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文檔簡介

采油工程基礎(chǔ)知識1.采油工程的定義采油工程:

油田開采過程中根據(jù)開發(fā)目標(biāo)通過生產(chǎn)井和注入井所采取的工程技術(shù)措施的總稱。油氣高效入井經(jīng)濟(jì)有效舉升油氣田開發(fā)效益第一章、采油工程基礎(chǔ)知識(1)油氣高效入井技術(shù)措施:通過各種物理、化學(xué)作用處理油氣層。酸處理技術(shù)壓裂技術(shù)波場處理技術(shù)微生物技術(shù)熱力技術(shù)……第一章、采油工程基礎(chǔ)知識(2)經(jīng)濟(jì)有效舉升實(shí)質(zhì):實(shí)現(xiàn)流體向高處流動(dòng)保證生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行效率和油氣資源開發(fā)經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)現(xiàn)入井油氣等流體向地面的流動(dòng)。第一章、采油工程基礎(chǔ)知識采油工程系統(tǒng)組成油藏:具有一定儲存和流動(dòng)特性的孔隙或裂縫介質(zhì)系統(tǒng)人工建造系統(tǒng):井底、井筒、井口裝置、采油設(shè)備、注水設(shè)備以及地面集輸、分離和儲存設(shè)備等。經(jīng)濟(jì)有效地提高油井產(chǎn)量和原油采收率采油工程目標(biāo)第一章、采油工程基礎(chǔ)知識采油工程特點(diǎn):涉及的技術(shù)面廣、綜合性強(qiáng)而又復(fù)雜與油藏工程、地面工程和鉆井工程等緊密聯(lián)系工作對象是條件隨油藏動(dòng)態(tài)不斷變化的采、注井難度大涉及油田開發(fā)的重要決策和經(jīng)濟(jì)效益第一章、采油工程基礎(chǔ)知識2.采油工程技術(shù)水平情況采油工程技術(shù)是決定油田產(chǎn)量高低、采油速度快慢、最終采收率大小、經(jīng)濟(jì)效益的優(yōu)劣等重要問題的關(guān)鍵技術(shù)。中國采油工程技術(shù)大致經(jīng)歷了5個(gè)階段:(1)50~60年代初的探索、試驗(yàn)階段(2)60~70年代分層開采工藝配套技術(shù)發(fā)展階段(3)70~80年代多種油藏類型采油工藝技術(shù)發(fā)展階段(4)80~90年代采油工程新技術(shù)重點(diǎn)突破發(fā)展階段(5)90年代中期以來采油系統(tǒng)工程形成和發(fā)展階段第一章、采油工程基礎(chǔ)知識采油工程技術(shù)面臨難題:高含水油田開采低滲透油田開發(fā)西部沙漠超深油田開采海洋和灘海油田開發(fā)建設(shè)稠油和超稠油油田開采……要求:采油工程技術(shù)達(dá)到更高的水平,以創(chuàng)造更高的效益。第一章、采油工程基礎(chǔ)知識3.采油工程的任務(wù)當(dāng)前和未來采油工程的兩大任務(wù):如何采用先進(jìn)適用的技術(shù)提高已開發(fā)油氣田采收率、提高油氣井產(chǎn)量以及降低油氣生產(chǎn)成本?如何依靠技術(shù)進(jìn)步和技術(shù)創(chuàng)新將未投入開發(fā)的油田投入開發(fā)?第一章、采油工程基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)目標(biāo):

掌握采油工程師的工作技能,接受嚴(yán)格的采油工程基本訓(xùn)練,具有分析和解決采油工程實(shí)際問題的能力,以勝任工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管理、科技開發(fā)和應(yīng)用研究等方面的工作。只有這樣,才能適應(yīng)和服務(wù)于不斷發(fā)展的石油工業(yè),才能運(yùn)用自己的知識去迎接石油工業(yè)新技術(shù)的挑戰(zhàn)。第一章、采油工程基礎(chǔ)知識鉆井、測井、下套管、固井、完成方法、下油管裝井口、誘流。固井鉆井下套管井地面與地下連通目的層與井筒連接油氣井井壁井段井口井徑井底井身井深完井第一節(jié)油水井結(jié)構(gòu)(1)定義——采油目的層以上井段須下入專用套管的層次、深度以及相應(yīng)的井眼(鉆頭)尺寸。

