CN111997594A - 一种基于毛细管效应缓释找水堵水集成化装置及实施方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石油工业水平井增产和找水堵水技术领域,具体涉及一种基于毛细管效应缓释找水堵水集成化装置及实施方法,包括外侧过流层、内侧过流层、示踪剂缓释腔、第一筛网金属管、第二筛网金属管、旋转封堵卡环。该装置可以通过旋转封堵卡环分层旋转实现示踪剂缓释腔或注剂空腔与油管的连通和闭合;外侧过流层中的反渗透膜避免了地层中其他物质对示踪剂的污染,内侧过流层中的Janus膜使得示踪剂缓释腔内含示踪剂的水溶液定向运输到油管侧,从而提高了找水的准确性和效率;所述第一、第二致密毛细管网实现了缓释效果,提高了找水、堵水效率和精确度。
Description
技术领域
本发明属于石油工业水平井增产和找水堵水技术领域,尤其涉及一种基于毛细管效应缓释找水堵水集成化装置及实施方法。
背景技术
随着油田开发的进行,我国大部分油田都会面临油井出水的现象,尤其是通过水驱开发的油田中后期开采阶段,更是不可避免的会出现油井出水的情况。同时由于开采方式不当以及地层的不均质性使得注入水在横向和纵向上推进差异较大,从而使油田水淹层现象严重,导致地层能量降低,采油率也大大降低。同时产油中含水量较大,加大了油水分离工作量,增加了采油成本。因此,当油井出水后,要尽快找到出水点,同时采取相应的堵水措施。
目前常用的找堵水技术是先采用封隔器找水,确定出水层后再调节封隔器分隔出水层后进行封堵,其存在施工周期长、起下管柱繁琐等缺点。中国专利文献CN 110566189 A提出的一种缓释型示踪剂实时找水装置、水平井实时找水堵水一体化管柱及实施方法,需要采用特定的缓释型示踪剂,提高了研发成本,固体示踪剂的化学缓释特性还存在不确定性;同时,由于水溶型示踪剂载体暴露在油水混合液中,虽然油液与水溶型示踪剂载体没有化学反应,但是高速的油液可能会对水溶型示踪剂载体造成物理产出,从而影响找水的准确性。因此亟需一种简单找水堵水装置及工艺,能配套现有成熟的微量元素示踪剂进行应用,达到低成本、定位找堵水的效果。
发明内容
为解决上述存在的一系列技术问题,本发明提供一种基于毛细管效应缓释找水装置。
同时公开了一种基于毛细管效应缓释找水装置的实施方法。
另外,本发明提供一种示踪剂找水堵水集成化装置。
同时公开了一种示踪剂找水堵水集成化装置的实施方法。
本发明的技术方案是:
一种基于毛细管效应缓释找水装置,其特征在于,包括外侧过流层、内侧过流层、第一封堵、示踪剂缓释腔,所述外侧过流层设于内侧过流层外部,所述外侧过流层与内侧过流层两端为第一封堵,所述外侧、内侧过流层和两端第一封堵封闭区域为示踪剂缓释腔,所述示踪剂缓释腔用于盛放示踪剂;
所述外侧过流层,由内而外设置有反渗透膜和第一致密毛细管网;
所述内侧过流层,由内而外设置有Janus膜和第二致密毛细管网。
所述第一致密毛细管网用于地层水的引流;所述反渗透膜用于隔离外部干扰物质;所述第二致密毛细管网用于地层水的引流;所述Janus膜用于防止油管内的水溶液进入示踪剂缓释腔。
根据本发明优选的,所述一种基于毛细管效应缓释找水装置,其特征在于,所述第一封堵与外侧过流层一致,同样由内而外设置有反渗透膜和第一致密毛细管网;所述示踪剂选用微量元素示踪剂;所述Janus膜选用亲水-疏水Janus膜。
本发明采用外侧过流层和内侧过流层实现对示踪剂进行有效缓释,其中所述的反渗透膜,采用反渗透膜只通过水分子的特性,有效防止地层中如胶体、微生物、有机物对腔体内示踪剂的污染和侵蚀,延长作业时效;其中,所述的Janus膜,利用水溶液只能从Janus膜的疏液侧向亲液侧方向通过,而在相反方向被拦截的特性,使得示踪剂缓释腔内含示踪剂的水溶液定向运输到油管侧,而油管内的水溶液无法进入到示踪剂缓释腔内;所述第一致密毛细管网和所述第二致密毛细管网利用毛细管作用拉动液体来诱导液体通过毛细管通道缓慢输送,达到缓释效果,同时输送速度与地层水出水量和出水压力成正比。
