CN109852365A - 制备胍胶压裂液的方法、由该方法制备的胍胶压裂液及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了制备胍胶压裂液的方法、由该方法制备的胍胶压裂液及其应用。该方法包括(a)向地层水或地表水中加入增溶剂、屏蔽剂、胍胶、杀菌剂、粘土稳定剂及助排剂，混合后，得到基液；(b)向水中加入交联剂、高温稳定剂及pH调节剂，混合后，得到交联液；(c)向基液中以100:1～1.5体积比加入交联液，混合后，得到胍胶压裂液；其中，增溶剂为柠檬酸、乙酸及乳酸中的一种或几种，屏蔽剂为羟基亚乙基二磷酸、氨基三亚甲基膦酸及乙二胺四甲叉磷酸中的一种或几种，高温稳定剂为有机锆化合物。该方法促进胍胶在地层水或地表水中快速分散起粘并提升压裂液耐温性能，可应用于30～140℃储层，实现高矿化度地层水或地表水有效利用。
Description
技术领域
本发明涉及石油化工领域，具体而言，涉及一种制备胍胶压裂液的方法、由该方法制备的胍胶压裂液及其应用。
背景技术
随着低渗透油藏的大规模开发，水力压裂作为重要的储层改造增产措施，越来越受到重视，随之带来的干旱地区大规模水力压裂用水短缺问题也迫在眉睫。另一方面，油田开发采出的大量地层水，若直接外排会严重污染环境，其处理问题也亟待解决。因此有效利用地层水用于配制压裂液，既可缓解大规模压裂用水需求，亦可解决采出水处理面临的环保压力，对于油田节能减排、绿色发展具有重要意义。胍胶压裂液作为最成熟的压裂液体系，因其优良的性能一直占据水力压裂的主导地位。但油田地层水存在着矿化度高、钙镁离子含量高的特征，用于配制胍胶压裂液因胍胶溶胀慢、基液粘度低、压裂液耐高温能力差等问题而无法应用于高温储层。针对该问题，已有相关技术研究，但局限于地层水矿化度小于100000mg/L，且应用储层温度小于100℃，未能解决更高矿化度配液水应用于更高温度储层问题，制约了地层水配制压裂液的应用范围。现有技术中的制备胍胶压裂液的方法及由其制备的胍胶压裂液主要有以下几方面的缺陷：
缺陷一：高矿化度下，胍胶在地层水或地表水中无法快速有效分散起粘，基液粘度低。
缺陷二：高矿化度下，压裂液不具有良好的高温稳定效果、耐温性能差，应用局限于低于100℃的储层。
基于以上原因，需要对制备胍胶压裂液的方法及由其制备的胍胶压裂液进行进一步研究，以解决高矿化度下，胍胶在地层水或地表水中无法快速有效分散起粘，基液粘度低的问题；以及高矿化度下，压裂液不具有良好的高温稳定效果、耐温性能差，应用局限于低于100℃的储层的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种制备胍胶压裂液的方法、由该方法制备的胍胶压裂液及其应用，以解决现有技术中的胍胶在高矿化度地层水或地表水中无法快速有效分散起粘，基液粘度低；胍胶压裂液无法应用于矿化度高于100000mg/L、温度高于100℃的储层的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种制备胍胶压裂液的方法，该方法包括以下步骤：(a)向地层水或地表水中加入增溶剂、屏蔽剂、胍胶、杀菌剂、粘土稳定剂及助排剂，混合后，得到基液；(b)向水中加入交联剂、高温稳定剂及pH调节剂，混合后，得到交联液；(c)向该基液中以100:1～1.5体积比加入该交联液，混合后，得到该胍胶压裂液；其中，该增溶剂为柠檬酸、乙酸及乳酸中的一种或几种，该屏蔽剂为羟基亚乙基二磷酸、氨基三亚甲基膦酸及乙二胺四甲叉磷酸中的一种或几种，该高温稳定剂为有机锆化合物。
