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《采油工程》考試改革課堂考核環(huán)節(jié)試題第一次采油大作業(yè)答案要點

上傳人:燈火****19 文檔編號:21456608 上傳時間:2021-05-01 格式:DOCX 頁數(shù):44 大?。?15.70KB
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1、第一題生產(chǎn)初期假設(shè)該井可以自噴生產(chǎn), 井筒中的流動可以分為兩段。 下部分泡點壓力以下為純液流,上端低于泡點壓力之后為氣液兩相流。忽略加速度壓力梯度部分。為了簡化計算, 大概確定摩阻壓力梯度的比例,講井筒管流分為兩部分,純液流和氣液兩相流。以第一組數(shù)據(jù)為例,根據(jù)混合液的密度可以得到液柱高600.92m ,氣液混合物高度899.08m。( 1) 純液柱段摩阻壓降和總壓降計算:油藏條件下的原油密度:oa RsgoiBo根據(jù)油層物理第一章的內(nèi)容,我們可以得到油藏條件下的溶解氣油比Rs25.94m3 / m3于是可得油藏條件下的原油密度:oi831.88kg / m3原油析出氣體前可忽略壓力所引起的密度

2、變化, 因此該段原油密度可近似取原始條件下的原油密度。于是該段的平均密度:moi (1 10%)w10%848.7kg / m3重力壓力梯度:dph / dhmg原油流速:qm(qo BoqwBw ) / 86400雷諾數(shù):N ReDv m mm其中粘度為油水的體積加權(quán)平均值,原油的粘度根據(jù)油層物理學(xué)中相關(guān)公式得到。根據(jù)雷諾數(shù)的大小,所給四組生產(chǎn)條件下的流動皆為水力光滑區(qū)。故有:0.3164f14 N Re摩擦損失梯度:dp f/ dh fm vm2D 2( 2)氣液共存段摩阻壓降及總壓降計算:為簡化運算, 氣液共存段不分段, 使用 Orkiszewski 方法進行計算。 該段平均壓力為:(

3、9+0.1) /2=4.505MPa ,按照溫度梯度計算中點溫度值作為該段平均溫度。氣,液的就地流量:qgp0TZ (RpRs )qo86400pT0qo Bo qw Bwql86400按照 Orkiszewski 方法流型劃分原則,分別計算L B(泡流界限),L S(段塞流界限)等等,并分析不同產(chǎn)量下的流型。四種產(chǎn)量下的流型都為泡流,其摩擦損失梯度可以按照液相進行計算。 但是液相流速需要計算持氣率H g,泡流持氣率計算參見采油工程原理與設(shè)計。液相真實流速:vl hqlAp (1 H g )按照相同的方法可得到摩擦阻力系數(shù),從而計算該段的摩擦阻力損失。根據(jù)持氣率亦可計算該段平均密度,從而得到氣

4、液共存段的重力壓力梯度。( 3)根據(jù)各段的壓力梯度和高度,可分別計算總的重力壓差和摩阻壓差,從而得到摩阻壓力梯度所占的比例。結(jié)果見附表產(chǎn)液摩阻壓降 /Pa重力壓降 /Pa摩阻壓降占比 /%11299.478651112635962.980.002419.81265.84591712444729.220.010225.42378.9115612331780.590.019331.34039.60687912218334.340.0331摩阻與產(chǎn)量關(guān)系0.03500.03000.0250比占 0.0200阻摩 0.01500.01000.00500.000005101520253035產(chǎn)液量第二題

5、一、計算 地層壓力 : P=1.15x1000x9.8x1500=16.905MPa;選擇合適的產(chǎn)量和壓力 (可自己選擇 ): 流壓 (12.9MPa)流量 (19.8m 3/d) 。二、 根據(jù)題目相應(yīng)地層和流體參數(shù)計算某一油管直徑的井筒壓力梯度損失。(可利用 matlab編程來實現(xiàn))已知參數(shù): 油層厚度5m;中深 1500m ;地層壓力系數(shù)1.15;原油飽和壓力9.0MPa;含水率為 10%;生產(chǎn)氣油比 20m3/t ;原油相對密度 0.85;天然氣相對密度 0.7;50脫氣原油粘度 30mPa.s處理參數(shù) :假設(shè)地層溫度梯度為每100 米 3 攝氏度,地表溫度為20 攝氏度,結(jié)合地層的厚度