根据本发明优选的,所述一种基于毛细管效应缓释找水装置,其特征在于,所述的第一致密毛细管网、第二致密毛细管网,包括密排的内径范围为50-100μm、外径范围为150-300μm的石英毛细管,厚度在8-16mm之间;优选的,所述第一、第二致密毛细管网包括密排的内径范围为75-80μm、外径范围为180-200μm的石英毛细管,厚度在12-14mm之间。
所述缓释找水装置可以配合现有技术中的封隔器、固井管道、油管进行找水作业,装配方法如下:
所述缓释找水装置设于固井管道和油管之间,所述缓释找水装置与所述固井管道间隙配合,所述缓释找水装置与所述油道过盈配合;
所述缓释找水装置与所述油道相互连通;
所述缓释找水装置设置于相邻的两个封隔器的之间。
一种基于毛细管效应缓释找水装置的实施方法,其特征在于,所述实施方法包括找水方法,步骤如下:
将基于毛细管效应缓释找水装置随油管下入井下所需找水层段,按需求设置找水段数;
将封隔器坐封,将所述固井管道与油管之间区域封隔为互相独立的多组区域,不同区域所对应的示踪剂不同,以区分不同的找水层段,地层水从对应层段的缓释找水装置侧壁和两端的外侧过流层进入示踪剂缓释腔,微量元素示踪剂溶解于地层水中,携带有微量元素的地层水经过内侧过流层进入油管内;
对油井产出液采样并进行分析,通过对互相独立的各组示踪剂的微量元素的浓度的分析,来确定油井各段的产水量,从而确认出水层段。
根据本发明优选的,一种基于毛细管效应缓释找水装置的实施方法,其特征在于,示踪剂用量:A=保障系数×最低检测浓度×单井日产水量×监测找水天数,其中,保障系数一般取1×104-3×104。
一种示踪剂找水堵水集成化装置,其特征在于,包括第一筛网金属管、第二筛网金属管、旋转封堵卡环、固定隔板、释放腔、注剂空腔、第二封堵、示踪剂载体;
所述第一筛网金属管设置在所述第二筛网金属管的外部,所述第一筛网金属管和第二筛网金属管之间区域用多组所述固定隔板均匀分隔成偶数个扇形区域,将示踪剂载体间隔布置于所述扇形区域内,作为释放腔,其他空余的扇形区域为注剂空腔;
所述第一、第二筛网金属管两端设置第二封堵;所述旋转封堵卡环设置在第二筛网金属管的内侧;
所述旋转封堵卡环用于控制释放腔或注剂空腔与内侧通道的连通或闭合;所述旋转封堵卡环可以通过地面远程控制。
根据本发明优选的,一种示踪剂找水堵水集成化装置,其特征在于,所述示踪剂载体中的示踪剂选用微量元素示踪剂;所述第二封堵与第一筛网金属管一致,即所述第二封堵的材料和结构与所述第一筛网金属管相同;
每个所述释放腔的第一筛网金属管和两端第二封堵内侧增加所述的第一致密毛细管网;优选的,每个所述释放腔的第二筛网金属管网外侧增加所述的第二致密毛细管网。
根据本发明优选的,一种示踪剂找水堵水集成化装置,其特征在于,每个所述释放腔的第一致密毛细管网和两端第二封堵内侧增加所述反渗透膜;优选的,每个所述释放腔的第二致密毛细管网与第二筛网金属管之间设置所述Janus膜。
上述技术方案的优点在于:通过控制所述旋转封堵卡环实现了找水堵水集成化设计,并且找水和堵水的腔体相互分离;所述第一筛网金属管用于支撑保护所述外侧过流层,第二筛网金属管用于支撑保护所述内侧过流层。
所述示踪剂找水堵水集成化装置同样可以配合现有技术中的封隔器、固井管道、油管进行找水堵水作业,装配方法如下:
所述示踪剂找水堵水集成化装置设于固井管道和油管之间,所述示踪剂找水堵水集成化装置与所述固井管道间隙配合,所述示踪剂找水堵水集成化装置与所述油道过盈配合;
所述示踪剂找水堵水集成化装置通过所述旋转封堵卡环与所述油道实现连通和闭合;
所述示踪剂找水堵水集成化装置设置于相邻的两个封隔器的之间。
