煤层气井水力压裂液氮伴注与CO2驱替技术研究 被引量：7

1

作者 刘磊 《煤炭工程》 北大核心 2020年第4期124-129,共6页

在我国煤层气的开发中普遍面临煤层具有的低压、低渗、低饱和度等自然属性问题,针对此问题,提出利用液态气体伴注辅助水力压裂改造煤层技术。文章阐述了液氮伴注技术提高煤层临界解吸压力机理和CO2驱替煤层甲烷机理,结合芦岭煤矿地面煤... 在我国煤层气的开发中普遍面临煤层具有的低压、低渗、低饱和度等自然属性问题,针对此问题,提出利用液态气体伴注辅助水力压裂改造煤层技术。文章阐述了液氮伴注技术提高煤层临界解吸压力机理和CO2驱替煤层甲烷机理,结合芦岭煤矿地面煤层气工业试验,进行了液氮伴注辅助水利压裂、液态CO2驱替煤层甲烷试验以及效果分析。结果表明:注入液氮后氮气分子会挤占煤层甲烷分子的空间,为甲烷气体提供外部能量,同时能够降低煤层甲烷分子分压,提高其临界解吸压力,促使煤层更快的解吸出甲烷气体,提高产气量,试验2号井,达到产气峰值3145.2m^3/d仅用190d,稳产期平均产气量为1400m^3/d;CO2具有的强吸附性能够与吸附态煤层甲烷发生置换作用,促使煤层甲烷更快的由吸附态变为游离态,实现煤层甲烷大量解吸的效果,同时CO2在等压条件下还能够降低游离甲烷分压,进一步提高产气量,试验3号井,实际/理论临界解吸压力比值为3.29,达到产气峰值3351.9m^3/d仅用了124d,稳产期平均产气量为800m^3/d。对比可知:液氮伴注技术优势明显,且在后续煤矿工作面回采过程中无新的CO2突出风险。 展开更多

关键词 煤层气 水力压裂 液氮伴注 CO2驱替 工业试验

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临兴区块上古生界煤系页岩孔隙结构多尺度定性–定量综合表征 被引量：5

2

作者 刘成 丁万贵 +8 位作者 张健 陈鑫 吴鹏 柳雪青 李洋冰 马立涛 胡维强 孔为 李勇 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期46-57,共12页

为了揭示鄂尔多斯盆地东缘海陆过渡相页岩微观孔隙结构特征及其主控因素,丰富对该区块海陆过渡相煤系页岩孔隙发育特征与孔隙结构的认识,对临兴地区页岩进行扫描电镜、高压压汞和液氮吸附分析以表征微观孔隙结构特征,同时结合孔隙率、TO... 为了揭示鄂尔多斯盆地东缘海陆过渡相页岩微观孔隙结构特征及其主控因素,丰富对该区块海陆过渡相煤系页岩孔隙发育特征与孔隙结构的认识,对临兴地区页岩进行扫描电镜、高压压汞和液氮吸附分析以表征微观孔隙结构特征,同时结合孔隙率、TOC含量、岩石矿物含量、黏土相对含量、有机质成熟度测试结果对页岩孔隙结构发育主控因素进行研究。结果表明:研究区页岩发育粒内孔、粒间孔、溶蚀孔和微裂缝,有机质内部偶见孔隙、可见微裂隙,与矿物伴生时周边发育微裂隙;页岩总孔容介于0.00146~0.01081m L/g,介孔占比81.9%,比表面积介于0.35~3.65 m^(2)/g,孔径分布以单峰型为主,分布范围主要在200 nm以内,主峰孔径在45 nm左右,本溪组、太原组页岩孔隙连通性优于山西组,太原组宏孔占比优于本溪组、山西组;页岩总有机碳含量对页岩孔隙发育的影响复杂,对宏孔发育具有一定的积极作用,脆性矿物含量对总孔、介孔发育有积极作用,黏土矿物含量对总孔和介孔发育起消极作用,其中,脆性矿物和黏土矿物通过影响介孔的发育来控制页岩中孔隙的发育程度。基于页岩孔隙结构多尺度定性–定量表征及其控制因素研究对临兴区块海陆过渡相页岩气资源量评价、甜点优选与开发具有重要指导意义,丰富了对海陆过渡相页岩储层的地质认识。 展开更多

