CN108913109A - 一种长效稳定型水基完井液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种长效稳定型水基完井液，其组分和配比如下：（1）膨润土，1~3%；（2）抗高温增粘剂，0.5~1.5%；（3）NaOH，0.3~0.8%；（4）抗高温降滤失剂，10~20%；（5）抗高温稳定剂，0.5~1%；（6）抗高温封堵材料，6~10%；（7）抗高温润滑剂，4~8%；余量为水及重晶石。本发明在200℃下静恒温30天后仍具有良好的流变性及低滤失量，本发明具有优异的耐高温长效沉降稳定性，相比超高温条件下常用的无固相盐水完井液体系，本配方配制简单、成本低、腐蚀性低。
Description
技术领域
本发明涉及完井液体系，特别是涉及一种抗200℃、30天长效稳定型水基完井液体系，属于油气田化学技术领域。
背景技术
目前，随着天然气勘探开发工作的快速推进，超深（6000-9000m）、超高温（≥175℃）高压的“三超”深井越来越多，超深超高温高压油气井所处的工作环境与一般井具有显著不同的特点，其温度和压力较高，钻遇地层情况及井身结构复杂。在完井试油施工过程中，“三超”油气井的完井液在井下静止时间长，超高温条件下完井液体系不稳定会导致试油工作液出现沉淀、结块，常造成一体化管柱遇阻遇卡、开泵蹩泵、封隔器坐封或解封困难等井下复杂或事故，严重时“沉死”的重晶石会“堵死”储层裂缝或孔隙、造成储层污染而影响产量。如何保证“三超”气井完井液的密度、耐高温、流变性、滤失量以及长时间静止条件下的沉降稳定性，是当前高温高压高酸性油气井亟需解决的问题。而常用的抗高温无固相完井液体系存在对增粘剂抗温抗盐能力要求高、流体提粘困难，易对金属造成腐蚀、无机盐类重结晶等问题。并且，高密度盐水完井液体系仅能采用甲酸铯调节密度至2.3g/cm3，其每方成本达40万以上，费用昂贵。
公开号为103160259A，公开日为2013年6月19日的中国专利文献公开了一种抗255℃超高温的水基钻井液及其施工工艺。钻井液原料组成为：配浆水100份，pH调节剂0.1～0.3份，钠基膨润土1～4份，海泡石0～4份，超高温中分子聚合物降滤失剂0.2～1.2份，超高温聚合物解絮凝剂0.05～0.6份，磺甲基化酚醛树脂2～6份，磺甲基化褐煤树脂2～6份，高温封堵防塌剂1～4份，超高温润滑剂1～4份，高温稳定剂0.1～1.2份，防盐、膏溶解剂0～32份，重晶石加至所需密度。本发明还提供该钻井液应用时的施工工艺。该发明的抗超高温水基钻井液应用在深井、超深井钻井中，适用温度245℃～255℃。该钻井液超高温条件下稳定性强，流变性良好、且易于调控。
但以上述专利文献为代表的水基钻井液，其组分和制备工艺较为复杂，且成本较高；同时，其仍然没有解决如何保证“三超”气井完井液的密度、耐高温、流变性、滤失量以及长时间静止条件下的沉降稳定性的技术难题。
发明内容
本发明旨在针对上述现有技术所存在的缺陷和不足，提供一种长效稳定型水基完井液，本发明在200℃下静恒温30天后仍具有良好的流变性及低滤失量，本发明具有优异的耐高温长效沉降稳定性，相比超高温条件下常用的无固相盐水完井液体系，本配方配制简单、成本低、腐蚀性低。
同时，本发明还提供了上述长效稳定型水基完井液的制备方法。
本发明是通过采用下述技术方案实现的：
一种长效稳定型水基完井液，其特征在于组分和配比如下：
以重量百分比计，原料配比为：
膨润土 1~3%；
抗高温增粘剂 0.5~3.0%；
NaOH 0.3~0.8%；
抗高温降滤失剂 10~20%；
抗高温稳定剂 0.5~1%；
抗高温封堵材料 3~10%；
抗高温润滑剂 4~8%；
其余为重晶石及水，且根据密度调节重晶石的用量。