一、井身結(jié)構(gòu)(2)復(fù)雜地質(zhì)條件的井身結(jié)構(gòu)高壓地層(油、氣、水)易坍塌地層第一節(jié)油水井結(jié)構(gòu)導(dǎo)管1、加固地表松軟地層、流砂層,保證鉆井工作順利進(jìn)行。2、承擔(dān)以后幾層套管的部分重量。1、保護(hù)井口附近地表層;2、保證鉆具正常鉆進(jìn),及井眼垂直。表層套管技術(shù)套管封固高壓氣、水層,低壓漏失層、易坍塌的層。防噴防漏。生產(chǎn)套管用以保護(hù)井壁,封固油氣層,達(dá)到分層開采、分層測試、分層改造的目的。第一節(jié)油水井結(jié)構(gòu)二、油井完成方法1、定義——使油氣井井底與生產(chǎn)目的層相連通的特定連通方式稱油井完井方法。第一節(jié)油水井結(jié)構(gòu)2、油井完成的內(nèi)容:確定井深結(jié)構(gòu),下套管固井和給油流流入井底一個(gè)通道3、合理的油井完成方法:⑴具有較大的滲流面積⑵具有較好的出油條件⑶保護(hù)油層防止層間的串通4、類型①裸眼完井方式先期裸眼完井復(fù)合型完井方式后期裸眼完井②射孔完井方式套管射孔完井尾管射孔完井③割縫襯管完井方式④礫石充填完井方式直接充填礫石預(yù)制充填礫石⑤貫眼完井方式4、類型(1)裸眼完井方式裸眼完井方式分為先期裸眼完井復(fù)合型完井方式后期裸眼完井4、類型(1)裸眼完井方式——先期裸眼完井方式

先期裸眼完井方式是鉆頭鉆至油層頂界附近后,下套管注水泥固井。水泥漿上返至預(yù)定的設(shè)計(jì)高度后,再從套管中下入直徑較小的鉆頭,鉆開油層至設(shè)計(jì)井深完井表層套管生產(chǎn)套管水泥環(huán)油層(1)裸眼完井方式——復(fù)合型完井方式

有的厚油層適合于裸眼完成,但上部有氣頂或頂界附近又有水層時(shí),可以將生產(chǎn)套管下過油氣界面,使其封隔油氣的上部,然后裸眼完井,必要時(shí)再射開其中的含油段,稱之為復(fù)合型完井方式。4、類型(1)裸眼完井方式——后期裸眼完井方式

不更換鉆頭,直至鉆穿油層至設(shè)計(jì)井深,然后下套管至油層頂界附近,注水泥固井。4、類型裸眼完井優(yōu)點(diǎn)油層完全裸露,油層具有最大的滲流面積,產(chǎn)能較高,完善程度高。裸眼完井缺點(diǎn)不能克服井壁坍塌和油層出砂對油井生產(chǎn)的影響不能克服生產(chǎn)層范圍內(nèi)不同壓力的油、氣、水層的相互干擾無法進(jìn)行選擇性酸化或壓裂(2)射孔完井方式套管射孔完井尾管射孔完井射孔完井方式分為4、類型(2)射孔完井方式——套管射孔完井

套管射孔完井是鉆穿油層直至設(shè)計(jì)井深,然后下生產(chǎn)套管至油層底部注水泥固井,最后射孔。射孔彈射穿油層套管,水泥環(huán)并穿透油層至某一深度,建立起油流的通道4、類型****************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************套管射孔完井優(yōu)點(diǎn)

可選擇性的射開不同壓力,不同物性的油層,以避免層間干擾可避開夾層水,底水和氣頂,避開夾層的坍塌具備實(shí)施分層注、采和選擇性壓裂或酸化等分層作業(yè)的條件缺點(diǎn):出油面積小,完善程度差對井深和射孔深度要求嚴(yán)格對固井質(zhì)量要求高,水泥漿可能損害油氣層(2)射孔完井方式——尾管射孔完井尾管射孔完井是在鉆頭鉆至油層頂界后,下套管注水泥固井,然后用小一級的鉆頭鉆穿油層至設(shè)計(jì)井深,用鉆具將尾管送下并懸掛在套管上,再對尾管注水泥固井,然后射孔4、類型****************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************尾管射孔完井優(yōu)點(diǎn)

