CN113914814A - 一种用于超深裸眼井的防垮塌固砂钻磨处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于超深裸眼井的防垮塌固砂钻磨处理方法，包括：根据关于待处理井的测井数据，分析易垮塌井段的位置；对易垮塌井段的掉块进行处理；向易垮塌井段挤入纳米水泥，以稳定井壁并填充易垮塌位置处的裂缝；在易垮塌井段，采用钻磨工具配合泥浆进行钻磨处理。本发明通过固砂和防砂的综合治理，提高冲砂处理效率，减低卡钻风险，避免了后期再次垮塌的问题，工艺技术成熟，可操作性强，效果显著。

Description

一种用于超深裸眼井的防垮塌固砂钻磨处理方法

技术领域

本发明涉及油藏开采技术领域，尤其是涉及一种用于超深裸眼井的防垮塌固砂钻磨处理方法。

背景技术

塔河油田主力开采层位为奥陶系碳酸盐岩油藏，油藏整体埋深在5400-7000m，主要应用裸眼方式完井，裸眼段长度在80m～300m。其中，67％利用酸压改造建产，后期主要采用注水、注气等增产增注措施，同时，随着油藏开发的进程，深抽工艺逐渐扩大应用。由于受到特殊的油藏地质条件以及开采工艺的多重影响，导致油井储层频繁垮塌砂埋，油井垮塌砂埋比例达到45.9％，砂埋深度高达200m，其中，67％的油井存在反复砂埋现象。由于冲砂作业井平均工期42天，平均单井次作业费用达到180万元，对于超深裸眼井垮塌砂埋严重影响油藏开发效益。

井壁坍塌是制约增产的重要因素之一，同时治理手段的欠缺也给井筒完整性、生产成本、效益带来巨大压力。目前，现有井壁坍塌治理技术，主要存在如下问题：1、效率低，冲砂期间裸眼段重复垮塌，主要表现为冲砂期间出口有砂返出，但是，侯沉复探砂面又高起来，导致冲砂重复操作；2、风险大，冲砂期间频繁垮塌，垮塌后导致井眼扩径，冲砂期间岩屑无法返出，加之在冲砂期间垮塌的影响常常导致卡钻事故，严重影响钻井施工安全；3、有效期短，处理垮塌到达目的层位后当时满足生产，但是，生产期间易垮塌井段再次垮塌，再次影响生产，60％的油井存在重复垮塌砂埋现象。

因此，针对目前超深裸眼井垮塌砂埋形势日益严峻的情况，现急需设计一种有效的处理垮塌工艺技术方法，达到防治和处理的双重作用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种用于超深裸眼井的防垮塌固砂钻磨处理方法，所述方法包括：根据关于待处理井的测井数据，分析易垮塌井段的位置；对所述易垮塌井段的掉块进行处理；向所述易垮塌井段挤入纳米水泥，以稳定井壁并填充易垮塌位置处的裂缝；在所述易垮塌井段，采用钻磨工具配合泥浆进行钻磨处理。

优选地，在对所述易垮塌井段的掉块进行处理步骤，包括：确定所述易垮塌井段的周围岩石的岩性；根据所述岩性，下入小尺寸冲砂工具，处理所述易垮塌井段的掉块，使该井段暴露出来。

优选地，在对所述易垮塌井段的掉块进行处理步骤中，还包括：收集返排的砂样并判断所述易垮塌井段内的垮塌层位。

优选地，在在所述易垮塌井段，采用钻磨工具配合泥浆进行快速钻磨处理步骤中，包括：对所述垮塌层位进行快速钻磨处理，其中，所述钻磨工具优选为牙轮钻头。

优选地，所述小尺寸冲砂工具优选为钻杆斜尖。

优选地，所述纳米水泥的突破压力大于或等于1.7MPa/cm；和所述纳米水泥的粒径小于或等于20nm；和所述纳米水泥的有效期为1年以上。

优选地，在完成快速钻磨处理之后，所述方法还包括：向所述待处理井内下入铝合金钻磨防砂筛管，以避免后期重复垮塌。

优选地，在向所述易垮塌井段挤入注入纳米水泥，以稳定井壁并填充易垮塌位置处的裂缝步骤中，包括：采用憋压侯凝方式笼统挤入所述纳米水泥。

优选地，在根据关于待处理井的测井数据，分析易垮塌井段的位置步骤中，包括：对所述待处理井的垮塌砂埋现象进行预测，将预测结果对应的深度范围确定为所述易垮塌井段。

优选地，根据所述待处理井的测井数据和所述待处理井所在油田区域的地质资料，分析所述待处理井各井段周围的岩石岩性特征；根据裸眼井段垮塌现象响应因素分析结果、所述待处理井的测井录井资料和所述待处理井的历史冲砂情况，确定所述待处理井各井段的应力分布特征；将所述岩石岩性特征与所述应力分布特征按照井深位置进行对比，根据对比结果，确定所述易垮塌井段。

