水泥环密封改造与固井技术展望报告(齐奉忠)
加强固井施工管理提升井筒全生命周期
加强固井施工管理提升井筒全生命周期摘要：石油固井施工是指通过水泥浆的注入，在套管和井壁之间形成稳固的水泥环，满足油气田勘探开发的技术要求。
因此，有必要研究提高固井施工质量的措施，提高井筒全生命周期，达到预期的目标。
关键词：钻井工程、石油固井、施工质量、技术措施.为了能够更好的满足油气田实际的开发标准与要求, 强化对固井施工的设计, 并对固井施工的操作程序进行严格的执行, 以此来促进石油固井施工质量的提升, 促进固井施工质量达到最佳, 推动井筒的使用年限得到更好的延长, 生产成本得到更好的节约, 油气田的生产效益得到更好的提升。
一、固井施工影响因素分析：1、地层的岩性对固井施工的质量的影响由于地层的吸水性比较高, 因而对于固井水泥的质量要求也比较高, 在井筒中有很多不同性质的岩石存在, 运用水泥浆将套管与井壁之间环形空间进行加固, 从而形成一个水泥浆, 具有很强的稳固效果, 从而实现了固井的目标。
2、水泥浆性能对固井施工质量的影响固井施工过程中水泥浆会有分层沉淀的问题产生, 如果水泥浆的性能没有选择好, 那么就会对石油固井施工的质量有着非常大的影响。
水泥浆的性能包括失水性、粘度、密度等, 这些因素没有控制好就会影响水泥浆的性能, 进而影响石油固井的效果。
为了能够有效的避免和消除分层沉淀问题的发生, 要对水泥浆的性能进行科学合理的选择, 使得水泥浆的凝固性能更好的发挥出来, 实现固井的效果。
3、地层的承压能力裸眼井段井身结构等也会对固井质量有很大的影响，如果地层具有很低的承压能力，较长的裸眼井段以及简单的井身结构, 这些因素也会影响固井施工质量, 在较为活跃的油气水层的区域, 水泥浆的固井很容易失效, 对于水泥浆的凝固是非常不利的, 进而影响了固井施工效果与质量。
二、石油固井施工质量提升的技术措施探究为了能够更好的固井, 增强石油钻井的生产效率与生活质量, 通过对影响石油固井施工质量的原因进行有效的分析, 并以此来对症下药, 制定更加可行的方法和策略, 不断的克服与解决多种影响固井施工质量的影响因素, 合理选择固井方式强化对固井施工过程的优化设计与管理, 合理选择性能较好的水泥浆, 从多个方面和维度来提升石油固井施工的质量，下面对石油固井施工质量的提升方法与技术措施进行详细的探究与分析。
长封固段大温差固井技术研究与实践
长封固段大温差固井技术研究与实践齐奉忠;于永金;刘斌辉;韩琴【摘要】当前油气勘探开发对象日趋复杂,深井超深井钻井数量增多,长裸眼、大温差、多套压力系统并存井给固井安全施工及质量保障带来严峻挑战,固井中易出现的超缓凝、固井质量差等问题,影响了深层油气资源的安全高效开发.针对深井长封固段大温差固井技术难题,研究水泥水化机理,结合水泥外加剂分子结构设计,开发出了适用于大温差条件固井的水泥浆降失水剂及缓凝剂,设计了适合不同温差范围的水泥浆体系.通过大温差水泥浆体系、高效冲洗隔离液、提高顶替效率、平衡压力固井、套管安全下入等方面先进适用技术的集成,形成了大温差固井配套工艺技术,在塔里木、西南、长庆、华北等油气田及海外中亚地区成功应用1100多口井,为简化井身结构、降低成本、提高固井质量提供了技术保障.随着勘探开发向深层和复杂地层的深入,大温差长封固段固井技术优势突出,应用前景广阔.【期刊名称】《石油科技论坛》【年(卷),期】2017(036)006【总页数】5页(P32-36)【关键词】油气井固井;长封固段;大温差;降失水剂;缓凝剂;水泥浆;固井质量【作者】齐奉忠;于永金;刘斌辉;韩琴【作者单位】中国石油集团钻井工程技术研究院;中国石油集团钻井工程技术研究院;中国石油集团钻井工程技术研究院;中国石油集团钻井工程技术研究院【正文语种】中文【中图分类】TE256随着油气勘探开发工作的不断深入，勘探开发对象日益复杂。
国内剩余油气资源40%以上分布在深层，油气上产必须动用深层油气资源，深井超深井钻井数量越来越多，固井复杂程度增大，特别是长裸眼、大温差、多套压力系统并存，给固井工作带来了严峻挑战。
复杂地层长封固段大温差固井技术已成为制约勘探开发的瓶颈技术问题之一。
中国石油集团钻井工程技术研究院（简称钻井院）针对长封固段大温差固井问题，通过分子结构设计结合降失水机理及缓凝机理，研制出抗200℃高温的降失水剂及适用高温温差80℃以上的大温差缓凝剂，解决了国内降失水剂抗高温抗盐能力差及缓凝剂适应温差范围窄的难题。
中国石化深层超深层油气井固井技术新进展与发展建议
第 51 卷 第 4 期石 油 钻 探 技 术Vol. 51 No.4 2023 年 7 月PETROLEUM DRILLING TECHNIQUES Jul., 2023doi:10.11911/syztjs.2023035引用格式：曾义金. 中国石化深层超深层油气井固井技术新进展与发展建议[J]. 石油钻探技术，2023, 51（4）：66-73.ZENG Yijin. Novel advancements and development suggestions of cementing technologies for deep and ultra-deep wells of Sinopec [J]. Petroleum Drilling Techniques，2023, 51(4)：66-73.中国石化深层超深层油气井固井技术新进展与发展建议曾义金1,2（1. 页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室, 北京 102206；2. 中石化石油工程技术研究院有限公司, 北京 102206）摘 要: 我国深层超深层油气井固井面临高温、高压、复杂介质和复杂工况等的挑战，水泥环长效密封完整性难以保证，常规固井技术与装置不能满足需求，亟需理论创新和研究井筒完整性固井新技术。
近年来，中国石化通过科研攻关，完善了固井水泥环密封完整性理论体系，建立了复杂工况条件下的水泥环密封失效控制方法，研发了“防窜、防腐、防漏、防损伤”高性能水泥浆，研制了适用于深层复杂工况环境的固井尾管悬挂器、分级注水泥器及配套附件，提出了固井优化设计新方法，形成了深层复杂油气藏固井新技术。
建议今后进一步完善特色水泥浆技术体系，研发绿色、智能环保材料，攻关固井技术信息化与智能化，持续推进基础理论研究，提高深层超深层复杂油气井固井质量。