可以采用與油層相配伍的鉆井液,以平衡壓力,欠平衡壓力的方法打開油層,有利于保護(hù)油層;可以減少套管重量和固井水泥的用量,從而降低完井成本完井方式適用的地質(zhì)條件射孔完井有氣頂,或有底水,或有含水夾層及易塌夾層等復(fù)雜地質(zhì)條件,因而要求實(shí)施分隔層段的儲層各分層之間存在壓力、巖性等差異,因而要求實(shí)施分層測試、分層采油、分層注水、分層處理的油層要求實(shí)施大規(guī)模水力壓裂作業(yè)的低滲透儲層含油層段長、夾層厚度大、不適于裸眼完井的構(gòu)造復(fù)雜的油氣藏裸眼完井巖性堅(jiān)硬致密、天然裂隙發(fā)育、井壁穩(wěn)定不坍塌的碳酸鹽巖或砂巖儲層無氣頂、無底水、無含水夾層及易塌夾層的儲層單一厚儲層,或壓力、巖性基本一致的多層儲層不準(zhǔn)備實(shí)施封隔層段及選擇性處理的儲層復(fù)合型完井同裸眼完井有氣頂或儲層頂屆附近有高壓水層,但無底水的儲層(3)割縫襯管完井方式——改進(jìn)前用同尺寸鉆頭鉆穿油層后,套管柱下端連接襯管下入油層部位,通過套管外封隔器和注水泥接頭固井封隔油層頂界以上的環(huán)形空間4、類型(3)割縫襯管完井方式——改進(jìn)后鉆頭鉆至油層頂界后,先下套管注水泥固井,再從套管中下入直徑小一級的鉆頭鉆穿油層至設(shè)計(jì)井深,最后在油層部位下入預(yù)選的割縫襯管,依靠襯管頂部的襯管懸掛器,將襯管掛在套管上,并密封襯管和套管之間的環(huán)形空間,使油氣通過襯管的割縫流入井筒。4、類型****************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************割縫襯管完井優(yōu)點(diǎn)油層不會遭受固井水泥漿的損害;可以采用與油層相配伍的鉆井液或其他保護(hù)油層的鉆井技術(shù)鉆開油層;當(dāng)割縫襯管發(fā)生磨損或失效時(shí)也可以起出修理或更換。二、井底完成方法——類型(4)礫石充填完井方式礫石充填直接充填礫石預(yù)制充填礫石裸眼礫石充填套管內(nèi)礫石充填二、井底完成方法——類型(4)礫石充填完井方式——直接礫石充填

直接充填是先將繞絲篩管或襯管下入油層井內(nèi)部分,然后用充填液將在地面上預(yù)先選好的礫石泵送至繞絲篩管(或襯管)與井眼或繞絲篩管與套管之間的環(huán)形空間內(nèi),構(gòu)成一個(gè)礫石充填層,以阻擋油層砂流入井筒,達(dá)到保護(hù)井壁、防砂入井的目的。二、井底完成方法——類型(4)礫石充填完井方式——裸眼礫石充填鉆頭鉆至油層頂界以上約3m后,下技術(shù)套管注水泥固井,再用小一級的鉆頭鉆穿水泥塞,鉆開油層至設(shè)計(jì)井深,然后更換擴(kuò)張式鉆頭將油層部位的井徑擴(kuò)大到技術(shù)套管的1.5-2倍,以確保充填礫石時(shí)有較大的環(huán)形空間,增加防砂層的厚度,提高防砂效果。二、井底完成方法——類型(4)礫石充填完井方式——套管內(nèi)礫石充填

