CN110439500A - 一种可泄压的自封式皮碗封隔器及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油气田开发钻采井下工具领域，具体涉及一种可泄压的自封式皮碗封隔器及其使用方法，该封隔器依靠皮碗胶筒与油水井套管之间的微小过盈形成自封，无需坐封载荷，一次入井可以实现多次重复坐封施工作业，减少了起下油井管柱次数，提高了工作效率，封隔器的压力平衡机构，可以通过上提油井管柱实现封隔器上下压力平衡，避免负压卡钻事故，该封隔器不仅适用于油气井浅部井段找漏作业，还能适用于油气井作业现场井口设备的试压作业。
Description
所属技术领域
本发明涉及油气田开发钻采井下工具领域，具体涉及一种可泄压的自封式皮碗封隔器及其使用方法。
背景技术
随着油田开发程度的深入，油水井套管老化问题不断加剧，常常会出现套管变形，缩径，破裂甚至错断等现象，其中套管破裂现象在浅部未固井段最为频繁，导致油水井含水量急剧增加，严重影响了油水井的正常生产。为了保证油水井的正常生产，相应的油水井找漏施工也越来越频繁。目前常用的找漏封隔器主要有机械式Y221或Y211封隔器，其坐封力需要上部管柱悬重达到8-10t，对于浅部井段管柱重量无法达到其坐封力的情况下，机械式Y221和Y211封隔器胶筒坐封情况不理想，导致其无法在浅部井段使用，本发明解决了常用的封隔器不适用于油水井浅部井段的找漏的技术难题，提出一种可泄压的自封式皮碗封隔器及其使用方法。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供了一种可泄压的自封式皮碗封隔器及其使用方法，具有适用于油水井浅部井段的找漏泄压的特点。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种可泄压的自封式皮碗封隔器，包括
上接头；
连接套，连接套上端连接在上接头下端外侧壁上；
中心管，中心管的上端连接在连接套的下端内侧壁上，且中心管内设置有压力平衡机构；
皮碗胶筒，皮碗胶筒连接在中心管的下端外侧壁上；
胶筒座，胶筒座连接在皮碗胶筒的底部；
导轨，导轨的上端的内侧壁与中心管下端底部的外侧壁连接，且导轨上端的端面与胶筒座的底部端面相配合，导轨上端外壁面为圆锥形结构；
卡瓦总成，卡瓦总成连接在导轨的外侧壁上；
扶正头，扶正头连接在导轨的外侧壁上，且扶正头的上端与卡瓦总成的下端相接触；
滑环护套，滑环护套连接在导轨的外侧壁上，且滑环护套的上端与扶正头的底部外侧壁连接；
下接头，下接头连接在导轨下端的外侧壁上。
所述的压力平衡机构包括孔板、阀杆和阀座，孔板一端连接套上端的内侧壁上，阀杆连接在孔板的另一端，且阀杆位于中心管内，阀座连接在中心管底部的内侧壁上，且阀杆的底部端面与阀座的上端面相匹配。
所述的阀座与中心管底部内侧壁之间的外径上设置有密封圈槽，密封圈槽内设置有密封圈，且密封圈为“O”型密封圈。
所述的密封圈槽设置有两个，两个密封圈槽内均设置有密封圈。
所述的孔板上设置有一个中心孔和沿周向均匀分布的过流孔，阀杆上端穿过孔板上的中心孔，阀杆上还设置有锁紧螺母，锁紧螺母将阀杆固定在孔板上。
所述的连接套的外侧壁上垂直连接套外侧壁方向设置有导向销钉，连接套的内侧壁的上端设置有上台阶，连接套的内侧壁的下端设置有下台阶，上台阶上部的连接套内侧壁与上接头下端外侧壁连接，孔板的一端下端面坐挂连接在上台阶上，且孔板的上端面与上接头下端面相接触，所述中心管上端外侧壁上设置有导向槽，向槽与导向销钉相配合。