关键词: 深井；超深井；固井；水泥浆；尾管悬挂器；技术进展；发展建议；中国石化中图分类号: TE256+.3 文献标志码: A 文章编号: 1001–0890（2023）04–0066–08Novel Advancements and Development Suggestions of Cementing Technologies forDeep and Ultra-Deep Wells of SinopecZENG Yijin1,2(1. State Key Laboratory of Shale Oil and Gas Enrichment Mechanisms and Effective Development, Beijing, 102206, China;2. Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering, Co., Ltd., Beijing, 102206, China)Abstract: In China, cementing for deep and ultra-deep oil and gas wells faces challenges, e.g. high temperature and pressure, complex formation media, and complex operation conditions, etc. The long-term seal integrity of cement sheath cannot be guaranteed, and conventional cementing technologies and equipment fail to meet the needs. Therefore, new cementing theories and technologies to ensure wellbore integrity are desperately needed. In recent years, Sinopec has improved the theory system of seal integrity of cement sheath for cementing, established seal failure control methodologies of cement sheath under complex operation conditions, and developed high-performance cement slurry with the advantage of anti-channeling, anti-corrosion, anti-leakage, and anti-damage through scientific research. In addition, liner hangers for cementing, multi-stage cement injectors, and associated accessories suitable for deep complex working conditions have been designed, new methods for optimizing cementing design have been established, and new cementing technologies for deep complex oil and gas reservoirs have come into being. In the future, it is suggested to further improve the technical system of characteristic cement slurries, develop green and intelligent environment-friendly materials, strengthen the informatization and intelligence of cementing technology, continuously promote basic theoretical research, and enhance the cementing quality of deep and ultra-deep complex oil and gas wells.Key words: deep well; ultra-deep well; cementing; cement slurry; drilling liner hanger; technical advancement; development suggestion; Sinopec收稿日期: 2023-01-30；改回日期: 2023-02-15。
提升复杂油气井固井质量的技术分析
提升复杂油气井固井质量的技术分析发布时间：2021-03-26T12:00:12.400Z 来源：《中国科技信息》2021年3月作者：张红梅[导读] 复杂油气井井矿复杂，增加了水泥环密封难度。
本文分析了复杂油气井水泥环密封面临的挑战，探讨了提高复杂油气井固井质量需要采取的措施。
中原石油工程有限公司固井公司张红梅摘要：复杂油气井井矿复杂，增加了水泥环密封难度。
本文分析了复杂油气井水泥环密封面临的挑战，探讨了提高复杂油气井固井质量需要采取的措施。
关键词：复杂油气井；固井质量；水泥环；密封性一、引言油气井固井的主要目的是保护牛产管柱和封堵相邻的油、气、水层，固井水泥凝固后在纵向上形成一个水力封隔系统，该系统必须在整个油气井寿命期间及报废之后都能实现有效的层间封隔。
如果水泥环密封失效，会引起环空带压或油气水窜，严重时会使油气井报废，造成严重的经济损失；如果采用修井作业进行补救，则作业成本高、危险大、成功率低。
深化水泥环密封完整性机理、材料及施工工艺的研究，以确保油气井长期安全生产。
二、水泥环密封性面临的挑战随着石油天然气勘探开发的不断深入，逐渐转向深层、复杂气藏、海洋、海外及非常规油气资源等，钻井固井遇到的复杂情况越来越多，要求也越来越高。
固井后水泥环的密封性面临许多新的挑战。
1.复杂深井、超深井一是高温高压井遇到的挑战。
国内几大油气区，如塔里木盆地、准噶尔盆地、川渝地区、松辽深层，以及中亚的乌兹别克斯坦、土库曼斯坦等地的油气田，均存在着高温高压问题，这些地区井深一般为4500～7000m，井温一般为150～240℃，压力在100～150MPa以上。
