国产旋转防喷器的探索研究

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主动式旋转防喷器结构特点及发展方向

主动式旋转防喷器结构特点及发展方向

主动式旋转防喷器结构特点及发展方向【摘要】介绍了国内主动式旋转防喷器的发展现状,分析了典型的主动式旋转防喷器的结构特点.结合现场应用需求及现有设备现状总结了主动式旋转防喷器的技术发展方向,进一步形成了一种新型主动式旋转防喷器的创新研发思路。

【关键词】主动式旋转防喷器结构特点技术发展方向研发思路旋转防喷器是欠平衡钻井装备中的重要组成部分,是关键的井控设备。

在实施欠平衡钻井工艺带压钻井作业时,旋转防喷器在井眼环空与钻柱之间起封隔作用,并提供安全有效的压力控制,同时将井眼返出流体导离井口[1]。

该技术正朝着提高密封压力等级、拓宽应用范围、强化轴承润滑与冷却、便于操作和控制等方向发展。

旋转防喷器根据胶芯密封方式不同,分为主动式和被动式。

主动式旋转防喷器可以主动的控制胶芯形变,实施开关动作,并且实时调整其密封压力,以达到主动的抱紧并密封钻柱的目的。

国际上典型的主动式旋转防喷器为美国Varco公司的Shaffer PCWD旋转防喷器。

1 主动式旋转防喷器发展现状主动式旋转防喷器并不是一个新概念,而是在20世纪60年代随着欠平衡钻井技术的发展逐渐由环形防喷器演变而来。

当今,旋转防喷器技术已成为降低钻井成本、提高单井质量、提高复杂井处理能力的关键设备。

旋转防喷器技术的最新发展扩大了欠平衡钻井技术的使用范围,使该项技术的使用日益广泛,如闭路循环、边喷边钻、随钻测量、井眼测试、反循环、注氮等钻井特性改变时使用。

而且,在那些还未进行欠平衡钻井的地区,旋转防喷器可用于强化安全和环境保护,在美国和加拿大约有1/3的钻机在钻井过程中都使用旋转防喷器。

在北海南部,主动式旋转防喷器已经在20多口自升式平台井上应用。

在海上深水油田也开始应用欠平衡钻井装备,如巴西海上Campos盆地深水油田。

即使在不实施欠平衡钻井技术的地区,仍然可以通过应用欠平衡钻井设备在降低过平衡压力的情况下实现安全钻井,从而节约大量钻井成本[2]。

目前,国际上主动式旋转防喷器设备仍然沿用“旋转万能防喷器”的结构模式,应用性能正在向成熟化发展。

旋转防喷器 PPT

旋转防喷器 PPT

低压单胶芯结构
XK型旋转防喷器结构特点(3)
旋转总成与密封胶芯整体拆装,更换胶芯或总成迅速,方便。由于目前施工服务队伍都配有备用 总成,因此这种结构形式不会因设备故障影响正常钻井。
中、高压双胶芯结构
低压单胶芯结构
XK型旋转防喷器结构特点(4)
专门设计的胶芯(由用户要求) 可以密封六方钻杆,同时也可以密 封四方钻杆。设计的周向定位销可 锁定旋转补心与胶芯密封面方向一 致,胶芯密封面由圆、方两段组合 而成,因此既可以密封圆柱面也可 以密封四方面,当常规钻井没有配 备六方钻杆时,也可以使用XK型旋 转防喷器,拓宽了设备的应用范围。
上世纪80年代末至于0年代初,又 研制出了FS系列的旋转防喷器 , 压力 级别为7MPa,结构上的改进之处是旋 转总成整体拆装 , 一定程度上提高了工
作效率,但仍为单胶芯低压产品。
60年代产品(5MPa)
80年代产品(7MPa)
XK型旋转防喷器发展历程
四川石油钻采院,于1999年开始开发双胶芯结构、控制头形式的旋转防喷器, 2000年研制成功,即为现在的XK型旋转防喷器。
XK型旋转防喷器工作时,方钻杆通过旋转防喷器上的旋转补心,带动中心管及密封胶芯与钻 柱一起旋转。密封胶芯依靠自身的弹性变形来封闭钻具与套管之间的环空,当环空存在压力时, 井压作用于密封胶芯的锥形表面,形成增强助封。当使用顶驱钻井时,密封胶芯与钻柱之间的密 封面产生的摩擦力,也起传递转动扭力的作用,带动中心管及密封胶芯与钻柱一起旋转。
低压单胶芯结构
XK型旋转防喷器结构特点(2)
标准化程度高,互换性好。总成与壳体连接尺寸完全统一,不同压力级别、通径尺寸的总成、壳 体可以互换,任意组合,工作压力以低压部件为限。这样可根据现场情况需要,灵活搭配,极大地提 高了应用范围且方便管理( I型与II型之间连接尺寸不互换)。