进一步地，按重量百分比计，该基液包括0.01～0.02％的该增溶剂；优选地，按重量百分比计，该基液包括0.005～0.02％的该屏蔽剂；优选地，按重量百分比计，该基液包括0.3～0.5％的该胍胶；优选地，按重量百分比计，该基液包括0.05～0.1％的该杀菌剂；优选地，按重量百分比计，该基液包括0.001～2％的该粘土稳定剂；优选地，按重量百分比计，该基液包括0.3～0.5％的该助排剂。
进一步地，按重量百分比计，该交联液包括15～40％的该交联剂；优选地，按重量百分比计，该交联液包括1～40％的该高温稳定剂；优选地，按重量百分比计，该交联液包括1～5％的该pH调节剂。
进一步地，该地层水或地表水具有10000～300000mg/L的矿化度。
进一步地，该杀菌剂为季铵盐型、有机铵盐型、阳离子长链聚合物型杀菌剂中的一种或几种；优选地，该粘土稳定剂为氯化钾、氯化铵、季铵盐型、阳离子聚合物型粘土稳定剂中的一种或几种；优选地，该助排剂为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂中的一种或几种；优选地，该pH调节剂为氢氧化钠或碳酸钠；优选地，该交联剂为有机硼化合物；优选地，有机硼化合物为克拉玛依红都有限责任公司生产的YGB；优选地，有机锆化合物包括但不限于克拉玛依红都有限责任公司生产的HT；优选地，该有机锆化合物为氯化锆与甘油的化合反应产物。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种根据上述方法制备的胍胶压裂液。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种上述胍胶压裂液在矿化度高于100000mg/L、温度高于100℃储层中的应用。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于制备胍胶压裂液的组合物，该组合物包含增溶剂、屏蔽剂及高温稳定剂，其中该增溶剂为柠檬酸、乙酸及乳酸中的一种或几种，该屏蔽剂为羟基亚乙基二磷酸、氨基三亚甲基膦酸及乙二胺四甲叉磷酸中的一种或几种，该高温稳定剂为有机锆化合物。
应用本发明的技术方案，该制备胍胶压裂液的方法包括以下步骤：(a)向地层水或地表水中加入增溶剂、屏蔽剂、胍胶、杀菌剂、粘土稳定剂及助排剂，混合后，得到基液；(b)向水中加入交联剂、高温稳定剂及pH调节剂，混合后，得到交联液；(c)向该基液中以100:1～1.5体积比加入该交联液，混合后，得到该胍胶压裂液；其中，该增溶剂为柠檬酸、乙酸及乳酸中的一种或几种，该屏蔽剂为羟基亚乙基二磷酸、氨基三亚甲基膦酸及乙二胺四甲叉磷酸中的一种或几种，该高温稳定剂为有机锆化合物。该方法促进胍胶在地层水或地表水中快速有效分散起粘并提升压裂液耐温性能和耐剪切能力，可应用于30-140℃储层，工艺简便成本低，可实现高矿化度地层水或地表水有效利用。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
正如背景技术部分所描述的，现有技术中的胍胶在高矿化度地层水或地表水中无法快速有效分散起粘，基液粘度低；胍胶压裂液无法应用于矿化度高于100000mg/L、温度高于100℃的储层的问题。为了解决上述问题，本发明提供了一种制备胍胶压裂液的方法，该方法包括以下步骤：(a)向地层水或地表水中加入增溶剂、屏蔽剂、胍胶、杀菌剂、粘土稳定剂及助排剂，混合后，得到基液；(b)向水中加入交联剂、高温稳定剂及pH调节剂，混合后，得到交联液；(c)向该基液中以100:1～1.5体积比加入该交联液，混合后，得到该胍胶压裂液；其中，该增溶剂为柠檬酸、乙酸及乳酸中的一种或几种，该屏蔽剂为羟基亚乙基二磷酸、氨基三亚甲基膦酸及乙二胺四甲叉磷酸中的一种或几种，该高温稳定剂为有机锆化合物。