松辽盆地深层地温梯度高达4℃/lOOm，4500m井深井底温度超过180%；乌兹别克斯坦的费尔甘纳盆地地层压力达到140MPa以上。
复杂深井对水泥浆体系、隔离液及现场施工措施要求极高，保证水泥环的长期有效密封非常困难。
二是复合盐层及高压盐水层、井漏和窄密度窗口漏喷井遇到的挑战。
中国石油固井技术发展历程及建议
中国石油固井技术发展历程及建议原标题：中国石油固井技术进展及发展建议文|齐奉忠刘硕琼沈吉云中国石油集团钻井工程技术研究院固井是油气井建井过程中的一个重要环节，固井质量直接关系到油气井寿命、长期安全生产甚至油气藏的采收率。
随着石油天然气勘探开发工作的不断深入，勘探开发对象日益复杂。
深层、低渗透、非常规油气资源储量成为油气产量新的增长点，老油田稳产增效成为工作重点。
为了满足复杂油气藏、老油藏挖潜及海外复杂区块油气勘探开发的需求，中国石油天然气集团公司（简称中国石油）固井专业通过“十二五”的技术攻关，基本形成了系列配套的固井材料、固井工具及相应的固井工艺技术，有力地支撑了油气生产。
在新的勘探开发形势及低油价大的市场环境下，固井技术面临新的严峻挑战，需要从基础理论、水泥浆体系、固井工具、软件及智能化固井平台系统等方面开展深入持续的研究工作，进一步提升技术创新力，解决复杂井固井“有方法、无把握”的问题，实现油气井全生命周期井筒密封，提升固井工程技术对勘探开发的服务保障能力。
石化监理1 “十二五”固井技术进展“十二五”期间，中国石油固井技术进展主要表现在工艺技术、功能材料和水泥浆体系、工具与附件、技术装备、基础理论研究5个方面。
1.1 工艺技术方面1.1.1 大温差长封固段固井技术近年来，油气勘探开发向深层及复杂地层发展，大温差长封固段井固井越来越多。
通过深入攻关，解决了水泥浆超缓凝、浆体稳定性差，以及水泥石抗压强度低、发展慢等技术难题，有效提高了长封固段大温差井的固井质量。
近5年来，大温差固井技术在中国石油的塔里木、西南、长庆、冀东、华北等油气田推广应用1000多口井，有效保障了井筒完整性，为简化井身结构、降低成本、实现提速提效提供了技术支撑。
1.1.2 深层高压酸性天然气井固井技术安岳气田是迄今我国发现的单体规模最大的碳酸盐岩整装气藏，该气田磨溪—高石梯地区φ177.8mm尾管井段集中了6项固井技术难点（跨120℃温度敏感点、温差大、高密度水泥浆、存在高压气层及水层、尾管固井、五开降钻井液密度）（图1），固井难度大、要求高。
气井水泥环长期密封失效机理及预防措施
气井水泥环长期密封失效机理及预防措施陶谦【摘要】高压气井环空带压现象普遍,迫切需要开展高压气井水泥环密封失效机理及预防措施研究.基于水泥石性能演化规律及气井温压场变化特点,开展了高温高压条件下水泥环密封失效试验,分析了不同龄期水泥水化产物、孔隙结构、力学性能及胀缩特性的演化机制,研究了周期载荷下温度压力对水泥环密封能力的影响规律.结果表明:水泥石干缩及周期性温压变化是导致长龄期水泥环密封失效的主要原因;通过改善水泥石收缩特性、控制水泥石渗透率、增强水泥石力学性能,可有效降低环空带压现象,提高水泥石长期密封能力.研究成果可望为高压气井水泥石性能优化及固井技术完善提供参考与指导.【期刊名称】《钻采工艺》【年(卷),期】2018(041)003【总页数】4页(P25-28)【关键词】固井;环空带压;水泥环;长期密封性;高压气井【作者】陶谦【作者单位】页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室;中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院【正文语种】中文在国内外天然气井中，环空带压现象比较普遍。
在墨西哥湾OCS地区，15 500口生产、关闭及临时废弃井中，约6 692口井(43%)至少有一层套管环空带压，套管带压总数为10 153层。
其中，47.1%属于生产套管带压，16.3%属于技术套管带压，26.2%属于表层套管带压，10.4%属于导管带压。
由于大部分气井拥有多层套管结构，从而为判定事故原因和实施针对性补救措施带来困难，每口井平均补救费用高达100多万美元。
在我国，中石油塔里木油田分公司克拉2、迪那2等气田已经出现90多口井生产套管起压现象，2008年克拉2气田投入生产的14口井中，有12口井生产套管带压。
普光主体投产的35口气井中有28口井油套带压，13口井技套带压，9口井表套带压，给气井的长期生产带来安全隐患[1-4]。
一、水泥环密封能力的物理模拟试验装置和程序目前国内外学者主要通过数值模拟和简单物理模拟试验开展水泥环密封能力的评价[5-6]。
01-中石油固井技术进展与展望介绍
中国石油集团钻井工程技术研究院2014年11月27日江苏无锡中石油固井技术进展与展望报告人：齐奉忠报告提纲一、中石油固井近年来主要技术进展二、中石油固井技术面临的挑战三、下步研究方向及思路四、开展研究工作的建议一、中石油固井近年来主要技术进展l经过近年来的深入持续攻关，中石油固井技术取得了长足进步，基本形成了系列配套的固井材料、固井工具及相应的固井工艺技术，有力地支撑了油气稳产上产。
在深井超深井、水平井及大位移井、大温差长封固段一次上返固井、储气库及页岩气固井方面获得突破；超高密度及超低密度水泥浆、胶乳水泥浆、韧性膨胀水泥浆等取得重要进展；常规固井工具及附件已经成熟，研制了尾管悬挂器及自膨胀材料；固井装备实现了更新换代，固井质量智能化控制取得初步进展一、中石油固井近年来主要技术进展l克深901井n 套管尺寸：Ф206.38mm+ Ф201.7mm+Ф196.85mm 复合尾管n 套管下深7857.6m ，井底温度高达173℃，井底压力188.8MPa ，水泥浆密度2.50g/cm 3l克深7井n Ф273.05mm 套管下深7087m ，套管浮重500吨，钻井液密度2.32g/cm 3l大北305井n Ф201.7mm 尾管下深达7409.8m lKES2-1-6井n Ф265.13mm+244.5mm 尾管下深达6537.5m ，重248吨l克深2-1-14井n 14-3/8”+13-3/8”复合套管套管下深5541m ，套管空重617吨、累计注替量1167.6m 3l金跃204井n 打塞位置为7092-7236m ，温度173℃，创打水泥塞最深新纪录1、深井超深井固井再上新台阶，创造一批固井新纪录一、中石油固井近年来主要技术进展l 复杂天然气井固井技术n 