CN110699062B - 环氧树脂涂层支撑剂及其制备方法和施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于油气水井开采防砂领域，具体涉及一种环氧树脂涂层支撑剂及其制备方法和施工工艺，环氧树脂涂层支撑剂包括甲型涂覆颗粒以及乙型涂覆颗粒；甲型涂覆颗粒以及乙型涂覆颗粒的质量比为1:1；所述的甲型涂覆颗粒包括甲型砂芯、甲型砂芯涂层以及甲型外包层；所述的甲型砂芯涂层包括改性环氧树脂、胺类固化剂、有机硅偶联剂以及醚类稀释剂；所述的乙型涂覆颗粒包括乙型砂芯、乙型砂芯涂层以及乙型外包层；所述的乙型砂芯涂层包括有机硅环氧树脂、玻璃纤维、苯类稀释剂、以及胺类固化剂。
Description
技术领域
本发明属于油气水井开采防砂领域，具体涉及一种环氧树脂涂层支撑剂及其制备方法和施工工艺。
背景技术
目前针对常规井的防砂技术已经比较成熟，深度砾石充填防砂工艺通过大加砂规模和变排量施工在近井地带、射孔孔眼、筛套环空建立压实紧密的大范围连续性挡砂屏障，满足常规井的防砂需求。但随着油田开发的不断深入，复杂井况(套变严重井(井径﹤100mm)、固井质量差、小井眼侧钻井)出砂井逐年增多，目前的防砂技术还不能完全满足此类复杂井况出砂井防砂的需要。
仅大港油田每年就有30-50口复杂井况出砂井，此类出砂井如果采取常规防砂措施，需要在高压条件下施工，具有很高的风险，通常面对这样的井一般都放弃防砂措施，而只能采取反复的检泵冲砂。
针对复杂井况出砂井的问题，化学防砂工艺是最为低风险的解决对策，但现有化学防砂技术已不能完全满足生产的需求。因此，需要使用一种高渗高强度人工井壁防砂工艺技术，解决复杂井况出砂井防砂的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环氧树脂涂层支撑剂及其制备方法和施工工艺，其既能获得良好的防砂效果，又能尽量减少甚至避免对地层造成伤害，有利于油气水井增产。
以下为该发明所采用的技术方案：
一种环氧树脂涂层支撑剂，包括甲型涂覆颗粒以及乙型涂覆颗粒；甲型涂覆颗粒以及乙型涂覆颗粒的质量比为1:1；
所述的甲型涂覆颗粒包括甲型砂芯、甲型砂芯涂层以及甲型外包层；所述的甲型砂芯涂层包括改性环氧树脂、胺类固化剂、有机硅偶联剂以及醚类稀释剂；其中所述改性环氧树脂为双酚A型环氧树脂，胺类固化剂为聚醚酰亚胺，有机硅偶联剂为KH-151硅烷偶联剂；稀释剂为缩水甘油醚类；
所述的乙型涂覆颗粒包括乙型砂芯、乙型砂芯涂层以及乙型外包层；所述的乙型砂芯涂层包括有机硅改性环氧树脂、玻璃纤维、苯类稀释剂、以及胺类固化剂。其中所述有机硅环氧树脂为加入硅酮的改性环氧树脂，玻璃纤维的长度为2-15mm，直径为8-20μm；胺类固化剂为聚醚酰亚胺；苯类稀释剂为二甲苯稀释剂。
甲型涂覆颗粒中甲型支撑涂层的改性环氧树脂、胺类固化剂、有机硅偶联剂、稀释剂的重量比为100：(10～12)：3：100～300。
所述的甲型砂芯、甲型砂芯涂层以及甲型外包层的质量比为100：(7～10)：(1～2)。
乙型涂覆颗粒中乙型支撑涂层的有机硅环氧树脂、玻璃纤维、苯类稀释剂、以及胺类固化剂的质量比为100：(13～25)：400：(13～30)。
所述的乙型砂芯、乙型砂芯涂层以及乙型外包层质量比为100：(7～10)：(1～2)；
所述的甲型砂芯以及乙型砂芯为粒径0.6-1.4mm的石英砂或者陶粒。