调整井控压钻井专用旋转防喷器的研制

调整井控压钻井专用旋转防喷器的研制

调整井控压钻井专用旋转防喷器的研制
窦金永;于成龙;马晓伟;齐悦;张振华;许明朋
【期刊名称】《石油和化工设备》
【年(卷),期】2024(27)1
【摘要】为了满足调整井控压钻井低成本推广需要,研制了一种专用旋转防喷器,其功能完善、结构紧凑,整机高度仅为840mm,满足15钻机或常规30钻机实施调整井控压钻井的需求。

本文详述了该装备的组成和工作原理,介绍了该装备的技术特点,对同类设备的研发具有一定的指导意义。

【总页数】5页(P122-126)
【作者】窦金永;于成龙;马晓伟;齐悦;张振华;许明朋
【作者单位】大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院;大庆钻探工程公司钻井二公司
【正文语种】中文
【中图分类】TE9
【相关文献】
1.低矮型不压井作业用环形防喷器研制
2.一种更好的井控装置──旋转防喷器
3.旋转防喷器,理想的井控设备
4.钻井防喷器人工智能液控装置的研制
5.超深钻井专用剪切防喷器及控制装置的研制
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浅谈我国旋转防喷器技术的现状与发展

浅谈我国旋转防喷器技术的现状与发展

浅谈我国旋转防喷器技术的现状与发展
张慧;刘春全;艾志久
【期刊名称】《石油矿场机械》
【年(卷),期】2007(036)001
【摘要】介绍了我国旋转防喷器技术的发展现状,分析了几种不同类型旋转防喷器的结构特点,指出旋转防喷器的发展方向及其与国外同类技术之间的差距.
【总页数】5页(P28-32)
【作者】张慧;刘春全;艾志久
【作者单位】天水师范学院,甘肃,天水,741000;西南石油大学,成都,610500;西南石油大学,成都,610500;西南石油大学,成都,610500
【正文语种】中文
【中图分类】TE921.4
【相关文献】
1.浅谈我国油品计量技术的发展现状 [J], 王馨洋
2.浅谈我国安全检测技术发展现状 [J], 王沛源;杨州
3.浅谈我国纺织品检测技术的现状与发展 [J], 唐茂勇
4.浅谈我国微电子技术发展的现状 [J],
5.浅谈我国农产品质量安全现状与技术发展趋势 [J], 刘庆银
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油品调合旋转喷头的研究

油品调合旋转喷头的研究
第4 9卷第 3 期
21 0 2年 6月







Vl . 9 NO 3 0 4 1 .
J un. 01 2 2
P O E SE UIME R C S Q P NT& PPN II G
油品调 合旋转喷头 的研 究
章庆 洪 ,傅 志 清,万淑婷
( 江西省仁达实业有限责任公 司,南 昌 3 0 9 ) 3 0 6
度大 、比例要求控制严格 的物料调 合 。机械搅拌调合
需配接 电源 ,安全隐患大 ,设备维护 困难 、运行费用 高 。目前 已很少企业保 留此种调合方法 。 ( )现 罐 内调 合主要 为 泵循 环调 合 :有 喷 嘴调 3
混合 ,只能作 为辅 助调 合 [] 3o - 8 2 油 品 调 合 旋 转 喷 头 的 研 究
1 目前 国 内 外 油 品 调 合 的 现 状
为能克服现油品罐内调合设备 的不足 和缺 陷 ( 特 1 管道调合 . 1 别是 现油 品罐 内调合多采 用的 固定 喷嘴 ) ,进行 了本