防气窜理论及防窜评价方法n 水泥浆防窜性测试仪器n 配套固井工艺及保障密封的固井工具n 防窜防漏水泥浆体系n 平衡压力固井技术n 气密封套管及氦气检测n 保证气井井筒密封完整性的配套技术2、复杂天然气井固井技术为天然气垮越式发展提供了工程技术保障中石油海外及国内天然气井数量国内：塔里木、长庆和西南3个年产规模超百亿立方米的大气区，青海、新疆和大庆3个中型气区国外：阿姆河右岸气田一、中石油固井近年来主要技术进展l 水平井固井配套技术n 固井设计优化n 套管安全下入技术（包括漂浮下套管技术）n 保证套管居中及提高顶替效率的综合措施n 低失水微膨胀及胶乳水泥浆、韧性水泥浆等n 大型压裂条件下井筒密封及保证层间封隔的技术2010 2011 2012 2013水平井作为转变经济发展方式，提高单井产量，改善开发效益的重要手段致密油、致密气体积压裂，实现“十方排量、千方砂量、万方液量”3、水平井固井技术全面推广应用，为油气增储上产做出了积极贡献中石油近年来国内及海外水平井井数2014一、中石油固井近年来主要技术进展l 大温差固井配套技术n 井眼准备技术n 长封固段条件下提高顶替效率的技术n 新型抗高温降失水剂、大温差系列缓凝剂n 大温差低密度固井水泥浆体系n 大温差固井配套技术4、长封固段大温差固井日益成熟，为简化井身结构、钻井提速提供了途径开发的大温差水泥浆体系适用温度范围宽，适用温差范围广，水泥浆柱顶部强度发展快，近3年来共推广应用近1000多口井塔里木油田台盆区井身结构优化一、中石油固井近年来主要技术进展l 储气库固井特殊性n 储气库井一次固井质量要求高n 运行时需要承受注、采交变载荷，对井筒密封性能要求高n 单井封隔质量差，影响整个井组安全运行n 窜气、带压处理难度大，成本高l 华北苏桥储气库固井难点n 储层埋藏深（3500-5300m ）n 地层温度高（110-157 ℃）n 地层情况复杂（坍塌、漏失）n 气藏亏空严重（0.18-0.95 ）n 一井出问题，影响整个库的安全固井质量与储气库的寿命及长期安全运行紧密相关，是储气库建设的核心技术5、枯竭气藏储气库整体水平得到提高，为长期安全运行奠定了基础中石油建设第一批储气库：华北苏桥、大港板南、辽河双6、重庆相国寺、新疆呼图壁、长庆储气库。
国内外固井技术发展历程与研究方向
基金项目：国家科技重大专项“深井超深井钻井关键技术与装备”（编号：2016ZX05020）；中国石油天然气集团公司科技项 目“深层与复杂地层钻完井新技术新方法研究”（编号：2016A-3900）部分研究成果。
第一作者简介：齐奉忠，1970 年生，1994 年毕业于西南石油学院工业化学专业，硕士，高级工程师，现从事固井完井技 术研究与现场服务工作。E-mail：qfz69dri@
2018 年第 5 期·石油科技论坛 35
技术创新
及壁厚的套管，研制了系列固井工具及附件，如浮箍、 扶正器、胶塞等）；水泥浆体系及隔离液材料系列化（开 发了不同系列固井水泥和配套外加剂，开发了适应不 同井况、提高顶替效率的前置液等材料）；对固井机 理进行了初步探索（主要指固井过程中的顶替机理）。 1.3 科学化阶段（1971—2012 年）
该阶段固井从埋管到注水泥形成了独立的工艺与 技术；由单胶塞发展到双胶塞顶替，从使用专用管材、 专用水泥，到进行固井质量检测与水泥浆室内实验， 发展形成了套管注水泥工艺。 1.2 发展阶段（1939—1970 年）
该阶段从常规套管注水泥发展形成了多种注水泥 工艺方法（如分级固井、尾管固井、内插法固井、挤水泥、 打水泥塞等）；管材及固井工具配套化（如不同钢级
中国石油固井面临的挑战及攻关方向
中国石油固井面临的挑战及攻关方向中国石油固井面临的挑战及攻关方向2014-03-05能源情报文/刘硕琼齐奉忠，中国石油集团钻井工程技术研究院固井是油气井建井过程中重要的环节之一，是一个涉及面广、风险大、作业要求高、技术性很强的隐藏性井下作业工程。
固井质量的好坏，直接影响到该井能否继续钻进、能否顺利生产、油气井寿命以及油气藏的采收率。
经过多年的技术研究，特别是“十一五”期间的技术攻关，中国石油(CNPC)在固井基础研究、固井工艺、水泥浆体系、固井工具及装备等方面取得了长足的进步，在深井固井、天然气井固井、水平井及大位移井固井暍大温差长封固段一次上返固井等方面取得了较大突破，较好地满足了复杂情况下固井的需要，为勘探开发提供了技术保障。
随着勘探开发目标向低渗透油气藏、深层油气藏、海洋油气藏、非常规油气藏转移，勘探开发的对象更加复杂，对固井工作提出了新的挑战。
1 中国石油固井面临的形势中国石油“十二五”勘探开发规划是:原油稳中有升，天然气快速发展，非常规天然气步入接替。
到2015年，国内外油气当量可达,4.0*108t，国内、国外产量基本各占一半。
中国石油正全力推进西部大庆、新疆大庆和四川天然气工业基地建设，推进海外油气可持续发展，页岩气、煤层气、海洋油气成为三大接替领域。
由于以上战略的实施，固井工作面临的形势越来越紧迫。
1.1 钻井工作量屡创新高，深井超深井数量快速增长近年来，为满足储量高峰期工程和保持油气产量增长的需要，钻井工作量持续快速增长，屡创历史新高。
2012年，中国石油钻井21354口，钻井进尺42.5425Mm，钻井进尺较2005年增加99.03%。
钻井工作量增加，固井工作量也相应大幅度增加。
国内剩余油气资源40%以上分布在深层。
最近5年来，发现的,11个大型油气田，深层占8个。
油气上产必须动用深层油气资源，所以深井超深井钻井数量也越来越多。
2012年，中国石油完成,4000m以上的深井643口.增加幅度较大。
相国寺储气库固井井筒密封完整性技术
通 油井 水泥 ， 而抗 压强 度 、 抗 拉 强度均 满 足储气 库 采
井 韧性水 泥 浆体 系 的力学性 能 指标 。
表 ２ Ｆ ｌ ｅ ｘ Ｓ ｔ ｏ ｎ ｅ水 泥 浆 与 柔性 自应 力 水 泥 浆 力 学 性 能
［ １ ０ ］王 新 虎 ， 申照 熙 ， 王建东 ， 等． 特 殊 螺 纹 油 管 与 套 管 的 上 扣 扭 矩 构 成
与密封性能研究 ［ Ｊ ］ ． 石油矿场机械 ， ２ ０ １ ０ ， ３ ９ （ １ ２ ） ： ４ ５ — ５ ０ ．