所述的甲型外包层为加入0.04wt％丙三醇的羟丙基纤维素；以及乙型外包层为加入0.05wt％丙三醇的羟丙基纤维素。
一种所述的环氧树脂涂层支撑剂的制备方法，包括下述步骤：
甲型涂覆颗粒的制备工艺为：将甲型砂芯加热至60-90℃，加入甲型砂芯涂层材料搅拌均匀后加入甲型外包层材料干燥筛分即可得；
乙型涂覆颗粒的制备工艺为：将乙型砂芯加热至60-90℃，加入乙型砂芯涂层材料搅拌均匀后加入乙型外包层材料干燥筛分即可得。
本发明还包括一种所述的环氧树脂涂层支撑剂的施工工艺，现场防砂作业将甲型涂覆颗粒和乙型涂覆颗粒按重量1：1的比例混合均匀，采用清水或脱油污水作为防砂施工工作液，使用压裂泵车产生的高压压开地层，以甲乙两种涂覆颗粒作为支撑剂，支撑压裂产生的裂缝，环氧树脂涂层支撑剂进入压裂裂缝及亏空井段，甲乙两种涂覆颗粒在地层温度下交联固化，形成具有高渗高强度的人造井壁。
具体包括下述施工步骤：
(1)施工准备
1)井筒准备：起出原井管柱；
2)探砂面、充砂作业：下入与生产套管尺寸相匹配的探冲砂管柱，确定砂面位置，冲砂至人工井底或距离防砂油层下面20±1m处，关井沉砂6h；
3)通井作业：下入与生产套管尺寸相匹配的通井规，通井至设计井段，深度误差≤0.5m；
4)刮削套管作业：下入与生产套管尺寸相匹配的套管刮削器，刮削至设计井段，并在防砂目的层段反复刮削至少三次，保证套管内通径畅通无阻；
5)油、套查漏作业：按设计要求下入找漏封隔器，检验坐封效果后，将管柱下至找漏位置施加工作压力，5min内压降不超过0.5MPa为合格；
6)复探砂面、准备施工：施工前复探砂面，合格后下防砂施工管柱，准备施工；
(2)防砂施工
1)连接地面施工管线、反洗管线、摆好施工设备；
2)井口套管安装压力传感器或压力表；
3)设备试运转，施工管线按要求试压，不刺不漏为合格；
4)环氧树脂涂层支撑剂充填作业：施工泵车自油管泵入前置液20m3～30m3，泵车排量1.8m3/min～2.2m3/min，控制泵压小于18MPa，之后开始充填作业，向清水或者脱油污水携砂液中使用混砂车将甲型涂覆颗粒以及乙型涂覆颗粒两种颗粒按照1：1混合均匀形成环氧树脂涂层支撑剂，环氧树脂涂层支撑剂与携砂液的质量百分比设定为5％～12％，若油压和套压在一段时间内无显著上升，则逐渐增加砂比，初期砂比控制在12％～18％，环氧树脂涂层支撑剂用量为防砂目的层段厚度的1～1.5倍，形成初级挡砂屏障；充填施工中期提高环氧树脂涂层支撑剂砂比控制在16％～25％，排量与用量不变，形成更加致密的挡砂层；充填施工末期，环氧树脂涂层支撑剂与携砂液的质量百分比提高至18％～25％，排量为1.0m3/min～1.5m3/min，环氧树脂涂层支撑剂用量为防砂目的层段厚度的0.5～1.0倍，形成高渗透生产带；充填作业结束，环氧树脂涂层颗粒在出砂地层建立起一道既能挡砂又能保证顺利生产的人工井壁挡砂屏障；
5)顶替液：充填作业结束后，继续泵入顶替液，顶替液设计用量为油管容积，顶替过程中若起压，则结束施工，观察压力变化；
6)关井侯凝12～24h；
7)下螺杆钻钻冲至人工井底；
8)下冲砂管柱，冲砂至人工井底并彻底洗井；
