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该文发表在《天然气勘探与开发》

2019年第四期

第一作者：徐昌海 —中国石油天然气集团公司天然气成藏与开发重                 点实验室    

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摘要

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      对于有水气藏， 提前预判水侵方向是非常重要的。 为了有效识别边水气藏水侵方向， 首先定义影响边水气藏水侵的4 大关键地质参数， 然后借助优序图法确定这些地质参数的权重， 建立水侵风险系数的数学表达式并绘制水侵风险系数平面分布图，即可由图判断水侵优势方向。以四川盆地东部地区黄龙场构造上二叠统长兴组气藏为例， 应用结果表明：①气藏北翼地层水水侵方向由北北东方向侵入 H4-X3 井区， 气藏南翼地层水由北北西方向侵入 H1-X1 井区；②气藏北翼的 H5 井区和 H1-X2 井区可能为气藏后续开发的优势水侵方向；③气藏实际出水情况显示出水井水侵风险系数大小与气藏实际出水顺序一致。结论认为：①将多种静态地质参数对边水气藏水侵的影响转化为单一指标——水侵风险系数， 克服了以往边水气藏水侵方向无法定量表征的局限性。②利用水侵风险系数平面等值线图可以快速、 定量地识别边水气藏开发中后期优势水侵方向。

关键词   边水气藏　水侵方向　地层水　定量识别　晚二叠世　四川盆地

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0引言

    沉积岩形成过程中普遍存在封存水，生烃、成藏及后期地质变化也很难使天然气与地层水完全脱离接触关系，故气藏开发过程中常伴生地层水^[1]。气藏中直接与气层连通的地下水称为气层水，如果气层厚度不大或构造较陡时，气体将充满圈闭的高部位，而且水环绕在气藏的周缘，这种水称为边水，该气藏则形成了边水气藏^[2]。在边水气藏的开发过程中，边水侵入会造成气井出水 ^[3]，不仅增加气藏的开发、开采难度，而且还会造成气井产能损失，降低气藏采收率，影响气藏开发效益 ^[4-5]。因此，有必要对边水气藏的水侵动态进行提前判断，特别是对水侵方向进行判别。近年来，国内同行在认识气藏水侵方向方面取得了丰硕的成果^[5-9]，主要利用气井见水时间、水气比变化、地层压力变化、数值模拟及示踪剂监测等方式来定性或定量识别水侵方向，所形成的认识对有水气藏后续开发实践提供了有效指导。但是，前人针对水侵方向的研究多数情况下是在气藏见水之后，对气藏动态资料的连续录取有较高要求 ；利用静态资料预测水侵方向的文献涉及较少，现有方法主要是通过综合分析构造、储层及气井所处位置实现边水气藏水侵方向的定性判断，且忽略了储层非均质性以及射孔段对水侵方向的影响，在水侵方向定量研究方面略显不足。为此笔者分析了边水气藏水侵各关键地质参数与水侵方向之间的关系，并借助优序图法确定了各地质参数影响水侵的权重，首次提出了识别边水气藏水侵方向的参数——水侵风险系数。通过计算单井水侵风险系数，采用克里金插值算法绘制边水气藏水侵风险系数平面分布图，即可判断水侵方向。该方法有助于快速、定量地识别已产出地层水的边水气藏水侵方向，同时对边水气藏水侵方向的早期预测也提供了一种有效途径。

1

 影响边水气藏水侵的静态参数

及其权重

1.1 关键地质参数    由于缝洞型气藏水侵方向较为复杂，故本次仅讨论储集类型为裂缝—孔隙型(且高导裂缝欠发育)、圈闭类型为构造或构造—岩性圈闭的边水气藏。有关研究^[10-12]认为，影响边水推进的主要地质因素主要有构造位置、储层物性及储层非均质性等。构造位置对水侵的影响主要体现在气井避水高度和气井距边水距离的差异上 ^[13]；在储层物性参数中，渗透率被认为是控制边水侵入的主要因素^[14]；表征储层非均质性的参数较多 ^[15-16]，但渗透率变异系数是最常用、最重要的参数。因此，笔者将影响水侵的关键地质参数简化为避水高度、气井距边水距离、储层渗透率及渗透率变异系数。此处假设边水气藏开采时的采气速度、生产压差等动态因素均控制在合理范围，则上述静态地质参数对气井水侵的影响总体表现为气井距边水距离越近、避水高度越小、渗透率变异系数越大、储层渗透率越高，气井越容易发生水侵，即储层渗透率、渗透率变异系数大小与水侵存在正相关关系，气井距边水距离、避水高度大小与水侵存在负相关关系。

