压裂液和低伤害交联压裂液的体积比分别为：2.24％、88.10％和9.66％。
以所述防水锁液的质量为100份计，防水锁剂采用天津宏平科技发展有限公司生产的井下作业用水锁伤害解堵剂氨基酸JD-04的水溶液，其中天津宏平科技发展有限公司生产的井下作业用水锁伤害解堵剂氨基酸JD-04的质量为50份，余量为水。
防水锁液的制备方法为：将23t的防水锁剂和23t水加入配液罐，常温搅拌直至混匀即可。
以所述滑溜水压裂液的质量为100份计，索尔维公司生产的乳液降阻剂FR-WH的质量为0.08份，大港油田石油工程研究院生产的黏土稳定剂有机盐的质量为0.5份，余量为水。
滑溜水压裂液的制备方法为：首先准备42个50m3配液罐，每个配液罐加入45m3水，用配液车分别将225kg的大港油田石油工程研究院生产的黏土稳定剂有机盐加入到装有45m3水的配液罐中，循环10min，形成滑溜水压裂液基液，正常施工开始后，按实际注入滑溜水压裂液基液排量和配方计算出每分钟需要注入降阻剂量，滑溜水压裂液基液注入的同时通过液体添加剂泵将索尔维公司生产的乳液降阻剂加入到混砂罐中，按压裂设计泵注程序要求注入储层。
以所述低伤害交联压裂液的质量为100份计，水不溶物含量低于3％的羟丙基瓜胶的质量为0.5份，所述杀菌剂为大港油田石油工程研究院生产的压裂用粘度保持剂有机铵盐的质量为0.1份；所述黏土稳定剂为大港油田石油工程研究院生产的黏土稳定剂有机盐，其质量为0.5份；大港油田石油工程研究院生产的压裂用助排剂氟碳表面活性剂的质量为0.5份，大港油田石油工程研究院生产的低伤害压裂液用交联剂无机硼的质量为0.5份，包覆过硫酸铵为0.006份，20％的过硫酸铵水溶液为13.4份，所述氢氧化钠的质量为0.12份，所述甘油的质量为0.2份，余量为水。
低伤害交联压裂液的制备方法为：用配液车先将配方量的羟丙基瓜胶加入到装有要求水量的配液罐中循环，待其溶胀后，循环20min，再依次加入杀菌剂、粘土稳定剂、助排剂，加入完后泵车循环30min直至均匀，形成低伤害交联压裂液基液；同时将交联剂和交联助剂加入到满足注入设备要求的交联剂罐中，混合均匀，形成交联液；按实际注入基液排量和配方计算出每分钟需要注入交联液量，基液注入的同时通过液体添加剂泵将交联液加入到混砂罐中，按压裂设计泵注程序要求注入储层，包覆过硫酸铵在泵注程序的前置液后期按0.005％-0.008％-0.01％-0.03％-0.05％-0.07％-0.09％％比例在混砂车上由小到大楔型加入，20％的过硫酸铵水溶液替代部分顶替液注入。
本实施例中复合压裂液的应用方法为：现场实施前，将所述防水锁液替入施工井筒，然后启动施工车组，设置施工排量9m3/min，用滑溜水压裂液携带5％砂比粉陶以段塞加砂的方式注入储层，打开微裂缝，然后用所述低伤害交联压裂液携带平均砂比18.2％陶粒以阶梯加砂的方式注入储层，形成高导流主支撑带，并在所述低伤害交联压裂液注入阶段间歇加入包覆过硫酸铵，注入顶替液，停泵30min，0.5m3/min排量注入剩余的20％过硫酸铵水溶液，然后以同样排量将20％过硫酸铵水溶液全部替入储层，施工顺利完成。滑溜水压裂液降阻率79.2％，冻胶压裂液降阻率80.1％，该井压前测液面折日产液10.7m3，压后2mm油嘴放喷，日产油29.6m3，日产气45962m3。
实施例2