关键词 页岩 孔隙结构 孔径分布 压汞 液氮吸附 临兴区块

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工作面上覆老空区火区治理技术 被引量：2

3

作者 孙秉成 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2016年第12期65-67,共3页

针对新疆乌东煤矿+6004301工作面上覆老空区露天火点的特殊条件,通过采用地表黄土回填、灌浆、注凝胶、注液氮等综合防灭火治理技术,该火区得到了有效控制,确保了+6004301工作面安全启封及回采。

关键词 上覆老空区 露头火点 灌浆 注凝胶 注液氮

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页岩全尺度孔径分布测试方法及特征研究 被引量：1

4

作者 崔亚星 熊伟 +2 位作者 左罗 高树生 胡志明 《科技通报》 北大核心 2017年第11期34-38,共5页

页岩孔径分布范围较广,通过单一方法通常难以准确获取。实验分别运用高压压汞、液氮吸附及低温二氧化碳吸附方法获取页岩的不同孔径分布,分析三种方法的适用范围,进而获得页岩全尺度孔径分布。研究表明:高压压汞不能获取页岩的全部孔径... 页岩孔径分布范围较广,通过单一方法通常难以准确获取。实验分别运用高压压汞、液氮吸附及低温二氧化碳吸附方法获取页岩的不同孔径分布,分析三种方法的适用范围,进而获得页岩全尺度孔径分布。研究表明:高压压汞不能获取页岩的全部孔径分布,其孔径测试范围与储层破裂压力有关;与液氮分子相比,低温二氧化碳(0℃)分子具有较高的平均动能,故可以获取孔径小于2 nm的孔径分布。页岩的大孔隙较少,介孔次之,微孔数量众多,微孔与介孔孔隙体积约占总孔隙体积的86.75%~95.56%。虽然微孔体积占比较小,但其比表面积大,能吸附大量页岩气,在含气量计算时仍要引起重视。 展开更多

关键词 页岩 孔径分布 压汞 液氮 二氧化碳

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基于煤的微观结构特征的实验方法对比分析

5

作者 袁媛 何钢 《淮南师范学院学报》 2021年第2期122-125,共4页

“十四五”期间“天蓝地绿水清”的生态环保要求准确测算不同煤阶煤的煤层气含量。煤的表面微观结构对煤层气吸附有决定作用。文章通过对比煤的微观孔隙实验方法,发现不同实验方法对孔隙分布的测算结果不同。压汞实验适用测算孔径范围为... “十四五”期间“天蓝地绿水清”的生态环保要求准确测算不同煤阶煤的煤层气含量。煤的表面微观结构对煤层气吸附有决定作用。文章通过对比煤的微观孔隙实验方法,发现不同实验方法对孔隙分布的测算结果不同。压汞实验适用测算孔径范围为0.003~400μm的孔及裂隙,液氮实验适用测算孔径范围为0.4~500 nm的微小孔和中孔,更小孔径的结构测算应用小角X射线散射光电实验更为合宜。3种实验方法对各个数学模型构建、实验条件设置和实验样品处理有不同要求。通过系统分析实验原理和测算方法并给出应用建议,对准确测试煤的微观结构有重要作用。 展开更多

关键词 孔隙 结构特征 压汞法 液氮吸附法 小角X射线散射

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钻孔注水-注液氮冷裂增透煤的数学模型研究 被引量：7

6

作者 张春会 徐刚 +3 位作者 于永江 李和万 王锡朝 王来贵 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期139-144,共6页