［ １ １ ］林 勇 ， 薛伟 ， 李治， 等． 气 密 封 检 测 技 术 在 储 气 库 注 采 井 中 的 应 用 ［ Ｊ ］ ． 天然气与石油 ， ２ ０ １ ２ ， ３ ０ （ １ ） ： ５ ５ ５ ８ ． ［ １ ２ ］王文彬 ， 马海忠 ， 魏周胜 ， 等． 抗 冲 击 韧 性 水 泥 浆 体 系 室 内研 究 ［ Ｊ ］ ． 钻井液与完井液 ， ２ ０ ０ ４， ２ １ （ １ ） ： ３ ６ — ３ ９ ． ［ １ ３ ］徐海民 ， 赵林 ， 湛峰 ， 等． 一 种新 型 胶 乳 水 泥 浆 性 能 研 究 ［ Ｊ ］ ． 断块 油 气 田， ２ ０ １ １ ， １ ８ （ ６ ） ： ８ ０ ３ — ８ ０ ４， ８ ０ ８ ． ［ １ ４ ］瞿佳， 严 思明， 许建华． 胶乳防腐水泥浆在元坝地区的应用［ Ｊ ］ ． 石 油
清 水并 试 压 ２ ８ ＭＰ ａ 。 截 至 目前 未 发 生井 １ ３ 带 压 或 气窜 现象。
５ 结 束 语
地 层 动态 承压试 验技 术 、 提高顶 替效 率技 术 、 预 应
中国石油固井技术进展及面临的问题
６ ０ ０ ０ ｍ以上 的超深井 ２ １ ９口，是 “ 十五”期 间的 ６ ． ３ 倍。
２ ０ １ １ 年 中国石油完成 ４ ０ ０ ０ ｍ以上 的深井 ５ ７ １口，完成
６ ０ ０ ０ ｍ以上的深井 ８ ８口。
利生产 ，而且还影 响到油气井寿命 和油气藏 的采 收率 。
为 了满 足复杂深层油气 藏 、高酸性油气 藏 、稠油油 藏 、 海洋深 水 油藏 、非常规 油气 藏 、枯 竭气 藏储 气库及 盐 穴储气 库 、老油 藏挖潜 及海 外复 杂 区块 油气勘 探开 发 的需求 ，中国石油天然气集 团公 司 （ 简称 中国石油 ）进 行了多年 的攻关 研究 ，特 别是 “ 十一 五”的攻关研 究 ， 基本形 成 了系列 配套 的固井 材料 、固井 工具 及相应 的 固井工 艺技 术 ，强有 力地 支撑 了油气 生产 。
难 度 及要求 也越来 越 高ｌ ２ Ｉ 。通 过加 强气 窜失 重机 理 的
研 究 ，总结 出影 响气 窜 的主要 因素 ，形 成 了综 合 防气
基金项 目：中国石油天然气集 团公 司重 大项 目“ 钻 井新技 术新方法”中课题 “ 水泥环密封改性技 术与仿生 固壁钻井液技 术” （ 编
号 ：２ ０ ｌ Ｉ Ａ一 ４ ２ ０ ７）部 分研 究 成 果 。
第一作 者 简介 ：齐奉 忠 ， １ ９ ７ ０年 生 ，硕 士 ， 高 级 工 程 师 ，从 事 固 井 完 井 技 术 研 究 与 现 场 服 务 工 作 。Ｅ—ｍ ａ ｉ １ ：
ｑ ｆ ｚ ６ ９ ｄ ｒ ｉ ＠ｃ ｎ ｐ ｃ ． Ｃ Ｏ Ｉ Ｉ １ ． ｃ ｎ
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表１ 塔里木 油 田不 同尺寸套 管 的下深 记录
四川盆地页岩气水平井B环空带压原因分析与对策
四川盆地页岩气水平井B环空带压原因分析与对策陶谦;陈星星【摘要】四川盆地页岩气井环空带压井比例较高,对气藏高效开发和气井井筒完整性带来了挑战.通过对国内页岩气开发区块环空带压实际情况的具体分析,运用同位分析方法确定气体来源,采用物理模拟试验方法开展页岩气井环空带压机理研究,明确了不同水泥浆体系下压裂过程中水泥环密封失效规律,形成了改善水泥环密封性能、缓解分段压裂井环空带压现象的关键技术:在浆柱结构完全满足密封要求的基础上,利用相间填充技术和降低水泥石孔隙度方法,开发出低孔隙度低弹性模量水泥浆体系,弹性模量低至4.2 GPa,相比常规水泥石35%的孔隙度,孔隙度降低27.1%,水泥石弹性变形能力大幅提升.现场5口井的应用实践证明,固井质量优质率达到100%,且未发生环空带压现象,对环空带压的控制具有良好的借鉴作用.%In the Sichuan Basin, the percentage of shale gas wells with sustained casing pressure (SCP) is higher, bringing about the challenges to the efficient development of gas reservoirs and the wellbore integrity of gas wells. In this paper, the actual SCP situa-tions in domestic shale gas development blocks were analyzed specifically. The gas source was determined by using the isotope analysis method, and SCP mechanisms of shale gas wells were studied by means of physical simulation experiment. Accordingly, the failure laws of cement sheath in different cement slurry systems in the process fracturing were figured out, and the key technologies to improve the sealing capacity of cement sheath and relieve the SCP phenomenon in staged fracturing wells were developed. When the cement slurry column can structurally satisfy the sealing requirement completely, a cement slurrysystem of low porosity and Young's modulus was developed by means of the interphase filling technique and the set cement porosity decreasing method. Its Young's modulus is only 4.2 GPa, and its porosity is 27.1% (the porosity of conventional cement set 35%). And the elastic deformation capacity of cement set is en-hanced dramatically. The new cement slurry system has been practically applied in 5 wells. And its high-quality cementing rate is 100% with no SCP. This research provides the good reference for SCP control.【期刊名称】《石油钻采工艺》【年(卷),期】2017(039)005【总页数】6页(P588-593)【关键词】环空带压;页岩气井;固井;水泥浆;分段压裂【作者】陶谦;陈星星【作者单位】页岩油气富集机理与有效开发国家重点试验室;中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院;中石化重庆涪陵页岩气勘探开发有限公司【正文语种】中文【中图分类】TE256页岩气勘探开发的成功，对于世界能源结构调整具有重大意义。