其制备方法如下：将膨润土粉配制为土浆后按要求用水稀释至1~3%，依次加入0.5~3.0%抗高温增粘剂、0.3~0.8%NaOH、10~20%抗高温降滤失剂后再搅拌30min；加入3~10%抗高温封堵材料、4~8%抗高温润滑剂、0.5~1%抗高温稳定剂后搅拌30min；根据加重密度加入重晶石，高速搅拌10min。
所述搅拌的速度≥10000rpm。
所述的抗高温增粘剂为市售的聚阴离子纤维素HV-PAC、聚阴离子纤维素LV-PAC、AMPS共聚物BDF-100S、AMPS共聚物HZNJ-1、AMPS共聚物HJLS-1的一种或其混合物；
所述的抗高温降滤失剂为市售的Redul-200、JNJS-220、SHR-1、SMP-3、SPNH、SMPC、RSTF的一种或其混合物；
所述的抗高温稳定剂为氯乙基三甲基氯化铵、水解聚丙烯腈铵盐、2 -羟基-丙基二甲基氯化铵、XY-27、磺化单宁、TX的一种或其混合物；
所述的抗高温封堵材料为市售的沥青类封堵剂FT、超细碳酸钙、聚合醇的一种或几种混合物；
所述的抗高温润滑剂为市售的RH-220、沥青类防塌润滑剂FRH、极压润滑剂SRRH-Z4、极压润滑剂RH-1Z的一种或几种混合物。
所述的组分为1.5%膨润土、0.5%聚阴离子纤维素HV-PAC 、1%AMPS共聚物HJLS-1、0.5%NaOH、5%SPNH、10%SMPC 、3%沥青类封堵剂FT 、6% RH-220、0.5%氯乙基三甲基氯化铵、0.5% TX 、重晶石和水。
所述的组分为1.5%膨润土、2.0%AMPS共聚物BDF-100S、0.5%NaOH 、5%SPNH、8%SMP-3、3%超细碳酸钙、3%沥青类封堵剂FT、6%极压润滑剂SRRH-Z4、0.3%水解聚丙烯腈铵盐、0.5%磺化单宁、重晶石和水。
所述的组分为2%膨润土、0.8%聚阴离子纤维素LV-PAC、0.2%AMPS共聚物HZNJ-1、0.5%NaOH、3%Redul-200、 3%JSJN-220、5%SMPC、9%超细碳酸钙、6%极压润滑剂SRRH-Z4、0.5%2 -羟基-丙基二甲基氯化铵、0.2%氯乙基三甲基氯化铵、0.2%TX、重晶石和水。
所述的组分为1%膨润土、1.5%聚阴离子纤维素LV-PAC、0.5%AMPS共聚物HJLS-1、0.5%NaOH、3%Redul-200、 3%SHR-1、8%SMP-3、9%超细碳酸钙、6%极压润滑剂RH-1Z、0.5%水解聚丙烯腈铵盐、0.5%XY-27、重晶石和水。
所述的组分为2%膨润土、1 %AMPS共聚物HZNJ-1、0.5%NaOH、8%RSTF、10%SMPC、3%超细碳酸钙、0.3%聚合醇、8%沥青类防塌润滑剂FRH、0.8%2 -羟基-丙基二甲基氯化铵、0.2%TX、重晶石和水。
所述的组分为1%膨润土、0.3%聚阴离子纤维素HV-PAC、0.5%聚阴离子纤维素LV-PAC、0.5%AMPS共聚物HZNJ-1、0.5%NaOH 、3%SHR-1、8%SMP-3、1%沥青类封堵剂FT、6%超细碳酸钙、0.5%聚合醇、6%RH-220、0.5%氯乙基三甲基氯化铵、0.3%水解聚丙烯腈铵盐、0.2%TX、重晶石和水。
所述的组分为1%膨润土、2%AMPS共聚物BDF-100S、0.5%NaOH、3%SHR-1、10%SMPC、1%沥青类封堵剂FT、3%超细碳酸钙、0.2%聚合醇、6%极压润滑剂RH-1Z、0.7%2 -羟基-丙基二甲基氯化铵、0.1%XY-27、重晶石和水。
所述的组分为1.5%膨润土、2%AMPS共聚物HJLS-1、0.5%NaOH、5%JNJS-220、8%SMP-3、1%沥青类封堵剂FT、3%超细碳酸钙、0.2%聚合醇、6%极压润滑剂SRRH-Z4、0.4%氯乙基三甲基氯化铵、0.2%2 -羟基-丙基二甲基氯化铵、0.2%磺化单宁、重晶石和水。