为确定贫水煤层钻孔注水-注液氮增透煤层技术方法的设计技术参数,建立了钻孔注水润湿数学模型,提出了注水时间和润湿半径的计算公式;基于热力学理论,建立了钻孔煤注液氮冷裂增透模型,给出了注液氮冷冻煤层的温度场演化解析解,给出了煤... 为确定贫水煤层钻孔注水-注液氮增透煤层技术方法的设计技术参数,建立了钻孔注水润湿数学模型,提出了注水时间和润湿半径的计算公式;基于热力学理论,建立了钻孔煤注液氮冷裂增透模型,给出了注液氮冷冻煤层的温度场演化解析解,给出了煤层注液氮冷裂增透半径计算公式。利用建立的模型分析了影响煤层工作面钻孔注水-注液氮技术方法效果的因素和规律,结果表明:注水压力8 MPa、储层压力1.1 MPa下,注水8.7 h,注水润湿半径可达1.2 m;液氮冷冻时间增加,冷裂增透半径增大,但增长速率减小;液氮冷冻240 h后,再增加冷冻时间,冷裂增透半径基本不变;液氮冷裂增透180 h,冷裂增透半径为1.2 m,研究为贫水煤层注液氮冷裂增透工程设计提供了指导。 展开更多

关键词 注水 液氮冷裂 临界饱水度 增透 温度场演化

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沁水盆地东部武乡区块泥页岩孔隙结构特征研究 被引量：6

7

作者 曹磊 郭英海 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期230-236,共7页

沁水盆地东部武乡区块煤系伴生泥页岩广泛发育,页岩气资源潜力大,加强该区泥页岩孔隙结构特征的研究对页岩含气性评价以及实现煤层气、页岩气合探共采具有重要意义。为此,以武乡区块X井二叠系山西组泥页岩为主要研究对象,通过高压压汞... 沁水盆地东部武乡区块煤系伴生泥页岩广泛发育,页岩气资源潜力大,加强该区泥页岩孔隙结构特征的研究对页岩含气性评价以及实现煤层气、页岩气合探共采具有重要意义。为此,以武乡区块X井二叠系山西组泥页岩为主要研究对象,通过高压压汞和低温液氮试验手段对沁水盆地东部武乡地区X井泥页岩孔隙结构进行了研究。研究结果表明:沁水盆地武乡区块泥页岩样品吸附曲线呈倒S型,属于Brunauer分类方案中的Ⅱ型曲线。其脱附回线属于IUPAC分类方案中的H2型(兼具H1型及H3型),属De Boer分类方案中的B型(兼具E型及C型)。主要发育裂缝型孔,墨水瓶型孔次之,分选性好,开放型孔较少,连通性较差;目标层属于页岩气较差的储层段,不利于储层的吸附、扩散和渗透,但经压裂改造可改善;压汞试验测得泥页岩主要大量发育孔径在5~7 nm及15 nm左右的孔隙,液氮试验测得沁水盆地武乡区块泥页岩孔隙孔径集中分布在1.18 nm左右;BET比表面积为10.022~15.454 m2/g,平均值约为13.342 m2/g,其中微孔是泥页岩比表面积的主要贡献者;孔隙直径分布在5.56~6.50 nm,平均值为5.75 nm,平均孔径在中孔范围内。总孔隙体积在0.008 12~0.012 54 cm3/g,平均孔体积为0.01 cm3/g。综合液氮压汞的试验分析结果可知,武乡地区X井山西组泥页岩孔隙中主要发育<50 nm的孔,其中2~50 nm的孔是总孔体积的主要贡献者。 展开更多

