页岩气水平井分段大型压裂实践
水平井水力桥塞分段压裂技术

一、水力泵入式可钻桥塞分段压裂技术原理
8. 压裂作业 - 投球至桥塞球座,封隔已压裂层,对此层进行压裂作业
一、水力泵入式可钻桥塞分段压裂技术原理
9. 用同样的方式,根据下入段数要求,依次下入桥塞,射孔,压裂
一、水力泵入式可钻桥塞分段压裂技术原理
9. 分段压裂完成后,采用连续油管钻除桥塞 n 连续油管下入磨铣工具
二、水力泵入式快钻桥塞分段压裂工具简介
目前常用快钻桥塞主要有三类:
全堵塞式复合桥塞 单流阀式复合桥塞
投球式复合桥塞
二、水力泵入式快钻桥塞分段压裂工具简介
p 工具指标
二、水力泵入式快钻桥塞分段压裂工具简介
(2)复合桥塞座封配套工具
由于复合桥塞的密封系统、锚定系统以及锁紧系统的原理与常规可钻桥 塞类似,因此投送座封工具与常规电缆传送座封桥塞通用,可采用的座封工 具有:
水平井分段压裂改造技术 ——水力桥塞分段压裂技术
前言
桥塞封层技术起源于20世纪60年代,我国在20世纪80年代末开始 引进,经过近二十年的不断研制开发与配套完善,在耐高温、高压、 多用途、可回收与可靠性等方面得到了一系列的进步,使得桥塞分层 技术在直井分层压裂方面趋于完善。
在水平井分段压裂施工中,常规桥塞分层压裂工艺遇到挑战,为 解决桥塞的下入、座封以及解封回收等方面存在技术难题,通过水力 泵入方式、射孔与桥塞联作以及快钻桥塞等工艺、工具的配套,形成 了水平井水力泵入式快钻桥塞分段压裂技术。
提纲
一、水力泵入式快钻桥塞分段压裂技术原理 二、水力泵入式快钻桥塞分段压裂工具简介 三、水力泵入式快钻桥塞分段压裂工艺设计 四、水力泵入式快钻桥塞分段工艺现场施工 五、结束语
一、水力泵入式快钻桥塞分段压裂技术原理
页岩储层水平井密切割压裂射孔参数优化方法

Finallyꎬ a reasonable and comprehensive perforating parameter optimization method was developed for horizontal
well multi ̄cluster fracturing in shale reservoirs. The results show that more perforation clusters in a single stage
limited extentꎬ and an excessive reduction of perforation number may lead to very high operation pressure. With δ v
≤0 01 as the targetꎬ this optimization method was applied to two example wells to optimize perforating parameters
缝是否扩展和扩展方向ꎮ
平井的生产测井数据发现ꎬ 大约有⅟
的射孔簇在压
1 1 岩石变形方程
同时ꎬ 国内威远、 长宁、 昭通和焦石坝页岩气田或
扰相邻水力裂缝的扩展行为ꎮ 为准确考虑多裂缝同
示范区页岩气生产井产量差异也很大ꎬ 近半数射孔
步延伸过程中缝间应力干扰的影响ꎬ 采用二维位移
裂后贡献了
的产量ꎬ 而约⅟
开发工程国家重点实验室开放基金项目 “ 陆相页岩气水平井密切割暂堵均衡压裂控制机理与优化研究” ( PLN2021-09) ꎮ
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— 90 —
2023 年 第 51 卷 第 6 期
页岩气藏水平井大液量多段压裂工艺的实际应用

、
、
、
参 数
\、
射 孔 井 段 (斜 深 )
(1) 1 1 19 . 6 54 56 4~15 .
