CN207568570U - 排水采气装置 - Google Patents

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CN207568570U CN201720003065.0U CN201720003065U CN207568570U CN 207568570 U CN207568570 U CN 207568570U CN 201720003065 U CN201720003065 U CN 201720003065U CN 207568570 U CN207568570 U CN 207568570U
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孙而杰
张海祖
吴�琳
李焕鹏
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李思瑶
王建伟
李仪仟
毕建国
张天文
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Abstract

本实用新型实施例提供一种排水采气装置,包括:采气管柱的下部与气液分流装置的上部连接;排水管柱与采气管柱为同心双管柱,采气管柱位于排水管柱的内部;排水管柱上设置有气举阀,在排水管柱的底部与封隔器之间设置有预设距离;排水管柱、气液分流装置和引液管位于套管的内部,其中,套管在位于气层部位的井段上设置有射孔;气液分流装置与套管之间通过封隔器形成密封,将套管环空分隔为第一部分和第二部分;气液分流装置的上部与采气管柱的下部连接;气液分流装置的下部与引液管的上部连接,引液管的下部与单向阀连接,测量装置经由套管的套管口下入到封隔器上部,注气装置与套管的套管口连接。本实用新型能够提高气体的采出率。

Description

排水采气装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及石油及天然气开采技术领域,尤其涉及一种排水采气装置。
背景技术
[0002] 国内外大多数的天然气藏,在其边界的局部或全部区域,都被地层水(边水、底水, 或边、底水共存)所包围;开采过程中,随着压力的降低,地层水不断侵入到气层中;近井地 带高含水以后,便限制了气体向生产井的流动;生产井出水也是不可避免。因此,如何避免 近井地带水淹、以及将井筒内的存水及时排出,是气井能够维持正常生产的关键。
[0003] 现有技术中,根据井深、出水量、井况、储层等因素,研究发展了多种排水工艺方 法,依据其排水原理,大致可归分为两类:借助外力排水类型和借助地层能量举升存水类 型。
[0004] 借助外力排水类型主要包括:(1)机械排水技术(泵抽),例如抽油栗排水、电潜栗 排水、涡轮栗排水等、(2)气举排水技术、(3)连续循环注天然气排水技术和(4)井下回注排 水技术等。
[0005] 借助地层能量举升存水类型主要包括:(1)优化管柱、(2)连续油管排水技术(与优 化管柱类似)⑶泡沫排水技术(简称泡排)、⑷超声波雾化排水技术和⑸柱塞气举排水技 术等。
[0006] 然而,由于借助外力排水类型的排水工艺方法,需要沉没度,因此会造成井底存 水,导致井底存水向近井地带反渗吸,使气体的渗流通道被慢慢水淹,因而气体在近井地带 的渗流阻力增大,同时,也降低了井底生产压差。借助地层能量举升存水类型的排水工艺方 法,一方面会造成井底存有积液,因此不可避免地要发生反渗吸,使得气体在近井地带的渗 流阻力增大,另一方面采气管柱内,气体的流动必须克服水的阻力,会导致气流不畅、生产 压差降低,使得采气速度慢,另外,在该类工艺下,依靠气体带水,则井底压力增大,再加上 反渗吸,会使得生产压差减小,造成气体流动不畅,使气体产能降低,这样,整个系统的排水 能力也会降低,导致井底存水增加,从而形成了恶性循环。综上所述,采用现有技术中的排 水采气装置,仍然存在着一定的局限性,从而导致气体的采出率较低。 实用新型内容
[0007] 有鉴于此,本实用新型实施例提供一种排水采气装置,主要目的是提高气藏的采 收率。