一种示踪剂找水堵水集成化装置的实施方法,其特征在于,所述实施方法包括找水方法,步骤如下:
将所述示踪剂找水堵水集成化装置在地面与油管装配,随油管下井放置于井下所需找水层段,按需求设置找水段数;
将封隔器坐封,将所述固井管道与油管之间区域封隔为互相独立的多组区域,不同区域所对应的示踪剂不同,以区分不同的找水层段,通过地面远程控制旋转封堵卡环,所有布置层段将旋转封堵卡环设置到找水状态,打开释放腔与油管之间的通道,关闭注剂空腔与油管之间的通道,每个找水层段的示踪剂成分均不同且互不影响,所述旋转封堵卡环内部与油管相通;
所述找水堵水集成化装置配合部位的地层水从所述找水堵水集成化装置的侧壁和两端进入释放腔,微量元素示踪剂溶解于地层水中,携带有微量元素的地层水经过旋转封堵卡环的通道进入油管内;
含有示踪剂的地层水沿油管产出地面,通过对产出液的微量元素成分和浓度进行检测与分析,从而确定准确的出水层段。
根据本发明优选的,一种示踪剂找水堵水集成化装置的实施方法,其特征在于,所述实施方法还包括堵水方法,过程如下:
通过远程地面控制将需要进行注剂堵水层段的旋转封堵卡环设置到堵水状态,将该层段的释放腔与油管之间的通道关闭、注剂空腔与油管之间的通道打开,使堵水剂注入该层段地层,完成堵水作业。
本发明的有益之处:
(1)缓释找水装置外侧的过流材质选用反渗透膜,采用反渗透膜只通过水分子的特性,有效防止地层中如胶体、微生物、有机物对腔体内示踪剂的污染和侵蚀,延长作业时效,提高了找水的精度和效率;(2)缓释找水装置内侧的过流材质选用Janus膜,使得腔体内含示踪剂的水溶液定向运输到油管侧,而油管侧水溶液无法进入到示踪剂缓释腔内,提高了找水的准确性;(3)缓释找水装置两侧的过流材质选用致密毛细管网,利用毛细管作用拉动液体来诱导液体通过毛细管通道缓慢输送,达到缓释效果;(4)本发明中采用的示踪剂选用目前现有且成熟的微量元素示踪剂,可以直接进行应用,降低了缓释型示踪剂的研发时间和成本;(5)本发明中利用缓释找水装置定点找水、旋转封堵卡环定点起闭封堵,定位准确,找水层段之间互不干扰;(6)同时旋转封堵卡环能够通过地面远程控制旋转,可以实现找水和堵水两阶段的起闭封堵效果。
附图说明
图1为基于毛细管效应缓释找水装置侧面示意图;
图2为示踪剂找水堵水集成化装置和旋转封堵卡环横截面示意图;
图3为示踪剂找水堵水集成化装置和旋转封堵卡环侧面示意图;
图4为找水作业时旋转封堵卡环工作横截面示意图;
图5为出水点堵水作业时旋转封堵卡环工作横截面示意图;
图6为非出水点堵水作业时旋转封堵卡环工作横截面示意图;
图中1-外侧过流层,2-内侧过流层,3-第一封堵,4-示踪剂缓释腔,5-反渗透膜,6-第一致密毛细管网,7-Janus膜,8-第二致密毛细管网,9-固井管道,10-油管,11-封隔器,12-第一筛网金属管,13-第二筛网金属管,14-旋转封堵卡环,15-固定隔板,16-释放腔,17-注剂空腔,18-第二封堵,19-示踪剂载体。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点,下面根据附图对本发明具体实施方式作进一步说明,需在此说明的是本实施例仅针对具体情况的一个实施方法,并非对本发明做任何限制,凡是根据本发明技术实质进行的任何简单修改、变更以及其他变化,均在本发明的保护范围内。
实施例一
参照图1,本发明基于毛细管效应缓释找水装置,包括外侧过流层1、内侧过流层2、第一封堵3、示踪剂缓释腔4,所述外侧过流层1设于内侧过流层2外部,所述外侧过流层1与内侧过流层2两端为第一封堵3,所述外侧、内侧过流层和两端第一封堵3封闭区域为示踪剂缓释腔4;所述示踪剂缓释腔4用于盛放示踪剂;
所述外侧过流层1,由内而外设置有反渗透膜5和第一致密毛细管网6;
所述内侧过流层2,由内而外设置有Janus膜7和第二致密毛细管网8。