某井储层，埋深3000m，渗透率0.916×10-3μm2，孔隙度7.97％，储层温度140℃，现场按以下配方配制压裂液，防水锁液10m3，滑溜水压裂液1030m3，低伤害交联压裂液640m3，所述防水锁液、滑溜水压裂液和低伤害交联压裂液的体积比分别为：0.60％、61.31％和38.09％。
以所述防水锁液的质量为100份计，天津宏平科技发展有限公司生产的井下作业用水锁伤害解堵剂氨基酸JD-04的质量为50，余量为水。
防水锁液的制备方法为：将5t的防水锁剂和5t水加入配液罐，常温搅拌直至混匀即可。
以所述滑溜水压裂液的质量为100份计，索尔维公司生产的乳液降阻剂FR-WH的质量为0.1份，大港油田石油工程研究院生产的黏土稳定剂有机盐质量为1.0份，余量为水。
滑溜水压裂液的制备方法为：首先准备24个50m3配液罐，每个配液罐加入45m3水，用配液车分别将450kg的大港油田石油工程研究院生产的黏土稳定剂有机盐加入到装有45m3水的配液罐中，循环10min，形成滑溜水压裂液基液，正常施工开始后，按实际注入滑溜水压裂液基液排量和配方计算出每分钟需要注入降阻剂量，滑溜水压裂液基液注入的同时通过液体添加剂泵将索尔维公司生产的乳液降阻剂FR-WH加入到混砂罐中，按压裂设计泵注程序要求注入储层。
以所述低伤害交联压裂液的质量为100份计，所述羟丙基瓜胶的质量为0.4份，所述杀菌剂为大港油田石油工程研究院生产的压裂用粘度保持剂有机铵盐的质量为0.1份，大港油田石油工程研究院生产的黏土稳定剂有机盐的质量为1.0份，大港油田石油工程研究院生产的压裂用助排剂氟碳表面活性剂的质量为1.0份，大港油田石油工程研究院生产的低伤害压裂液用交联剂无机硼的质量为0.45份，所述交联助剂的质量为0.08份，包覆过硫酸铵为0.01份，20％的过硫酸铵水溶液为3份，余量为水。交联助剂采用氢氧化钠。
低伤害交联压裂液的制备方法为：用配液车先将配方量的羟丙基瓜胶加入到装有要求水量的配液罐中循环，待其溶胀后，循环20min，再依次加入杀菌剂、粘土稳定剂、助排剂，加入完后泵车循环30min直至均匀，形成低伤害交联压裂液基液；同时将交联剂和交联助剂加入到满足注入设备要求的交联剂罐中，混合均匀，形成交联液；按实际注入基液排量和配方计算出每分钟需要注入交联液量，基液注入的同时通过液体添加剂泵将交联液加入到混砂罐中，按压裂设计泵注程序要求注入储层，包覆过硫酸铵在泵注程序的前置液后期按0.005％-0.008％-0.01％-0.03％-0.05％-0.07％-0.09％％比例在混砂车上由小到大楔型加入，20％的过硫酸铵水溶液替代部分顶替液注入。
本实施例中复合压裂液的应用方法为：现场实施前，将所述防水锁液替入施工井筒，然后启动施工车组，设置施工排量5.5m3/min，用所述低伤害交联压裂液携带5％砂比粉砂以段塞加砂的方式注入储层，沟通微裂缝，接着用滑溜水压裂液携带5％砂比粉砂以段塞加砂的方式注入储层，打开微裂缝，然后用已经准备好的所述低伤害交联压裂液携带平均19％砂比陶粒砂以阶梯加砂的方式注入储层，形成高导流主支撑带，并在所述低伤害交联压裂液注入阶段间歇加入包覆过硫酸铵，注入顶替液，停泵30min，0.5m3/min排量注入剩余的20％过硫酸铵水溶液，然后以同样排量将20％过硫酸铵水溶液全部替入储层，施工顺利完成。滑溜水压裂液降阻率72.1％，冻胶压裂液降阻率74.0％，该井压前无显示，压后日产油7.8m3。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低伤害复合压裂液，其特征在于：包括以下体积份数的各组分：防水锁液0.5-10份，滑溜水压裂液10-95份，低伤害交联压裂液5-80份。