[0008] 为达到上述目的,本实用新型主要提供如下技术方案:
[0009] 本实用新型实施例提供了一种排水采气装置,包括:采气管柱、排水管柱、套管、气 液分流装置、引液管、气举阀、注气装置和测量装置;
[0010] 其中,所述采气管柱的下部与所述气液分流装置的上部连接;
[0011] 所述排水管柱与采气管柱为同心双管柱,所述采气管柱位于所述排水管柱的内 部;所述排水管柱上设置有气举阀,在所述排水管柱的底部与所述封隔器之间设置有预设 距离;
[0012] 所述排水管柱、所述气液分流装置和所述引液管位于所述套管的内部,其中,套管 在位于气层部位的井段上设置有射孔;
[0013] 所述气液分流装置与所述套管之间通过封隔器形成密封,将所述套管环空分隔为 第一部分和第二部分;所述第一部分用于储存液体,所述第二部分用于气体和所述液体的 分离以及暂存所述液体;
[0014] 所述气液分流装置的上部与采气管柱的下部连接;所述气液分流装置的下部与所 述引液管的上部连接,所述引液管的下部与单向阀连接,所述引液管用于将积液区内的液 体导流到套管的第一部分空间内;所述测量装置经由所述套管的套管口下入到所述封隔器 上部,用于监测所述套管第一部分空间内的水液高度达到预设值时,开启所述注气装置;所 述补气装置与所述套管的套管口连接,用于将所述套管第一部分空间内的水液举升到地 面。
[0015] 可选地,所述测量装置包括:压力传感器、压力显示仪和放空阀;其中,所述压力传 感器位于封隔器上方且位于所述套管内,所述压力显示仪与所述压力显示仪经由套管连 接,所述放空阀位于所述套管口处。
[0016] 可选地,所述封隔器位于气层顶部以上的预设高度处。
[0017] 可选地,还包括:补距短管;其中,所述补距短管的一端与所述气液分流装置的下 部连接,所述补距短管的另一端与所述引液管的上部连接。
[0018] 可选地,所述补距短管的一端通过接头与所述气液分流装置的下部连接,所述补 距短管的另一端通过接头与所述引液管的上部连接。
[0019] 可选地,所述采气管柱的上部设置有阀门;所述采气管柱的下部通过接头与所述 气液分流装置的上部连接。
[0020] 可选地,所述气举阀的数量有多个。
[0021] 借由上述技术方案,本实用新型排水采气装置至少具有以下有益效果:
[0022] 本实用新型实施例提供的排水采气装置,包括采气管柱、排水管柱、套管、气液分 流装置、引液管、气举阀、注气装置和测量装置;其中,采气管柱的下部与气液分流装置的上 部连接;排水管柱与采气管柱为同心双管柱,采气管柱位于排水管柱的内部;排水管柱上设 置有气举阀,在排水管柱的底部与封隔器之间设置有预设距离;排水管柱、气液分流装置和 引液管位于套管内部,其中,套管在位于气层部位的井段上设置有射孔;所述气液分流装置 与所述套管之间通过封隔器形成密封,将所述套管环空分隔为第一部分和第二部分;所述 第一部分用于储存液体,所述第二部分用于气体和所述液体的分离以及暂存所述液体;气 液分流装置的上部与采气管柱的下部连接;气液分流装置的下部与引液管的上部连接,弓丨 液管的下部与单向阀连接,引液管用于将积液区内的液体导流到套管的第一部分空间内; 测量装置经由套管的套管口下入到封隔器上部,用于监测套管第一部分空间内的水液高度 达到预设值时,开启注气装置;补气装置与所述套管的套管口连接,用于将套管第一部分空 间内的水液举升到地面。由于套管在位于气层部位的井段上实施了射孔,且气液分流装置 的下部与引液管的上部连接,气液分流装置与套管之间通过封隔器形成密封,使得井筒内 的水液借助井底压力,从积液区导流到封隔器以上的套管环形空间内;再通过测量装置监 测到套管内液体的高度达到预设值时,通过注气装置注入高压氮气或干气,使得水液从封 隔器以上的套管环形空间内压入到排水管柱内并举升到地面。该排水采气模式不仅可以确 保气体在近井地带渗流通畅;而且由于在气液分开流动以后,气体在采气管柱内单相流动, 从而无需克服水的阻力,使得井底回压(仅为气柱压力)降低以后,生产压差的调控幅度大 大增加,由此可以延长气井的生产时间、提高气田的采气速度和气藏的最终的采收率。
附图说明