要 :介 绍 国 内首创 油 品调合 旋 转喷 头由江 西省仁 达 实业有 限责任 公 司于19 年研 制成 功 ,并通 过 十 多 98
年 的 继 续研 发 已获得 国家发 明专利 两项 和 十 多个 实用新 型 专利 。这是 一 种 先进 、成 熟 、理 想 的 高效 、安 全 、节 能 、 降耗 、环 保 的罐 内调 合设 备 ,是 目前 常 用 的罐 内调 合 设 备— — 固定喷嘴 的更 新 换代 产 品 。论
污染 。涡流如 图 1 所示 。
罐 内调合是 目前广泛采用 的调合 方式 。 罐 内调合主要有三种方式 : ( )压 缩 空气 调合 :易使 油 品氧 化 ,易 造成 环 1

旋转防喷器动态模拟试验台架研制

旋转防喷器动态模拟试验台架研制

旋转防喷器动态模拟试验台架研制
刘先明1, 刘 勇1, 刘 强2, 孙翊成1, 陈科旭1, 李 琼1
( 川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院 欠平衡及气体钻井试验基地 , 四川 广汉 6 1. 1 8 3 0 0; 渤海装备辽河重工有限公司 , 辽宁 盘锦 1 ) 2. 2 4 0 1 0
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2 0 1 6年 第4 5卷 第5期 第7 6页 文章编号 : ( ) 1 0 0 1 3 4 8 2 2 0 1 6 0 5 0 0 7 6 0 4
石 油 矿 场 机 械 ⦠ ✕ ✕ ∢Ω✕
( ) : 2 0 1 6, 4 5 5 7 6 7 9

摘要 : 为进行旋转防喷器的性能 测 试 、 检 修 和 新 产 品 研 发, 研 制 了 旋 转 防 喷 器 动 态 模 拟 试 验 台 架。 该试验台架主要由机械传动系统 、 液压系统 、 电气控制系统 、 数据采集和处理系统 、 远程监控系统组 成 。 室内试验表明 , 能够按照国家标准 G / B T2 5 4 3 0—2 0 1 0和 A P I 1 6 R C D 规定进行旋转防喷器在 不仅可以检验旋转防喷器的可靠性 , 同时为开 各种工况条件下的动态模拟试验 。 利用该试验台架 , 展新型旋转防喷器研发提供试验依据 。 关键词 : 旋转防喷器 ; 动态模拟 ; 试验台架8 2. 2 0 1 6. 0 5. 0 1 7 T E 9 2 1. 5 0 7 文献标识码 : B ∳ 1 0. 3 9 6 9 j

钻柱内防喷系统研究方向探讨

#技术讨论!钻柱内防喷系统研究方向探讨3陈 浩1 宋周成2 王晓萍1 李悦钦1 张继升1(11西南石油大学机电工程学院 21塔里木油田分公司) 摘要 目前国内在钻柱内防喷系统所取得的成果不及环形防喷器显著,没有称得上自主知识产权的产品,也看不出内防喷工具的研究动态。

在此基础上,指出内防喷系统的研究方向:(1)内防喷系统的可靠性研究,了解各种典型配置的可靠度;确定不同井况的最佳配置,为钻柱设计提供参考。

(2)方钻杆旋塞阀的研究,包括方钻杆旋塞阀本体的疲劳强度分析和试验,旋塞阀本体的有限元分析;减少旋塞阀球体旋转力矩的研究。

(3)内防喷工具对H 2S 、CO 2等具有腐蚀介质工况的适应性研究,以标准的形式,制定出适应腐蚀工况的材料要求。

关键词 钻柱内防喷系统 旋塞阀 研究方向 可靠性引 言钻井过程中,当遇到高压地层时,如果没有可靠的防喷系统就有可能发生井喷。

无论是钻柱外井喷,还是钻柱内井喷,都存在引发灾难性事故的潜在危险,有的后果相当惨重。

目前,各种型式及规格的防喷器已有能力将钻柱外井涌及井喷控制住,但对于钻柱内防喷问题,却没能得到解决。

钻柱内井喷时有发生,轻则憋坏水龙带,污染井场;重则烧坏钻机设备,破坏油气资源,危及钻井人员安全。

显然,全面认识钻柱内防喷工具的现状,开展有针对性的研究,提高其可靠性具有十分重要的意义,它将推动我国内防喷系统向更高层次发展。

目前,国内在防喷器研究、制造、使用上具有以下特点:(1)钻柱内防喷系统所取得的成果不及环形防喷器显著。

从总体上看,我国在井控装备研制中,特别是在环形空间防喷器研究中,有关研究单位与现场、工厂密切协作,有针对性地吸收国外产品的长处和优点,结合国情与制造能力,生产出满足现场石油钻井需要的各型环形防喷器,现有不少产品达到20世纪80~90年代国际先进水平[1,2]。