9)起出冲砂管柱后，下生产管柱，投产。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明要解决的技术问题在于提供一种复杂井况油气水井防砂用环氧树脂涂层支撑剂防砂材料及应用工艺，应用该环氧树脂涂层支撑剂防砂材料产品及使用该产品的油水井防砂措施工艺，解决油田开发中后期因注水开发导致井温偏低，原有的化学防砂产品固结强度不高的油水井出砂问题，环氧树脂涂层支撑剂形成的多级人工井壁强度高、渗透性好，且工艺简单，易于掌握、安全可靠，效果理想。本发明已在大港、青海、吐哈、苏丹和南苏丹等油田应用160余井次，防砂有效期超过2年。
该工艺技术根据地层出砂及漏失情况，提供一种环氧树脂涂层支撑剂防砂材料，此材料包括甲、乙两种类型的涂覆颗粒，现场防砂作业将甲型涂覆颗粒和乙型涂覆颗粒按重量1：1的比例混合均匀，采用清水或脱油污水作为防砂施工工作液，使用压裂泵车产生的高压压开地层，以甲乙两种涂覆颗粒形成环氧树脂涂层支撑剂，支撑压裂产生的裂缝，环氧树脂涂层支撑剂进入压裂裂缝及亏空井段，甲乙两种涂覆颗粒在地层温度下交联固化，形成具有高渗高强度的人造井壁。在完成上述工艺过程的情况下，油流从压裂产生的地层裂缝进入井筒底部，而胶结的环氧树脂涂层支撑剂则起到人工井壁的防砂作用，从而保证油气水井的正常生产，并发挥增产效果。
其中，本防砂工艺中的甲型涂覆颗粒在甲型砂芯石英砂/陶粒表面涂覆含有胺类固化剂、有机硅偶联剂、醚类稀释剂等添加剂的改性环氧树脂覆膜，然后在最外层包覆含有0.04％丙三醇的羟丙基甲基纤维素。改性环氧树脂为双酚A环氧树脂，具有优异的机械、耐热、耐电和耐酸碱性能。胺类固化剂为聚醚酰亚胺类固化剂，可有效提高环氧树脂的断裂韧性，增强其弯曲度和强度。最终使得甲型涂覆颗粒具有良好的力学性能。本防砂工艺中的乙型涂覆颗粒是在乙型砂芯石英砂/陶粒表面涂覆含有玻璃纤维、苯类稀释剂、胺类固化剂等添加剂的有机硅环氧树脂覆膜，然后在最外层包覆含有0.04％丙三醇的羟丙基甲基纤维素。有机硅环氧树脂为加入硅酮的改性环氧树脂，由于-Si-O-键具有很高的键能，可有效提高环氧树脂的热稳定性和耐磨性。玻璃纤维则可以增加树脂的胶结强度，在树脂失效后，由于纤维的拉扯作用，依然可以保证胶结体长效防砂。本工艺中应用的环氧树脂涂层支撑剂包括甲乙两种涂覆颗粒，两者混合发生协同增效作用，既满足了低温固化，也满足了高温开发的需求。本发明在实际应用时，兼顾低温固化(最低15℃)形成高强度，同时具有良好渗透率(＞1μm2)、耐高温(350℃)的人工井壁，研发适用面广，既可适用于中低温油气水井，也可应用于稠油热采井，并且综合成本较低。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1：
本实施案例中的环氧树脂涂层支撑剂，包括甲乙两种涂覆颗粒，其中甲型涂覆颗粒是在甲型砂芯石英砂/陶粒外表面涂覆含有11％的聚醚酰亚胺固化剂、3％KH-151硅烷偶联剂、300％缩水甘油丁基醚稀释剂的改性环氧树脂覆膜，然后在最外层包覆含有1.5％羟丙基甲基纤维素的外包层，其中，甲型砂芯石英砂/陶粒与改性环氧树脂以及外包层的质量比为100:10:1.5；按照上述步骤制成甲型涂覆颗粒。乙型涂覆颗粒是在乙型砂芯石英砂/陶粒表面涂覆含有20％的玻璃纤维、400％的二甲苯稀释剂、24％端氨基聚醚固化剂添加剂的有机硅环氧树脂覆膜，然后在最外层包覆含有1％丙三醇的羟丙基甲基纤维素外包层，其中，乙型砂芯石英砂/陶粒与有机硅环氧树脂层以及外包层的质量比为100:8:1；按照上述步骤制成乙型涂覆颗粒。石英砂/陶粒的粒径为0.6～1.4mm；按上述的环氧树脂涂层颗粒人工井壁防砂工艺将甲乙两种涂覆颗粒在现场按照1：1混合均匀后对某出砂油井进行施工，环氧树脂涂层颗粒用量为10～12.5m3。