[0023] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是 本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提 下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本实用新型实施例提供的一种排水采气装置的结构示意图。
[0025]附图标记:
[0026] 1-阀门; 2-采气管柱; 3-排水管柱;
[0027] 4-套管; 5-气举阀; 6-接头;
[0028] 7-气液分流装置; 8-补距短管; 9-引液管;
[0029] 10-积液区; 11-单向阀; 12-封隔器;
[0030] 13-压力传感器; 14-压力显示仪; 15-放空阀;
[0031] 16-射孔; 17-注气装置; 18-测量装置。
具体实施方式
[0032]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新 型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描 述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施 例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于 本实用新型保护的范围。
[0033]为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效, 以下结合附图及较佳实施例,对依据本实用新型申请的排水采气装置的具体实施方式、结 构、特征及其功效,详细说明如后。在下述说明中,不同的“一实施例”或“实施例”指的不一 定是同一实施例。此外,一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组 合。
[0034]在对本实用新型的具体实施方式进行说明之前,先就天然气开采领域的一些概念 进行解释:
[0035] 水驱气藏
[0036]国内外大多数的天然气藏,在其边界的局部或全部区域,都被地层水(边水、底水, 或边、底水共存)所包围;该类气藏在依靠天然能量开发过程中,随着气层压力的下降,导致 外围地层水不断侵入气藏,气井不可避免地将出水。将该类气藏称为水驱气藏。
[0037]图1为本实用新型实施例提供的一种排水采气装置的结构示意图,如图1所示,本 实用新型实施例提供了一种排水采气装置,包括采气管柱2、排水管柱3、套管4、气液分流装 置7、引液管9、气举阀5、注气装置17和测量装置18;其中,采气管柱2的下部与气液分流装置 7的上部连接;排水管柱3与采气管柱2为同心双管柱,采气管柱2位于排水管柱3的内部;排 水管柱3的底部与封隔器12之间设置有预设距离,在排水管柱3上布设有气举阀5;套管4在 位于气层部位的井段上实施了射孔I6;排水管柱3、气液分流装置7和引液管9位于所述套管 4内。气液分流装置7与套管4之间通过封隔器12形成密封,将套管4环空分隔为第一部分和 第二部分;第一部分用于储存液体,第二部分用于气体和液体的分离以及暂存所述液体;气 液分流装置7的上部与采气管柱2的下部连接;气液分流装置7的下部与引液管9的上部连 接,引液管9的下部与单向阀11连接,引液管9用于将积液区内的液体导流到套管4的第一部 分空间内;测量装置18经由套管4的套管口下入到封隔器12上部,用于监测套管4第一部分 空间内的水液高度达到预设值时,开启注气装置17;注气装置17与套管4的套管口连接,用 于将套管4第一部分空间内的水液举升到地面。