迄今为止,国内还少有文献从机理性研究来揭示内防喷工具的失效本质,也未发现确保内防喷工具安全性和可靠性的设计方法。

某型号旋转防喷器故障分析与结构改进研究

某型号旋转防喷器故障分析与结构改进研究叶哲伟;梁政【摘要】针对某型旋转防啧嚣在生产过程中出现的问题,提出了几种解决方案并进行了分析.分析认为:改水循环冷却为填料内部油循环冷却、中心管增加扶正套、改变原润滑油循环方式等,可以很大程度改善该旋转防喷器出现的一系列问题.【期刊名称】《机电产品开发与创新》【年(卷),期】2010(023)004【总页数】3页(P40-41,20)【关键词】旋转防喷器;盘根密封;机械密封【作者】叶哲伟;梁政【作者单位】西南石油大学,机电工程学院,四川,成都610500;西南石油大学,机电工程学院,四川,成都610500【正文语种】中文【中图分类】TH122旋转防喷器(RBOP)又称旋转控制头(RHC),是实施欠平衡钻井必不可少的关键设备。

也是地热钻井、煤层气钻井的必要设备。

在钻井过程中可以起到封隔钻柱与环空的作用,实现边喷边钻,同时将返出流体导离井口。

对于高压旋转防喷器的设计,关键在于密封技术。

旋转防喷器工作时,作用在其上的动压20MPa,静压35 MPa,转轴直径大于200mm,转速150r/min,密封介质为含有细小颗粒的高温泥浆,工作条件十分恶劣[1]。

泥浆进入轴承总成,将会造成致命伤害,使得旋转防喷器很快损坏。

本文针对某型号旋转防喷器在现场使用中出现的问题进行系统分析,提出了几种解决问题的方案,可望提高旋转防喷器密封装置的使用寿命。

旋转防喷器的轴承布局结构、动密封装置以及胶芯是旋转防喷器的几个最为重要的方面。

旋转防喷器出现问题也主要表现在这些方面。

图1为某型旋转防喷器的轴承与密封结构布局图。

图2为该旋转防喷器的密封结构形式。

该旋转防喷器在使用中出现的问题,如图3所示:①拔中心管非常困难;②中心管外壁与中心管衬套之间,轴承外壁与旋转总成外壳内壁之间以及4盘轴承的各个空隙里发现大量铜屑铁屑和油泥;③轴承支撑环(钢质材料)磨损严重;④轴承支撑架(铜质材料)磨损严重;⑤旋转总成外壳内壁和中心管外壁有不同程度的损伤;⑥填料密封发热大,在恶劣情况下造成填料密封烧结。

第四章 旋转防喷器.ppt

第四章 旋转防喷器
旋转防喷器功能 结构 工作原理 合理使用 常见故障及排除方法
封闭钻杆与方钻杆,并在
所限定的井口压力条件下允许 钻具旋转,实施带压钻进作业
(边喷边钻)。
FS-206-70旋转防喷器
WILLIAMS 7100
控制箱
旋转防喷器结构
• 旋转防喷器主要由旋转总 成、壳体、卡扣筒等组成。旋
转总成主要由方瓦总成、中心 管、轴承、密封、胶芯等组成。
旋转防喷器工作原理
方瓦总成与中心管相连,中心管外形 空间装有轴承,下部与胶芯(自封头)相 连。
转动靠方钻杆传递动力。方钻杆带动 方瓦总成、中心管以及胶芯转动。
旋转防喷器对钻具的密封,一靠胶芯 的预紧力(胶芯内径小于钻具外径);二 靠井压助封。
注意事项
• 卸压塞卸压时,不能太快,注意安全。 • 旋转总成上提下放时要扶正且缓慢进行,
不能太快太猛。以免损坏密封或其他部 件。 • 旋转总成和胶芯不能通过钻头。
常见故障及排除方法
常见故障
排除方法
胶芯大漏
胶芯损坏,更换
卡扣筒下部周围漏式 一是组合密封圈损坏,更换
二是冷却系统密封失效,更换
方瓦总成不能进入中 钻具与井眼不同心,装方瓦时
• 开放喷阀,开泵循环,保持井口压力在 允许的压力下。
• 开冷却系统。 • 开钻。
起钻:
• 与下钻相反。 • 起到全封闸板与自封头之间时,先关全
封。再打开壳体上的卸压塞,卸压后再 开卡箍,取出旋转总成。
中途带压更换胶芯总成
• 上提钻具至接头超过FZ或FH时, 关防喷器。
• 打开壳体卸压塞卸压。 • 拆卡箍,上提钻具,提出总成。 • 取下旋转总成,更换胶芯。 • 按下钻顺序重新装入。