所述的中心管沿周向设置有旁通孔，中心管的上端通过坐挂在下台阶上与连接套下端内侧壁连接。
所述的滑环护套内侧壁设置有滑环和滑环销钉，所述导轨设置有长短切换槽，滑环通过滑环销钉连接在滑环护套内侧壁上，且滑环销钉一侧端面位于长短切换槽内，滑环销钉另一侧端面与滑环护套内侧壁相接触，滑环销钉在导轨的切换槽中可自由上下滑动。
一种可泄压的自封式皮碗封隔器的使用方法包括上述所述的任意一项一种可泄压的自封式皮碗封隔器，包括以下步骤：
步骤一：井筒找漏作业，先将封隔器连接在油井管柱上，上下调整卡瓦总成的位置，使滑环销钉处于导轨短切换槽位置；
步骤二：在步骤一的基础上，将整个封隔器下入到油水井套管内的预定位置，通过上提，下放油井管柱将滑环销钉由导轨短切换槽切换到长切换槽位置，继续下放油井管柱，卡瓦总成上行到导轨上端圆锥形结构的锥面位置，卡瓦总成撑开，卡住油水井套管壁，整个封隔器固定在预定位置；
步骤三：在步骤二的基础上，继续下放油井管柱，封隔器上接头和连接套带动孔板和阀杆下行，阀杆坐封在阀座上，密封油管内部通道；
步骤四：在步骤三的基础上，封隔器外部的皮碗胶筒外径大于油水井套管的内径，因此皮碗胶筒可以在自由状态下紧贴油水井套管内壁形成自封，从而密封油管与油水井套管之间的油套环空。
步骤五：封隔器泄压、解封，在步骤四的基础上，封隔器坐封完成试压井筒找漏作业后，上提钻具，带动封隔器上接头和连接套上行，连接套通过孔板带动阀杆上移，阀杆与阀座分离，使封隔器上下连通，油管内部通道打开；
步骤六：在步骤五的基础上，皮碗胶筒上部的液体通过中心管的旁通孔释放到封隔器阀座下方，实现封隔器皮碗胶筒上下压力的平衡。
所述的步骤四中碗胶筒必须外径大于油水井套管的内径，使皮碗胶筒与油水井套管的内壁通过微小过盈形成自封。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明通过：连接套上端连接在上接头下端外侧壁上，中心管的上端连接在连接套的下端内侧壁上，且中心管内设置有压力平衡机构，皮碗胶筒连接在中心管的下端外侧壁上，，胶筒座连接在皮碗胶筒的底部，导轨的上端的内侧壁与中心管下端底部的外侧壁连接，且导轨上端的端面与胶筒座的底部端面相配合，导轨上端外壁面为圆锥形结构，卡瓦总成连接在导轨的外侧壁上，扶正头连接在导轨的外侧壁上，且扶正头的上端与卡瓦总成的下端相接触，滑环护套连接在导轨的外侧壁上，且滑环护套的上端与扶正头的底部外侧壁连接，下接头连接在导轨下端的外侧壁上，该封隔器依靠皮碗胶筒与油水井套管之间的微小过盈形成自封，无需坐封载荷，一次入井可以实现多次重复坐封施工作业，减少了起下油井管柱次数，提高了工作效率，封隔器的压力平衡机构，可以通过上提油井管柱实现封隔器上下压力平衡，避免负压卡钻事故，该封隔器不仅适用于油气井浅部井段找漏作业，还能适用于油气井作业现场井口设备的试压作业。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的整体结构示意图。
图中：1、上接头；2、锁紧螺母；3、孔板；4、导向销钉；5、导向槽；6、连接套；7、阀杆；8、中心管；9、皮碗胶筒；10、阀座；11、密封圈；12、胶筒座；13、导轨；14、卡瓦总成；15、扶正头；16、滑环护套；17、滑环；18、滑环销钉；19、下接头；20、旁通孔；21、上台阶；22、下台阶。
具体实施方式
实施例1:
参照图1，是本发明实施例1的结构示意图，一种可泄压的自封式皮碗封隔器，包括
上接头1；
连接套6，连接套6上端连接在上接头1下端外侧壁上；