固井材料技术新进展及研究方向
中 图分 类号 ：Ｔ Ｅ ２ ５
文献标识码 ：Ａ
固井是 油气井 建井 过程 中的一 个重要 环节 ，是衔 接钻 井和 采油工 程且相 对独 立 的一 项 系统工 程 ，固井
计 ，以满 足不 同条件 下 的封 固要 求 ；二 是根据 地 质 、
钻井 特点 及井 下复杂 情况 进行个 性化 固井设 计 ；三 是
进 行 固井设计 ，以提 高设计 的针对性 ；开发 系列 配套
程 技术服 务公 司都 加 紧了固井技 术 的研究 ，尤其是 墨
西哥湾 Ｂ Ｐ公 司海 上钻 井 平 台井 喷着火 爆 炸事 故发 生 后 …，同井 作业 的特殊性 、重 要性 更加 受到 重视 。 目 前 国外 固井 技术 总体 向技术 配套 、系列化 、个性 化 、
质量 关系 到油气 井 寿命 及 油气藏 开采效 益 。但 固井作
业 是一项 涉及 面广 、风险 大的 隐蔽 性井 下作 业工程 ， 安 全施Ｔ 及 同井质 量至关 重要 。因此 ，国 内外 石油 工
加 强现 场准备 ，精细 化现场 固井 施工 ；近年来 斯伦 贝
谢公 司推广 “ 一体化 ” 固井 服 务 ，采用 固井优 化软 件
深入 持续攻 关 ，基本 形成 了系列配套 的 固井材料 及水
泥浆体系 ， 超 高密度 及超低 密度水 泥浆 、 抗盐胶乳水泥 、 韧性 水泥 等取得 重要进 展 ，较 好满 足 了复杂情况 下 固
井 的需要 ，有力地支撑 了油气稳产上产 。
井筒 密封 的方 向发 展 【 ２ ；固井 管理 及施 工 向加强 过程 控制 、管理精细 化的方 向发展 。 以美 国 Ｂ Ｊ 服 务公 司为代表 ，一些 公司提 出了 “ 长
了超高压固井难题 。
保证异常高压下注水泥的水泥环密封性
保证异常高压下注水泥的水泥环密封性
К.,РК;姚兴发
【期刊名称】《国外钻井技术》
【年(卷),期】1994(009)004
【总页数】2页(P55-56)
【作者】К.,РК;姚兴发
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TE256.5
【相关文献】
1.提高复杂油气井固井质量技术研究——保证水泥环长期密封性的技术措施 [J], 齐奉忠;杨成颉;刘子帅
2.检测水泥环密封性的光纤传感技术试验研究 [J], 铁成军;燕云;张娟;赵海勇
3.地下储气库注采井不同井段水泥环密封性能实验 [J], 周浪; 曾青松; 汪传磊; 李玉飞; 张勇; 张丹丹
4.循环载荷对水泥环密封性影响试验与数值研究 [J], 席岩;王海涛;李军;王江涛;吴宏明
5.水泥类型对固井水泥环胶结强度与密封性影响的研究 [J], 刘保波;陈彬;李彬;魏裕森;庞东豪;傅超
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中国石油固井面临的挑战及攻关方向
中国石油固井面临的挑战及攻关方向
刘硕琼;齐奉忠
【期刊名称】《石油钻探技术》
【年(卷),期】2013(041)006
【摘要】随着中国石油(CNPC)油气勘探开发工作的不断深入,油气勘探开发的对象日益复杂,固井质量要求越来越高,固井面临更加严峻的挑战.在分析中国石油固井面临形势的基础上,总结了近年来中国石油在固井工艺、外加剂及水泥浆体系、固井工具及附件、固井装备和基础理论研究等方面的主要进展,分析了深井超深井及复杂地层固井、复杂天然气井及酸性气藏固井、致密油气及页岩气固井、枯竭气藏储气库固井、海外复杂区块固井、海洋低温深水固井等6个方面面临的挑战,提出了要保证油气井长期有效封隔的关键技术,建议今后在基础研究、功能性水泥浆体系开发、配套工艺技术、功能性固井工具及装备研制等方面开展研究工作,对固井技术攻关具有一定的指导作用.
【总页数】6页(P6-11)
【作者】刘硕琼;齐奉忠
【作者单位】中国石油集团钻井工程技术研究院,北京100195;中国石油集团钻井工程技术研究院,北京100195
【正文语种】中文
【中图分类】TE256
【相关文献】
1.青海油田的固井技术现状及攻关方向 [J], 雷云军;左宗卫
2.中国石油固井技术现状及发展方向 [J], 秦文贵
3.陕甘宁盆地天然气井固井水泥体系的应用现状,存在问题及攻关方向 [J], 安策;兰立德
4.中国石油固井技术现状及发展方向 [J], 冯克满
5.中国石油工业上游科技进展与未来攻关方向 [J], 贾承造
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提高水平井固井质量的措施
提高水平井固井质量的措施摘要：随着国内页岩油气等非常规资源的规模化勘探开发，之前依靠常规钻完井技术难以动用的储量，目前正以“长水平段水平井+体积压裂”的方式进行有效的开发，推动着水平井钻完井技术的日趋完善与进步。
由于水平井固井的特殊性，固井质量一直较难以保障。
而非常规资源普遍需要进行大规模的体积压裂，这对水平段套管的固井质量提出了更高的要求。
因此如何提高水平井固井质量这一长期存在的课题正面临更为艰巨的挑战。
关键词：固井；质量；提升措施1水平井固井主要技术难点（1）很难将套管串平稳地下至预定位置并保持其居中。
由于钻具组合的特点、地层倾角的变化以及定向工程师的技术水平等因素，斜井段和水平段井筒轨迹的平顺性可能不理想，严重时甚至可能出现波形井筒。
通过叠加岩屑床和井筒不规则性的影响，随着套管柱在水平井筒中继续延伸，向下阻力将增加，向下速度将减慢。
如此之多，以至于在后期，依靠套管柱的重量，无法再将其下入，必须使用顶部驱动来降低，甚至出现套管无法完全活动的情况，导致井段部分损失。