甲型涂覆颗粒的制备工艺为：将甲型砂芯加热至60-90℃，加入甲型砂芯涂层材料搅拌均匀后加入甲型外包层材料干燥筛分即可得；乙型涂覆颗粒的制备工艺为：将乙型砂芯加热至60-90℃，加入乙型砂芯涂层材料搅拌均匀后加入乙型外包层材料干燥筛分即可得。下同。
所述的环氧树脂涂层支撑剂的施工工艺，包括下述步骤：
(1)施工准备
1)井筒准备：起出原井管柱；
2)探砂面、充砂作业：下入与生产套管尺寸相匹配的探冲砂管柱，确定砂面位置，冲砂至人工井底或距离防砂油层下面20±1m处，关井沉砂6h；
3)通井作业：下入与生产套管尺寸相匹配的通井规，通井至设计井段，深度误差≤0.5m；
4)刮削套管作业：下入与生产套管尺寸相匹配的套管刮削器，刮削至设计井段，并在防砂目的层段反复刮削至少三次，保证套管内通径畅通无阻；
5)油、套查漏作业：按设计要求下入找漏封隔器，检验坐封效果后，将管柱下至找漏位置施加工作压力，5min内压降不超过0.5MPa为合格；
6)复探砂面、准备施工：施工前复探砂面，合格后下防砂施工管柱，准备施工；
(2)防砂施工
1)连接地面施工管线、反洗管线、摆好施工设备；
2)井口套管安装压力传感器或压力表；
3)设备试运转，施工管线按要求试压，不刺不漏为合格；
4)环氧树脂涂层支撑剂充填作业：施工泵车自油管泵入前置液20m3～30m3，泵车排量1.8m3/min～2.2m3/min，控制泵压小于18MPa，之后开始充填作业，向清水或者脱油污水携砂液中使用混砂车将甲型涂覆颗粒以及乙型涂覆颗粒两种颗粒按照1：1混合均匀形成环氧树脂涂层支撑剂，环氧树脂涂层支撑剂与携砂液的质量百分比设定为5％～12％，若油压和套压在一段时间内无显著上升，则逐渐增加砂比，初期砂比控制在12％～18％，环氧树脂涂层支撑剂用量为防砂目的层段厚度的1～1.5倍，形成初级挡砂屏障；充填施工中期提高环氧树脂涂层颗粒砂比控制在16％～25％，排量与用量不变，形成更加致密的挡砂层；充填施工末期，环氧树脂涂层支撑剂与携砂液的质量百分比提高至18％～25％，排量为1.0m3/min～1.5m3/min，环氧树脂涂层支撑剂用量为防砂目的层段厚度的0.5～1.0倍，形成高渗透生产带；充填作业结束，环氧树脂涂层支撑剂在出砂地层建立起一道既能挡砂又能保证顺利生产的人工井壁挡砂屏障；
5)顶替液：充填作业结束后，继续泵入顶替液，顶替液设计用量为油管容积，顶替过程中若起压，则结束施工，观察压力变化；
6)关井侯凝12～24h；
7)下螺杆钻钻冲至人工井底；
8)下冲砂管柱，冲砂至人工井底并彻底洗井；
9)起出冲砂管柱后，下生产管柱，投产。
下同。
实施例2：本实施案例中的环氧树脂涂层支撑剂，包括甲乙两种涂覆颗粒，其中甲型涂覆颗粒是在甲型砂芯石英砂/陶粒外表面涂覆含有10％的聚醚酰亚胺固化剂、30％KH-151硅烷偶联剂、100％缩水甘油丁基醚稀释剂的改性环氧树脂覆膜，然后在最外层包覆含有2％丙三醇的羟丙基甲基纤维素的外包层，其中，甲型砂芯石英砂/陶粒与改性环氧树脂以及外包层的质量比为100:9:2；按照上述步骤制成甲型涂覆颗粒。