CN105068144A - 一种油气输导体系定量评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种油气输导体系定量评价方法,该方法将地质分析与层次分析相结合,更全面地考虑了断层-砂体输导体系中断层、砂体输导性能的各种影响参数,包括断层活动性、断层两侧岩性对置关系、纵向上的断面形态、走向上的断面形态、断层级别,以及砂体有效厚度、孔隙度与渗透率、砂体顶面形态、砂体坡度、沉积相,在断层、砂体输导体多参数地质分析的基础上,采用层次分析的数学方法,将多个参数在输导体系中的作用大小统一考虑,实现了断层-砂体输导体系的定量评价,同时可以对不同构造单元输导体系输导性能进行定量对比,更易于优选有利的勘探区,与现有评价方法相比,其对输导体系的地质分析和定量评价更为准确,有效提高了油气勘探的成功率。
Description
技术领域
本发明属于油气地质勘探技术领域,具体地说,涉及一种油气输导体系定量评价方法。
背景技术
油气输导体系(petroleummigrationpathways)最早是由Gussow于1954年提出,定义为主要是受构造形态控制的有限的流体运移路径。随着输导体系的发展,目前大多数学者都将其定义为:油气从烃源岩到圈闭过程中所经历的所有路径网及其相关围岩,包括连通砂体、断层、不整合及其组合(张照录,2000)。该定义一方面明确了输导体系的要素组成,另一方面暗示了输导体系与烃源岩及圈闭的关系,即输导体系必须以某种方式连接烃源岩与圈闭。它作为油气成藏中连接生烃与圈闭之间的“桥梁与纽带”,在某种程度上决定着含油气盆地内各种圈闭最终能否成为油气藏及油气聚集的数量,而且决定着油气在地下向何处运移,在何处成藏及成藏类型(付广,2001)。
对于输导***来说,目前主要是对其静态要素即断层、储集砂体、不整合面的研究,其中断层和储集砂体在陆相断陷盆地的油气运聚中尤为有效。
断层是控制油气运聚和散失的主要因素,作为流体重要的纵向输导体,在油气成藏中具有重要作用。关于断层对油气运聚所起的作用,一些学者认为断层只是作为油气运移的通道或油气运移的遮挡面,以Allan和Dowrey等为代表的学者认为断层封堵性取决于断裂两盘的岩性对接关系和地层形态。目前多数学者认为,断层既是油气运移通道,又是油气封堵面,具有开启和封闭双重性(Chapman,1981;Hooper,1991;吕延防等,2002)。当断层在某一部位开启,会导致油气的纵向或侧向运移,而在某一部位封闭时,则会导致油气的聚集成藏。国内外大量含油气盆地油气沿断层纵向多层系富集的特点,为断层既是运移通道、又是遮挡面的双重性观点提供了证据。油气在断层带中的运移不可能是均一的。断裂带物质的非均一性、断裂带几何形态的不规则等都是导致油气在断裂带上不均一运移的重要因素。
目前关于断层定量评价的方法主要体现在断层活动性、封闭性方面。定量研究生长断层的活动性,主要是计算断层的生长指数、断层落差和断层活动强度,其中正断层生长指数、断层落差越大,断层活动越强烈;断层活动强度可以用断距、断层年龄和断层活动速率来表征。断层封闭性方面,Bouvier(1989)、Lindsay(1993)和Yielding(1997)等分别提出并应用CSP(泥岩涂抹潜力)、SSF(泥岩涂抹因子)、SGR(断层泥比率)定量评价断层封闭性,其中断层两侧的岩性配置关系对于断层侧向封闭性具有重要的作用。
储集砂体输导体是最普遍和最重要的一种油气输导***。储集层构成输导体必须满足以下几个条件:储集层具有一定厚度、平面上连通性好、其分布广、孔渗性好、围岩封闭性好、古产状有利,与油源区比邻。由于沉积学、高分辨率层序地层学、地震岩性预测和地层模拟技术的发展和综合应用,砂岩输导***分布的预测能力已明显提高。同时水-岩反应过程和成岩机理及其控制因素的研究已取得了重要的进展,也为砂岩输导能力的有效预测奠定了基础。其中对砂层输导***的研究主要侧重在模拟实验方面,通过模拟认为:油的运移呈跳跃式和脉动式,沿着优势路径进行,存在着一个临界注油速率。通过对均质砂层的油气运移模拟,得出以下结论:油垂向充注进入砂层垂向运移时,油的运移通道比较宽,油可以发生大量的弥散作用,散失量很大;而侧向运移时,运移通道较窄,并且主要限于砂层顶部较小的区域,运移效率较高。