1.2 权重确定    虽然气井避水高度、气井距边水距离、储层渗透率及渗透率变异系数等参数对边水气藏水侵均有影响，但前人对各参数间的相对重要性排序并无定论。笔者分析认为 ：①对于裂缝—孔隙型边水气藏，气井距边水平面距离和避水高度对水侵的影响要大于储层渗透率和渗透率变异系数，据达西渗流定律可知，距离与流量呈反比关系，在裂缝—孔隙型储层中(高导裂缝不发育)，假设气井储层渗透率较高、渗透率变异系数较大，但气井距边水距离较远、避水高度较大，地层水在较短时间内是较难侵入气井^[17]；②气井避水高度与气井距边水的平面距离对水侵的影响作用大致相当，因为当两口气井避水高度相同时，距边水距离较小的气井地层水更容易侵入，反之，当两口气井距边水的平面距离相同时，避水高度越小的气井，地层水更容易侵入 ；③对于储层渗透率和渗透率变异系数而言，后者对水侵的影响作用较大，因地层水对储层的伤害作用与储层非均质性直接有关 ^[18]，裂缝或大喉道是重要的水窜通道，地层水水侵会优先沿裂缝或大孔隙推进。
    综上所述，将上述地质参数对水侵的影响排序为 ：气井距边水距离＝避水高度＞渗透率变异系数＞储层渗透率。但是，仅仅定性比较地质参数间的相对重要性显然是不够的。笔者力图寻求一种方法定量评价各地质参数对水侵影响的权重。确定权重的方法很多，如特尔斐法( Delphi 法)、层次分析法、

优序图法、专家一次评定法、专家预测法、定性定量的权数确定法等^[19]。优序图法在用于确定权重时，具有简便、结果可靠、容易理解、便于管理者和使用者掌握及推广应用等优点，因此笔者采用优序图法来确定避水高度、气井距边水距离、储层渗透率及渗透率变异系数等地质参数对水侵影响的权重。优序图( Precedence Chart，简称 PC)是美国人穆蒂( P.E.Moody) 1983 年首次提出的。设 n 为比较对象的数目，优序图是一个棋盘格的图式共有n×n 个空格，在进行两两比较时可选择 1.0、 0.5、0 来表示重要程度，用“ 1”表示两两相比中的相对“重要的”，而用“ 0”表示相对“不重要的”，对于自身相比的情况，在相同序号的格子内赋值“ 0.5”^[19]。权重计算方法是把棋盘格中每行所填的每格数字横向相加得到单项指标得分 Aw，然后分别与指标得分总和 An 相除就得到了每个指标的权重(表 1)。

    基于地质参数的定性排序结果，确定避水高度( H)、气井距边水距离( L)、渗透率变异系数( V_k)及储层渗透率( K)的影响气井水侵权重分别为0.375 0、 0.375 0、 0.187 5、 0.062 5(表 2)，并将各地质参数作归并处理，首次提出了影响气井水侵的综合地质参数—水侵风险系数( ω)，最终建立了水侵风险系数数学表达式为 ：

ω =( 0.1875Vk+0.0625K － 0.375H+

0.375L)× 100% ( 1)

式中 ω 表示气井水侵风险系数，无量纲 ； K 表示气井储层段测井渗透率平均值， mD ；Vk 表示气井储层段渗透率变异系数，无量纲 ；H 表示气井避水高度(即射孔段底界距原始气水界面的高差) m ；L表示气井距原始气水界面的平面距离 m。

    因此，水侵风险系数越大，则该井区越容易发生水侵，反之，该井区则越难发生水侵。需特别说明的是，在计算水侵风险系数过程中，为了克服量纲的不统一，需将各地质参数归一化后再进行计算，参数间的数量级的统一将在后文详细论述。