鉆頭鉆穿油層至設(shè)計(jì)井深后,下油層套管于油層底部,注水泥固井,然后對油層部位射孔。要求采用高孔密、大孔徑射孔以增大充填流通面積,有時(shí)還把套管外的油層砂沖掉,以便向孔眼外的周圍油層填入礫石,避免礫石和充填砂混合而增大滲流阻力。二、井底完成方法——類型(4)礫石充填完井方式——預(yù)制礫石充填

該方法是在地面預(yù)先將符合油層特性要求的礫石填入具有內(nèi)、外雙層繞絲篩管的環(huán)形空間而制成的防砂管,將此種篩管下入井內(nèi),對準(zhǔn)出砂層位進(jìn)行防砂。二、井底完成方法——類型(5)貫眼完井方式

該方法是現(xiàn)鉆穿油層,然后在油層井段部位下入帶眼套管。固井時(shí)采用特殊工藝,保證油層部位不注進(jìn)水泥。完井方式適用的地質(zhì)條件割縫襯管完井無氣頂、無底水、無含水夾層及易塌夾層的儲層單一厚儲層,或壓力、巖性基本一致的多層儲層不準(zhǔn)備實(shí)施分隔層段及選擇性處理的儲層巖性較為疏松的中、粗砂粒儲層裸眼礫石充填無氣頂、無底水、無含水夾層的儲層單一厚儲層,或壓力、巖性基本一致的多層儲層不準(zhǔn)備實(shí)施分隔層段及選擇性處理的儲層巖性疏松且出砂嚴(yán)重的中、粗、細(xì)砂粒儲層套管內(nèi)礫石充填有氣頂,或有底水,或有含水夾層及易塌夾層等復(fù)雜地質(zhì)條件,因而要求實(shí)施分隔層段的儲層各分層之間存在壓力、巖性等差異,因而要求實(shí)施選擇性處理的儲層巖性疏松且出砂嚴(yán)重的中、粗、細(xì)砂粒儲層三、完井方法評價(jià)基本原則:針對油氣藏具體地質(zhì)條件,結(jié)合要求進(jìn)行短期和長期的綜合效益評價(jià)考慮工程。水力學(xué)不完善井:油流入井時(shí),有附加阻力存在的油井。(表皮系數(shù)S?0)水力學(xué)不完善井類型:鉆開程度不完善油井、鉆開性質(zhì)不完善油井、雙重不完善油井。水力學(xué)完善井:若油井生產(chǎn)層段完全鉆穿裸露,井壁周圍巖層未受任何污染,仍保持其原有的滲濾性質(zhì),裸露的井眼半徑等于鉆開油層鉆頭的半徑,這種油井被稱為水力學(xué)完善井(表皮系數(shù)S=0)課后作業(yè)1、名詞解釋:油井、井身結(jié)構(gòu)完井方法、水力學(xué)完善井、水力學(xué)不完善井。2、填空:(1)一口復(fù)雜井要下四層管即:

、

、

。(2)一口井從開鉆到正常投入生產(chǎn)一般要經(jīng)過

、

、

、

、

、

。

(3)一個(gè)合理完井方法,應(yīng)使

,并且能保護(hù)

。

(4)常用的油井完井方法一般分

、

、

、

。(5)裸眼完井方法分為:

、

、

。(6)射孔完井方法分為:

、

。(7)礫石充填分為:

、

。(8)水力學(xué)不完善井有三種類型:

、

、

。(9)在一般情況下

,表示不完善井。

表示完善井,

表示超完善井(10)完善井產(chǎn)量常被稱為油井的理論產(chǎn)量。是指

最大產(chǎn)量。不完善油井產(chǎn)量是

的產(chǎn)量,即油井實(shí)際產(chǎn)量3、優(yōu)選完井方法的基本原則是什么?96、鉆井時(shí)的方補(bǔ)心與套管頭的距離叫()。A、射開油層頂部深度B、射開油層底部深度C、套補(bǔ)距D、人工井底97、油層套管的下入深度是根據(jù)()的深度和完井的方法而決定的。A、鉆井B、人工井底C、高壓水層D、生產(chǎn)層位()64、帶套管四通的采油樹,其油補(bǔ)距是四通下法蘭面至補(bǔ)心上平面的距離。三、注水井結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)原理(一)注水井結(jié)構(gòu)注水井結(jié)構(gòu)——是指在完鉆井基礎(chǔ)上,在井筒套管內(nèi)下入油管、配水管柱,再配以井口裝置。××注水井管柱示意圖空心配水器××××mY341封隔器××××m空心配水器××××m××××m底篩堵人工井底注入層注入層停注層Y341封隔器××××m3-5mm10mmссссp井口+H井深×r注入水-p損失>p油層注水能量傳遞過程:(1)套管規(guī)范:下入的套管直徑與壁厚,如φ141mm×7.72mm。(2)油管規(guī)范及下入深度:下入油管的直徑與壁厚(φ62mm×5.5mm)及下入油管的底部到方補(bǔ)心的距離(米)。(3)注水管柱深度及級數(shù):即下入管柱有幾級幾段封隔器。(4)油層中部深度:主力油層深度至方補(bǔ)心的距離(米)。(5)井口裝置:所采用的采油樹型號。注水井井深結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)一、自噴井結(jié)構(gòu)自噴井結(jié)構(gòu)——是指在完鉆井基礎(chǔ)上,在井筒套管內(nèi)下入油管及喇叭口,再配以井口裝置。油層井口裝置油管套管喇叭口噴出液量四、采油井結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)原理四、采油井結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)原理指在完鉆井深結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,在井筒套管內(nèi)下入的油管、抽油桿、抽油泵、篩管等分層管柱,再配以采油樹、地面抽油機(jī)設(shè)備。抽油井結(jié)構(gòu)示意圖φ57泵1395.78泄油器凡爾1396.031798.78Y211-114F1395.582215.02224.1S37KXK623-71791.90磁防蠟器人工井底2464.56二、抽油井結(jié)構(gòu)(1)抽油泵規(guī)格:泵徑,mm。(2)抽油泵深度:泵筒下入深度,m。(3)吸入口深度:泵進(jìn)液孔深度,m。(4)抽油桿深度及規(guī)范:活塞深度及抽油桿的直徑。(5)油管規(guī)格:下入油管的直徑。(6)套管規(guī)格及深度:下入套管直徑及深度。(7)采油樹型號:井口實(shí)際安裝的。(8)抽油機(jī)型號:即井口實(shí)際安裝的抽油機(jī)型號。98、在完鉆井身結(jié)構(gòu)井筒套管內(nèi)下入油管及配水管柱與井口裝置即采油樹組成的叫()A、注水井結(jié)構(gòu)B、自噴井結(jié)構(gòu)C、抽油機(jī)井結(jié)構(gòu)D、電動(dòng)潛油泵井結(jié)構(gòu)99、在注水井內(nèi)不下()。A、配水器B、配產(chǎn)器C、油管D、絲堵100、注水井結(jié)構(gòu)主要是由()組成的。A、套管、油管、配水器B、套管、油管、配產(chǎn)器C、套管、油管、配水器、配產(chǎn)器D、套管、油管、配水器、采油樹()65、注水井結(jié)構(gòu)是在完鉆井身結(jié)構(gòu)井筒套管內(nèi)下入油管及配水管柱與井口裝置,即采油樹組成的。()66、注水井結(jié)構(gòu)是在完鉆井身結(jié)構(gòu)井筒油管內(nèi)下入配水管柱與井口裝置,即采油樹組成的。第二章