旋转防喷液压控制系统研制

旋转防喷液压控制系统研制欠平衡压力钻井是20世纪90年代国际上的一项先进的钻井新工艺,在保护油气层,发现新的储量,提高产能等方面具有重要的作用。

欠平衡钻井需要一系列的专用设备,其中最主要的设备是旋转防喷系统。

针对进口的欠平衡钻井用井口压力控制设备,特别是承受高压的井口压力控制设备,价格非常昂贵,使用成本很高的情况,研制了一种高压旋转防喷系统。

该系统由旋转防喷导流装置、冷却/润滑动力装置、远程控制监测装置三部分组成。

其核心部件——高压旋转密封总成,其内外壳体问通过轴承组及动密封组实现承载、旋转、密封功能。

该系统性能指标:额定静态工作压力35MPa,额定动态工作压力17.5MPa,钻具最大旋转速度150r/min。

该系统综合性能指标己达到美国Williams公司的7100型旋转防喷系统的水平,部分性能优于7100型旋转防喷系统。

与进口样机相比,冷却/润滑动力装置中润滑油泵电机的温升显著低于进口样机,使得润滑油泵可以长时间连续运转,解决了进口设备中润滑油泵电机温升较大、润滑油泵只能间歇运行的问题,极大地改善了轴承总成的润滑条件;提高了冷却/润滑动力装置中制冷压缩机的功率,使冷却能力提高了67%,减少了压缩机的工作时间,保证了系统在高温高压条件下能够正常工作。

该系统不仅适用于欠平衡压力钻井,而且适用于在地层压力敏感地区及含H<sub>2</sub>S或其他有害物质的地区钻井,可以承受瞬间井涌,并且能够满足特殊钻井工艺的施工要求。

经过室内试验和现场试验证明该系统能长时间连续运转,各设备工作正常,各设备的性能指标均己达到设计要求。

该系统的研制成功,填补了国内空白,打破了国外公司的技术垄断,提高了国内欠平衡钻井专用设备的研究开发能力,具有重大经济效益和社会效益。

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文章编号 :06 4 1 (0 10 — 18 0 10 — 4 4 2 1 )3 07 - 3
Ex o a i n n r s a c ft e do e tc RBo P pl r to a d e e r h o h m s i Zh n HU ag i
( i su nr a u ir t,T rh i a s 7 10 C ia T nh i om  ̄ nv sy i t u G nu 4 00,hn ) a ei as
目前 , 国外 旋转 防喷器 技 术发 展 越来 越 成熟 , 品 种类 型较 多 , 主要 有美 国 Wiim 公 司的 系列旋 转 防 la s l
喷器 、e—eh公 司 的旋转 防喷 器 、ac 司 的 S a sa t c vro公 hf -
2 旋转防喷器的发展现状
旋转 防喷 器并不 是一个 新 概 念 ,0世纪 6 2 0年代 在不增 加 油气价 格 的前提 下 , 国和其 他 国家 致力于 美
口没有可 靠 的密 封装 置 , 多 高 效 率 的工 艺 , 反 洗 许 如
井、 侧钻 等无法 正常进 行 , 为此 , 利石 油管理 局 采油 胜
三 综 尔
l 述 出・Fra bibliotek机械 研 究与 应 用 ・
国产 旋 转 防 喷 器 的 探 索 研 究
张 慧
(天 水 师 范 学院 , 肃 天 水 甘 7 10 4 0 0)