2 水侵方向识别

2.1 方法简介
    水侵方向识别方法主要是在单井水侵风险系数( ω_i)计算的基础上，采用克里金插值算法绘制气藏水侵风险系数平面分布图，利用平面分布图即可判断水侵方向。该方法优势在于直接利用静态地质参数作统计和运算，即可快速、定量地识别产水边水气藏的水侵方向，同时，对边水气藏水侵方向的早期预测也提供了一种有利的分析手段。2.2 方法实现步骤
    水侵方向识别主要分为以下 5 个步骤。
    第 1 步 ：基于单井岩心、测井或试井解释渗透率资料，计算气藏各单井储层渗透率平均值，并作归一化处理。
    第 2 步 ：利用洛伦兹曲线法 ^[20-21] 计算单井储层渗透率变异系数，并作归一化处理。
    第 3 步 ：开展气藏构造特征及气水关系分析，确定(或类比计算)气藏气水界面，结合射孔数据，计算气井避水高度及气井距原始气水边界的平面距离，并作归一化处理。
    第 4 步 ：利用水侵风险系数数学表达式计算单井水侵风险系数，采用克里金插值算法绘制水侵风险系数平面分布图。
    第 5 步 ：根据水侵风险系数平面分布图分析气藏水侵方向，并通过气藏实际出水情况对分析结果进行检验。

2.3 主要参数求取及其归一化方法2.3.1 气井的平均渗透率    获 取 目 标 气 井 的 平 均 渗 透 率 具 体 包 含 如 下步骤。
    第 1 步 ：在目标气井的深度方向上，选定 n 个采样点，相邻采样点间隔预设距离，其中 n 为大于或者等于 1 的整数。
    第 2 步 ：获取每个采样点的渗透率值，并根据公式( 2)获取平均渗透率值 ：

式中 Kx 表示目标气井的平均渗透率， mD ；m 表示目标气井中第 m 个采样点 ；n 表示目标气井中采样点的数量，个 ；Kx( m)表示目标气井中第 m 个采样点处的渗透率， mD。

    第 3 步 ：根据如下公式( 3)对目标气井的平均渗透率进行归一化处理 ：

式中 x 表示边水气藏中第 x 口气井 ； 表示目标气井的归一化处理后平均渗透率，无量纲 ；i 表示边水气藏中气井的数量，口。2.3.2 气井的渗透率变异系数    获取气井的渗透率变异系数，体现了边水气藏区域的储层非均质性对水侵风险的影响，进而为科学判别气井水侵方向提供有力支撑。渗透率变异系数采用洛伦兹曲线法求取，具体按照以下步骤进行。
    第 1 步 ：根据渗透率值的大小，对目标气井的n 个采样点进行降序或升序排列。
    第 2 步：获取目标采样点的渗透率累计百分比，获取目标采样点的序数累计百分比，以渗透率累计百分比为纵坐标，以序数累计百分比为横坐标建立坐标系，在坐标系中绘制渗透率累计百分比的洛伦兹曲线。其中第 y 个采样点的渗透率累计百分比为第 1 个至第 y 个采样点的渗透率之和除以所有采样点的渗透率之总和 ；序数累计百分比为第 1 个至第 y 个采样点的序数之和与所有采样点序数的总和的比值。
    第 3 步 ：获取洛伦兹曲线与直线 y=x 所围区域的面积，获取直线 y=x 与坐标轴所围区域的面积(图1)，其中 Sa 位于 y=x 的上方面积， Sb 位于 y=x 的下方面积。通过公式( 4)获取渗透率变异系数 ：

式中 VK_x 表示目标气井的渗透率变异系数，无量纲；Sa表示曲线与直线 y=x 所围区域的面积， cm² ；Sb表示直线 y=x 与坐标轴所围区域的面积， cm²。

    第 4 步 ：根据公式( 5)对目标气井的渗透率变异系数进行归一化处理 ：

式中 x 表示边水气藏中第 x 口气井 ； VKx 表示目标气井的归一化处理后渗透率变异系数，无量纲 ；i表示边水气藏中气井的数量，口。2.3.3 气井的避水高度    获取目标气井的避水高度具体包含如下步骤。
    第 1 步 ：当射孔段底界位于气水界面之上时，避水高度为射孔段底界海拔与气水界面海拔的差值，若当射孔段底界海拔位于气水界面海拔之下时，避水高度取值为 0 。
    第 2 步 ：根据公式( 6 )对目标气井的避水高度进行归一化处理 ：