在实际盆地中,储层砂体输导层往往是非均质的,在宏观上表现为岩性、岩相的频繁变化,在微观上则主要受粒度大小、胶结物含量、成岩作用等的影响(李铁军,2001)。
无论是在断层还是在砂体输导***中,优势通道是油气优先选择运移的路线。从量上讲,优势通道仅占油气输导***的极少部分,但它输导的油气可能占输导***输导油气总量的绝大部分。因此,“优势通道”也可俗称为油气运移的“高速公路”。处在优势通道上的圈闭容易富集油气形成油气藏,约有70%的油气藏位于优势通道上(李明诚,2004)。姜振学、庞雄奇等(2005)根据地质分析和实验室模拟,提出油气总是沿阻力最小和分力最大的优势通道方向运移,并指出油气优势运移通道存在级差优势通道、分隔优势通道、流向优势通道、流压优势通道、断面优势通道5种基本模式。
综合来看,油气输导体系具有主导性与复合性、非均质性和变化性三大特点(曾溅辉等,2002)。不同的盆地类型和不同的构造单元,表现为以某一类或两类输导体起主导作用,同时亦表现为两种甚至多种输导体的复合。同时,由于输导介质本身存在非均质性和变化性,导致随着时间和空间的变化,油气输导体类型也会发生相应的变化。因此在输导体系的研究中,必须充分考虑各种因素的影响。
目前,对输导体系中断层活动性、封闭性、砂体厚度、物性等单参数的半定量-定量评价方法已经基本成熟,但油气由烃源岩向圈闭的运移通道往往是受多参数共同控制,所以仅仅通过输导体中单参数的评价很难实现整个输导体系输导性能的准确分析。
对于不同构造单元,由于断层、储层砂体主要输导体的发育情况存在一定的差异,仅仅通过各输导体的分析,很难对不同构造单元输导体系进行对比,进而会影响有利勘探区的优选排序,并导致油气勘探成功率的降低。
目前,油气输导体系的评价方法仍处于不断地探索中,主要包括地质法、地球物理法、地球化学法和数值模拟法,其中地质法、地球物理法和数值模拟法主要是基于构造、沉积等地质分析来确定可能的输导体系,地球化学法主要利用原油的地球化学参数来示踪是否存在输导体系,这些方法对于定性评价输导体系是否有效具有一定的应用效果,但无法实现输导体系输导性能的定量评价,阻碍了下一步有利油气勘探区的评价和优选。
综上可知,现有涉及输导体系的定量评价存在以下缺点:
(1)现今涉及的输导体系定量评价方法多是针对单个输导体的单参数进行,没有同时考虑多参数来实现整个输导体系的定量评价,对输导体系输导性能的评价不够全面、准确、直观。
(2)现今对整个输导体系的评价主要为定性评价,不同构造单元之间由于输导体的差异,往往难以进行各输导体系输导性能的对比,制约了有利勘探区的优选,降低了油气勘探成功率。
发明内容
本发明针对现有对油气输导体系进行评价过程中存在的上述不足,提供了一种油气输导体系定量评价方法,该方法将地质分析与层次分析相结合,在断层、砂体输导体多参数地质分析的基础上,采用层次分析的数学方法实现对输导体系的定量评价,解决了以往难以同时考虑多因素对输导体系进行定量评价的不足,在输导体系输导性能定量评价、不同构造单元输导体系输导性能对比和有利油气勘探区优选方面具有重要意义。
根据本发明实施例,提供了一种油气输导体系定量评价方法,含有以下步骤:
断层输导要素的地质分析:结合油气分布和油气显示情况分析断层活动性、断层两侧岩性对置关系、纵向上的断面形态、走向上的断面形态、断层级别五个参数对油气运聚的控制作用,确定上述五个参数对断层输导性能贡献程度的相对大小;