中心管8，中心管8的上端连接在连接套6的下端内侧壁上，且中心管8内设置有压力平衡机构；
皮碗胶筒9，皮碗胶筒9连接在中心管8的下端外侧壁上；
胶筒座12，胶筒座12连接在皮碗胶筒9的底部；
导轨13，导轨13的上端的内侧壁与中心管8下端底部的外侧壁连接，且导轨13上端的端面与胶筒座12的底部端面相配合，导轨13上端外壁面为圆锥形结构；
卡瓦总成14，卡瓦总成14连接在导轨13的外侧壁上；
扶正头15，扶正头15连接在导轨13的外侧壁上，且扶正头15的上端与卡瓦总成14的下端相接触；
滑环护套16，滑环护套16连接在导轨13的外侧壁上，且滑环护套16的上端与扶正头15的底部外侧壁连接；
下接头19，下接头19连接在导轨13下端的外侧壁上。
实际使用时：连接套6上端连接在上接头1下端外侧壁上，中心管8的上端连接在连接套6的下端内侧壁上，且中心管8内设置有压力平衡机构，皮碗胶筒9连接在中心管8的下端外侧壁上，胶筒座12连接在皮碗胶筒9的底部，导轨13的上端的内侧壁与中心管8下端底部的外侧壁连接，且导轨13上端的端面与胶筒座12的底部端面相配合，其中皮碗胶筒9具体通过硫化连接在在胶筒座12上，导轨13上端外壁面为圆锥形结构，卡瓦总成14连接在导轨13的外侧壁上，扶正头15连接在导轨13的外侧壁上，且扶正头15的上端与卡瓦总成14的下端相接触，滑环护套16连接在导轨13的外侧壁上，且滑环护套16的上端与扶正头15的底部外侧壁连接，下接头19连接在导轨13下端的外侧壁上，该封隔器依靠皮碗胶筒9与油水井套管之间的微小过盈形成自封，无需坐封载荷，一次入井可以实现多次重复坐封施工作业，减少了起下油井管柱次数，提高了工作效率，封隔器的压力平衡机构，可以通过上提油井管柱实现封隔器上下压力平衡，避免负压卡钻事故，该封隔器不仅适用于油气井浅部井段找漏作业，还能适用于油气井作业现场井口设备的试压作业。
实施例2:
与实施例1相比，本实施例的不同之处在于：所述的压力平衡机构包括孔板3、阀杆7和阀座10，孔板3一端连接套6上端的内侧壁上，阀杆7连接在孔板3的另一端，且阀杆7位于中心管8内，阀座10连接在中心管8底部的内侧壁上，且阀杆7的底部端面与阀座10的上端面相匹配。
实际使用时：封隔器上接头1和连接套6带动孔板3和阀杆7下行，阀杆7坐封在阀座10上，密封油管内部通道，当上接头1和连接套6上行时，连接套6通过孔板3带动阀杆7上移，阀杆7与阀座10分离，使封隔器上下连通，油管内部通道打开，其中阀杆7下端是一个钢球型，阀座10的上端面为锥型端面，阀杆7下端的钢球型低端坐在阀座10的锥型端面上形成密封。
实施例3:
与实施例2相比，本实施例的不同之处在于：所述的阀座10与中心管8底部内侧壁之间的外径上设置有密封圈槽，密封圈槽内设置有密封圈11，且密封圈11为“O”型密封圈。
优选的是所述的密封圈槽设置有两个，两个密封圈槽内均设置有密封圈11。
实际使用时：阀座10与中心管8底部内侧壁之间的外径上设置有密封圈槽，密封圈槽内设置有密封圈11，密封圈11用于密封阀座10与中心管8底部内侧壁之间的缝隙，密封圈槽设置有两个，两个密封圈槽内均设置有密封圈11，设置两个密封效果最佳，且密封圈11为“O”型密封圈，采用“O”型密封圈为本行业内常见普通密封件。
实施例4:
与实施例2相比，本实施例的不同之处在于：所述的孔板3上设置有一个中心孔和沿周向均匀分布的过流孔，阀杆7上端穿过孔板3上的中心孔，阀杆7上还设置有锁紧螺母2，锁紧螺母2将阀杆7固定在孔板3上。