乙型涂覆颗粒是在乙型砂芯石英砂/陶粒表面涂覆含有25％玻璃纤维、400％二甲苯稀释剂、30％端氨基聚醚固化剂添加剂有机硅环氧树脂覆膜，然后在最外层包覆含有2％丙三醇的羟丙基甲基纤维素外包层，其中，乙型砂芯石英砂/陶粒与有机硅环氧树脂层以及外包层的质量比为100:10:2；按照上述步骤制成乙型涂覆颗粒。石英砂/陶粒的粒径为0.6～1.4mm；按上述的环氧树脂涂层支撑剂人工井壁防砂工艺将甲乙两种涂覆颗粒在现场按照1：1混合均匀后对某稠油热采井进行施工，环氧树脂涂层支撑剂用量为4～5.5m3。
实施例3：本实施案例中的环氧树脂涂层支撑剂，包括甲乙两种涂覆颗粒，其中甲型涂覆颗粒是在甲型砂芯石英砂/陶粒外表面涂覆含有12％的聚醚酰亚胺固化剂、3％KH-151硅烷偶联剂、300％缩水甘油丁基醚稀释剂添加剂的改性环氧树脂覆膜，然后在最外层包覆含有1％丙三醇的羟丙基甲基纤维素的外包层，其中，甲型砂芯石英砂/陶粒与改性环氧树脂以及外包层的质量比为100:10:1；按照上述步骤制成甲型涂覆颗粒。乙型涂覆颗粒是在乙型砂芯石英砂/陶粒表面涂覆含有13％玻璃纤维、400％二甲苯稀释剂、13％端氨基聚醚固化剂添加剂的有机硅环氧树脂覆膜，然后在最外层包覆含有1％羟丙基甲基纤维素外包层，其中，乙型砂芯石英砂/陶粒与有机硅环氧树脂层以及外包层的质量比为100:9:2；按照上述步骤制成乙型涂覆颗粒。石英砂/陶粒的粒径为0.6～1.4mm；按上述的环氧树脂涂层颗粒人工井壁防砂工艺将甲乙两种涂覆颗粒在现场按照1：1混合均匀后对某出砂水井进行施工，环氧树脂涂层支撑剂用量为6～8.5m3。
使用本发明实施例3提供的环氧树脂涂层颗粒防砂材料在青海油田跃进采油作业区跃X-1井、跃X-2井和咸水泉采油作业区梁Y-1井进行防砂作业，防砂后产油量平均增加到原来的2.6倍，最小增加到原来的1.3倍，产水平均降低30个百分点，使用本发明开采油气已超过13个月。表1示出环氧树脂涂层颗粒防砂效果。
表1
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (5)
1.一种环氧树脂涂层支撑剂，其特征在于，包括甲型涂覆颗粒以及乙型涂覆颗粒；
所述的甲型涂覆颗粒包括甲型砂芯、甲型砂芯涂层以及甲型外包层；所述的甲型砂芯涂层包括改性环氧树脂、胺类固化剂、有机硅偶联剂以及醚类稀释剂；甲型涂覆颗粒中甲型支撑涂层的改性环氧树脂、胺类固化剂、有机硅偶联剂以及醚类稀释剂的质量比例为100:10～12:3：100～300；所述的甲型砂芯、甲型砂芯涂层以及甲型外包层的质量比为100：7～10：1～2； 其中，改性环氧树脂为双酚A型环氧树脂，胺类固化剂为聚醚酰亚胺；
所述的乙型涂覆颗粒包括乙型砂芯、乙型砂芯涂层以及乙型外包层；所述的乙型砂芯涂层包括有机硅环氧树脂、玻璃纤维、苯类稀释剂、以及胺类固化剂；乙型涂覆颗粒中乙型支撑涂层的有机硅环氧树脂、玻璃纤维、苯类稀释剂、以及胺类固化剂的质量比为：100：13～25：400：13～30; 所述的乙型砂芯、乙型砂芯涂层以及乙型外包层质量比为100：8～10：1～2; 其中，胺类固化剂为聚醚酰亚胺；
甲型涂覆颗粒以及乙型涂覆颗粒的质量比为1:1。
2.根据权利要求1所述的环氧树脂涂层支撑剂，其特征在于，所述的甲型外包层为加入0.04wt%丙三醇的羟丙基纤维素；所述的乙型外包层为加入0.05wt%丙三醇的羟丙基纤维素。