式中 x 表示边水气藏中第 x 口气井 ； Hx 表示目标气井的避水高度， m ；表示目标气井的归一化处理后避水高度，无量纲；i 表示边水气藏中气井的数量，口。2.3.4 气井井底到气水边界的距离    对目标气井的井底到气水边界的距离的归一化处理按照如下步骤进行。
    第 1 步 ：在边水气藏含气面积图上，用刻度尺直接度量气井井底位置至气水边界线的最短距离即得到目标气井的井底到气水边界的距离( Lx)。
    第 2 步 ：根据如下公式( 7)对井底到气水边界的距离进行归一化处理 ：

式中 x 表示边水气藏中第 x 口气井 ； Lx 表示目标气井的井底到气水边界的距离， m ；表示目标气井的归一化处理后避水高度，无量纲 ；i 表示边水气藏中气井的数量，口。
    综上所述，通过对单井的储层平均渗透率、渗透率变异系数、避水高度以及井底到气水边界的距离四项参数的取值进行归一化处理，克服了不同参数间的数量级差。

3

  应用举例

3.1 气藏概况    黄龙场构造上二叠统长兴组气藏为川东地区典型的生物礁边水气藏。沉积相为台地边缘生物礁相，储层岩性以粉—细晶云岩、溶孔云岩为主，孔隙度 0.43% ～ 16.68%，基质渗透率多小于 1.0mD，各类溶孔及微裂缝较为发育(高导裂缝欠发育)，储集类型为裂缝—孔隙型。气藏为南北两翼受气水界面控制、东西两侧受断层和生物礁相带界线控制的构造—岩性圈闭气藏，气水界面海拔-3 680 m，含气面积 12.71 km²，闭合高度 680 m。黄龙场构造长兴组气藏南、北两翼存在边水，气藏最早于 2003 年投产，北翼低部位的 H5 井钻遇气水界面，测试气水同产，北翼边部的生产井 H4-X3井于 2012 年产出地层水，南翼边部生产井 H1-X1井于 2010 年产出地层水。3.2 水侵风险系数求取及水侵方向识别    根据前述水侵方向识别的研究步骤，分别求取黄龙场构造长兴组边水气藏 11 口井(含气水同产井)储层段渗透率平均值、储层段渗透率变异系数、气井避水高度及距原始气水边界的平面距离并作归一化处理，进而求得 11 口井的水侵风险系数(表3)，采用克里金插值绘制气藏水侵风险系数平面分布图(图 2)。

    据表 3 及图 2 分析得知，川东黄龙场构造长兴组气藏地层水总体上从南、北两翼边部侵入，根据水侵风险系数地质意义，地层水首先沿水侵风险系数较大的井区侵入，故气藏北翼地层水水侵方向是由北北东方向侵入 H4-X3 井区的，气藏南翼地层水是由北北西方向侵入 H1-X1 井区的。另外，根据水侵风险系数分布特征，气藏北翼的 H4-XI 井区和气藏南翼的 H1-X2 井区水侵风险系数相对较大，预测可能为气藏后续开发的优势水侵方向。3.3 气藏出水情况检验    由气藏实际出水井情况看，气藏北翼低部位的H5 井测试气水同产，水侵风险系数为＋ 1.18%，气藏南翼边部的 H1-X1 井于 2010 年产出地层水，水侵风险系数为－0.44%，气藏北翼边部 H4-X3 井于2012 年产出地层水，水侵风险系数为－1.23%，出水井水侵风险系数大小与气藏实际出水顺序是一致
的(表 3)，表明提出的水侵方向判别方法是切实可行的。

4

  结论

    1)将多种静态地质参数对边水气藏水侵的影响转化为单一指标—水侵风险系数，克服了以往边水气藏水侵方向无法定量表征的局限性。    2)利用水侵风险系数平面等值线图可以快速、定量地识别边水气藏开发中后期优势水侵方向，对于优化有水气藏开发对策具有十分重要的意义。    3)建立的水侵风险系数的数学表达式及水侵方向识别方法在参数选择、方法适用范围等方面均需不断优化完善，比如渗透率数据选择试井解释渗透率可能更好、气藏井网不能太稀、井位分布相对均匀。