实际使用时：孔板3上设置有一个中心孔和沿周向均匀分布的过流孔，中心孔用于阀杆7上端穿过孔板3上的中心孔，阀杆7上还设置有锁紧螺母2，锁紧螺母2将阀杆7固定在孔板3上，孔板3上周向均匀分布的过流孔，过流孔设置有5个，5个过流孔给油管内流体提供过流通道。
实施例5:
与实施例1或实施例2相比，本实施例的不同之处在于：所述的连接套6的外侧壁上垂直连接套6外侧壁方向设置有导向销钉4，连接套6的内侧壁的上端设置有上台阶21，连接套6的内侧壁的下端设置有下台阶22，上台阶21上部的连接套6内侧壁与上接头1下端外侧壁连接，孔板3的一端下端面坐挂连接在上台阶21上，且孔板3的上端面与上接头1下端面相接触，所述中心管8上端外侧壁上设置有导向槽5，向槽5与导向销钉4相配合。
优选的是所述的中心管8沿周向设置有旁通孔20，中心管8的上端通过坐挂在下台阶22上与连接套6下端内侧壁连接。
实际使用时：连接套6的外侧壁上垂直连接套6外侧壁方向设置有导向销钉4，中心管8上端外侧壁上设置有导向槽5，向槽5与导向销钉4相配合，可以保证中心管8与连接套6之间轴向滑动的同时，防止两者之间的自由转动，连接套6的内侧壁的上端设置有上台阶21，连接套6的内侧壁的下端设置有下台阶22，上台阶21上部的连接套6内侧壁与上接头1下端外侧壁连接，孔板3的一端下端面坐挂连接在上台阶21上，且孔板3的上端面与上接头1下端面相接触，中心管8沿周向设置有旁通孔20，中心管8的上端通过坐挂在下台阶22上与连接套6下端内侧壁连接，旁通孔20是用于连通封隔器内部和油套环空，从而平衡压力，避免负压卡钻事故。
实施例6:
与实施例1相比，本实施例的不同之处在于：所述的滑环护套16内侧壁设置有滑环17和滑环销钉18，所述导轨13设置有长短切换槽，滑环17通过滑环销钉18连接在滑环护套16内侧壁上，且滑环销钉18一侧端面位于长短切换槽内，滑环销钉18另一侧端面与滑环护套16内侧壁相接触，滑环销钉18在导轨13的切换槽中可自由上下滑动。
实际使用时：环护套16内侧壁设置有滑环17和滑环销钉18，导轨13设置有长短切换槽，现有技术中该结构均设置有长短切换槽，滑环17通过滑环销钉18连接在滑环护套16内侧壁上，且滑环销钉18一侧端面位于长短切换槽内，滑环销钉18另一侧端面与滑环护套16内侧壁相接触，滑环销钉18在导轨13的切换槽中可自由上下滑动，当上下调整卡瓦总成14的位置时，先使滑环销钉18处于导轨13短切换槽位置，然后将整个封隔器下入到油水井套管内的预定位置，通过上提，下放油井管柱将滑环销钉18由导轨13短切换槽切换到长切换槽位置，继续下放油井管柱，卡瓦总成14上行到导轨13上端圆锥形结构的锥面位置，卡瓦总成14撑开，卡住油水井套管壁，整个封隔器固定在预定位置。
实施例7:
一种可泄压的自封式皮碗封隔器的使用方法包括上实施例1-6所述的任意一项一种可泄压的自封式皮碗封隔器，包括以下步骤：
步骤一：井筒找漏作业，先将封隔器连接在油井管柱上，上下调整卡瓦总成14的位置，使滑环销钉18处于导轨13短切换槽位置；
步骤二：在步骤一的基础上，将整个封隔器下入到油水井套管内的预定位置，通过上提，下放油井管柱将滑环销钉18由导轨13短切换槽切换到长切换槽位置，继续下放油井管柱，卡瓦总成14上行到导轨13上端圆锥形结构的锥面位置，卡瓦总成14撑开，卡住油水井套管壁，整个封隔器固定在预定位置；
步骤三：在步骤二的基础上，继续下放油井管柱，封隔器上接头1和连接套6带动孔板3和阀杆7下行，阀杆7坐封在阀座10上，密封油管内部通道；