6、就可知地層的溫度分布。利用飽和壓力將井筒分為不同的兩段,根據(jù)不同氣液流型計算相應(yīng)狀態(tài)下的流體參數(shù)。計算方法: 參考助教復(fù)印的壓力梯度計算方法。采用兩項垂直管流的Orkiszewski方法:用壓力增量迭代法計算1) 確定起始點壓力p1,計算深度增量Z 和分段數(shù)N:2) 初始計算段的壓力降為p 設(shè) ,并計算下端壓力:3) 計算該段的平均壓力和平均溫度:4) 計算 和 下的流體性質(zhì)參數(shù)及流動參數(shù):(1)原油的 API 度(2)溶解氣油比:因為 API 30(3)原油的體積系數(shù)(4)原油密度( 5)油水混合液體的密度( 6)液體的粘度死油的粘度活油的粘度水的粘度:液體的粘度:(7)油、天然氣的表面張力

7、:(8)水、天然氣的表面張力:( 9)油、水混合物和天然氣的表面張力:( 10)天然氣的粘度:其中:( 11)天然氣的壓縮因子其中條件計算公式(12)天然氣密度5)判斷流態(tài)計算流量:氣體體積流量:氣體質(zhì)量流量:液體體積流量:液體體積流量:無因次氣體流速:5)計算平均密度與摩擦損失梯度代入可求出平均密度根據(jù)相對粗糙度和雷諾數(shù)查表的摩擦阻力系數(shù)f=0.04 ,可得摩擦梯度:6)計算壓降7)計算誤差8)利用編制的程序計算井筒的壓力分布并繪圖。三、計算不同油管直徑下井筒壓力梯度,選出最優(yōu)解(對應(yīng)現(xiàn)有油管尺寸)。四、Matlab編程產(chǎn)生的計算結(jié)果。表 1不同油管半徑下的壓力梯度油管半徑壓力梯度油管半徑壓

8、力梯度0.0250.00886620.0430.0073370.0260.00839370.0440.00734860.0270.00807620.0450.00736080.0280.00791080.0460.0073730.0290.00780510.0470.00738550.030.00772860.0480.00739830.0310.007670.0490.0074110.0320.00762290.050.00742380.0330.00758350.0510.00743660.0340.00755030.0520.00744940.0350.00752040.0530.007

9、46230.0360.00749390.0540.0074750.0370.00746880.0550.00748760.0380.00744420.0560.00750010.0390.00742070.0570.00751240.040.00739640.0580.00752470.0410.00737120.0590.00753670.0420.00734560.060.0075487圖 1 不同油管半徑對應(yīng)的壓力梯度圖中的最低點對應(yīng)最小的壓力梯度,對應(yīng)的油管尺寸: 3 12 (即最優(yōu)油管半徑) 。第三題(思路)多相流計算只考慮重力和摩擦損失,故井筒壓力損失由重力損失和摩擦損失組成。 有

10、題目 1 可知摩擦損失, 進而可得摩擦梯度dp。dLf12以井口為求解節(jié)點,關(guān)系式為:P2=P 1+P 12f+P 12g式中, P12f 為摩擦損失, P12g 為重力損失。P2=Pwf ;P12f= dph ;dLfP12gmgho( 1f w)wf w gh根據(jù)題目所給的流量與流壓數(shù)據(jù),計算出P1 值,填入下表。液量 Q(m3/d)11.0流壓 14.1Pwf(MPa)P1(MPa)P1(MPa )A1MPa19.825.430.312.912.4912.1BQ(m 3/d)把結(jié)果畫到圖2 中得到曲線 A(曲線 A 不一定是直線),與曲線B 的交點所對應(yīng)的產(chǎn)量即為該井對應(yīng)的最大產(chǎn)量。若產(chǎn)