l9 . 5 64~l5 . 6 54 l8 . 4 64~14 . 5 22 19 . 3 03~14 . 4 20 16 . 2 83~15 . 3 52 9 22~1 2 . 8. 0 51
源,0 01 ( : — 0 2 1 .56 3 4 . )5
[ 何 艳青, 7 】 张焕芝. 未来全球 油气技 术展 望 L . 油科技 J石 】
论坛 .0 02 () —1 . 2 1 .93: 4 1
I 胡进科, 3 l 李皋, 陈文 可, 国外页岩 气勘探 开发综述U . 等. 1 重庆科技 学院学报 (自然科 学版 ) 0 11 ( : — 5 , 1, 2 7 7 . 2 3 )2
7 32 7 8. 6 . 9 0
2 ~2 1 8
21—2 9
1. OO~1 . 05
l. ~l 5 00 0.
l2 . 80 0
l6 . 6 75
5. 35
5 . 9O
3 . 7
44
泵 送 桥 塞 液量 :3 43 9 .m ;施 _ 液 量 : 17 33 [ 2 .m ;压 裂 施 工 总 液量 :1 0 76 ; 1 3 .m 2 总 计
总 砂 垦
(n i )
平 均 砂 比
( ) %
段次
1级 小 压
1级 2缄 3级 4级 5级
4. 60 5. 9O 5. 9O 5. 90 5. 90
43 . 44 . 4 . 4 4 . 4 44
6级
7级
页岩气水平井桥塞分段压裂超压砂堵处理技术

江 汉 石 油 职 工 大 学 学 报
均无法解除 , 只能下入连续油管 冲砂 ( 见图 7) 。
总排量 《 n l  ̄/ Mi n ) 一 套压 《 Mp 8 ) 一 砂比 ( %) 提高限压到9 5 Mp l a
4 结 论
在页岩气井桥塞分 段压裂施工 中, 很难完 全避免超 压砂堵 。判明砂堵类型 , 采取合理技术手段解堵 , 避免采
术方法 , 这是解堵成功的基础和前提 。
[ 参考文献] [ 1 ] 阎存章 , 李鹭光, 王炳芳 , 等. 北 美地 区页岩 气勘探 开 发新进展 [ M] . 北京 : 石油工业出版社 , 2 0 0 9 : 4 6 —4 7 . [ 2 3 张金川 , 徐 波, 聂海宽 , 等. 中国页岩 气资源勘探 潜力 [ J ] . 天然气工业, 2 0 0 8 , 2 8 ( 0 6 ) : 1 3 6 —1 6 0 [ 3 ] 李 勇明, 李崇喜 , 郭建春 , 等. M 气藏压裂施工砂 堵原 因剖析I - J ] . 钻采工艺, 2 0 0 8 , 3 1 ( 0 2 ) : 5 5 —6 4 . [ 4 ] 刘唯 贤,蒲仁 瑞,刘 军善 , 等.压裂砂堵机 理研 究及 预 防技 术[ J ] . 内蒙古石油化工, 2 0 0 7 ( 0 9 ) : 9 1 —9 3 . I - 5 ] 郑宽兵 , 陶良军, 冯彩琴 , 等. 裂缝性储层压 裂砂堵的防 止措施[ J ] . 江汉石油学院学报 , 2 0 0 4 , 2 6 ( 0 3 ) : l 1 5 一l 1 6 .