步骤四：在步骤三的基础上，封隔器外部的皮碗胶筒9外径大于油水井套管的内径，因此皮碗胶筒9可以在自由状态下紧贴油水井套管内壁形成自封，从而密封油管与油水井套管之间的油套环空。
从油管或者油水井套管泵入液体，液体进入皮碗胶筒9和阀座10上部空间，皮碗胶筒9与油水井套管密封油套环空，阀杆7与阀座10密封油管内部，泵注液体到设计压力并进行保压，即可对皮碗胶筒的上部井段进行试压找漏作业。
步骤五：封隔器泄压、解封，在步骤四的基础上，封隔器坐封完成试压井筒找漏作业后，上提钻具，带动封隔器上接头1和连接套6上行，连接套6通过孔板3带动阀杆7上移，阀杆7与阀座10分离，使封隔器上下连通，油管内部通道打开；
步骤六：在步骤五的基础上，皮碗胶筒9上部的液体通过中心管8的旁通孔释放到封隔器阀座10下方，实现封隔器皮碗胶筒9上下压力的平衡。从而减小了上提管柱时由于封隔器上下压力不平衡产生的抽汲压力，避免了皮皮碗胶筒9上部憋压被拉坏。
优选的是所述的步骤四中碗胶筒9必须外径大于油水井套管的内径，使皮碗胶筒9与油水井套管的内壁通过微小过盈形成自封。
本发明通过上述步骤使该自封式皮碗封隔器依靠皮碗胶筒9与油水井套管内壁的微小过盈形成自封，无需坐封载荷，可以反复坐封，多次施工，实现一趟管柱多次找漏，减少了起下管柱次数，提高了工作效率，封隔器设计有压力平衡机构，施工完成后，上提管柱，封隔器连接套通过孔板3带动阀杆7上移，阀杆7与阀座10分离，使封隔器上下端压力平衡，避免负压卡钻事故。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细的说明，但本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，其都在该技术的保护范围内。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种可泄压的自封式皮碗封隔器，其特征是：包括
上接头(1)；
连接套(6)，连接套(6)上端连接在上接头(1)下端外侧壁上；
中心管(8)，中心管(8)的上端连接在连接套(6)的下端内侧壁上，且中心管(8)内设置有压力平衡机构；
皮碗胶筒(9)，皮碗胶筒(9)连接在中心管(8)的下端外侧壁上；
胶筒座(12)，胶筒座(12)连接在皮碗胶筒(9)的底部；
导轨(13)，导轨(13)的上端的内侧壁与中心管(8)下端底部的外侧壁连接，且导轨(13)上端的端面与胶筒座(12)的底部端面相配合，导轨(13)上端外壁面为圆锥形结构；
卡瓦总成(14)，卡瓦总成(14)连接在导轨(13)的外侧壁上；
扶正头(15)，扶正头(15)连接在导轨(13)的外侧壁上，且扶正头(15)的上端与卡瓦总成(14)的下端相接触；
滑环护套(16)，滑环护套(16)连接在导轨(13)的外侧壁上，且滑环护套(16)的上端与扶正头(15)的底部外侧壁连接；
下接头(19)，下接头(19)连接在导轨(13)下端的外侧壁上。
2.根据权利要求1所述的一种可泄压的自封式皮碗封隔器，其特征是：所述的压力平衡机构包括孔板(3)、阀杆(7)和阀座(10)，孔板(3)一端连接套(6)上端的内侧壁上，阀杆(7)连接在孔板(3)的另一端，且阀杆(7)位于中心管(8)内，阀座(10)连接在中心管(8)底部的内侧壁上，且阀杆(7)的底部端面与阀座(10)的上端面相匹配。
3.根据权利要求2所述的一种可泄压的自封式皮碗封隔器，其特征是：所述的阀座(10)与中心管(8)底部内侧壁之间的外径上设置有密封圈槽，密封圈槽内设置有密封圈(11)，且密封圈(11)为“O”型密封圈。