11、量可觀, 則認為投產(chǎn)初期油藏能量充足,為充分利用地層能量,選擇自噴生產(chǎn),若產(chǎn)量不可觀,選擇氣舉生產(chǎn)。第四題(思路)1、gsin+v /d*式中 為多相混合物的密度;v為多相混合物的流速;f為多相混合物流動時的摩擦阻力系數(shù);d 為管徑 ;p 為壓力 ;h 為深度 ;g 為重力加速度 ;為井斜角的余角。f=0.1, =874.14kg/m3,d=0.065m, h=1500m,( 1)利用 Beggs-Brill 方法計算井筒內(nèi)的壓力梯度。設(shè)定一系列的產(chǎn)量,求出對應(yīng)的井底流壓, 在每一個壓力下運用壓力增量迭代法從井底向上計算,為簡化計算過程,將整個井筒作為一段進行計算,根據(jù)平均壓力和平均溫度計算

12、Rs,Bo,Z,o, g,原油密度,天然氣密度,氣液的就地流量、表觀流速、質(zhì)量流量等流體的性質(zhì)參數(shù),根據(jù) Beggs-Brill 方法的方法判斷流型,再計算阻力系數(shù),最后利用公式計算壓力梯度,若在誤差范圍以內(nèi),則取估計值為油壓值,之后繪制 pt-Q 的關(guān)系曲線 B,根據(jù)公式 2-5 繪制每一個油嘴直徑下產(chǎn)量與油壓的關(guān)系曲線,即油嘴特性曲線 G,曲線 B、曲線與 IPR 曲線構(gòu)成了綜合協(xié)調(diào)曲線。( 2)在曲線 B 上找到油壓為 2MPa 的點,所對應(yīng)的產(chǎn)量即為要求的最大產(chǎn)量( 3)在協(xié)調(diào)曲線上找到產(chǎn)量為 28t/d,確定與之對應(yīng)或者相近的油嘴直徑,曲線與的交點確定實際的產(chǎn)量和油壓, 與曲線的交點

13、確定井底流壓。()假設(shè)油壓低于0.5MPa 時該井停噴,向下計算該油壓下的井底流壓,根據(jù)初始值與終值的壓差以及壓力遞減速度,即求得停噴期。第五題一、根據(jù)題目中流壓與產(chǎn)量數(shù)據(jù)畫出油管直徑 :88.9mm; 原油的壓縮系數(shù)IPR曲線,并確定30t/d 下的井底流壓。3Bo 為 :1.086;油水混合物的密度為:818kg/m;換算單位 30t/d=39.8m 3/d 對應(yīng)井底流壓10.5MPa。(如圖所示)圖1IPR 曲線二、以 Pwf( 10.5MPa)為起點,計算壓力分布曲線。平衡點( 710, 4.31),注氣點( 640, 3.78)即注氣深度為640m,工作閥所在位置的油管壓力P 為3.

14、78MPa。圖確定平衡點和注氣點三、不同注氣量下的壓力分布曲線表 1不同氣液比下的井口壓力總氣液比對應(yīng)井口壓力10000.96761220001.48351930001.70438140001.83146250001.916133圖不同氣液比下的井口壓力圖定注氣壓力及定井口壓力下確定注氣點深度及氣液比最后結(jié)果: 在 1.5MPa 的定井口壓力下, 總氣液比 (TGLR) 為 2020m3/t,即注入氣液比為 2000m3/t 。定產(chǎn)量為 30t/d,注氣量為 60000m3/d。第六題第一部分:確定注氣深度和產(chǎn)量已知注氣壓力和注氣量, 盡可能地獲得最大可能的產(chǎn)量, 確定注氣點深度及產(chǎn)量的步驟:

15、( 1)假定一組產(chǎn)量( 20t/d,25 t/d,30 t/d,35 t/d),根據(jù)可提供的注氣量( 5 萬方 /天)和地層生產(chǎn)氣液比計算出每個產(chǎn)量的總氣液比 TGLR(2378m3/ m3 ,1905m3/ m3 ,1591m3/ m3,1366.2m3/ m3)。( 2)以給定的地面注入壓力 4MPa,計算環(huán)形空間氣柱壓力分布曲線 B,用注入壓力減去( 0.5-0.7MPa)做 B 的平行線,即為注入氣點深度線 C。( 3)以定井口壓力為起點,利用多想垂直管流,計算每個產(chǎn)量下的油管壓力分布曲線D1,D2,D3,D4,D5。(步驟見第三部分) ,他們與曲線 C 的交點即為各個產(chǎn)量所對應(yīng)的的注