另一方面，为了保证套管的对中程度，通常会安装大量的扶正器，导致套管下入阻力明显加大。
一些页岩油水平井套管柱扶正器一般采用在倾斜点以下的每个套管上加一个整体弹性扶正器，在倾斜点以上的每两个套管上加上一个整体弹力扶正器的方案。
（2）提高驱替钻井液的效率是困难的。
水平井水平段井壁稳定性普遍较差，易受井下压力扰动而失稳。
因此，在施工过程中必须谨慎。
一些井在钻井过程中由于泵操作过快而受到压力抑制，导致井壁不稳定或泄漏。
这种情况给后期施工带来了很大的不确定性，在固井过程中不得不采取相对保守的施工措施，如限压、限排量等，这在一定程度上限制了排量效率的提高。
此外，水平段井筒环空的位移容易发生“指进效应”。
水平段越长，“指进效应”就越显著，导致冲刷驱替效果较差；另一方面，在倾斜段和水平段钻井过程中形成的岩屑床，以及在井筒下边缘形成的钻井液固相沉降，更难完全替换，从而破坏固井水泥环的完整性。
大庆提高固井界面封固质量技术取得突破
大庆提高固井界面封固质量技术取得突破
文田
【期刊名称】《石油钻采工艺》
【年(卷),期】2012(0)3
【摘要】大庆钻探钻井二公司与钻井工程技术研究院、钻技一公司联合攻关的固井界面封固质量技术,成功解决了薄油层固井质量不高的难题。
截至目前,该项技术在喇嘛甸油田102口井试验推广,固井优质率达81.1%,合格率达100%,与同区块非试验井相比,固井优质率高出38.6%。
【总页数】1页(P32-32)
【关键词】固井技术;固井质量;优质率;薄油层;封固;大庆钻探;喇嘛甸油田;试验井;水泥环;胶结强度
【作者】文田
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】TE256
【相关文献】
1.大庆油田深井一次性封固固井技术浅析 [J], 马广来
2.提高固井二界面质量技术在生产井中的应用 [J], 杜玉涛
3.大庆油田深井一次性封固固井技术的相关研究 [J], 任思远
4.提高大庆老区油田调整井固井质量技术研究 [J], 杨胜刚
5.提高大庆浅气区调整井固井质量技术研究 [J], 李苍穹
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创新发展配套工具 增强固井作业能力
２ 固井工具及 附件 目前存在 的 问题
虽 然 我 国固井 工 具 及 附 件 在 近年 来 取 得 一 定进 展 ，但其在研发 、性能及市场方面仍存在 一定 的生 产 规 模 小 ，产 品质 量 尚 需提 高 ．
由于生产厂 家多 ，各家的生产规模都不大 ，研发 、 创 新 能 力 分 散 ，特别 是 油 田 内部 企 业 的加工 能 力 不
的 问题 ，提 出 了 固 井工 具 及 附件今 后 的 发展 方 向 。
关键 词 ：固井 固井工具 固井附件
Ｄ Ｉ ０３ ６ ￣．ｓ．０ ２ ３ ２ ．０ ００ ．０ Ｏ ：１ ． ９ ｉｎ１０ ～ ０ｘ２ １ ． ０ ２ ９ ｓ ４
固井 作业 是 油 气 井钻 井 工 程 中最重 要 的环 节 之
强 ，产 品性能及工具可靠性 （ 正器 、浮箍 、浮鞋 、胶 扶 塞 等 ）尚需提 高 ，在一 定程度 上影 响 了固井 施工安 全
和 固井 质量 的提 高 。
２１ 高 技 术 含 量 、高 质 量 的原 创 产 品 少 ，部 ．
生产 厂家供 货及 时 ，满 足 了许 多临 时 、紧急 条件下 固
井 的需 要 ，国 内固井 工具 及附件 占领 了 国内绝 大多数 的市场 份额 。如 中国石油 天然气 集 团公 司 （ 以下简称 中国石油 ）２ ０ 年共 应用尾管 悬挂器 ５ ７ ，其 中国 ０７ ６套 外 产品只有 ５ ，所 占比例不到 １ 套 ％。除分级箍 、悬挂
６ 石沲科技论 ・ ０ ２１ ０年募 ４ 强 ｜
ｌ
齐 奉忠 等 ：创 新发 展 配套 工 具 增强 固 井作 业能 力
工具及 附件厂 家供货及 时 ，现场技 术服务 人员 可 以随 叫随到 ，进行产 品 的组 装 、技 术指 导及 现场服务 ，为 保 证复杂 井 （ 分级 固井 、尾 管 固井 ）的固井施 工安 如
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二、水泥环密封失效的原因分析及影响因素
2、常规水泥石存在的不足与缺陷
水泥石是具有先天缺陷的脆性材料，井下水泥环在射孔弹 高能聚流冲击力（＞4000 MPa）的作用下，会破裂形成 宏观裂纹，油气井开发过程中的后续增产措施使这些裂纹 进一步扩大，致使水泥环的封隔作用彻底失效
通常情况下，水泥浆体积呈现收缩趋势。常规水泥浆体积 总收缩率为5%-14%，塑性体收缩率（初凝前）为0.5%5%，硬化体收缩率（终凝后）为1%-5%，水泥石的收缩 使界面产生微间隙，导致发生气水窜
CO2
2.16 1.23 23.798 3.104 2.413 1.191 90.34 0.346 45.200 6.580 0.910 34.57
2002年11月对大庆徐深1井2000米处样品进行了检测，结果 表明发生了CO2腐蚀，腐蚀深度1个月左右达到3mm
第 10 页
一、提高水泥环完整性的重要性
性
在井下腐蚀环境具有较强的抗腐蚀能力
能
关键：水泥环的长期耐久性要满足后期作业及开发生产需求
一、提高水泥环完整性的重要性
勘探开发目标趋于复杂
复杂深井
复杂天然气井
非常规天然气
酸性油气藏 储气库（枯竭气藏、盐穴） 海外复杂油气勘探开发
天然气产量发展目标（亿方）
1500
1215
1500
顶替效率低
顶替模拟示意图
三、提高水泥环完整性的措施探讨
2、设计满足封固要求的水泥浆体系
失水量低（小于50ml）
浆体稳定性好（自由液为0mL）
过渡时间短 抗压强度发展快，并有长期强度稳定性
过渡失水 水泥浆渗透性高
水泥浆防窜性能好
水泥石长期体积不收缩
体积收缩
应用的外加剂配伍性好，对水泥水化影响小
1000 737
500
0 2010年
2015年
2020年
更容易引起水泥环密封失效，带来严重危害。水泥环密封完整性 需要深化机理和材料研究，确保天然气的安全开采
第5页
一、提高水泥环完整性的重要性
水泥环密封失效带来巨大问题
环空带压和气窜——美国墨西哥湾最为典型 油气井报废—造成严重经济损失 修井作业—成本高、危险性大、成功率低
严重影响天然气井生产和安全，缩短天然气井寿命
第6页
一、提高水泥环完整性的重要性