3 . 4 稳定堵塞 一1 1 井 超压停泵后立即启泵试挤 , 压力急速爬升至 9 0 MP a
1 … ri
页岩气水平井大型体积压裂套损预测和控制方法

页岩气水平井大型体积压裂套损预测和控制方法李凡华1 董凯2 付盼3 乔磊1 杜卫强1 孙清华11. 中国石油集团工程技术研究院有限公司2. 中国石油长城钻探工程公司3. 中国石油大学(北京)摘 要 大规模体积压裂导致的页岩气水平井套管损坏(简称套损)或套管变形(简称套变)在现场施工过程中一直都存在,极大地影响了现场施工效率和开发项目的经济效益。
为了解决上述问题,通过分析四川盆地威远页岩气区块100余口水平井的压裂资料,探讨了该区页岩气水平井套损或套变的原因和规律,并据分析结果提出了预测和控制的方法。
研究结果表明:①发生套变的主要地质因素为储层地质特点、地应力和压裂规模;②对于岩石物性非均质性特别强、甜点区厚度小、压裂时储层难以吸收大规模体积压裂的“能量”的上奥陶统五峰组水平井段、A靶点附近井段、钻遇井漏的天然裂缝带井段等容易套损井段可依据录井和测井解释来预测套变;③产量受水平段轨迹所控制的页岩气水平井应提高水平井段钻进时的导向水平,让水平井段的轨迹都落在地质气藏工程精确刻画的甜点区;④对于水平井段非均质性强的储层,宜采用“分段完井、分段固井”、优化井网井距、适当降低压裂规模等工程技术措施。
关键词 四川盆地 威远区块 页岩气 水平井压裂 地应力 套管变形 套管损坏 预测控制DOI: 10.3787/j.issn.1000-0976.2019.04.009Prediction and control of casing damage in large volume fracturing ofhorizontal gas wellsLi Fanhua1, Dong Kai2, Fu Pan3,Qiao Lei1, Du Weiqiang1 & Sun Qinghua1(1. CNPC Engineering Technology Research Institute, Beijing 102206, China;2. CNPC Greatwall Drilling Company, Beijing 100101, China;3. China University of Petroleum, Beijing 102249, China)NATUR. GAS IND. VOLUME 39, ISSUE 4, pp.69-75, 4/25/2019. (ISSN 1000-0976; In Chinese)Abstract: The casing damage/deformation in shale gas horizontal wells caused by massive volume fracturing has always been a problem in the process of field construction, and it has a great impact on the field construction efficiency and the economic benefit of development project. To solve this problem, this paper analyzed the fracturing data of more than 100 horizontal wells in the Weiyuan Shale Gas Block of the Sichuan Basin. Then, the causes and laws of casing damage/deformation of shale gas horizontal wells in this block were discussed. And based on the analysis results, a prediction and control method was proposed. And the following research results were obtained. First, the main geological engineering factors for the occurrence of casing deformation are reservoir geological characteristics, ground stress and fracturing scale. Second, mud logging and well logging interpretation can be taken as the basis for casing deformation prediction in the hole sections where casing damage tends to happen easily, e.g. the horizontal section in the Upper Ordovician Wufeng Fm where the petrophysical properties are particularly heterogeneous, the sweet spot areas are thin and the reservoirs can hardly absorb the "energy" from massive volume fracturing, the hole section near the target A, and the hole section with lost circulation in natural fracture interval. Third, as