2.根据权利要求1所述的低伤害复合压裂液，其特征在于：所述防水锁液为防水锁剂和水的混合溶液，其中防水锁剂的含量为10-50wt％；所述滑溜水压裂液为降阻剂、黏土稳定剂和水的混合溶液，其中降阻剂的含量为0.03-0.2wt％，黏土稳定剂的含量为0.3-1.5wt％。
3.根据权利要求2所述的低伤害复合压裂液，其特征在于：所述防水锁剂为非离子表面活性剂、阴离子氟碳表面活性剂和水混合的混合溶液，其中非离子表面活性剂的含量为10-40wt％，阴离子氟碳表面活性剂的含量为0.5-10wt％。
4.根据权利要求2所述的低伤害复合压裂液，其特征在于：所述防水锁剂为井下作业用水锁伤害解堵剂；所述降阻剂为索尔维公司生产的乳液降阻剂FR-WH或羟丙基瓜尔胶；所述降阻剂的质量浓度为0.2％时，其水溶液10秒内粘度达到最高值。
5.根据权利要求2所述的低伤害复合压裂液，其特征在于：所述黏土稳定剂为氯化钾和小阳离子粘土防膨剂以质量比(5-8)：(2-5)混合的混合溶液；所述滑溜水压裂液粘度小于等于2毫帕秒。
6.根据权利要求1所述的低伤害复合压裂液，其特征在于：所述低伤害交联压裂液包括以下重量份的各组分：增稠剂0.15-0.5份，黏土稳定剂0.3-1.5份，助排剂0.2-1.5份，交联剂0.1-0.5份，交联助剂0.02-0.5份，杀菌剂0.1-0.2份，破胶剂0.005-20份，余量为水。
7.根据权利要求6所述的低伤害复合压裂液，其特征在于：所述增稠剂为水不溶物含量低于3％的羟丙基瓜尔胶；所述助排剂为季铵盐类表面活性剂或氟碳表面活性剂；所述交联剂为分子量小于300的有机硼或无机硼；所述交联助剂为氢氧化钠；所述杀菌剂为季铵盐类表面活性剂；所述破胶剂为过硫酸铵和包覆过硫酸铵的混合物，或过硫酸铵、包覆过硫酸铵的混合物和质量浓度为20％的过硫酸铵水溶液，或质量浓度为20％的过硫酸铵水溶液，或过硫酸铵与亚硫酸钠的混合物。
8.根据权利要求6所述的低伤害复合压裂液，其特征在于：所述交联助剂为氢氧化钠、甘油和水的混合溶液，且混合溶液中氢氧化钠的含量为2-25wt％、甘油的含量为20-40％、余量为水；所述破胶剂包括以下重量份的各组分：过硫酸铵0-90份、包覆过硫酸铵0-80份、质量浓度为20％的过硫酸铵水溶0-100份、亚硫酸那0-50份，各组分的和为100份；所述黏土稳定剂为氯化钾和小阳离子粘土防膨剂以质量比(5-8)：(2-5)混合的混合溶液。
9.一种如权利要求1至8任意一项所述的低伤害复合压裂液的应用方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将储层改造需要量的防水锁液替入井筒；
S2：用滑溜水压裂液携带低砂比、小粒径或混合粒径支撑剂，采用段塞加砂方式进行施工；
S3：用低伤害交联压裂液携带高砂比、大粒径或混合粒径支撑剂，采用阶梯加砂方式进行施工，并加入破胶剂；
其中，破胶剂的加入时机为：在所述低伤害交联压裂液注入阶段间歇加入破胶剂，或后期单独注入破胶剂，或在所述低伤害交联压裂液注入阶段间歇加入破胶剂并后期再次单独注入破胶剂。
10.根据权利要求9所述的低伤害复合压裂液的应用方法，其特征在于：在步骤S1和S2之间增加用低伤害交联压裂液携带低砂比、小粒径支撑剂，采用段塞加砂方式进行施工的步骤。
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