该制备胍胶压裂液的方法促进胍胶在矿化度高于100000mg/L地层水或地表水中快速有效分散起粘并提升压裂液耐温性能和耐剪切能力，可应用于高于100℃储层，工艺简便成本低，可实现高矿化度地层水或地表水有效利用，可减轻地层水处理压力的同时节约清水资源，缓解干旱地区大规模水力压裂面临的用水短缺问题，具有重要的节能减排意义和广泛的应用前景。
为了进一步平衡各组分的效果并更充分发挥各组分之间的协同作用，在一种优选的实施方式中，按重量百分比计，该基液包括0.01～0.02％的该增溶剂；优选地，按重量百分比计，该基液包括0.005～0.02％的该屏蔽剂；优选地，按重量百分比计，该基液包括0.3～0.5％的该胍胶；优选地，按重量百分比计，该基液包括0.05～0.1％的该杀菌剂；优选地，按重量百分比计，该基液包括0.001～2％的该粘土稳定剂；优选地，按重量百分比计，该基液包括0.3～0.5％的该助排剂。
为了进一步平衡各组分的效果并更充分发挥各组分之间的协同作用，在一种优选的实施方式中，按重量百分比计，该交联液包括15～40％的该交联剂；优选地，按重量百分比计，该交联液包括1～40％的该高温稳定剂；优选地，按重量百分比计，该交联液包括1～5％的该pH调节剂。
在一种优选的实施方式中，该地层水或地表水具有10000～300000mg/L的矿化度。相较于其他现有技术，本发明使用的制备胍胶压裂液的方法可应用于具有10000～300000mg/L的高矿化度的地层水或地表水，应用于30-140℃地层，具有更广的应用范围。
在一种优选的实施方式中，该杀菌剂为季铵盐型、有机铵盐型、阳离子长链聚合物型杀菌剂中的一种或几种。相比于现有技术的其他杀菌剂，本申请所使用的杀菌剂具有更优的基液粘度保留率，更高的杀菌率。
在一种优选的实施方式中，该粘土稳定剂为氯化钾、氯化铵、季铵盐型、阳离子聚合物型粘土稳定剂中的一种或几种。相比于现有技术的其他粘土稳定剂，本申请所使用的粘土稳定剂能够更加有效地抑制粘土矿物的水化膨胀和分散运移。
在一种优选的实施方式中，该助排剂为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂中的一种或几种。相比于现有技术的其他助排剂，本申请所使用的助排剂可有效降低压裂液的表面张力，使压裂液返排彻底，减小压裂液对地层的损害，且抗温抗盐能力强，配伍性好，对压裂液性能无不良影响，且应用范围广。
在一种优选的实施方式中，该pH调节剂为氢氧化钠或碳酸钠。相比于现有技术的其他pH调节剂，本申请所使用的pH调节剂能够更好地控制胍胶压裂液的pH值。
在一种优选的实施方式中，该交联剂为有机硼化合物。相比于现有技术的其他交联剂，本申请所使用的交联剂所产生的压裂液冻胶具有更优的高温稳定性和耐剪切性。
在一种优选的实施方式中，有机硼化合物包括但不限于克拉玛依红都有限责任公司生产的YGB，优选地，有机锆化合物包括但不限于克拉玛依红都有限责任公司生产的HT，优选地，该有机锆化合物为氯化锆与甘油的化合反应产物。
另外，根据本发明的另一方面，提供了一种根据上述方法制备的胍胶压裂液。
相比于现有技术的其他胍胶压裂液，本申请的胍胶压裂液具有较优耐盐性能和耐剪切能力，并且可应用于高于100℃储层。
另外，根据本发明的另一方面，提供了一种上述胍胶压裂液在矿化度高于100000mg/L、温度高于100℃储层中的应用。该应用可实现高矿化度地层水或地表水有效利用，可减轻地层水处理压力的同时节约清水资源，缓解干旱地区大规模水力压裂面临的用水短缺问题，具有重要的节能减排意义和广泛的应用前景。