砂体输导要素的地质分析:结合油气分布和油气显示情况分析砂体有效厚度、孔隙度与渗透率、砂体顶面形态、砂体坡度、沉积相五个参数对油气运聚的控制作用,确定上述五个参数对砂体输导性能贡献程度的相对大小;
通过层次分析定量表征输导体系输导性能:采用层次分析法,将断层-砂体输导体系输导性能视为总目标,断层、砂体输导体输导性能视为子目标,断层、砂体的各输导参数视为各要素,建立层次结构模型;
采用同一层次两两比较的方法,结合各输导体地质分析确定同一层次中各要素的相对重要性,建立判别矩阵并给出各要素的权值;
结合各输导体地质分析确定单要素内部差异对输导性能的影响,建立各要素自身的评价标准,并根据单要素的实际情况采用评价标准对其量化赋值;
通过公式(1)和公式(2)分别对子目标的断层、砂体输导体输导性能进行定量评价,公式(1)和公式(2)的表达式如下:
式中,Tf表示断层输导体输导性能;Ts表示砂体输导体输导性能;ri表示要素i相对于子目标贡献权值;si表示要素i自身评价分值;n表示要素个数;
通过公式(3)对总目标断层-砂体输导体系输导性能进行定量评价,实现各构造带输导体系输导性能的定量对比,公式(3)的表达式如下:
式中,Ta表示整个输导体系的输导性能;kf、ks分别是输导体系中断层输导体、砂体输导体的权值,ri表示要素i相对于子目标贡献权值;si表示要素i自身评价分值;n表示要素个数。
在根据本发明实施例的定量评价方法中,对断层输导要素进行地质分析的具体步骤为:
统计断层两侧对应地层发育的差异和地层沉积时间,计算断层的活动性参数断层活动速率,并结合油气成藏期与断层活动期的关系及油气分布,分析断层活动性差异对油气运移的控制作用;
结合断层两侧地层的岩性组合关系,绘制断层两侧岩性对置关系图,并结合油气分布分析断层两侧不同的岩性对置关系对油气运移与聚集的控制作用;
根据地震剖面或地质剖面,读取断层断点的深度数据,绘制断层的断面形态图,确定纵向上的断面形态、走向上的断面形态,并结合油气分布分析不同的断面形态对油气运移的控制作用;
根据地震剖面解释结果和构造发育史,对断层级别进行划分,并统计不同级别断层与油气分布的关系,确定不同级别断层对油气运移的控制作用;
在上述各参数分析的基础上,综合对比各参数对断层输导性能贡献程度的相对大小。
在根据本发明实施例的定量评价方法中,对砂体输导要素进行地质分析的具体步骤为:
根据录井、测井数据统计砂体的有效厚度,统计砂体有效厚度及分布,结合油气分布和油气显示,分析不同区间的有效厚度对油气输导的控制作用;
根据实测的砂体孔隙度、渗透率数据,或测井解释的孔隙度、渗透率数据,结合油气分布和油气显示,分析不同区间的孔隙度、渗透率对油气分布的控制作用;
结合地层分层数据及录井、测井数据,统计砂体顶面埋深,绘制砂体顶面形态图,分析砂体顶面形态类型,并结合油气分布和油气显示,分析不同类型的砂体顶面形态对油气运移的控制作用;
结合砂体顶面形态,计算砂体顶面坡度,并结合油气分布和油气显示,分析不同坡度的砂体顶面形态对油气运移的控制作用;
根据沉积相发育规律,通过岩心观察、岩石薄片、测井数据资料确定沉积相类型,并对比不同沉积相类型对油气运移的控制作用;
在上述各参数分析的基础上,综合对比各参数对砂体输导性能贡献程度的相对大小。
本发明实施例提出的油气输导体系定量评价方法,将地质分析与层次分析相结合,更全面地考虑了断层-砂体输导体系中断层、砂体输导性能的各种影响参数,包括断层活动性、断层两侧岩性对置关系、纵向上的断面形态、走向上的断面形态、断层级别,以及砂体有效厚度、孔隙度与渗透率、砂体顶面形态、砂体坡度、沉积相,在断层、砂体输导体多参数地质分析的基础上,采用层次分析的数学方法,将多个参数在输导体系中的作用大小统一考虑,实现了断层-砂体输导体系的定量评价,同时可以对不同构造单元输导体系输导性能进行定量对比,更易于优选有利的勘探区并提高勘探成功率。通过本发明实施例的油气输导体系定量评价方法对油气输导体系进行评价,由于更全面的考虑了断层-砂体输导体系中断层与砂体输导性能的各种影响参数,与现有评价方法相比,其对输导体系的地质分析和定量评价更为准确,有效提高了油气勘探的成功率。