作为本发明优选的实施方案,所述第一封堵3与外侧过流层1一致,同样由内而外设置有反渗透膜5和第一致密毛细管网6;所述示踪剂选用微量元素示踪剂;所述Janus膜7选用亲水-疏水Janus膜;
作为本发明优选的实施方案,所述的第一致密毛细管网6、第二致密毛细管网8,包括密排的内径范围为50-100μm、外径范围为150-300μm的石英毛细管,厚度在8-16mm之间;
作为本发明优选的实施方案,所述第一、第二致密毛细管网包括密排的内径范围为75-80μm、外径范围为180-200μm的石英毛细管,厚度在12-14mm之间。
实施例二
参照图1,实施例一所述基于毛细管效应缓释找水装置可以配合现有技术中的封隔器11、固井管道9、油管10进行找水;
所述缓释找水装置设于固井管道9和油管10之间,所述缓释找水装置与所述固井管道9间隙配合,所述缓释找水装置与所述油道10过盈配合;
所述缓释找水装置与所述油道10内部相互连通;
所述缓释找水装置设置于相邻的两个封隔器11的之间。
实施例三
本发明基于毛细管效应缓释找水装置的实施方法,利用实施例二中所述的缓释找水装置进行找水作业,步骤如下:
将基于毛细管效应缓释找水装置随油管下入井下所需找水层段,按需求设置找水段数;
将封隔器11坐封,将所述固井管道9与油管10之间区域封隔为互相独立的多组区域,不同区域所对应的示踪剂不同,以区分不同的找水层段,地层水从对应层段的缓释找水装置侧壁和两端的外侧过流层1进入示踪剂缓释腔4,微量元素示踪剂溶解于地层水中,携带有微量元素的地层水经过内侧过流层2进入油管10内;
对油井产出液采样并进行分析,通过对互相独立的各组示踪剂的微量元素的浓度的分析,来确定油井各段的产水量,从而确认出水层段。
作为本发明优选的实施方案,示踪剂用量:A=保障系数×最低检测浓度×单井日产水量×监测找水天数,其中,保障系数一般取1×104-3×104。
实施例四
参照图2,本发明示踪剂找水堵水集成化装置,包括第一筛网金属管12、第二筛网金属管13、旋转封堵卡环14、固定隔板15、释放腔16、注剂空腔17、第二封堵18、示踪剂载体19;
所述第一筛网金属管12设置在所述第二筛网金属管13的外部,所述第一筛网金属管12和第二筛网金属管13之间区域用多组所述固定隔板15均匀分隔成偶数个扇形区域,将所述示踪剂载体19间隔布置于所述扇形区域内,作为释放腔16,其他空余的扇形区域为注剂空腔17;
所述第一、第二筛网金属管两端设置第二封堵18;所述旋转封堵卡环14设置在第二筛网金属管13的内侧;
所述旋转封堵卡环14用于控制释放腔或注剂空腔与内侧通道的连通或闭合;所述旋转封堵卡环14可以通过地面远程控制。
作为本发明优选的实施方案,所述示踪剂载体19中的示踪剂选用微量元素示踪剂;所述第二封堵18与第一筛网金属管12一致,即所述第二封堵18的材料和结构与所述第一筛网金属管12相同;
每个所述释放腔16的第一筛网金属管12和两端第二封堵内侧增加所述的第一致密毛细管网6;优选的,每个所述释放腔16的第二筛网金属管网13外侧增加所述的第二致密毛细管网8。
作为本发明优选的实施方案,每个所述释放腔16的第一致密毛细管网6和两端第二封堵18内侧增加所述反渗透膜5;优选的,每个所述释放腔16的第二致密毛细管网8与第二筛网金属管13之间设置所述Janus膜7。
实施例五
所述示踪剂找水堵水集成化装置同样可以配合现有技术中的封隔器11、固井管道9、油管10进行找水堵水作业,装配方法如下:
所述示踪剂找水堵水集成化装置设于固井管道9和油管10之间,所述示踪剂找水堵水集成化装置与所述固井管道9间隙配合,所述示踪剂找水堵水集成化装置与所述油道10过盈配合;
所述示踪剂找水堵水集成化装置通过所述旋转封堵卡环14与所述油道10实现连通和闭合;
所述示踪剂找水堵水集成化装置设置于相邻的两个封隔器11的之间。
实施例六