4.根据权利要求3所述的一种可泄压的自封式皮碗封隔器，其特征是：所述的密封圈槽设置有两个，两个密封圈槽内均设置有密封圈(11)。
5.根据权利要求2所述的一种可泄压的自封式皮碗封隔器，其特征是：所述的孔板(3)上设置有一个中心孔和沿周向均匀分布的过流孔，阀杆(7)上端穿过孔板(3)上的中心孔，阀杆(7)上还设置有锁紧螺母(2)，锁紧螺母(2)将阀杆(7)固定在孔板(3)上。
6.根据权利要求1或2所述的一种可泄压的自封式皮碗封隔器，其特征是：所述的连接套(6)的外侧壁上垂直连接套(6)外侧壁方向设置有导向销钉(4)，连接套(6)的内侧壁的上端设置有上台阶(21)，连接套(6)的内侧壁的下端设置有下台阶(22)，上台阶(21)上部的连接套(6)内侧壁与上接头(1)下端外侧壁连接，孔板(3)的一端下端面坐挂连接在上台阶(21)上，且孔板(3)的上端面与上接头(1)下端面相接触，所述中心管(8)上端外侧壁上设置有导向槽(5)，向槽(5)与导向销钉(4)相配合。
7.根据权利要求6所述的一种可泄压的自封式皮碗封隔器，其特征是：所述的中心管(8)沿周向设置有旁通孔(20)，中心管(8)的上端通过坐挂在下台阶(22)上与连接套(6)下端内侧壁连接。
8.根据权利要求1所述的一种可泄压的自封式皮碗封隔器，其特征是：所述的滑环护套(16)内侧壁设置有滑环(17)和滑环销钉(18)，所述导轨(13)设置有长短切换槽，滑环(17)通过滑环销钉(18)连接在滑环护套(16)内侧壁上，且滑环销钉(18)一侧端面位于长短切换槽内，滑环销钉(18)另一侧端面与滑环护套(16)内侧壁相接触，滑环销钉(18)在导轨(13)的切换槽中可自由上下滑动。
9.一种可泄压的自封式皮碗封隔器的使用方法包括上述权利要求1-8所述的任意一项一种可泄压的自封式皮碗封隔器，其特征是：包括以下步骤：
步骤一：井筒找漏作业，先将封隔器连接在油井管柱上，上下调整卡瓦总成(14)的位置，使滑环销钉(18)处于导轨(13)短切换槽位置；
步骤二：在步骤一的基础上，将整个封隔器下入到油水井套管内的预定位置，通过上提，下放油井管柱将滑环销钉(18)由导轨(13)短切换槽切换到长切换槽位置，继续下放油井管柱，卡瓦总成(14)上行到导轨(13)上端圆锥形结构的锥面位置，卡瓦总成(14)撑开，卡住油水井套管壁，整个封隔器固定在预定位置；
步骤三：在步骤二的基础上，继续下放油井管柱，封隔器上接头(1)和连接套(6)带动孔板(3)和阀杆(7)下行，阀杆(7)坐封在阀座(10)上，密封油管内部通道；
步骤四：在步骤三的基础上，封隔器外部的皮碗胶筒(9)外径大于油水井套管的内径，因此皮碗胶筒(9)可以在自由状态下紧贴油水井套管内壁形成自封，从而密封油管与油水井套管之间的油套环空。
步骤五：封隔器泄压、解封，在步骤四的基础上，封隔器坐封完成试压井筒找漏作业后，上提钻具，带动封隔器上接头(1)和连接套(6)上行，连接套(6)通过孔板(3)带动阀杆(7)上移，阀杆(7)与阀座(10)分离，使封隔器上下连通，油管内部通道打开；
步骤六：在步骤五的基础上，皮碗胶筒(9)上部的液体通过中心管(8)的旁通孔释放到封隔器阀座(10)下方，实现封隔器皮碗胶筒(9)上下压力的平衡。
10.根据权利要求9所述的一种可泄压的自封式皮碗封隔器的使用方法，其特征是：所述的步骤四中碗胶筒(9)必须外径大于油水井套管的内径，使皮碗胶筒(9)与油水井套管的内壁通过微小过盈形成自封。
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