16、氣點以及注氣深度。結(jié)果如下圖所示:-10012345678-300-500-700-900-1100-1300-1500(4)從每個產(chǎn)量對應(yīng)的注氣點壓力和深度開始。利用多相管流根據(jù)油層生產(chǎn)氣液比向下計算每個產(chǎn)量對應(yīng)的注氣點以下的壓力分布曲線 A1,A2,A 3,A4,A5.(方法同第三部分)。( 5)在前面得到的 IPR 曲線上,根據(jù)上步計算出的產(chǎn)量與計算流壓的關(guān)系,交點所對應(yīng)的的產(chǎn)量和壓力即為該井在給定注氣量和井口油管壓力下的最大產(chǎn)量 Q。161412108642005101520253035404550綜上,最大產(chǎn)量為34.8t/d,對應(yīng)注氣點地層深度為820m。(6)估算最大啟動壓力pe

17、L g1500* 850* 9.812.5MPa第二部分:確定氣舉閥(1)第一個閥的下入深度:L1p max10520 65.96mg(2)第二個閥的下入深度確定產(chǎn)量為 35t/d 時,利用油管內(nèi)壓力分布曲線:L 2pa 2pt 15=L1+10 10 =112.93mg(3)第三個閥的下入深度L 3L 2pa3p t 210510158.63mg(4)第四個閥的下入深度L 4L 3p a4p t310510203.7mg(5)第五個閥的下入深度L 5L 4pa5p t410510247.89mg(6)第六個閥的下入深度L 6L 5p a6p t510510291.7mg(7)第七個閥的下入深

18、度L 7L 6pa7p t610510335.76mg(8)第八個閥的下入深度L 8L 7pa8p t710510377.67mg(9)第九個閥的下入深度L 9L 8p a9p t810510417.04mg(10)第十個閥的下入深度L 10L 9p a10p t910 510 453.89 mg(11)第十一個閥的下入深度L11L10p a11p t1010510 490.1mg(12)第十二個閥的下入深度L 12 L 11pa12p t1110 510 524.41mg(13)第十三個閥的下入深度L 13L 12p a13p t1210510 556.19mg(14)第十四個閥的下入深度L

19、 14 L 13p a14p t1310510 587.98mg(15)第十五個閥的下入深度L 15L 14pa15pt1410 510 619.76 mg(16)第十六個閥的下入深度L 16 L15pa16p t910 510 646.49 mg(17)第十七個閥的下入深度L 17L 16pa17p t1610510 673.2mg(18)第十八個閥的下入深度L 18L 17pa18p t1710 510 697.40mg(19)第十九個閥的下入深度L 19L 18pa19p t1810510 721.578mg(20)第二十個閥的下入深度L 20L 19p a20p t1910 510 7

20、45.25mg(21)第二十一個閥的下入深度L 21 L 20pa21p t2010 510 770.084mg(22)第二十二個閥的下入深度L 22L 21pa22pt2110 510 793.56mg(23)第二十三個閥的下入深度L 23 L 22p a23p t2210510 823.56mg823.56m注氣點深度,共需氣舉閥23 個。第三部分:油管壓力分布的計算采用兩項垂直管流的Orkiszewski 方法:用壓力增量迭代法計算取產(chǎn)量 q=15t/d1)確定起始點壓力p1,計算深度增量Z和分段數(shù) N:p1=1.5MPa,Z=100m,N=152)初始計算段的壓力降為p設(shè),并計算下端壓

21、力:p設(shè)0.5MP ap2設(shè)p1p設(shè)1.50.5 2MPa_3)計算該段的平均壓力 p 和平均溫度 T :p2設(shè)p11.52p221.75MPa_Tt20_4)計算 p 和 T 下的流體性質(zhì)參數(shù)及流動參數(shù):(1)原油的 API 度API141.5131.534.97o(2)溶解氣油比:因為 API 30g (1.404104p)1.18710.393API40.0341(m3/m3)101. 8T 32Rs459. 6756.06(3)原油的體積系數(shù)F5.615Rsg40294.05392.25ToBO0.9720.000147F1.1751.0889(4)原油密度1000( o 1.2061