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与现有技术相比，本发明所达到的有益效果如下：
1、本发明的抗超高温沉降稳定性较强，可抗温度最高达200℃，静恒温30d不沉降；
2、本发明的试油完井液体系使用密度1.8~2.4g/cm3；
3、本发明流变性优异，滤失量低，携岩能力较强，能满足现场施工需求；
4、本发明润滑性优异，钻井液粘滞系数及泥饼黏附系数较低。
5、本发明各个组成配方，参见实施例中的表格所述，可见这些特定的组分配比，相对于公开号为103160259A专利文献为代表的现有技术，其具有：在200℃下静恒温30天后仍具有良好的流变性及低滤失量，具有优异的耐高温长效沉降稳定性，相比超高温条件下常用的无固相盐水完井液体系，本配方配制简单、成本低、腐蚀性低。
本发明提到的高密度超高温水基完井液体系流变性的检测方法 ：
高密度超高温水基完井液体系流变性的检测方法按照国标GB/T 16783.1-2006《石油天然气工业 钻井液现场测试：第1部分 水基钻井液》中“用直读式粘度计测定年度和切力”的方法进行实施。将配制好的高密度超高温水基完井液体系加热至50℃，使用海通达ZND-6型六速旋转粘度计依次测量Φ600、Φ300、Φ200、Φ100、Φ6、Φ3、G10”、G10’的读数，根据下列公式计算塑性粘度和动切力 ：
本发明提到的高密度超高温水基完井液体系中压滤失量的检测方法 ：
采用多联中压滤失仪SD-4对配制好的高密度超高温水基完井液体系进行滤失量测定，测定时间为7min30s，读取最后的滤液体积并乘以2作为该发明的中压滤失量，同时用pH试纸测定滤液的pH值。
本发明提到的高密度超高温水基完井液体系润滑性的检测方法 ：
采用NF-2型黏附系数测定仪，在3.5MPa、常温状态下对该完井液黏附系数进行测定；采用NZ-3型泥饼粘滞系数测定仪在常温常压下对该完井液泥饼粘滞系数进行测定。
本发明提到的高密度超高温水基完井液体系的耐超高温沉降稳定性检测方法 ：
将配制好的高密度超高温水基完井液体系400mL装入高温滚子炉中，同一配方须配制6个样品，200℃热滚24h后观察完井液是否有絮凝、沉淀、分层等现象并测定其流变性、滤失量及润滑性，再在200℃下分别静恒温3d、7d、14d、20d、30d后取出，观察完井液是否有絮凝、沉淀、分层等现象并测定其流变性、滤失量及润滑性。
具体实施方式
实施例1
作为本发明的一较佳实施方式，其配方组成和方法如下：
（1）配方组成：1.5%土+0.5%HV-PAC +1%HJLS-1+0.5%NaOH+5%SPNH+10%SMPC +3%FT +6%RH-220+0.5%氯乙基三甲基氯化铵+0.5% TX +重晶石+水。
（2）配制方法：将膨润土粉配制为土浆后按要求用淡水稀释至1.5%，依次加入1.5%抗高温增粘剂、0.5%NaOH、15%抗高温降滤失剂后在高速搅拌（≥10000rpm）30min；加入3%抗高温封堵材料、6%抗高温润滑剂、1%抗高温稳定剂后高速搅拌（≥10000rpm）30min；加入重晶石，高速搅拌（≥10000rpm）10min。
（3）配方1#的流变性及高温条件下沉降稳定性结果见下表，200℃下分别静恒温3d、7d、14d、20d、30d。
实施例2
作为本发明的一较佳实施方式，其配方组成和方法如下：
（1）配方组成：1.5%土+2.0%BDF-100S+0.5%NaOH +5%SPNH+8%SMP-3+3%超细碳酸钙+3%FT+6%SRRH-Z4+0.3%水解聚丙烯腈铵盐+0.5%磺化单宁+重晶石+水。