for the shale gas horizontal wells whose production is controlled by the trajectory of horizontal section, it is necessary to in-crease the steering level during the drilling of horizontal section so as to keep its trajectory in the sweet spot areas which are precisely characterized in geological gas reservoir engineering. Fourth, for the horizontal sections in the reservoirs of strong heterogeneity, it is suggested to adopt engineering technical measures of "segment completion, section cementing", optimization of well spacing, and appro-priate reduction of fracturing scale.Keywords: Sichuan Basin; Weiyuan Block; Shale gas; Horizontal well fracturing; Ground stress; Casing deformation; Casing damage; Prediction and control基金项目:国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”子课题“提高大型体积压裂条件下固井质量与井筒完整性新技术”(编号:2016ZX05022-005)、“长宁—威远页岩气开发示范工程”(编号:2016ZX05062)。
水平井分段压裂演示

通过现场压后微地震检测,有4000多个压裂滑套被验证成功关 和闭。
尾管悬挂器
常规标准
我们的优势
液压座封 座封压力可用可调式剪切工具调 节 单向反预置(只能在工具下移时) 永久性坐封 内径受限 C-Lock闭锁系统
该滑套的内部三级防旋转闭锁系统使其完钻时间在业界首屈一 指,并能确保锁定的滑套呈开启状态从而防止停产。
液压剪切系统的易操作性使得施工人员能够根据现场情况,对 开启压力做出最大程度上的灵活性调整
与其它的竞争产品相比,strata-port gen III外径小、尺寸短、 安装简单,使得施工人员能够在较短时间内完成施工,从而节 约成本
目前在中国油气田的应用情况
苏里格某气井10段分段压裂 2010年8月顺利完成
2010年8月,对苏5-X-X进行了裸眼单封隔器十段分段完井压裂的储层改造,刷新了当 时国内水平井裸眼分段压裂段数最多、施工时间最短的历史纪录。该井完井井深5300 米,水平段长1500米,仅11.5个小时,即成功注入地层压裂液2100立方米,加砂234 立方米,施工液量、加砂量、作业效率均远高于当时国内的传统压裂作业。实施后放 喷无阻流量达到5.59×105 m3/d,效果良好。
裸眼锚定器
常规标准
我们的优势
水力座封 可回收 单向反预置(只能在工具下 移时) C-Lock闭锁系统 单一胶筒 座封压力可用可调式剪切 工具调节
双向反预置(允许工具下移 和上提而不会提前坐封)
带有可转动性扶正器
插销式闭锁系统保证工具 更稳靠
无胶筒
行业中最小 外径 / 最短 长度
尾端工具组(引鞋,单流阀接箍,静态球座)
页岩气水平井压裂

供液泵及供液低压汇管
供液泵:800m3/h/台 供液汇管:满足日常10-16m³ /min
施工排量,最大能达到 20m³ /min
(一)、压裂装备配套
200方加砂装置 1套/2具 施工能力:3m3/min/具
(二)、页岩气压裂技术进展
中原油田井下是国内最早进入非常规页岩气压裂市场施 工的专业化施工队伍,并开展了多项非常规页岩气压裂技 术研究。
平均铺砂浓度 (kg/m2)
5.68
支撑裂缝总高(m) 最大裂缝宽度 (cm) 平均裂缝宽度 (cm)
18-20 1.22-2.22 0.64-0.82
水平井模型建立
(二)、页岩气压裂技术进展
广泛应用在非常规页岩气水平井小型压裂测试分析,求 取地层压力、渗透率等,修正压裂施工参数.
SIVol
C
Q
E
HS360混砂车
技术参数:
生产厂商:石油四机厂 最大起升重量:12吨
(一)、压裂装备配套
CSGT-480 压裂液混配车
配液流量:3.0-7.0 m3/min 配液浓度:0.2%-0.8%(粉水重量 比) 配比精度:±2% 撬装缓冲罐容积:20m3,缓冲罐用 于延长压裂液的水合时间,增加粘 度。
页岩气藏水平井分段多簇压裂与流动数值模拟

页岩气藏水平井分段多簇压裂与流动数值模拟王伟;姚军;曾青冬;孙海;樊冬艳【摘要】To discover the effect of fracturing parameters on gas production in horizontal wells of shale gas reser-voirs, numerical simulation of staged cluster fracturing and gas flow have been carried out. The model of fracture propagation has taken the effect of stress shadowing into account. The model solved stress and displacement discon-tinuity