附图说明
附图1为本发明具体实施例油气输导体系定量评价方法的流程图。
附图2为本发明具体实施例文留地区不同构造带沙三中亚段输导体系输导性能定量评价结果。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例作进一步说明。
以定量评价东濮凹陷文留地区沙三中亚段油气输导体系为例,图1为根据本发明实施例的一种油气输导体系定量评价方法的流程图。该方法含有以下步骤:
步骤1:断层输导要素的地质分析,其具体步骤为:
(1)统计断层两侧对应地层发育的差异和地层沉积时间,计算断层的活动性参数断层活动速率,并结合油气成藏期,对比出在成藏期活动强烈、活动较强烈及活动弱的断层,进而结合各断层附近油气分布的多少,比较不同活动强度的断层对油气运移的实际控制作用,明确了成藏期活动越强烈的断层对油气运移的控制作用越明显。
(2)结合断层两侧地层的岩性组合关系,绘制断层两侧岩性对置关系图,根据砂岩与泥岩对接的比率,由大到小依次划分为好、中等、差三个级别,并结合油气分布比较断层两侧不同岩性对接情况对油气运移与聚集的控制作用,明确了随断层两侧砂岩与泥岩对接比率的减小,油气运移聚集的数量越少。
(3)根据地震剖面或地质剖面,读取断层断点的深度数据,绘制断层的断面形态图,确定纵向上的断面形态、走向上的断面形态,其中纵向上的断面形态划分为铲型、座椅型、平面型和Y型,走向上的断面形态划分为断面槽、平直型和断面脊;进一步叠合油气分布,发现油气的聚集位置与纵向、走向上的断面形态均有一定的关系,纵向断面形态中按照铲型、座椅型、平面型和Y型的顺序,对油气的运移聚集所起的作用依次增加,走向断面形态中按照断面槽、平直型和断面脊的顺序,对油气运移聚集所起的作用依次增加。
(4)根据地震剖面解释结果和构造发育史,文留地区内部不存在一级断层,断层级别包括二级、三级和四级断层,它们的规模依次变小,对比不同级别断层与油气分布的关系,确定了断层级别越高、断层发育规模越大,对油气运移的影响越大。
(5)在上述各参数分析的基础上,综合对比了各参数对断层输导性能贡献程度的相对大小,按照断层活动性、断层两侧岩性对置关系、断层级别、纵向上的断面形态、走向上的断面形态的顺序,它们对油气输导性能的贡献程度依次降低。
步骤2:砂体输导要素的地质分析,其具体步骤为:
(1)根据录井、测井数据统计砂体的有效厚度,按照砂体厚度<3m,3~6m,>6m三个级别进行统计,结合油气分布和油气显示分析,砂体厚度越大,其对油气的输导作用越有效。
(2)根据实测的砂体孔隙度、渗透率数据,以及测井解释的孔隙度、渗透率数据,考虑人们通用的储层分类标准,将文留地区储层孔隙度(Ф)、渗透率(K)的分布区间划分为以下类别:Ф<10、K<5,10≤Ф<15、5≤K<50,15≤Ф<25、50≤K<500,25≤Ф<30、500≤K<1000,Ф≥30、K≥1000,结合油气分布和油气显示分析,随着储层孔隙度、渗透率的增加,砂体对油气的输导作用依次增强。
(3)结合地层分层数据及录井、测井数据,统计砂体顶面埋深,绘制砂体顶面形态图,将砂体顶面形态划分为构造槽、单斜、构造脊三种类型,结合油气分布和油气显示分析,顶面构造脊对油气运移聚集作用最为有效,其次为单斜、构造槽。
(4)结合砂体顶面形态,计算砂体顶面坡度,并将顶面坡度划分为<5°、5~10°、>10°,结合油气分布和油气显示分析,砂体顶面坡度越大,对油气运移的作用越大。
(5)根据沉积相发育规律,通过岩心观察、岩石薄片、测井数据资料确定沉积相类型,统计了半深湖—深湖相、滨浅湖相、三角洲相的分布及其与油气分布的关系,明确了三角洲相对有利于油气的运移、聚集,其次为滨浅湖相、半深湖-深湖相。