自噴與氣舉采油人工舉升采油自噴采油采油方法分類人工給井筒流體增加能量將井底原油舉升至地面的采油方式。利用油層自身能量將原油舉升到地面的采油方式。第二章

自噴與氣舉采油一、自噴井結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)原理自噴井結(jié)構(gòu)——是指在完鉆井基礎(chǔ)上,在井筒套管內(nèi)下入油管及喇叭口,再配以井口裝置。油層井口裝置油管套管喇叭口噴出液量第一節(jié)自噴采油一、自噴井結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)原理自噴井生產(chǎn)原理——油層流體依靠本身的壓力從油層流到井底,剩余能量(井底壓力)舉升液體由井底到達(dá)井口,通過油嘴噴出。能量傳遞過程:P井底流壓=H井深×r混合液+p損失+p井口油壓井口裝置油管套管喇叭口噴出液量第一節(jié)自噴采油自噴采油特點(diǎn)地層能量大,不需要外部補(bǔ)充能量,地面和井的設(shè)備簡單,成本低、投資少、效益高、管理方便,但時(shí)間短第一節(jié)自噴采油自噴井生產(chǎn)的四個(gè)基本流動(dòng)過程地面水平或傾斜管流地層滲流井筒多相管流嘴流—生產(chǎn)流體通過油嘴(節(jié)流器)的流動(dòng)1、自噴井的流動(dòng)方式二、自噴井的流動(dòng)方式及能量消耗第一節(jié)自噴采油井口到分離器—地面水平或傾斜管流井底到井口的流動(dòng)—井筒多相管流油層到井底的流動(dòng)—地層滲流—生產(chǎn)流體通過油嘴(節(jié)流器)的流動(dòng)嘴流霧流環(huán)流段塞流泡流純油流1、自噴井的流動(dòng)方式多相水平管流能量消耗—流體通過各種管線時(shí)產(chǎn)生的局部水利損失和沿管線流動(dòng)的沿程水利損失等井筒多相管流能量消耗—流體克服井筒內(nèi)液柱的重力和原油與井筒管壁的摩擦阻力地層滲流能量消耗是:流體克服在多孔介質(zhì)-巖石中的滲硫阻力—原油經(jīng)過嘴流時(shí)要消耗一定的能量嘴流2、自噴井能量消耗三、自噴井的主要地面設(shè)備自噴井口流程的作用:1、調(diào)節(jié)和控制井口產(chǎn)量2、錄取油井第一性動(dòng)態(tài)資料3、對油井產(chǎn)物和井口設(shè)備加熱保溫4、計(jì)量油氣的產(chǎn)量第一節(jié)自噴采油三、自噴井的主要地面設(shè)備采油樹的組成(1)、油管頭(2)、套管頭(3)、采油樹本體油嘴的作用:控制油井生產(chǎn)油嘴的種類:1、簡易式油嘴2、可調(diào)節(jié)油嘴3、慮網(wǎng)式油嘴4、井下油嘴(1)、懸掛油管、承托井內(nèi)全部油管的重量(2)、密封油、套管之間的環(huán)形空間(3)、控制和調(diào)節(jié)油井的生產(chǎn);(4)、錄取油、套壓力資料,測試,清蠟等日常管理;(5)、保證各項(xiàng)作業(yè)的順利進(jìn)行。第一節(jié)自噴采油四、自噴井生產(chǎn)制度的制定自噴井合理的工作制度:(1)、保證油井在較長時(shí)間內(nèi)以較高的產(chǎn)量保持穩(wěn)定,使油田達(dá)到較高的采油速度。(2)、既能充分利用地層能量又不破壞油層結(jié)構(gòu)。(3)、保證水線均勻推進(jìn),獲得較長的無水采油期。(4)、對于飽和壓力較高的油田,應(yīng)使流飽壓差控制合理。(5)、獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。第一節(jié)自噴采油五、自噴井的管理(2)取全取準(zhǔn)資料,搞好油井動(dòng)態(tài)分析。(3)管好油井設(shè)備保,證油井生產(chǎn)。(1)管好生產(chǎn)壓差,使油井在合理的壓差下生產(chǎn)。第一節(jié)自噴采油小結(jié)(2)自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)一般包括四個(gè)基本流動(dòng)過程,每一過程遵循各自的流動(dòng)規(guī)律。(3)在自噴井生長過程中是依靠油嘴來調(diào)節(jié)產(chǎn)量的。(4)自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括產(chǎn)量的預(yù)測、油嘴的選擇、生產(chǎn)管柱的選擇、出油管線的選擇、停噴條件的預(yù)測等。(1)自噴井的能量來源是地層壓力,流壓(剩余油層壓力)是舉升原油的動(dòng)力。第一節(jié)自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)分析101、在自噴井內(nèi)不下()。A、配水器B、配產(chǎn)器C、油管D、喇叭口102、自噴井結(jié)構(gòu)主要是由()組成的。A、套管、油管、配水器B、套管

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