（2）配制方法：将膨润土粉配制为土浆后按要求用淡水稀释至1.5%，依次加入2.0%抗高温增粘剂、0.5%NaOH、13%抗高温降滤失剂后在高速搅拌（≥10000rpm）30min；加入9%抗高温封堵材料、6%抗高温润滑剂、0.8%抗高温稳定剂后高速搅拌（≥10000rpm）30min；加入重晶石，高速搅拌（≥10000rpm）10min。
（3）配方1#的流变性及高温条件下沉降稳定性结果见下表，200℃下分别静恒温3d、7d、14d、20d、30d。
实施例3
作为本发明的一较佳实施方式，其配方组成和方法如下：
（1）配方组成：2%土+0.8%LV-PAC+0.2%HZNJ-1+0.5%NaOH+3%Redul-200+ 3%JSJN-220+5%SMPC+9%超细碳酸钙+6%SRRH-Z4+0.5%2 -羟基-丙基二甲基氯化铵+0.2%氯乙基三甲基氯化铵+0.2%TX+重晶石+水。
（2）配制方法：将膨润土粉配制为土浆后按要求用淡水稀释至2%，依次加入1%抗高温增粘剂、0.5%NaOH、11%抗高温降滤失剂后在高速搅拌（≥10000rpm）30min；加入9%抗高温封堵材料、6%抗高温润滑剂、0.9%抗高温稳定剂后高速搅拌（≥10000rpm）30min；加入重晶石，高速搅拌（≥10000rpm）10min。
（3）配方1#的流变性及高温条件下沉降稳定性结果见下表，200℃下分别静恒温3d、7d、14d、20d、30d。
实施例4
作为本发明的一较佳实施方式，其配方组成和方法如下：
（1）配方组成：1%土+1.5%LV-PAC+0.5%HJLS-1+0.5%NaOH+3%Redul-200+ 3%SHR-1+8%SMP-3+9%超细碳酸钙+6%RH-1Z+0.5%水解聚丙烯腈铵盐+0.5%XY-27+重晶石+水。
（2）配制方法：将膨润土粉配制为土浆后按要求用淡水稀释至1%，依次加入2%抗高温增粘剂、0.5%NaOH、14%抗高温降滤失剂后在高速搅拌（≥10000rpm）30min；加入9%抗高温封堵材料、6%抗高温润滑剂、1%抗高温稳定剂后高速搅拌（≥10000rpm）30min；加入重晶石，高速搅拌（≥10000rpm）10min。
（3）配方1#的流变性及高温条件下沉降稳定性结果见下表，200℃下分别静恒温3d、7d、14d、20d、30d。
实施例5
作为本发明的一较佳实施方式，其配方组成和方法如下：
（1）配方组成：2%土+1 %HZNJ-1+0.5%NaOH+8%RSTF+10%SMPC+3%超细碳酸钙+0.3%聚合醇+8%FRH+0.8%2 -羟基-丙基二甲基氯化铵+0.2%TX+重晶石+水。
（2）配制方法：将膨润土粉配制为土浆后按要求用淡水稀释至2%，依次加入1%抗高温增粘剂、0.5%NaOH、18%抗高温降滤失剂后在高速搅拌（≥10000rpm）30min；加入3.3%抗高温封堵材料、8%抗高温润滑剂、1%抗高温稳定剂后高速搅拌（≥10000rpm）30min；加入重晶石，高速搅拌（≥10000rpm）10min。
（3）配方1#的流变性及高温条件下沉降稳定性结果见下表，200℃下分别静恒温3d、7d、14d、20d、30d。
实施例6
作为本发明的一较佳实施方式，其配方组成和方法如下：
（1）配方组成：1%土+0.3%HV-PAC+0.5%LV-PAC+0.5%HZNJ-1+0.5%NaOH +3%SHR-1+8%SMP-3+1%FT+6%超细碳酸钙+0.5%聚合醇+6%RH-220+0.5%氯乙基三甲基氯化铵+0.3%水解聚丙烯腈铵盐+0.2%TX+重晶石+水。
（2）配制方法：将膨润土粉配制为土浆后按要求用淡水稀释至1%，依次加入1.3%抗高温增粘剂、0.5%NaOH、11%抗高温降滤失剂后在高速搅拌（≥10000rpm）30min；加入7.5%抗高温封堵材料、6%抗高温润滑剂、1%抗高温稳定剂后高速搅拌（≥10000rpm）30min；加入重晶石，高速搅拌（≥10000rpm）10min。