另外，根据本发明的另一方面，提供了一种用于制备胍胶压裂液的组合物，该组合物包含增溶剂、屏蔽剂及高温稳定剂，其中该增溶剂为柠檬酸、乙酸及乳酸中的一种或几种，该屏蔽剂为羟基亚乙基二磷酸、氨基三亚甲基膦酸及乙二胺四甲叉磷酸中的一种或几种，该高温稳定剂为有机锆化合物。
相比于现有技术的其他增溶剂、屏蔽剂及高温稳定剂，通过添加本申请特定的增溶剂、屏蔽剂及高温稳定剂的组合使羟丙基胍胶在水中快速分散溶胀，实现有效增粘，并对高矿化度水中的钙镁离子进行螯合屏蔽，使羟丙基胍胶在高矿化度下与有机硼交联剂形成冻胶且在高温下保持良好的耐温耐剪切性能。
以下通过实施例进一步说明本发明的有益效果：
实施例一
步骤1：基液配制
在具有300000mg/L矿化度的地层水或地表水中，加入0.02％柠檬酸及0.02％羟基亚乙基二磷酸，分散溶解均匀后加入0.5％羟丙基胍胶，搅拌使其充分溶胀。然后加入0.05％季铵盐型杀菌剂、0.001％阳离子聚合物型粘土稳定剂、0.5％KW-1(新疆中太化工有限责任公司)，混合均匀制得基液。(所述百分比均为质量比，下同。)
步骤2：交联液配制
在清水中加入40％YGB、40％HT、5％氢氧化钠混合制得交联液。
步骤3：压裂液配制：
在步骤1的基液中，按100:1.5的体积比加入步骤2的交联液，搅拌形成压裂液冻胶。
经测试压裂液体系140℃,170s-1下1小时剪切粘度为114.7mPa·s，耐热温度为125℃。
实施例二
步骤1：基液配制
在具有300000mg/L矿化度的地层水或地表水中，加入0.02％柠檬酸及0.02％氨基三亚甲基膦酸，分散溶解均匀后加入0.5％羟丙基胍胶，搅拌使其充分溶胀。然后加入0.05％有机铵盐型杀菌剂、0.001％阳离子聚合物型粘土稳定剂、0.5％KW-1(新疆中太化工有限责任公司)，混合均匀制得基液。(所述百分比均为质量比，下同。)
步骤2：交联液配制
在清水中加入40％YGB、40％HT、4％氢氧化钠混合制得交联液。
步骤3：压裂液配制：
在步骤1的基液中，按100:1的体积比加入步骤2的交联液，搅拌形成压裂液冻胶。
经测试压裂液体系120℃，170s-1下1小时剪切粘度为103mPa·s，耐热温度为136℃。
实施例三
步骤1：基液配制
在具有250000mg/L矿化度的地层水或地表水中，加入0.02％柠檬酸及0.018％乙二胺四甲叉磷酸，分散溶解均匀后加入0.5％羟丙基胍胶，搅拌使其充分溶胀。然后加入0.05％有机铵盐型杀菌剂、0.02％氯化铵、0.4％KW-1(新疆中太化工有限责任公司)，混合均匀制得基液。(所述百分比均为质量比，下同。)
步骤2：交联液配制
在清水中加入40％YGB、30％HT、4％氢氧化钠混合制得交联液。
步骤3：压裂液配制：
在步骤1的基液中，按100:1的体积比加入步骤2的交联液，搅拌形成压裂液冻胶。
经测试压裂液体系120℃,170s-1下1小时剪切粘度为121mPa·s，耐热温度为140℃。
实施例四
步骤1：基液配制
在具有150000mg/L矿化度的地层水或地表水中，加入0.015％乙酸及0.015％乙二胺四甲叉磷酸，分散溶解均匀后加入0.45％羟丙基胍胶，搅拌使其充分溶胀。然后加入0.05％阳离子长链聚合物型杀菌剂、0.05％氯化钾、0.4％MJ-1(新疆康恩实业石油化工有限公司)，混合均匀制得基液。(所述百分比均为质量比，下同。)
步骤2：交联液配制
在清水中加入28％YGB、20％HT、2％氢氧化钠钠混合制得交联液。
步骤3：压裂液配制：
在步骤1的基液中，按100:1的体积比加入步骤2的交联液，搅拌形成压裂液冻胶。
经测试压裂液体系100℃,170s-1下1小时剪切粘度为131mPa·s，耐热温度为166℃。
实施例五
步骤1：基液配制