[0038]具体地,传统的水驱气藏的生产过程通常会被划分为三个阶段,包括:1)无水采气 阶段,该阶段的特点是气体依靠天然能量,自喷到地面。2)携水自喷阶段,该阶段的特点是 随着气体的产出,水体开始侵入气藏,天然气、少量的地层水同时渗流到井底以后,依靠自 喷气体的举升作用,气体携带者地层水一起自喷到地面,该阶段生产时间相对较短。很显 然,气体必须克服管柱内水的阻力,才能流动到地面;不可避免地降低了生产压差,采气速 度也同步下降。3)排水采气阶段,该阶段的特点是随着出水量的不断增加,气体渗流的阻力 越来越大,气井产量也开始急剧下降;产出的气体已经无法将井底存水举升到地面了,只有 借助外力,将井筒内的积水排出地面,才能维持正常生产。该阶段如果不能及时地将井筒内 的存水排出,气井将很难能够维持正常生产,甚至水淹停产。因此,如何有效的将井筒内的 存水排出是非常重要的。
[0039]下面通过排水采气装置的原理及工作过程对本实施例进行具体说明。
[0040]在本实施例中,如图1所示,图1中虚线为天然气的流动方向,实线为水液的流动方 向,双点划线为注气装置中注入的气体的流动方向,其中,注气装置注入的气体可以为高压 氮气或干气。积液区10用于暂存液体,例如暂存水液。另外,气液分流装置7的下部与引液管 9的上部连接,气液分流装置7与套管4之间通过封隔器12形成密封,将套管4分隔成第一部 分空间(封隔器以上)和第二部分空间(封隔器以下);其中,引液管9位于积液区10内。
[0041] 储层内的天然气和水液会经过射孔16连续流入到封隔器12以下的套管4的环形空 间内,即套管的第二部分空间内;由于受到了重力的分异作用,此时天然气将向上超覆在顶 部,水液将向下沉降于积液区10内。由于采气管柱2的下部与气液分流装置7的上部连接,会 构成天然气的流通通道,因此,天然气会通过气液分流装置7上的三通管柱进入采气管柱2 中,并通过采气管柱2流出到地面,另外,在采气管柱2的上部设置有阀门,以用于控制天然 气的流动方向。由于气液分流装置7的下部与引液管9的上部连接,气液分流装置7与套管4 之间通过封隔器12形成密封,且引液管9的下部与单向阀11连接,因此,积液区10内的水液 在井底压力作用下,通过单向阀11、引液管9和气液分流装置7,再上返到封隔器6以上的套 管4的环形空间内,即套管4的第一部分空间内。另外,由于气体和液体是分开流动的,气体 在采气管柱2内无需克服水的阻力,而保持单相流动,使得流动通畅、流速快,而且由于气层 射孔井段无积液,可以避免和遏制反渗吸以及形成水锥等现象的发生。
[0042]由于测量装置18可以直接监测套管4内液体的高度是否达到预设值,当监测到套 管4内液体的高度达到预设值时,将开启注气装置17,由于套管4口与注气装置17的一端连 接,因此,注气装置I7开启后,会从套管4口注入高压氮气或干气,当压力升到足够高时,排 水管柱上的气举阀5会从上到下依次启动,将套管4的第一部分环形空间内,即封隔器12以 上的套管4的环形空间内的水液,压入到排水管柱3内,直到排出地面。由于通过注气装置丄6 注入高压氮气或干气,可以确保套管4的第一部分环形空间内,即封隔器6以上的水液及时 排出到地面,以确保井底无积水。
[0043]本实用新型实施例提供的排水采气装置,包括采气管柱、排水管柱、套管气液分流 装置、引液管、气举阀、注气装置和测量装置;其中,采气管柱的下部与气液分流装置的上部 连接;排水管柱与采气管柱为同心双管柱,采气管柱位于排水管柱的内部;排水管柱上设置 有气举阀,在排水管柱的底部与封隔器之间设置有预设距离;排水管柱、气液分流装置和引 液管位于套管的内部,其中,套管在位于气层部位的井段上设置有射孔;气液分流装置与套 管之间通过封隔器形成密封,将套管环空分隔为第一部分和第二部分;第一部分用于储存 液体,第二部分用于气体和液体的分离以及暂存液体;气液分流装置的上部与采气管柱的 下部连接;气液分流装置的下部与引液管的上部连接,引液管的下部与单向阀连接,引液管 用于将积液区内的液体导流到套管的第一部分空间内;测量装置经由套管的套管口下入到 封隔器上部,用于监测套管第一部分空间内的水液高度达到预设值时,开启注气装置;注气 装置与套管的套管口连接,用于将套管第一部分空间内的水液举升到地面。由于套管在位 于气层部位的井段上,实施了射孔,且气液分流装置的下部与引液管的上部连接,气液分流 装置与套管之间通过封隔器形成密封,使得井筒内的水液从积液区导流到封隔器以上的套 管环形空间内,再通过测量装置监测到套管内液体的高度达到预设值时,通过注气装置注 入高压氮气或干气,使得水液从封隔器以上的套管环形空间内压入到排水管柱内并举升到 地面,不仅可以避免射孔井段淹没于水中,确保气体在近井地带渗流通畅,而且由于在气液 分开流动以后,气体在采气管柱内单相流动,从而无需克服水的阻力,使得井底回压(仅为 气柱压力)降低以后,生产压差的调控幅度大大增加,由此可以提高气体的采出率。