要: 介绍我 国旋转防喷器技术 的发展现状 , 具体分析几种 不同类型 旋转防喷器的 结构特 点, 出旋转防喷 器的发 指
f 系列旋 转 防喷器 及加 拿大 高 山公 司的膨 胀胶 囊 型 e r
旋转 防喷器 。
研究 更有 效和更 经济 的工具 和装 备 , 始 出现 旋转 防 开 喷器 的雏形 。最 初设 计 的旋转 防喷 器 只用 于 空气 钻 井 , 来发 展 了用 于 钻 井 液 、 体 钻 井 和地 热 钻井 的 后 气 旋 转 防喷器 。再后 来 又 发 展 了用 于 高压 井 口边喷 边 钻( 即欠平 衡钻井 ) 的旋 转 防喷器 。
当今 , 转 防喷 器 技术 已成 为 降低 钻 井成 本 、 旋 提
高 单井 质量 的一 项重 要 技 术 。旋 转 防 喷器 技术 的最
我 国各 油 田成 功 的 钻井 相 继使 用 了欠 平衡 钻井 技术 , 所使用 旋转 防喷器 都是进 口产 品 。 目前 国产旋
转 防喷器技术 还在 发展 阶段 , 品类 型 以及 应用 还很 产
是 欠平 衡钻 井 、 热钻 井 、 层 气 钻井 的必要 设 备 之 地 煤


旋 转 防喷器安装 在 防喷器 组 的最 上部 , 为控 制 作
钻井设 备在降低 过平衡 压力 的情 况下安 全钻 井 , 而 从
节 约大量 钻井成 本 J 。
设备的补充 , 在井眼环空与钻柱之 间起封隔作用 , 并 提 供安 全有效 的压力 控制 , 同时具有将 井 眼返 出流体 导离井 口的作用, 提高钻井效率 , 较少造成地层损害 , 还 能降低 对环境 的污 染 ¨ 。
1 前

井 上应用 。在 海上 深水 油 田也 开始 应 用 欠平 衡 钻 井 装 备 , 巴西海 上 C m o 如 a p s盆地 深 水 油 田 。即使 不 实 施 欠平 衡钻井 技术 的地 区 , 仍然 可 以通过 应用 欠平 衡
旋 转 防喷器是 井 口安全控 制 系统 的重 要设备 , 也
展 方 向及 与 国外 同类技 术 之 间的 差 距 。对 提 高我 国旋 转 防 喷 器 的综 合 技 术 水 平 方 面具 有 一 定 的 理 论 意 义 和
应 用参考。
关键 词 : 转 防 喷 器 ; 状 ; 旋 现 密封 结 构 ; 展 趋 势 发
中图分类号 :1l 1{2
文献标识码 : A
me t OP ai RB . c
Ke r s y wo d :mtr lwo tp e e t r tts e l g sr cu e e eo i g t n a b o u rv n e ;sau ;s a n t t r ;d v l p n e d y i u r
Ab ta t 1 te n hg ftertr lw u rv ne sit d c d.tesrcue o e ea i ee trtr lw u r- sr c :1 e h o yo h oay bo o tpe e tri nr u e o h tu tr fsvrldf rn oaybo o tpe
p itd o t tpo ie ei otn h oyme nn n p l ain rfrn e n c mpe e sv c n lg v l fted - one u.I rvd st mp r t e r a iga da pi t le c si o rh n iet h oo yl e o h a t c o ee e e o h
有限, 下面介 绍几种 主要 的 国产 旋转 防喷 器 。
3 几种 国产 的旋 转 防 喷 器
3 1 X —1 0 . Z I— 5型旋 转 防喷器
大 庆 、 利 、 河等 全 国各 大 油 田已相 继进 人 开 胜 辽
发后期 , 井下 事故 出现几率 呈较快 增长 趋势 。由于井
新 发展 扩大 了欠平 衡钻井 技术 的使用 范 围 , 该项技 使
v n e n l d a d d v pn e d o oay bo u r v n e n h e h oo y g p b t e o si d a r a r e tri a a  ̄ n e do i g t n f rtr lwo t e e tra d t e tc n lg a ewe n d metc a b o d a e s r p n
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