在墨西哥湾的OCS地区，大约有 15500口井，有6692口井、大约43%的 井至少有一层套管带压
墨西哥湾OCS地区气井随着时间增加环空带压的情况
美国矿产管理服务机构统计
第7页
有10153个套管环空带压，47.1%属 于生产套管带压，26.2% 表层套管 带压，16.3%的技术套管带压， 10.4%的导管带压
体积收缩
温度、压力变化等对水泥环损伤
水泥石力学性能与地层、套管不匹配 水泥环开裂或界面出现微环隙
开采时间延长，环空带压的主要原因
三、提高水泥环完整性的措施探讨
1、提高顶替效率的措施
良好的井眼条件 严格通井措施 保证套管居中 钻井液性能调整 合适的隔离液类型及环空高度 顶替排量及合适的环空液柱结构 合适的施工工艺
环空带压与井的生产寿命紧密相关 ，老井更易带压，一口井15年可测 量出来的带压（一层或几层套管带 压）可能性大约为50%。环空带压 可以存在于任何时期
一、提高水泥环完整性的重要性
1、复杂天然气井易引起环空密封失效
川渝地区、塔里木油田、松辽盆地深层天然气环空带压问题突出
克拉2、迪那2等气田已经出现90多口井生产 套管起压，2008年，克拉2气田投入生产的14 口井中，有12口井生产套管带压 川东北气矿38口高含硫气井中有10口井口环 空带压 大庆徐深10、901井等5口井也存在井口环空 带压现象
第8页
井数，口
井数，口
10MPa以内 5
技术套管起压井数
10~20MPa
20~30MPa
4
3
2
1
0
迪那2
吉拉克
英买力
牙哈
30MPa以上
克拉2
生产套管起压井数
10MPa以内 12
10~20MPa
20~30MPa
30MPa以上
10
8
6
4
2
0
迪那2
吉拉克
英买力
牙哈
克拉2
一、提高水泥环完整性的重要性
2、非常规天然气密封要求高
CH4
92.26 95.23 72.142 93.746 92.646 94.029 8.939 96.36 53.354 87.353 92.840 62.10
C2H6
2.23 2.27 1.838 1.482 1.465 0.860 0.155 1.981 0.637 1.709 1.048 0.684
井型：海洋平台 水深：91.44m 泥浆线温度：4.44℃ 井深：5334m 井下静止温度：193.3℃ Φ 508mm表层套管：609.6m Φ 339.7mm技术套管：2956.6m Φ 244.5mm技术套管：4572m Φ 177.8mm生产套管：5334m 生产套管尺寸：88.9mm 采油速度：5000桶/天 采气速度：78万方/天
技套间压力 MPa
0 0 0 0 0 0.8 0 0 0 0 0
第 12 页
报告提纲
一、提高水泥环完整性的重要性 二、水泥环密封失效的原因分析及影响因素 三、提高水泥环完整性的措施探讨 四、保证水泥环密封性未来主要发展方向
第 13 页
二、水泥环密封失效的原因分析及影响因素
1、水泥环胶结失效的主要影响因素
4、储气库建设发展迅速
已建成或部分建成的储气库：大港、华北、 刘庄、金坛盐穴储气库
周期性注采作业
在建或准备建的储气库：新疆呼图壁、重 庆相国寺、长庆、辽河等
水泥环应力变化大 对水泥石的力学性能要求更高
35
30
25
20
15
10
5
0 2006-7-2 2006-10-10 2007-1-18 2007-4-28 2007-8-6 2007-11-14 2008-2-22 2008-6-1
28.4
8.9
0.00
23.8
20.3
0.00
22.5
5.7
0.00
25.2
25.0
0.01
4.5
14.0
0.00
25.0
13.8
0.00
24.2
8.0
0.058
22.2
3.5
4.97
29.2
7.5
2.19
29.0
7.9
0.00
29.0
9.0
0.045
28.5
8.8
0.00
29.0
9.5
8.19
29.0
微环隙产生的原因
可能是因井内温度和（或）压力变化使套管发生径向位移而引起，特别 是当水泥凝固后井内压力或温度降低时（泥浆比重变化、替入完井液、 注入冷水等）
水泥环体积收缩也会引起外微环隙出现
二、水泥环密封失效的原因分析及影响因素
开采过程中井眼温度的变化示例
开采一年后水泥环的温度变化情况曲线
C3H8
0.38 0.40 0.487 0.136 0.119 0.060
0.289
0.592 0.054
IC4H10
0.1 0.11 0.062 0.015 0.012
0.028 0.022 0.184 0.016
N2
2.03 0.40 1.250 1.392 3.280 3.860 0.569 0.813 0.555 3.047 5.131 2.635
乌兹别克鲁克项目部分井后期环空带压情况
井号
173G 171 21B 162 102 18B 1013 1011 17B 1014 1017
采气压力 MPa
10.5 8.5 8.9 6.9 6.9 6.9 11.5 8.5 6.9 11 8.5
油技套压力 MPa
11.5 14.5 10.5 1.0
0 0.7 0.7 0 1.7 0 8.5
二、水泥环密封失效的原因分析及影响因素
3、水泥硬化后井下温度及压力发生较大变化
杨氏模量与泊松比示意图
压力变化导致水泥环发生开裂 钻井液密度变化导致水泥环收缩使胶结失效
二、水泥环密封失效的原因分析及影响因素
3、水泥硬化后井下温度及压力发生较大变化
微环隙的位置
套管与水泥之间出现（内微环隙） 水泥与地层之间形成（外微环隙）
二、水泥环密封失效的原因分析及影响因素
3、水泥硬化后井下温度及压力发生较大变化
二、水泥环密封失效的原因分析及影响因素
放射状裂隙
Cement
Rock
Cement
变形
Rock
分离
Casing
Casing
报告提纲
一、提高水泥环完整性的重要性 二、水泥环密封失效的原因分析及影响因素 三、提高水泥环完整性的措施探讨 四、保证水泥环密封性未来主要发展方向
的外载进行分析，然后对套管、水泥、地层进行有限元分析，确定出 水泥石的力学性能（如杨氏模量、泊松比等），在生产期间水泥石力 学性能能承受应力的变化
三、提高水泥环完整性的措施探讨
用什么样的水泥浆体系会获得长期良好的封隔
2008-9-9 2008-12-18
储气库安全运行至少50年
板808/828地下储气库井环空带压测试结果
井号
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