22、0 3 Rs g )(3)o811.661 kg / m130(5)油水混合液體的密度O (1 f w )w f w 830.4949( 6)液體的粘度死油的粘度z3.03240.02023 API2.325y10z211.3489xy(321.8T ) 1.1631.460710x1oD0.02791000活油的粘度A10.715 5.615Rs1000.515=0.0451B5.44 5.615Rs1500.338=0.7339A(1000oD ) Bo1000=0.0063水的粘度:1.003 1.479 10 232 1.8T1.982 10 5321.8T2e=1.0411w1000

23、液體的粘度:lo 1fww fw =0.1098(7)油、天然氣的表面張力:42.4 0.047 1.8T320.267 API e1.015 10 7 pog1000=0.0250(8)水、天然氣的表面張力:76e 3.62575 10 8 p23.331000=0.0715137.7852.58.701810 7p =0.05101000wg2481.8T 23.33137.78 137.78 =0.0717206(9)油、水混合物和天然氣的表面張力:log 1fwwg fw =0.0296(10)天然氣的粘度:x 10gK10 4 ey3g =0.0109其中:9.40.02M4921.

24、5K1.8T70119M=106.84971.8Ty2.40.2x=1.2888x3.5986/4921.8T0.01M =5.5559M28.96 g=20.272(11)天然氣的壓縮因子3) R223Z 1 ( A A2 / Tr A3 / TrA4 A5 / Tr RA6 R / Tr其中R0.27pr / ZTrTr273.15T / Tcprp / pcA1=0.31506,A2=-1.0467,A 1=-0.5783,A 1=0.5353,A 1=-0.6123,A1=0.6815。條件計算公式gg0.7Tc92.22176.67g ,pc1064.880.390.7Tc92.22

25、176.67g ,pc1064.780.25gg綜上,利用試算法可得Z=0.9502(12)天然氣密度3.4844 10 3g pg=14.772Z T273.155)判斷流態(tài)計算流量:氣體體積流量:Zqo (RpRs )(T 273.15)3 / s)Qg0.025( m293.1586400 o p 10氣體質(zhì)量流量:Wg1.206qo ( Rp Rs )g0.4815 kg / s86400 o液體體積流量:Q1q1 Bo (1 f w ) Bw f w 3.6 10 4 m3 / s86400 o (1 f w )w f w 液體體積流量:1000q11.206qo Rs goW186

26、4000.3007 kg / s無因次氣體流速: vqg1)1 / 4g(=57.485APgLB1.701 0.7277vt2 / D (由于 L B 0.13,取 0.13)Ls50q136vg=79.254qgLM7584(v q1 ) 0.75146.89qg經(jīng)判斷,該段屬于斷塞流5)計算平均密度與摩擦損失梯度根據(jù)段塞流相關(guān)公式,可求出相關(guān)參數(shù)vs=0.與:( 3)0.00236lg 10l10.569lgD - XD 1.3710.455(3l)Xlgv t)0.0016lg 1010.516D 1.5710.722 0.63lg D代入可求出平均密度Wt1vs Apmqt1=98.

27、55kg/m3vs Ap根據(jù)相對粗糙度和雷諾數(shù)查表的摩擦阻力系數(shù)f=0.04,可得摩擦梯度:f v2q1vs Apf1t=2019.282Dqtvs Ap6)計算壓降:pkm gfhk =0.7746MpaWt qg17)計算誤差,取0.02MPapkp設(shè)0.77460.50.2746MPa因此取p1pk 作為新的p1 從第二步重新開始計算, 知道滿足需求后再以上端的末端壓力作為下段的起點壓力開始計算下一段。8)利用編制的程序計算井筒的壓力分布并繪圖。第七題(1) 已知兩組 S10 層產(chǎn)能測試表。由地層梯度0.5100.571psi/ft 算得 S10 層位的測試點的地層壓力應(yīng)該在21.57M

28、Pa24.15MPa 之間。對比產(chǎn)能測試結(jié)果,發(fā)現(xiàn)第二組數(shù)據(jù)符合要求,認為第二組數(shù)據(jù)準確。由測試點的流壓大于飽和壓力,產(chǎn)液含水率為零。得 S10 層采油指數(shù): J =qo( test)22677.93m3 / (dMPa)prpwf (test )22.45 19.55當 pwf ( test)pb時, qoJ ( prpwf )2pp 時, qo qb qc10.2pwf0.8pwfwf (test)bpbpb其中 qbJ( prpb )77.93(22.452.31)31569.51m / d =qcJpb /1.877.932.311.8100.01m3 / dPwf (MPa)00.5