在具有100000mg/L矿化度的地层水或地表水中，加入0.01％乙酸及0.013％羟基亚乙基二磷酸，分散溶解均匀后加入0.4％羟丙基胍胶，搅拌使其充分溶胀。然后加入0.05％季铵盐型杀菌剂、0.1％阳离子聚合物型粘土稳定剂、0.3％MJ-1，混合均匀制得基液。(所述百分比均为质量比，下同。)
步骤2：交联液配制
在清水中加入25％YGB、15％HT、1.8％氢氧化钠混合制得交联液。
步骤3：压裂液配制：
在步骤1的基液中，按100:1的体积比加入步骤2的交联液，搅拌形成压裂液冻胶。
经测试压裂液体系80℃,170s-1下1小时剪切粘度为122mPa·s，耐热温度为124℃。
实施例六
步骤1：基液配制
在具有50000mg/L矿化度的地层水或地表水中，加入0.01％乙酸及0.008％乙二胺四甲叉磷酸，分散溶解均匀后加入0.35％羟丙基胍胶，搅拌使其充分溶胀。然后加入0.08％季铵盐型杀菌剂、1％氯化钾、0.3％KW-1，混合均匀制得基液。(所述百分比均为质量比，下同。)
步骤2：交联液配制
在清水中加入20％YGB、8％HT、1.5％氢氧化钠混合制得交联液。
步骤3：压裂液配制：
在步骤1的基液中，按100:1的体积比加入步骤2的交联液，搅拌形成压裂液冻胶。
经测试压裂液体系60℃,170s-1下1小时剪切粘度为158mPa·s，耐热温度为110℃。
实施例七
步骤1：基液配制
在具有10000mg/L矿化度的地层水或地表水中，加入0.01％乙酸及0.005％乙二胺四甲叉磷酸钠，分散溶解均匀后加入0.3％羟丙基胍胶，搅拌使其充分溶胀。然后加入0.1％季铵盐型杀菌剂、2％氯化钾、0.3％MJ-1，混合均匀制得基液。(所述百分比均为质量比，下同。)
步骤2：交联液配制
在清水中加入15％YGB、1％HT、1％氢氧化钠混合制得交联液。
步骤3：压裂液配制：
在步骤1的基液中，按100:1的体积比加入步骤2的交联液，搅拌形成压裂液冻胶。
经测试压裂液体系30℃,170s-1下1小时剪切粘度为118mPa·s，耐热温度为97℃。
对比例一
步骤1：基液配制
在具有300000mg/L矿化度的地层水或地表水中，加入0.02％硬脂酸及0.02％膦酰基羧酸，分散溶解均匀后加入0.5％羟丙基胍胶，搅拌使其充分溶胀。然后加入0.05％季铵盐型杀菌剂、0.001％阳离子聚合物型粘土稳定剂、0.5％KW-1，混合均匀制得基液。(所述百分比均为质量比，下同。)
步骤2：交联液配制
在清水中加入40％YGB、40％三乙醇胺、5％氢氧化钠混合制得交联液。
步骤3：压裂液配制：
在步骤1的基液中，按100:1.5的体积比加入步骤2的交联液，搅拌形成压裂液冻胶。
经测试压裂液体系140℃,170s-1下1小时剪切粘度为45mPa·s，耐热温度为88℃。
对比例二
步骤1：基液配制
在具有300000mg/L矿化度的地层水或地表水中，加入0.002％硬脂酸及0.02％2-羟基膦酰基乙酸，分散溶解均匀后加入0.5％羟丙基胍胶，搅拌使其充分溶胀。然后加入0.05％有机铵盐型杀菌剂、0.001％阳离子聚合物型粘土稳定剂、0.5％KW-1，混合均匀制得基液。(所述百分比均为质量比，下同。)
步骤2：交联液配制
在清水中加入40％XJ-1、40％三乙醇胺、4％氢氧化钠混合制得交联液。
步骤3：压裂液配制：
在步骤1的基液中，按100:1的体积比加入步骤2的交联液，搅拌形成压裂液冻胶。
经测试压裂液体系120℃,170s-1下1小时剪切粘度为32mPa·s，耐热温度为68℃。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：该制备胍胶压裂液的方法促进胍胶在矿化度高于100000mg/L地层水或地表水中快速分散起粘并提升压裂液耐温性能和耐剪切能力，可应用于高于100℃储层，可实现高矿化度地层水或地表水有效利用，可减轻地层水处理压力的同时节约清水资源，缓解干旱地区大规模水力压裂面临的用水短缺问题，具有重要的节能减排意义和广泛的应用前景。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)