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—END—

徐昌海：硕士，工程师；主要从事储层及成藏研究工作

地    址：四川省成都市天府大道北段12号

电    话：

E - mail: xuchangh@petrochina.com.cn

参考文献

[ 1 ] 冯曦 , 钟兵 , 杨雪峰 , 等 . 有效治理气藏开发过程中水侵影响的问题及认识 [J]. 天然气工业 , 2015, 35(2): 35-40.
Feng Xi, Zhong Bing, Yang Xuefeng, et al. Effective water influx control in gas reservoir development: Problems and countermeasures[J]. Natural Gas Industry, 2015, 35(2): 35-40.
[ 2 ] 张春 , 彭先 , 李骞 , 等 . 大型低缓构造碳酸盐岩气藏气水分布精细描述——以四川盆地磨溪龙王庙组气藏为例 [J]. 天然气勘探与开发 , 2019, 42(1): 49-57.
Zhang Chun, Peng Xian, Li Qian, et al. Fine description on gas-water distribution for carbonate-rock gas reservoirs in large-scale low and gentle structures: An example from Longwangmiao Formation, Moxi block, Sichuan Basin[J]. Natural Gas Exploration and Development, 2019, 42(1): 49-57.
[ 3 ] 张李 , 张晓东 , 冷有恒 . 扬古伊气田出水分析及对策研究 [J].天然气勘探与开发 , 2016, 39(2): 41-44.
Zhang Li, Zhang Xiaodong & Leng Youheng. Analysis and countermeasures of producing water in Yangguyi Gasfield[J]. Natural Gas Exploration and Development, 2016, 39(2): 41-44.
[ 4 ] 康晓东 , 李相方 , 张国松 . 气藏早期水侵识别方法 [J]. 天然气地球科学 , 2004, 15(6): 637-639.
Kang Xiaodong, Li Xiangfang & Zhang Guosong. Methods to identify early water influx of gas reservoirs[J]. Natural Gas Geoscience, 2004, 15(6): 637-639.
[ 5 ] 李勇 , 张晶 , 李保柱 , 等 . 水驱气藏气井见水风险评价新方法 [J]. 天然气地球科学 , 2016, 27(1): 128-133.
Li Yong, Zhang Jing, Li Baozhu, et al. New method of aquifer influx risk classification for wells in gas reservoir with aquifer support[J]. Natural Gas Geoscience, 2016, 27(1): 128-133.
[ 6 ] 李涛 . 普光气田开发过程水侵特征分析 [J]. 天然气工业 ,2014, 34(6): 65-71.
Li Tao. Characteristics of water influx in the development of the Puguang Gas Field, Sichuan Basin[J]. Natural Gas Industry, 2014, 34(6): 65-71.
[ 7 ] 张雅龙 . 九龙山气田珍珠冲组气藏水侵特征及对策研究 [D].重庆 : 重庆科技学院 , 2015.
Zhang Yalong. Research of the water invasion characteristics and water control countermeasures in Zhenzhuchong reservoir of Jiulongshan Gas field[D]. Chongqing: Chongqing University
of Science and Technology, 2015.
[ 8 ] 刘俊丰 , 朱秋琳 , 聂鹏程 , 等 . 示踪剂在涩北气田边水推进监测中的应用 [J]. 油气田地面工程 , 2014, 33(12): 118-120.
Liu Junfeng, Zhu Qiulin, Nie Pengcheng, et al. Application of the tracer in the monitoring of edge water in the Sebei gas field[J]. Oil-Gasfield Surface Engineering, 2014, 33(12): 118-120.
[ 9 ] 刘振平 . CL 气田生产动态研究 [D]. 成都 : 西南石油大学 ,2015.
Liu Zhenping. Production dynamic of CL gasfield[D]. Chengdu:Southwest Petroleum University, 2015.
[10] 何云峰 , 姚田万 , 袁锦亮 , 等 . 雅克拉白垩系凝析气藏水侵特征及影响因素分析 [J]. 石油试验地质 , 2012, 34( 增刊 1):87-90.
He Yunfeng, Yao Tianwan, Yuan Jinliang, et al. Characteristics and influencing factors of water influx in Yakela Cretaceous condensate gas reservoir[J]. Petroleum Geology & Experiment,
2012, 34(S1): 87-90.
[11] 万小进 . 普光气田主体气藏水侵规律及控水对策研究 [D].重庆 : 重庆科技学院 , 2015.
Wan Xiaojin. Research of the water invasion law and water control measures in main reservoir of Puguang gas field[D].Chongqing: Chongqing University of Science and Technology,2015.
[12] Rezaee M, Rostami B & Pourafshary P. Heterogeneity effect on non-wetting phase trapping in strong water drive gas reservoirs[J]. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 2013,
14: 185-191.
[13] 何晓东 , 邹绍林 , 卢晓敏 . 边水气藏水侵特征识别及机理初探 [J]. 天然气工业 , 2006, 26(3): 87-89.
He Xiaodong, Zou Shaolin & Lu Xiaomin. A preliminary discussion on mechanism and recognition of water invasion characteristics in edge water drive gas reservoirs[J]. Natural Gas
Industry, 2006, 26(3): 87-89.