关键词 泥页岩 孔隙结构 高压压汞 低温液氮

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酸压中液氮伴注对裂缝内降温作用研究 被引量：6

8

作者 蒲阳峰 《石油化工高等学校学报》 CAS 2016年第6期56-60,共5页

采用Fluent软件模拟了酸压伴注液氮时裂缝中温度分布,分析了酸压注入过程中裂缝温度场的变化规律,并对比了液氮伴注对缝内温度场的影响。模拟结果表明,酸液注入后降温作用明显,裂缝入口比裂缝尖端温度低近50℃;液氮比(液氮与混合液体积... 采用Fluent软件模拟了酸压伴注液氮时裂缝中温度分布,分析了酸压注入过程中裂缝温度场的变化规律,并对比了液氮伴注对缝内温度场的影响。模拟结果表明,酸液注入后降温作用明显,裂缝入口比裂缝尖端温度低近50℃;液氮比(液氮与混合液体积比)越高,裂缝中温度越低,液氮比高于13%后,增加液氮比,降温作用明显减弱,对于模拟使用的条件,推荐液氮比13%;液氮伴注降温作用明显,其它条件相同时,伴注液氮能造成约15℃温度差异,因此,液氮伴注能明显增加活酸作用距离。 展开更多

关键词 酸压 液氮伴注 温度场 裂缝

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冲击荷载对无烟煤微纳观孔隙结构的影响 被引量：5

9

作者 王以贤 梁为民 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期73-81,共9页

为了研究冲击荷载对无烟煤微纳观孔隙结构的影响,自河南省焦作矿区赵固二矿矿井采煤工作面采集、制备煤样,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)冲击加载系统模拟冲击波、应力波,通过开展冲击实验,并结合冲击前后煤样压汞及低温液氮实验的测试... 为了研究冲击荷载对无烟煤微纳观孔隙结构的影响,自河南省焦作矿区赵固二矿矿井采煤工作面采集、制备煤样,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)冲击加载系统模拟冲击波、应力波,通过开展冲击实验,并结合冲击前后煤样压汞及低温液氮实验的测试结果,探讨了冲击荷载对无烟煤微纳观孔隙结构的影响。研究结果表明:①冲击荷载作用后无烟煤的总孔容、孔比表面积、孔隙度及退汞效率都呈波动式增加,总体上孔隙数量增多,连通性得到较大改善;②不同方向冲击荷载对煤体孔隙的改造具有差异性,垂直层理方向上的冲击荷载主要使微孔和大孔数量增加,平行层理方向上的冲击荷载主要使微孔和小孔数量增加,而斜交层理方向上的冲击荷载则主要使中孔和大孔数量增加;③不同方向最佳冲击荷载大小不同,垂直层理方向最佳冲击荷载为42.10 MPa,平行层理方向最佳冲击荷载为20.45 MPa,斜交层理方向最佳冲击荷载为56.90 MPa。结论认为,冲击荷载对无烟煤孔隙的改造是全方位的,但由于与层理作用方向不同,不同方向冲击荷载改造孔隙的实际范围会产生差异。 展开更多

关键词 冲击荷载 SHPB 无烟煤 微纳观孔隙 压汞 低温液氮

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井下作业注氮气排液技术 被引量：4

10

作者 王均 《油气井测试》 2008年第1期56-59,共4页

试油测试过程中,为落实地层产能及地层液性,液氮注排技术越来越受到关注。通过介绍液氮注排的工艺技术、安全防护,总结了其技术特点及与其它工艺的联作技术。经现场应用,该技术施工安全,工艺简单、排液速度快,可控制排液深度,特别对含... 试油测试过程中,为落实地层产能及地层液性,液氮注排技术越来越受到关注。通过介绍液氮注排的工艺技术、安全防护,总结了其技术特点及与其它工艺的联作技术。经现场应用,该技术施工安全,工艺简单、排液速度快,可控制排液深度,特别对含天然气井有一定参考借鉴价值。 展开更多

关键词 试油 液氮注排 工艺 安全防护 联作技术

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冲击荷载对无烟煤微观孔隙影响的分形研究 被引量：2

11

作者 王以贤 梁为民 《高压物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期132-142,共11页