1.一种制备胍胶压裂液的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(a)向地层水或地表水中加入增溶剂、屏蔽剂、胍胶、杀菌剂、粘土稳定剂及助排剂，混合后，得到基液；
(b)向水中加入交联剂、高温稳定剂及pH调节剂，混合后，得到交联液；
(c)向所述基液中以100:1～1.5体积比加入所述交联液，混合后，得到所述胍胶压裂液；
其中，所述增溶剂为柠檬酸、乙酸及乳酸中的一种或几种，所述屏蔽剂为羟基亚乙基二磷酸、氨基三亚甲基膦酸及乙二胺四甲叉磷酸中的一种或几种，所述高温稳定剂为有机锆化合物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按重量百分比计，所述基液包括0.01～0.02％的所述增溶剂；优选地，按重量百分比计，所述基液包括0.005～0.02％的所述屏蔽剂；优选地，按重量百分比计，所述基液包括0.3～0.5％的所述胍胶；优选地，按重量百分比计，所述基液包括0.05～0.1％的所述杀菌剂；优选地，按重量百分比计，所述基液包括0.001～2％的所述粘土稳定剂；优选地，按重量百分比计，所述基液包括0.3～0.5％的所述助排剂。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按重量百分比计，所述交联液包括15～40％的所述交联剂；优选地，按重量百分比计，所述交联液包括1～40％的所述高温稳定剂；优选地，按重量百分比计，所述交联液包括1～5％的所述pH调节剂。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述地层水或地表水具有10000～300000mg/L的矿化度。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述杀菌剂为季铵盐型、有机铵盐型、阳离子长链聚合物型杀菌剂中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述粘土稳定剂为氯化钾、氯化铵、季铵盐型、阳离子聚合物型粘土稳定剂中的一种或几种；优选地，所述助排剂为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂中的一种或几种。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述pH调节剂为氢氧化钠或碳酸钠；优选地，所述交联剂为有机硼化合物；优选地，所述有机硼化合物为YGB；优选地，所述有机锆化合物为HT；优选地，所述有机锆化合物为氯化锆与甘油的化合反应产物。
8.一种根据权利要求1至7中任一项所述的方法制备的胍胶压裂液。
9.根据权利要求8所述的胍胶压裂液在温度高于100℃储层中的应用。
10.一种用于制备胍胶压裂液的组合物，其特征在于，包含增溶剂、屏蔽剂及高温稳定剂，其中所述增溶剂为柠檬酸、乙酸及乳酸中的一种或几种，所述屏蔽剂为羟基亚乙基二磷酸、氨基三亚甲基膦酸及乙二胺四甲叉磷酸中的一种或几种，所述高温稳定剂为有机锆化合物。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190607 |
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