with displacement discontinuity method, coupled fluid flow in the wellbore and fractures have been solved by Newton iteration method. Taking viscous flow, Knudsen diffusion and adsorption-desorption, shale gas flow after fracturing has been solved by using discrete fracture model. Simulation results show: As to simultaneous propaga-tion of multiple cluster fractures, when fractures spacing become smaller, the deviation angles of side fractures from maximum horizontal principle stress direction become larger, and the width of middle fracture becomes smaller. When fracturing stage number of horizontal well increases, cumulative gas production increases with a decreasing rate. As to a fracturing stage, cumulative gas production of three clusters is larger than that of two clusters. The lar-ger fractures spacing is, the larger cumulative gas production is.%为探究页岩气藏水平井压裂参数对产气量的影响,开展了分段多簇压裂与流动的数值模拟研究。
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压裂 段数
10 12 6
压裂工艺
隔离+射孔方式
压裂液
支撑剂
桥塞+射孔联作 滑溜水+冻胶
100 目+30/50 目陶粒
桥塞+射孔联作 滑溜水+线性胶
100 目+40/70 目石英砂
桥塞+射孔联作 滑溜水+清洁压裂液 100 目+40/70 目+20/40 目陶粒
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各井滑溜水配制统计
浓缩滑溜水(m3) 泵注比例(浓缩液:清水) 泵注时在线添加
1400 未浓缩
1:9
无
FR-66、Optikleen WF
2500
1:5
无
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6 压裂准备
压裂液:其它
• 涪页HF-1井的原胶和彭页HF-1井的线性胶预先配出1 ~2段的用量,随后根据需要进行配制补充。
• 滑溜水降阻率可达70%左 右。FR-66降阻剂水合速 度只有10秒左右,特别 适合在线混配。
• 考虑到储层岩石的脆性 不足,选择了线性胶作 为高支撑剂浓度的携砂 液。
滑溜水组成及配比
添加剂名称
产品代号
使用浓度‰ 备注
杀菌剂
BE-9
0.7
配液加入
防水锁剂
Gasperm 1100 0.5-2.0 配液加入
空心(投球式)
延页平1 斯伦贝谢 铝质材料 68.9 177 111.5
空心(单流阀式)
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3 压裂液
• 根据岩石矿物含量及脆性,选择了复合压裂液。 • 滑溜水在前期使用作为前置液及小粒径、低砂比
支撑剂的携砂液。 • 交联凝胶、线性胶或清洁压裂液在后期使用以携
延页平 1 长 7
1738.0-2323.0 6 Ø139.7mm 套管 12 13202.8 每段 60-70m3,全井 390 m3
2-10
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2 泵送易钻桥塞分段压裂技术
泵送易钻桥塞分段压裂技术作为 一项新兴的水平井压裂技术近年 来在国外页岩气藏及致密气藏开 发中得到广泛应用。
降阻剂
FR-66
0.75
在线加入
降阻剂的破胶剂 Optikleen WF 0.09
在线加入
添加剂名称 杀菌剂 抑菌剂 稠化剂 表面活性剂 破胶剂
线性胶组成及配比
产品代号 使用浓度/ ‰ 备注
BE-3S
0.018 配液加入
BE-6
0.018 配液加入
WG-11
3.4
配液加入
Losurf-300L
2.0
配液加入
SP-Breaker
0.1
在线加入
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3 压裂液
延页平1井:国产化学剂
• 延长石油研究院的滑溜水和清洁压裂液。 • 清洁压裂液为成品,施工时按1%的比例在线加入,同时
加入0.01%的过硫酸铵作为破胶剂。
添加剂名称
杀菌剂 粘土稳定剂 破乳剂 降阻剂 助排剂
支撑剂
各井支撑剂准备统计
井号
数量 类型
100目 40/70目 30/50目 20/40目
备注
涪页HF-1 陶粒 125t 456t 220t
现场装砂,人工吊装加砂 (100目)+立式砂罐加砂
彭页HF-1 石英砂 300t 1415t
现场装砂,立式砂罐加砂
延页平1 陶粒 60m3 310m3
20m3 现场装砂,砂罐车加砂