（3）配方1#的流变性及高温条件下沉降稳定性结果见下表，200℃下分别静恒温3d、7d、14d、20d、30d。
实施例7
作为本发明的一较佳实施方式，其配方组成和方法如下：
（1）配方组成：1%土+2%BDF-100S+0.5%NaOH+3%SHR-1+10%SMPC+1%FT+3%超细碳酸钙+0.2%聚合醇+6%RH-1Z+0.7%2 -羟基-丙基二甲基氯化铵+0.1%XY-27+重晶石+水。
（2）配制方法：将膨润土粉配制为土浆后按要求用淡水稀释至1%，依次加入2%抗高温增粘剂、0.5%NaOH、13%抗高温降滤失剂后在高速搅拌（≥10000rpm）30min；加入4.2%抗高温封堵材料、6%抗高温润滑剂、0.8%抗高温稳定剂后高速搅拌（≥10000rpm）30min；加入重晶石，高速搅拌（≥10000rpm）10min。
（3）配方1#的流变性及高温条件下沉降稳定性结果见下表，200℃下分别静恒温3d、7d、14d、20d、30d。
实施例8
作为本发明的一较佳实施方式，其配方组成和方法如下：
（1）配方组成：1.5%土+2%HJLS-1+0.5%NaOH+5%JNJS-220+8%SMP-3+1%FT+3%超细碳酸钙+0.2%聚合醇+6%SRRH-Z4+0.4%氯乙基三甲基氯化铵+0.2%2 -羟基-丙基二甲基氯化铵+0.2%磺化单宁+重晶石+水。
（2）配制方法：将膨润土粉配制为土浆后按要求用淡水稀释至1.5%，依次加入2%抗高温增粘剂、0.5%NaOH、13%抗高温降滤失剂后在高速搅拌（≥10000rpm）30min；加入4.2%抗高温封堵材料、6%抗高温润滑剂、0.8%抗高温稳定剂后高速搅拌（≥10000rpm）30min；加入重晶石，高速搅拌（≥10000rpm）10min。
（3）配方1#的流变性及高温条件下沉降稳定性结果见下表，200℃下分别静恒温3d、7d、14d、20d、30d。
实施例9
作为本发明的一较佳实施方式，其配方组成和方法如下：
（1）配方组成：2%土+2%HZNJ-1+0.5%NaOH+3%JNJS-220+3%SPNH+9%超细碳酸钙+0.1%聚合醇+6%FRH+0.5% 2 -羟基-丙基二甲基氯化铵+0.1%磺化单宁+重晶石+水。
（2）配制方法：将膨润土粉配制为土浆后按要求用淡水稀释至2%，依次加入2%抗高温增粘剂、0.5%NaOH、6%抗高温降滤失剂后在高速搅拌（≥10000rpm）30min；加入9.1%抗高温封堵材料、6%抗高温润滑剂、0.6%抗高温稳定剂后高速搅拌（≥10000rpm）30min；加入重晶石，高速搅拌（≥10000rpm）10min。
（3）配方1#的流变性及高温条件下沉降稳定性结果见下表，200℃下分别静恒温3d、7d、14d、20d、30d。
Claims (10)
1.一种长效稳定型水基完井液，其特征在于组分和配比如下：
以重量百分比计，原料配比为：
膨润土 1~3%；
抗高温增粘剂 0.5~3.0%；
NaOH 0.3~0.8%；
抗高温降滤失剂 10~20%；
抗高温稳定剂 0.5~1%；
抗高温封堵材料 3~10%；
抗高温润滑剂 4~8%；
其余为重晶石及水，且根据密度调节重晶石的用量。
2.根据权利要求1所述的一种长效稳定型水基完井液，其特征在于：其制备方法如下：将膨润土粉配制为土浆后按要求用水稀释至1~3%，依次加入0.5~3.0%抗高温增粘剂、0.3~0.8%NaOH、10~20%抗高温降滤失剂后再搅拌30min；加入3~10%抗高温封堵材料、4~8%抗高温润滑剂、0.5~1%抗高温稳定剂后搅拌30min；根据加重密度加入重晶石，搅拌10min。