3.一种权利要求1-2任一项所述的环氧树脂涂层支撑剂的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
甲型涂覆颗粒的制备工艺为：将甲型砂芯加热至60-90℃，加入甲型砂芯涂层材料搅拌均匀后加入甲型外包层材料干燥筛分即可得；
乙型涂覆颗粒的制备工艺为：将乙型砂芯加热至60-90℃，加入乙型砂芯涂层材料搅拌均匀后加入乙型外包层材料干燥筛分即可得。
4.一种权利要求1-2任一项所述的环氧树脂涂层支撑剂的施工工艺，其特征在于，现场防砂作业将甲型涂覆颗粒和乙型涂覆颗粒按重量1：1的比例混合均匀，采用清水或脱油污水作为防砂施工工作液，使用压裂泵车产生的高压压开地层，以甲乙两种涂覆颗粒作为支撑剂，支撑压裂产生的裂缝，环氧树脂涂层支撑剂进入压裂裂缝及亏空井段，甲乙两种涂覆颗粒在地层温度下交联固化，形成具有高渗高强度的人造井壁。
5.根据权利要求4所述的环氧树脂涂层支撑剂的施工工艺，其特征在于，具体包括下述步骤：
（1）施工准备：
1）井筒准备：起出原井管柱；
2）探砂面、充砂作业：下入与生产套管尺寸相匹配的探冲砂管柱，确定砂面位置，冲砂至人工井底或距离防砂油层下面20±1m处，关井沉砂6h；
3）通井作业：下入与生产套管尺寸相匹配的通井规，通井至设计井段，深度误差≤0.5m；
4）刮削套管作业：下入与生产套管尺寸相匹配的套管刮削器，刮削至设计井段，并在防砂目的层段反复刮削至少三次，保证套管内通径畅通无阻；
5）油、套查漏作业：按设计要求下入找漏封隔器，检验坐封效果后，将管柱下至找漏位置施加工作压力，5min内压降不超过0.5MPa为合格；
6）复探砂面、准备施工：施工前复探砂面，合格后下防砂施工管柱，准备施工；
（2）防砂施工：
1）连接地面施工管线、反洗管线、摆好施工设备；
2）井口套管安装压力传感器或压力表；
3）设备试运转，施工管线按要求试压，不刺不漏为合格；
4）环氧树脂涂层支撑剂充填作业：施工泵车自油管泵入前置液20 m3～30m3，泵车排量1.8m³/min～2.2m³/min，控制泵压小于18MPa，之后开始充填作业，向清水或者脱油污水携砂液中使用混砂车将甲型涂覆颗粒以及乙型涂覆颗粒两种颗粒按照1：1混合均匀形成环氧树脂涂层支撑剂，环氧树脂涂层支撑剂与携砂液的质量百分比设定为5%～12%，若油压和套压在一段时间内无显著上升，则逐渐增加砂比，初期砂比控制在12%～18%，环氧树脂涂层支撑剂用量为防砂目的层段厚度的1～1.5倍，形成初级挡砂屏障；充填施工中期提高环氧树脂涂层支撑剂砂比控制在16%～25%，排量与用量不变，形成更加致密的挡砂层；充填施工末期，环氧树脂涂层支撑剂与携砂液的质量百分比提高至18%～25%，排量为1.0 m3/min～1.5m3/min，环氧树脂涂层支撑剂用量为防砂目的层段厚度的0.5～1.0倍，形成高渗透生产带；充填作业结束，环氧树脂涂层支撑剂在出砂地层建立起一道既能挡砂又能保证顺利生产的人工井壁挡砂屏障；
5）顶替液：充填作业结束后，继续泵入顶替液，顶替液设计用量为油管容积，顶替过程中若起压，则结束施工，观察压力变化 ；
6）关井侯凝12～24h；
7）下螺杆钻钻冲至人工井底；
8）下冲砂管柱，冲砂至人工井底并彻底洗井；
9）起出冲砂管柱后，下生产管柱，投产。
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