为了揭示冲击荷载对无烟煤微观孔隙结构的影响规律,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)冲击实验系统模拟了冲击应力在不同衰减过程中的冲击波和应力波,基于冲击前后压汞实验及低温液氮实验测试数据,运用分形理论,研究了赵固二矿不同方向煤体... 为了揭示冲击荷载对无烟煤微观孔隙结构的影响规律,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)冲击实验系统模拟了冲击应力在不同衰减过程中的冲击波和应力波,基于冲击前后压汞实验及低温液氮实验测试数据,运用分形理论,研究了赵固二矿不同方向煤体(与层理方向分别呈垂直、平行、45°斜交)冲击前后孔隙结构的分形特征。结果表明:对于渗流孔,冲击荷载提高了瓦斯的渗流与运移速度,对于吸附孔,冲击荷载减小了吸附孔的吸附能力,促进了瓦斯的解吸;分形维数具有明显的冲击方向性,且吸附孔的分形维数明显小于渗流孔;不同方向无烟煤的最佳冲击荷载不同,垂直和斜交层理方向的最佳冲击荷载为51.80 MPa,平行层理方向的最佳冲击荷载为28.46 MPa。研究结果可为冲击荷载促进瓦斯抽采机理的探讨提供参考。 展开更多

关键词 冲击荷载 无烟煤 分形理论 微观孔隙 压汞 低温液氮

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基于惰化与降温的采空区注液态惰气优化研究 被引量：1

12

作者 田文兵 贺飞 +1 位作者 回春伟 邓宇鹏 《陕西煤炭》 2023年第2期50-54,共5页

为节约成本,使用廉价的液态二氧化碳替代成本较高的液氮进行采空区注惰,在束管监测采空区注液氮前后自燃“三带”的基础上,通过数值模拟方法,对比采空区单独注液态二氧化碳与液氮,结果发现,液态二氧化碳惰化效果优于液氮,但降温效果较... 为节约成本,使用廉价的液态二氧化碳替代成本较高的液氮进行采空区注惰,在束管监测采空区注液氮前后自燃“三带”的基础上,通过数值模拟方法,对比采空区单独注液态二氧化碳与液氮,结果发现,液态二氧化碳惰化效果优于液氮,但降温效果较液氮差,确定使用液态二氧化碳与液氮联合注惰的优化方案。研究表明,采空区在使用液氮与液态二氧化碳联合注惰时,通过不同比例的液氮与液态二氧化碳混合后对采空区惰化及降温效果的对比,使用40%的液氮与60%的液态二氧化碳联合注惰,可兼有液氮降温与液态二氧化碳惰化的效果,现场监测效果与模拟结果相近,注惰成本节省了一半,经济效益显著。 展开更多

关键词 采空区注惰 液氮 液态二氧化碳 自燃危险区域 采空区温度场

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高压氮气置换甲烷对煤基质孔隙的影响 被引量：2

13

作者 吉小峰 宋党育 +1 位作者 倪小明 李云波 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期74-79,共6页

为探究高压气体吸附–解吸试验对煤基质中孔隙发育规模和结构的影响,选取安鹤矿区鹤壁六矿二1煤层煤样进行了高压氮气置换甲烷吸附–解吸试验,采用低温液氮吸附方法分别测定了高压氮气置换甲烷前后煤的低温液氮吸附解吸曲线,利用BET、BJ... 为探究高压气体吸附–解吸试验对煤基质中孔隙发育规模和结构的影响,选取安鹤矿区鹤壁六矿二1煤层煤样进行了高压氮气置换甲烷吸附–解吸试验,采用低温液氮吸附方法分别测定了高压氮气置换甲烷前后煤的低温液氮吸附解吸曲线,利用BET、BJH和QSDFT 3种分析模型,对煤基质中1.14~300 nm的孔隙规模、分布与结构特征进行了对比分析。分析结果显示煤样的孔容、比表面积和孔隙结构在高压气体置换过程中均发生了变化,孔隙BET比表面积从12.746 0 m^2/g降低到7.227 0 m^2/g,总孔容从0.009 0 cm^3/g降低到0.006 6 cm^3/g;孔隙发育规模与孔径分布均发生明显变化,但孔隙形态基本保持不变,孔径分布的变化主要表现为微孔孔容与比表面积的降低为主,而中孔和大孔基本保持不变。 展开更多