(6)在上述各参数分析的基础上,综合对比各参数对砂体输导性能贡献程度的相对大小,按照孔隙度与渗透率、砂体顶面形态、砂体有效厚度、砂体坡度、沉积相的顺序,它们对油气输导性能的贡献程度依次降低。
步骤3:通过层次分析定量表征输导体系输导性能,其步骤为:
采用层次分析法,将断层-砂体输导体系输导性能(A)视为总目标,断层输导体输导性能(B1)、砂体输导体输导性能(B2)视为子目标(B),断层、砂体的各输导参数(C1~C10)视为各要素(C),建立层次结构模型。如表1所示为东濮凹陷文留地区输导体系输导性能量化表征的层次结构图。
表1
步骤4:结合步骤1、步骤2中断层、砂体输导体各输导要素的地质分析结果,采用同一层次两两比较的方法,确定同一子目标中各要素的相对重要性,建立判别矩阵;形成判断矩阵后,通过计算判别矩阵的最大特征根(λmax)和它的特征向量,计算出各要素相对上一层次的相对重要性权值,并利用判别矩阵特征根、随机一致性比(CR,CR=(λmax-1)/(4*1.12))进行检验。检验结果显示,断层输导体判别矩阵的最大特征根λmax=5.1853、一致性比率CR=0.046<0.1,砂体输导体判别矩阵的最大特征根λmax=5.3698、一致性比率CR=0.092<0.1,说明建立的矩阵是有效的,计算出的各要素相对相对重要性权值也是适用的。如表2所示为东濮凹陷文留地区沙三中亚段断层、砂体输导体判别矩阵、各要素的权值及判别矩阵的一致性检验结果。
表2
步骤5:结合步骤1、步骤2中断层、砂体输导体地质分析所确定的各要素内部差异对输导体输导性能的影响,建立文留地区沙三中亚段断层、砂体输导体中各要素自身的评价标准。考虑文留地区划分的不同构造带,即文西断阶带、文中地垒带、文东地堑带、文东反向屋脊带、文东滚动背斜带,根据各构造带沙三中亚段断层、砂体输导体中各要素的实际发育情况,参考各要素的自身评价标准,分别进行量化赋值。如表3所示为东濮凹陷文留地区沙三中亚段断层、砂体输导体各要素评价标准,表4为文留地区不同构造带沙三中亚段断层、砂体输导体各要素评价参数表。
表3
表4
步骤6:通过公式(1)和公式(2)分别对子目标的断层、砂体输导体输导性能进行定量评价,公式(1)和公式(2)的表达式如下:
式中,Tf表示断层输导体输导性能;Ts表示砂体输导体输导性能;ri表示要素i相对于子目标贡献权值;si表示要素i自身评价分值;n表示要素个数。
步骤(7):考虑文留地区沙三中亚段除发育砂体输导体外,本身也发育烃源岩且属于主力供烃层系之一,烃源岩生成的油气大部分初次运移至相邻的砂体输导体并沿砂体输导体发生侧向运移,而且断层往往需要连通生烃层系的砂体输导体才能发生大量的油气运移,所以砂体输导体对整个输导体系输导性能的贡献要明显多于断层输导体。据此对断层输导体、砂体输导体对总目标输导体系输导性能的贡献权值分别赋于0.3和0.7。然后,通过公式(3)对总目标输导体系输导性能进行定量评价,实现文留地区各构造带输导体系输导性能的定量对比,根据定量对比评价结果,结合目前油气勘探现状,预测输导性能强而目前油气探明储量低的构造带作为有利的勘探区带。如图2所示为文留地区不同构造带沙三中亚段输导体系输导性能定量评价结果。公式(3)的表达式如下:
式中,Ta表示整个输导体系的输导性能;kf、ks分别是输导体系中断层输导体、砂体输导体的权值,ri表示要素i相对于子目标贡献权值;si表示要素i自身评价分值;n表示要素个数。
上述实施例用来解释本发明,而不是对本发明进行限制,在本发明的精神和权利要求的保护范围内,对本发明做出的任何修改和改变,都落入本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种油气输导体系定量评价方法,其特征在于:含有以下步骤:
断层输导要素的地质分析:结合油气分布和油气显示情况分析断层活动性、断层两侧岩性对置关系、纵向上的断面形态、走向上的断面形态、断层级别五个参数对油气运聚的控制作用,确定上述五个参数对断层输导性能贡献程度的相对大小;
砂体输导要素的地质分析:结合油气分布和油气显示情况分析砂体有效厚度、孔隙度与渗透率、砂体顶面形态、砂体坡度、沉积相五个参数对油气运聚的控制作用,确定上述五个参数对砂体输导性能贡献程度的相对大小;
通过层次分析定量表征输导体系输导性能:采用层次分析法,将断层-砂体输导体系输导性能视为总目标,断层、砂体输导体输导性能视为子目标,断层、砂体的各输导参数视为各要素,建立层次结构模型;
采用同一层次两两比较的方法,结合各输导体地质分析确定同一层次中各要素的相对重要性,建立判别矩阵并给出各要素的权值;
结合各输导体地质分析确定单要素内部差异对输导性能的影响,建立各要素自身的评价标准,并根据单要素的实际情况采用评价标准对其量化赋值;
通过公式(1)和公式(2)分别对子目标的断层、砂体输导体输导性能进行定量评价,公式(1)和公式(2)的表达式如下:
式中,Tf表示断层输导体输导性能;Ts表示砂体输导体输导性能;ri表示要素i相对于子目标贡献权值;si表示要素i自身评价分值;n表示要素个数;
通过公式(3)对总目标断层-砂体输导体系输导性能进行定量评价,实现各构造带输导体系输导性能的定量对比,公式(3)的表达式如下:
式中,Ta表示整个输导体系的输导性能;kf、ks分别是输导体系中断层输导体、砂体输导体的权值,ri表示要素i相对于子目标贡献权值;si表示要素i自身评价分值;n表示要素个数。
2.根据权利要求1所述的油气输导体系定量评价方法,其特征在于:对断层输导要素进行地质分析的具体步骤为:
统计断层两侧对应地层发育的差异和地层沉积时间,计算断层的活动性参数断层活动速率,并结合油气成藏期与断层活动期的关系及油气分布,分析断层活动性差异对油气运移的控制作用;
结合断层两侧地层的岩性组合关系,绘制断层两侧岩性对置关系图,并结合油气分布分析断层两侧不同的岩性对置关系对油气运移与聚集的控制作用;
根据地震剖面或地质剖面,读取断层断点的深度数据,绘制断层的断面形态图,确定纵向上的断面形态、走向上的断面形态,并结合油气分布分析不同的断面形态对油气运移的控制作用;
根据地震剖面解释结果和构造发育史,对断层级别进行划分,并统计不同级别断层与油气分布的关系,确定不同级别断层对油气运移的控制作用;
在上述各参数分析的基础上,综合对比各参数对断层输导性能贡献程度的相对大小。
3.根据权利要求1所述的油气输导体系定量评价方法,其特征在于:对砂体输导要素进行地质分析的具体步骤为:
根据录井、测井数据统计砂体的有效厚度,统计砂体有效厚度及分布,结合油气分布和油气显示,分析不同区间的有效厚度对油气输导的控制作用;
根据实测的砂体孔隙度、渗透率数据,或测井解释的孔隙度、渗透率数据,结合油气分布和油气显示,分析不同区间的孔隙度、渗透率对油气分布的控制作用;
结合地层分层数据及录井、测井数据,统计砂体顶面埋深,绘制砂体顶面形态图,分析砂体顶面形态类型,并结合油气分布和油气显示,分析不同类型的砂体顶面形态对油气运移的控制作用;
结合砂体顶面形态,计算砂体顶面坡度,并结合油气分布和油气显示,分析不同坡度的砂体顶面形态对油气运移的控制作用;
根据沉积相发育规律,通过岩心观察、岩石薄片、测井数据资料确定沉积相类型,并对比不同沉积相类型对油气运移的控制作用;
在上述各参数分析的基础上,综合对比各参数对砂体输导性能贡献程度的相对大小。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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