29、11.522.3122.45Qo( m3/d)1669.521661.441645.871622.801592.231569.510.00得 S10 層流入動態(tài)曲線如圖:(2) 由于各小層屬于同一油藏,認為油層的物性相似。由 J2koha代入 S10 層數(shù)據(jù)得o Bo (ln re3s) 164.87 mPa so Bo (lnr3rw4es)rw4所以 S2 層的采油指數(shù)為2 koha24.578 3.7 86.43J=164.87=55.75m / (d MPa )re3oBo (lns)rw4各小層溫度相差不大,認為飽和壓力相似。當 pwf ( test)pb時, qoJ ( prpwf

30、 )pwfpwf2pwf (test)pb 時, qoqbqc10.20.8pbpb其中 qbJ ( prpb )55.75(15.722.31)747.61m3 / d =qc Jpb /1.855.752.311.871.55m3 / dPwf ( MPa)00.511.522.3115.72Qo( m3/d)819.15813.38802.24785.73763.86747.610.00S4(1)層的采油指數(shù)為J2 koha= 21.015 1.3186.4 =4.38 m3 / (dMPa )re3s)164.87o Bo (ln4rw其中 qbJ ( prpb )63.16m3/ d

31、qc Jpb /1.85.621m3 / dPwf ( MPa)00.511.522.3116.73Qo( m3/d)68.7868.3367.4566.1564.4463.160.00S4(2)層的采油指數(shù)為J2 koha=25.21 1.31 86.4=44.36m3 / (d MPa )re3164.87o Bo (lns)rw4其中 qbJ( prpb )639.67m3 / dqc Jpb /1.856.93m3 / dPwf ( MPa)00.511.522.3116.733696.60691.99683.13670.00652.60639.670Qo( m /d)S4(3)層的采

32、油指數(shù)為J2 koha= 21.25 2.314 86.4 =9.52 m3 / ( d MPa )re3164.87o Bo (lns)rw4其中 qbJ( prpb )137.28m3 / dqc Jpb /1.812.22m3 / dPwf ( MPa)00.511.522.3116.73Qo( m3/d)149.49148.57146.66143.82140.07137.280S6(1)層的采油指數(shù)為J2 koha= 27.77 1.019 86.4 =26.06 m3 / ( d MPa )re3164.87o Bo (lns)rw4其中其中 qbJ ( prpb ) 371.36m

33、3 / dqc Jpb /1.833.44m3 / dPwf ( MPa)00.511.522.3116.56Qo( m3/d)404.80402.10396.89389.18378.96371.360S6(2)層的采油指數(shù)為J2 koha=21.68 1.143 86.4=6.32 m3 / (d MPa )re3164.87o Bo (lns)rw4其中 qbJ ( prpb )90.06m3 / d =qc Jpb /1.88.11m3 / dPwf ( MPa)00.511.522.3116.56Qo( m3/d)98.1797.5196.2594.3891.9090.060總的流入動

34、態(tài)曲線為:Pwf ( MPa)00.511.522.3115.7216.5616.7322.4533906.513883.323838.493772.063684.053618.65610.51468.91445.760.00Qo ( m /d)第八題解:將 K7 層的產(chǎn)能測試數(shù)據(jù)代入達西公式:得到:將地下原油視為同一性質(zhì)。由題目中“生產(chǎn)氣油比較低,飽和壓力較低;地飽壓差較大,生產(chǎn)過程中幾乎無自由氣?!钡弥梢詫⒕仓辛鲃右暈閱蜗嗔?。( K7 層泡點壓力為 2.93MPa,K8 層為 1.8MPa)小層數(shù)據(jù)如下層位厚度滲透率壓力K2(1)4.882.61215.57K2(2)5.513.44515.72K6(1)2.233.10616.64K6(2)6.072.9216.56K79.322.22116.9K872.61517.1將上表數(shù)據(jù)代入達西公式可以得到產(chǎn)量與井底流壓之間的關(guān)系:K2(1) 層:采油指數(shù)K2(2) 層采油指數(shù)K6(1) 層采油指數(shù)K6(2) 層采油指數(shù)K7 層采油指數(shù)K8 層采油指數(shù)合采數(shù)據(jù):

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