关键词 注氮 低温液氮吸附 孔隙结构 渗透率

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基于分形理论的煤体孔隙结构特征参数研究

14

作者 王伟 赵晓浔 《河南大学学报（自然科学版）》 CAS 2023年第6期729-737,共9页

为了研究沁水盆地煤体内部孔隙结构特征,取樊庄区块内寺河煤矿煤样进行不同粒径煤岩特性试验、压汞试验和液氮吸附试验,结合分形理论结果表明:寺河煤矿煤样以吸附孔发育为主,渗流孔发育为辅,基于孔隙在高压段和低压段不同的变形规律,对... 为了研究沁水盆地煤体内部孔隙结构特征,取樊庄区块内寺河煤矿煤样进行不同粒径煤岩特性试验、压汞试验和液氮吸附试验,结合分形理论结果表明:寺河煤矿煤样以吸附孔发育为主,渗流孔发育为辅,基于孔隙在高压段和低压段不同的变形规律,对孔隙尺度界限进行了重新界定,获得孔隙体积占比以及孔隙表面积占比,随着粒径的减小,吸附孔相比于渗流孔体积逐渐增加,通过液氮吸附试验弥补了压汞试验由于进汞压力大导致煤样破坏,高压段试验不准确的缺点,得到了煤样孔结构分形特征. 展开更多

关键词 压汞试验 液氮吸附试验 孔裂隙特征 分形维数 分形规律

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细菌厌氧降解对烟煤孔隙及分形特征的影响 被引量：1

15

作者 张攀攀 郭红光 +1 位作者 段凯鑫 陈超 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2020年第10期213-217,共5页

为研究细菌厌氧降解对烟煤孔隙及分形特征的影响,通过高压压汞和低温液氮吸附对烟煤孔隙发育变化进行表征,分别利用Menger模型和FHH模型进行分形特征分析。结果表明:细菌厌氧降解后,一方面降解残煤微孔、过渡孔以及中孔孔容降低,比表面... 为研究细菌厌氧降解对烟煤孔隙及分形特征的影响,通过高压压汞和低温液氮吸附对烟煤孔隙发育变化进行表征,分别利用Menger模型和FHH模型进行分形特征分析。结果表明:细菌厌氧降解后,一方面降解残煤微孔、过渡孔以及中孔孔容降低,比表面积降低更为显著,但同时也发现大孔孔容增加;另一方面降解残煤分形维数明显降低,表面粗糙程度降低,孔隙发育趋于简单;说明细菌厌氧降解后烟煤对煤层气吸附能力降低,而渗流能力部分增加。 展开更多

关键词 厌氧降解 纳米孔隙 分形维数 高压压汞 低温液氮吸附

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长庆气田液氮伴注工艺监测技术的研究与改进

16

作者 赵伯平 谭爱兵 侯光东 《低渗透油气田》 2010年第1期118-120,共3页

长庆气田过去在天然气井压裂过程中，由于液氮泵车与S＆S-2000型压裂车纽不能配套使用，现场无法实时采集液氮数据，影响了压裂过程的监测，给压裂资料的分析带来了不利的影响。本文将结合长庆气田S＆S-2000型压裂设备和液氯泵车特点，... 长庆气田过去在天然气井压裂过程中，由于液氮泵车与S＆S-2000型压裂车纽不能配套使用，现场无法实时采集液氮数据，影响了压裂过程的监测，给压裂资料的分析带来了不利的影响。本文将结合长庆气田S＆S-2000型压裂设备和液氯泵车特点，对设备进行配套改造，使之能准确监测、记录液氮的数据，满足现场施工的要求。该项技术的成功不但提供了准确的液氮原始资料，而且有利于气井压后排液效果的分析和液氮伴注工艺的发展，从而促进了气井压裂工艺技术的进一步完善。 展开更多

关键词 长庆气田 液氮伴注 监测 数据采集

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