参照如图3至图6,本发明示踪剂找水堵水集成化装置的实施方法,包括找水方法,步骤如下:
将示踪剂找水堵水集成化装置在地面与油管10装配,随所述油管10下井放置于井下所需找水层段,按需求设置找水层段个数;
将封隔器11坐封,将所述固井管道9与油管10之间区域封隔为互相独立的多组区域,不同区域所对应的示踪剂不同,以区分不同的找水层段,通过地面远程控制旋转封堵卡环14,将所有布置层段的旋转封堵卡环14设置到找水状态,打开释放腔16与油管10之间的通道,关闭注剂空腔17与油管10之间的通道,每个找水层段的示踪剂成分均不同且互不影响,所述旋转封堵卡环14内部与油管10相通;
所述找水堵水集成化装置配合部位的地层水从所述找水堵水集成化装置的侧壁和两端进入释放腔16,微量元素示踪剂溶解于地层水中,携带有微量元素的地层水经过旋转封堵卡环14的通道进入油管10内;
含有示踪剂的地层水沿油管10产出地面,通过对产出液的微量元素成分和浓度进行检测与分析,从而确定准确的出水层段。
作为本发明优选的实施方案,还包括堵水方法,过程如下:
通过远程地面控制将需要进行注剂堵水层段的旋转封堵卡环14设置到堵水状态,将该层段的释放腔16与油管10之间的通道关闭、注剂空腔17与油管10之间的通道打开,使堵水剂注入该层段地层,完成堵水作业。
Claims (10)
1.一种基于毛细管效应缓释找水装置,其特征在于,包括外侧过流层、内侧过流层、第一封堵、示踪剂缓释腔,所述外侧过流层设于内侧过流层外部,所述外侧过流层与内侧过流层两端为第一封堵,所述外侧、内侧过流层和两端第一封堵封闭区域为示踪剂缓释腔,所述示踪剂缓释腔用于盛放示踪剂;
所述外侧过流层,由内而外设置有反渗透膜和第一致密毛细管网;
所述内侧过流层,由内而外设置有Janus膜和第二致密毛细管网。
2.根据权利要求1所述的一种基于毛细管效应缓释找水装置,其特征在于,所述第一封堵与外侧过流层一致;所述示踪剂选用微量元素示踪剂;所述Janus膜选用亲水-疏水Janus膜。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于毛细管效应缓释找水装置,其特征在于,所述的第一致密毛细管网、第二致密毛细管网,包括密排的内径范围为50-100μm、外径范围为150-300μm的石英毛细管,厚度在8-16mm之间;优选的,所述第一、第二致密毛细管网包括密排的内径范围为75-80μm、外径范围为180-200μm的石英毛细管,厚度在12-14mm之间。
4.根据权利要求3所述的一种基于毛细管效应缓释找水装置的实施方法,其特征在于,所述实施方法包括找水方法,步骤如下:
将基于毛细管效应缓释找水装置随油管下入井下所需找水层段,按需求设置找水段数;
将封隔器坐封,将所述固井管道与油管之间区域封隔为互相独立的多组区域,不同区域所对应的示踪剂不同,以区分不同的找水层段,地层水从对应层段的缓释找水装置侧壁和两端的外侧过流层进入示踪剂缓释腔,微量元素示踪剂溶解于地层水中,携带有微量元素的地层水经过内侧过流层进入油管内;
对油井产出液采样并进行分析,通过对互相独立的各组示踪剂的微量元素的浓度的分析,来确定油井各段的产水量,从而确认出水层段。
5.根据权利要求4所述的一种基于毛细管效应缓释找水装置的实施方法,其特征在于,示踪剂用量:A=保障系数×最低检测浓度×单井日产水量×监测找水天数,其中,保障系数一般取1×104-3×104。
6.一种示踪剂找水堵水集成化装置,其特征在于,包括第一筛网金属管、第二筛网金属管、旋转封堵卡环、固定隔板、释放腔、注剂空腔、第二封堵、示踪剂载体;
所述第一筛网金属管设置在所述第二筛网金属管的外部,所述第一筛网金属管和第二筛网金属管之间区域用多组所述固定隔板均匀分隔成偶数个扇形区域,将示踪剂载体间隔布置于所述扇形区域内,作为释放腔,其他空余的扇形区域为注剂空腔;