[0044] 进一步地,如图1所示,该测量装置18包括压力传感器13、压力显示仪14和放空阀 I5;其中,压力传感器I3位于封隔器I2上方且位于套管4内,压力显示仪14经由套管4与压力 传感器13连接,放空阀15位于套管口处。
[0045]具体地,在生产过程中,通过打开套管口处的放空阀15,依据压力传感器15的读 数,可以监测封隔器I2以上液柱的高度,从而决定是否从套管口注入高压气体(干气或氮 气),若封隔器12以上液柱的高度达到预设值时,将依次启动排水管柱3上设置的气举阀5, 以实施排水。在实施排水的过程中,需要关闭套管口处的放空阀15;并从套管口注入高压气 体(干气或氮气),气举阀将5依次启动,以将封隔器12以上的套管4的环形空间内的水液,压 入到排水管柱3)内,直到排出地面。
[0046]值得注意的是,在实际应用中,可以根据井底的出水量,气举排水过程可以连续进 行,也可以间歇进行。
[0047]由于通过在地面向套管内注入高压气体,将存放在套管空间内的地层水排出地 面,由此可以确保井底无积水。
[0048]可选地,如图1所示,封隔器12位于气层上部的预设高度处。由于将封隔器12设置 于位于气层上部的一定高度处,可以使从气层内流入的气体和液体在套管4的第二部分环 形空间内,即封隔器12以下的空间内进行分离,并将从积液区排出的液体可以暂存在套管4 的第一部分环形空间,即封隔器I2以上的空间内,使得气层射孔井段无积液。
[0049] 可选地,如图1所示,该排水采气装置,还包括补距短管8;其中,补距短管8的一端 与气液分流装置7的下部连接,补距短管8的另一端与引液管9的上部连接。由于通过补距短 管8可以调整采气管柱2的长度,由此可以提高排水采气装置使用的灵活性。
[0050] 可选地,如图1所示,补距短管8的一端通过接头6与气液分流装置7的下部连接,补 距短管8的另一端通过接头6与引液管9的上部连接。由于通过接头将补距短管和气液分流 装置以及引液管连接,进一步保证了排水采气装置的使用可靠性。
[0051] 可选地,如图1所示,采气管柱2的上部设置有阀门1,采气管柱2的下部通过接头6 与气液分流装置7的上部连接。天然气经过气液分流装置7上的三通管柱进入采气管柱2中, 打开采气管柱2上的阀门1,天然气即可流出到地面。由于通过阀门控制天然气的流向,可以 对天然气的流向进行合理规划安排。
[0052]可选地,如图1所示,气举阀5的数量有多个。由于在排水管柱3上由上到下不定距 地装有气举阀5,且气举阀5的数量为多个,因此,当从套管口注入高压气体,且压力达到一 定值之后,将从上到下依次启动气举阀5,以将封隔器12以上套管4的环形空间内的水液压 入到排水管柱3中,由此可以保证水液的顺利排出。
[0053]可选地,如图1所示,排水管柱3与采气管柱2为同心双管柱,采气管柱2位于排水管 柱3的内部,可以使水液从排水管柱3内部与采气管柱2外部所形成的环形空间内,顺利地排 出到地面。
[0054]本实用新型实施例提供的排水采气装置,包括采气管柱、排水管柱、套管气液分流 装置、引液管、气举阀、注气装置和测量装置;其中,采气管柱的下部与气液分流装置的上部 连接;排水管柱与采气管柱为同心双管柱,采气管柱位于排水管柱的内部;排水管柱上设置 有气举阀,在排水管柱的底部与封隔器之间设置有预设距离;排水管柱、气液分流装置和引 液管位于套管的内部,其中,套管在位于气层部位的井段上设置有射孔;气液分流装置与套 管之间通过封隔器形成密封,将套管环空分隔为第一部分和第二部分;第一部分用于储存 液体,第二部分用于气体和液体的分离以及暂存液体;气液分流装置的上部与采气管柱的 下部连接;气液分流装置的下部与引液管的上部连接,引液管的下部与单向阀连接,引液管 用于将积液区内的液体导流到套管的第一部分空间内;测量装置经由套管的套管口下入到 封隔器上部,用于监测套管第一部分空间内的水液高度达到预设值时,开启注气装置;注气 装置与套管的套管口连接,用于将套管第一部分空间内的水液举升到地面。