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6 压裂准备
压裂液:滑溜水
• 涪页HF-1井和延页平1井现场配制浓缩液,施工时按比例 与清水混合注入井内。
• 彭页HF-1井在往储罐内打水时加入杀菌剂、防水锁剂, 施工中降阻剂、降阻剂破胶剂为混砂车在线加入。
井号 涪页 HF-1 彭页 HF-1 延页平 1
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1 工艺方案
压裂工艺
• 泵送易钻桥塞分段压裂技术、光套管注入。 • 多家专业施工队伍协同施工。
页岩气水平井压裂工艺
井号
岩性
水平段长 (m)
涪页 HF-1 页岩、夹薄层灰岩
彭页 HF-1 页岩、粉砂质页岩
延页平 1
泥页岩
1136.75 1014.48
阶段 中期 40/70目
40/70目
后期 30/50目 40/70目 40/70目 20/40目
备注 最后1段
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5 连续油管作业
涪页HF-1井、彭页HF-1井使用了1.75〞(外径 44.45mm)连续油管配合压裂作业及钻塞。
延页平1井使用了2〞(外径50.8mm)连续油管 配合压裂作业及钻塞。
压裂主要设计参数
井号
层位
压裂井段 压裂
(m)
段数
压裂管柱
施工排量 总液量 (m3/min) (m3)
支撑剂量
施工砂比 (%)
涪页 HF-1 大安寨段 2433.25-3570 10 Ø139.7mm 套管 10 14375 每段 80.1t,全井 801t
2.55-15.92
彭页 HF-1 龙马溪组 2431.52-3446 12 Ø139.7mm 套管 8.5 12700 每段 59.19-88.98t,全井 837.16t 0.7-18.75
⑹第二段压裂 ⑺同样方式,完成其余段的
桥塞封隔、射孔、压裂。 ⑻采用连续油管钻除桥塞,
排液、生产。
射孔枪 桥塞
射孔枪 桥塞
电缆 桥塞坐封工具
桥塞泵送示意图
电缆 桥塞坐封工具
裂缝
桥塞封隔及射孔示意图
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2 泵送易钻桥塞分段压裂技术
技术特点
• 适合大排量注入(光套管)。 • 桥塞与射孔联作,带压作业,施工快捷,井筒隔离可靠。 • 桥塞易钻可排,留下全通径井筒。 • 套管固井完井,受井眼稳定性影响相对较小。 • 压裂段数不受限制。 • 工具风险相对较小,施工砂堵井筒易处理。
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2 泵送易钻桥塞分段压裂技术
泵送易钻桥塞
桥塞性能指标
井号
厂商
材质
耐压 耐温 最大外径 (MPa) (℃) (mm)
备注
涪页HF-1 贝克休斯 复合材料 68.9 149 104.8 实心和空心(投球式)2种
彭页HF-1 哈里伯顿 复合材料 68.9 104 111.0
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6 压裂准备
压裂井口
• 使用采气树和油管头作为压裂井口
井号 涪页HF-1 彭页HF-1 延页平1
各井压裂井口
额定压力(MPa) 105 105 105
材料级别 “EE” 级 “DD”级 “DD”级
主通径(mm) Ø180mm Ø150mm Ø130mm
XLW-32
XLW-30稀释剂 白油
使用浓度‰ 备注
0.5
配液加入
2.0
配液加入Biblioteka 2.0配液加入3.0
配液加入
1.0
配液加入
1.0
配液加入
0.15
在线加入
1.0
在线加入
0.3
在线加入
0.75
在线加入
0.2
在线加入
1:1
配液加入
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3 压裂液
彭页HF-1井:哈里伯顿公司化学剂
滑溜水组成及配比
添加剂名称
产品代号
使用浓度‰ 备注
杀菌剂
Magnicide575
0.05
粘土稳定剂
CLAYTREAT 3C 2.0
长效粘土稳定剂 CLAYMASTER5C 2.0
降阻剂
FRW-16
0.5
助排剂
INFLO-250W
1.0
配液加入 配液加入 配液加入 配液加入 配液加入
Viking D凝胶液组成及配比
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6 压裂准备
压裂设备
• 涪页HF-1井动用了7台2500型、10台2000型压裂车等设备 • 彭页HF-1井动用了8台2500型、3台2000型压裂车等设备 • 延页平1井动用了6台2000型、8台1800型压裂车等设备。
压裂施工主要设备统计
井号
涪页 HF-1 彭页 HF-1 延页平 1
• 延页平1井使用的清洁压裂液为成品,使用时按1%比 例在线加入。
井号 涪页HF-1 彭页HF-1 延页平1
各井其它压裂配制统计
名称 凝胶基液 线性胶 清洁压裂液
数量(m3) 2150 3400 636.1
备注 除在线加入添加剂之外此时加入
在线加入
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6 压裂准备
7 压裂施工
压裂施工
• 涪页HF-1井进行了10段12次压裂 • 彭页HF-1井对泵注程序进行了调整,注入液量和砂量比设计均
有较大幅度的提高。 • 延页平1井比设计多压了1段。
压裂施工统计表
井号
施工日期
压裂井段 (m)
涪页 HF-1 彭页 HF-1 延页平 1
2012.2.18-3.13 2012.5.1-5.8 2012.5.29-6.3
添加剂名称
产品代号
杀菌剂
X-CIDE 102