[14] 常学军 , 郝建明 , 郑家朋 , 等 . 平面非均质边水驱油藏来水方向诊断和调整 [J]. 石油学报 , 2004, 25(4): 58-61.
Chang Xuejun, Hao Jianming, Zheng Jiapeng, et al. Diagnosis and adjustment of edge water direction in plane heterogeneous reservoir[J]. Acta Petrolei Sinica, 2004, 25(4): 58-61.
[15] 朱小影 , 周红 , 余训兵 . 渗透率变异系数的几种计算方法——以麻黄山西区块宁东油田 2、 3 井区为例 [J]. 海洋石油 ,2009, 29(2): 23-27.
Zhu Xiaoying, Zhou Hong & Yu Xunbing. The calculation methods of permeability variation coefficient—taking Ningdong Oilflied in Mahuangshan west block as an example[J]. Offshore
Oil, 2009, 29(2): 23-27.
[16] 隋少强 , 宋丽红 , 赖生华 . 储层非均质性定量探讨 [J]. 油气地质与采收率 , 2003, 10(4): 5-7.
Sui Shaoqiang, Song Lihong & Lai Shenghua. Quantitative inquiry of reservoir heterogeneity[J]. Petroleum Geology and Recovery Efficiency, 2003, 10(4): 5-7.
[17] 何更生 . 油层物理 [M]. 北京 : 石油工业出版社 , 1994.
He Gengsheng. Reservoir physics[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 1994.
[18] 李喜平 , 梁生 , 李君 . 边水气藏开发过程中的气水关系分析[J]. 天然气工业 , 2000, 20( 增刊 1): 99-101.
Li Xiping, Liang Sheng & Li Jun. Analysis of gas-water relation in the process of developing gas reservoir with edge water[J].Natural Gas Industry, 2000, 20(S1): 99-101.
[19] 金新政 , 厉岩 . 优序图和层次分析法在确定权重时的比较研究及应用 [J]. 中国卫生统计 , 2001, 18(2): 119-120.
Jin Xinzheng & Li Yan. Comparative study and application of both Precedence Chart and Analytic Hierarchy Process in determining weights[J]. Chinese Health Statistics, 2001, 18(2): 119-
120.
[20] 马光华 , 魏文懂 , 钱凤燕 . 浅谈储层渗透率变异系数计算方法 [J]. 地质找矿丛书 , 2013, 28(2): 256-252.
Ma Guanghua, Wei Wendong & Qian Fengyan. Discussion on the variation coefficient calculation method of reservoir permeability[J]. Contributions to Geology and Mineral Resources
Research, 2013, 28(2): 256-252.
[21] 李健 . 利用劳伦兹系数定量评价储层宏观非均质性——以埕岛油田馆陶组上段为例 [J]. 油气地质与采收率 , 2006, 13(2):24-26.
Li Jian. Application of Lorentz coefficient to evaluating the macroscopic heterogeneity of reservoir quantitatively--taking upper Guantao formation,Chengdao Oilfield as an example[J].
Petroleum Geology and Recovery Efficiency, 2006, 13(2): 24-26.
(修改回稿日期　2019-08-16　编　辑　陈　玲)

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