由于套管在位 于气层部位的井段上,实施了射孔,且气液分流装置的下部与引液管的上部连接,气液分流 装置与套管之间通过封隔器形成密封,使得井筒内的水液从积液区导流到封隔器以上的套 管环形空间内,再通过测量装置监测到套管内液体的高度达到预设值时,通过注气装置注 入高压氮气或干气,使得水液从封隔器以上的套管环形空间内压入到排水管柱内并举升到 地面,不仅可以避免射孔井段淹没于水中,确保气体在近井地带渗流通畅,而且由于在气液 分开流动以后,气体在采气管柱内单相流动,从而无需克服水的阻力,使得井底回压(仅为 气柱压力)降低以后,生产压差的调控幅度大大增加,由此可以提高气体的采出率。
[0055]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案,而非对其限 制;尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当 理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部 技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新 型各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1. 一种排水采气装置,其特征在于,包括:采气管柱、排水管柱、套管、气液分流装置、弓丨 液管、气举阀、注气装置和测量装置; 其中,所述采气管柱的下部与所述气液分流装置的上部连接; 所述排水管柱与采气管柱为同心双管柱,所述采气管柱位于所述排水管柱的内部;所 述排水管柱上设置有气举阀,在所述排水管柱的底部与封隔器之间设置有预设距离; 所述排水管柱、所述气液分流装置和所述引液管位于所述套管的内部,其中,套管在位 于气层部位的井段上设置有射孔; 所述气液分流装置与所述套管之间通过封隔器形成密封,将所述套管环空分隔为第一 部分和第二部分;所述第一部分用于储存液体,所述第二部分用于气体和所述液体的分离 以及暂存所述液体; 所述气液分流装置的上部与采气管柱的下部连接;所述气液分流装置的下部与所述引 液管的上部连接,所述引液管的下部与单向阀连接,所述引液管用于将积液区内的液体导 流到套管的第一部分空间内;所述测量装置经由所述套管的套管口下入到所述封隔器上 部,用于监测所述套管第一部分空间内的水液高度达到预设值时,开启所述注气装置;所述 注气装置与所述套管的套管口连接,用于将所述套管第一部分空间内的水液举升到地面。
2. 根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述测量装置包括:压力传感器、压力显示 仪和放空阀;其中,所述压力传感器位于封隔器上方且位于所述套管内,所述压力显示仪与 所述压力传感器经由套管口连接,并于套管口处密封,所述放空阀位于所述套管口处。
3. 根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述封隔器位于气层顶部以上的预设高度 处。
4. 根据权利要求1-3任一项所述的装置,其特征在于,还包括:补距短管;其中,所述补 距短管的一端与所述气液分流装置的下部连接,所述补距短管的另一端与所述引液管的上 部连接。
5. 根据权利要求4所述的装置,其特征在于,所述补距短管的一端通过接头与所述气液 分流装置的下部连接,所述补距短管的另一端通过接头与所述引液管的上部连接。
6. 根据权利要求1-3任一项所述的装置,其特征在于,所述采气管柱的上部设置有阀 门;所述采气管柱的下部通过接头与所述气液分流装置的上部连接。
7. 根据权利要求卜3任一项所述的装置,其特征在于,所述气举阀的数量为多个。
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