3.根据权利要求1所述的一种长效稳定型水基完井液，其特征在于：其制备方法如下：所述的抗高温增粘剂为市售的聚阴离子纤维素HV-PAC、聚阴离子纤维素LV-PAC、AMPS共聚物BDF-100S、AMPS共聚物HZNJ-1、AMPS共聚物HJLS-1的一种或其混合物；
所述的抗高温降滤失剂为市售的Redul-200、JNJS-220、SHR-1、SMP-3、SPNH、SMPC、RSTF的一种或其混合物；
所述的抗高温稳定剂为氯乙基三甲基氯化铵、水解聚丙烯腈铵盐、2 -羟基-丙基二甲基氯化铵、XY-27、磺化单宁、TX的一种或其混合物；
所述的抗高温封堵材料为市售的沥青类封堵剂FT、超细碳酸钙、聚合醇的一种或几种混合物；
所述的抗高温润滑剂为市售的RH-220、沥青类防塌润滑剂FRH、极压润滑剂SRRH-Z4、极压润滑剂RH-1Z的一种或几种混合物。
4.根据权利要求1所述的一种长效稳定型水基完井液，其特征在于：所述的组分为1.5%膨润土、0.5%聚阴离子纤维素HV-PAC 、1%AMPS共聚物HJLS-1、0.5%NaOH、5%SPNH、10%SMPC 、3%沥青类封堵剂FT 、6% RH-220、0.5%氯乙基三甲基氯化铵、0.5% TX 、重晶石和水。
5.根据权利要求1所述的一种长效稳定型水基完井液，其特征在于：所述的组分为1.5%膨润土、2.0%AMPS共聚物BDF-100S、0.5%NaOH 、5%SPNH、8%SMP-3、3%超细碳酸钙、3%沥青类封堵剂FT、6%极压润滑剂SRRH-Z4、0.3%水解聚丙烯腈铵盐、0.5%磺化单宁、重晶石和水。
6.根据权利要求1所述的一种长效稳定型水基完井液，其特征在于：所述的组分为2%膨润土、0.8%聚阴离子纤维素LV-PAC、0.2%AMPS共聚物HZNJ-1、0.5%NaOH、3%Redul-200、 3%JSJN-220、5%SMPC、9%超细碳酸钙、6%极压润滑剂SRRH-Z4、0.5%2 -羟基-丙基二甲基氯化铵、0.2%氯乙基三甲基氯化铵、0.2%TX、重晶石和水。
7.根据权利要求1所述的一种长效稳定型水基完井液，其特征在于：所述的组分为1%膨润土、1.5%聚阴离子纤维素LV-PAC、0.5%AMPS共聚物HJLS-1、0.5%NaOH、3%Redul-200、 3%SHR-1、8%SMP-3、9%超细碳酸钙、6%极压润滑剂RH-1Z、0.5%水解聚丙烯腈铵盐、0.5%XY-27、重晶石和水。
8.根据权利要求1所述的一种长效稳定型水基完井液，其特征在于：所述的组分为2%膨润土、1 %AMPS共聚物HZNJ-1、0.5%NaOH、8%RSTF、10%SMPC、3%超细碳酸钙、0.3%聚合醇、8%沥青类防塌润滑剂FRH、0.8%2 -羟基-丙基二甲基氯化铵、0.2%TX、重晶石和水。
9.根据权利要求1所述的一种长效稳定型水基完井液，其特征在于：所述的组分为1%膨润土、0.3%聚阴离子纤维素HV-PAC、0.5%聚阴离子纤维素LV-PAC、0.5%AMPS共聚物HZNJ-1、0.5%NaOH 、3%SHR-1、8%SMP-3、1%沥青类封堵剂FT、6%超细碳酸钙、0.5%聚合醇、6%RH-220、0.5%氯乙基三甲基氯化铵、0.3%水解聚丙烯腈铵盐、0.2%TX、重晶石和水。
10.根据权利要求1所述的一种长效稳定型水基完井液，其特征在于：所述的组分为1%膨润土、2%AMPS共聚物BDF-100S、0.5%NaOH、3%SHR-1、10%SMPC、1%沥青类封堵剂FT、3%超细碳酸钙、0.2%聚合醇、6%极压润滑剂RH-1Z、0.7%2 -羟基-丙基二甲基氯化铵、0.1%XY-27、重晶石和水。
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