所述第一、第二筛网金属管两端设置第二封堵;所述旋转封堵卡环设置在第二筛网金属管的内侧;
所述旋转封堵卡环用于控制释放腔或注剂空腔与内侧通道的连通或闭合;所述旋转封堵卡环可以通过地面远程控制。
7.根据权利要求6所述的一种示踪剂找水堵水集成化装置,其特征在于,所述示踪剂载体中的示踪剂选用微量元素示踪剂;所述第二封堵与第一筛网金属管一致;
每个所述释放腔的第一筛网金属管和两端第二封堵内侧增加所述的第一致密毛细管网;优选的,每个所述释放腔的第二筛网金属管网外侧增加所述的第二致密毛细管网。
8.根据权利要求7所述的一种示踪剂找水堵水集成化装置,其特征在于,每个所述释放腔的第一致密毛细管网和两端第二封堵内侧增加所述反渗透膜;优选的,每个所述释放腔的第二致密毛细管网与第二筛网金属管之间设置所述Janus膜。
9.一种如权利要求6~8任一所述示踪剂找水堵水集成化装置的实施方法,其特征在于,所述实施方法包括找水方法,步骤如下:
将所述示踪剂找水堵水集成化装置在地面与油管装配,随油管下井放置于井下所需找水层段,按需求设置找水段数;
将封隔器坐封,将所述固井管道与油管之间区域封隔为互相独立的多组区域,不同区域所对应的示踪剂不同,以区分不同的找水层段,通过地面远程控制旋转封堵卡环,将所有布置层段的旋转封堵卡环设置到找水状态,打开释放腔与油管之间的通道,关闭注剂空腔与油管之间的通道,所述旋转封堵卡环内部与油管相通;
所述找水堵水集成化装置配合部位的地层水从所述找水堵水集成化装置的侧壁和两端进入释放腔,微量元素示踪剂溶解于地层水中,携带有微量元素的地层水经过旋转封堵卡环的通道进入油管内;
含有示踪剂的地层水沿油管产出地面,通过对产出液的微量元素成分和浓度进行检测与分析,从而确定准确的出水层段。
10.根据权利要求9所述的一种示踪剂找水堵水集成化装置的实施方法,其特征在于,所述实施方法还包括堵水方法,过程如下:
通过远程地面控制将需要进行注剂堵水层段的旋转封堵卡环设置到堵水状态,将该层段的释放腔与油管之间的通道关闭、注剂空腔与油管之间的通道打开,使堵水剂注入该层段地层,完成堵水作业。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011024586.7A CN111997594A (zh) | 2020-09-25 | 2020-09-25 | 一种基于毛细管效应缓释找水堵水集成化装置及实施方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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CN202011024586.7A CN111997594A (zh) | 2020-09-25 | 2020-09-25 | 一种基于毛细管效应缓释找水堵水集成化装置及实施方法 |
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ID=73474363
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CN (1) | CN111997594A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112459750A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-03-09 | 安东石油技术(集团)有限公司 | 预充填示踪筛管 |
-
2020
- 2020-09-25 CN CN202011024586.7A patent/CN111997594A/zh active Pending
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