与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：

本发明提出了一种用于超深裸眼井的防垮塌固砂钻磨处理方法。该方法包括：结合测井录井资料和历史冲砂情况，分析易垮塌井段的具***置；使用小尺寸冲砂工具，处理易垮塌层位，暴露出易垮塌井段；对易垮塌井段进行挤水泥施工来稳定井壁，同时缓解漏失问题；使用高效钻磨工具配合泥浆对易垮塌层位进行防垮塌快速钻磨处理；下入可钻磨铝合金易钻磨筛管。本发明形成了一套适应超深裸眼井频繁垮塌砂埋治理的新型技术方法，采用固砂和防砂的综合治理手段，提高冲砂处理效率，减低卡钻风险，有效避免了后期再次垮塌的问题，工艺技术成熟、可操作性强，效果显著，具有现场推广应用的前景和效益。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本申请实施例的用于超深裸眼井的防垮塌固砂钻磨处理方法的步骤图。

图2为本申请实施例的用于超深裸眼井的防垮塌固砂钻磨处理方法的具体流程图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

另外，附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机***中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

塔河油田主力开采层位为奥陶系碳酸盐岩油藏，油藏整体埋深在5400-7000m，主要应用裸眼方式完井，裸眼段长度在80m～300m。其中，67％利用酸压改造建产，后期主要采用注水、注气等增产增注措施，同时，随着油藏开发的进程，深抽工艺逐渐扩大应用。由于受到特殊的油藏地质条件以及开采工艺的多重影响，导致油井储层频繁垮塌砂埋，油井垮塌砂埋比例达到45.9％，砂埋深度高达200m，其中，67％的油井存在反复砂埋现象。由于冲砂作业井平均工期42天，平均单井次作业费用达到180万元，对于超深裸眼井垮塌砂埋严重影响油藏开发效益。

井壁坍塌是制约增产的重要因素之一，同时治理手段的欠缺也给井筒完整性、生产成本、效益带来巨大压力。目前，现有井壁坍塌治理技术，主要存在如下问题：1、效率低，冲砂期间裸眼段重复垮塌，主要表现为冲砂期间出口有砂返出，但是，侯沉复探砂面又高起来，导致冲砂重复操作；2、风险大，冲砂期间频繁垮塌，垮塌后导致井眼扩径，冲砂期间岩屑无法返出，加之在冲砂期间垮塌的影响常常导致卡钻事故，严重影响钻井施工安全；3、有效期短，处理垮塌到达目的层位后当时满足生产，但是，生产期间易垮塌井段再次垮塌，再次影响生产，60％的油井存在重复垮塌砂埋现象。

因此，针对目前超深裸眼井垮塌砂埋形势日益严峻的情况，现急需设计一种有效的处理垮塌工艺技术方法，达到防治和处理的双重作用。

为了解决上述技术问题，本发明提出一种用于超深裸眼井的防垮塌固砂钻磨处理方法。该方法首先对待处理井的井壁坍塌现象进行实时监测，确定出易发生井壁坍塌现象的裸井井段(易垮塌井段)及对应的井段深度范围；而后，对易垮塌井段进行处理并注入高强度纳米水泥，使得已发生应力变化的岩石重新胶结，稳定井壁并填充该井段周围的裂缝，减少漏失量；以及在易垮塌井段，采用钻磨工具配合泥浆进行快速钻磨处理，从而完成针对当前易坍塌的防垮塌固砂处理。这样，本发明形成了一套针对未发生井壁坍塌的裸眼井或已经频繁垮塌砂埋井的固砂钻磨处理技术方法，为超深碳酸盐岩地层井壁坍塌治理提供了新的技术方向，能够达到防治和处理的双重作用，该技术方法已经在现场进行了应用，并取得了预期的良好效果。

实施例一

图1为本申请实施例的用于超深裸眼井的防垮塌固砂钻磨处理方法的步骤图。下面参考图1，对本发明所述的防垮塌固砂钻磨处理方法的步骤进行说明。

步骤S110根据当前待处理井的测井数据，分析当前待处理井的易垮塌井段的位置。在本发明实施例中，待处理井指的是处于油田区域开采阶段的超深裸眼井。在实际应用过程中，待处理井有可能是未发生垮塌砂埋现象的裸眼井，需要对这些裸眼井的易垮塌井段所处的深度位置实施防垮塌固砂钻磨处理技术；也可能是已发生了垮塌砂埋现象的裸眼井，也需要对这些裸眼井的易垮塌井段(这些裸眼井的易垮塌井段即为已发生垮塌的井段)所处的深度位置实施防垮塌固砂钻磨处理技术。由此，本发明对待处理井内的易垮塌井段所实施的防垮塌固砂钻磨处理技术，能够达到预防、治理和处理已发生垮塌砂埋现象的多重作用。

其中，在确定当前待处理井的易垮塌井段时，通过对当前待处理井的油井垮塌砂埋现象进行预测，将预测出的将要发生垮塌砂埋现象的井段对应的深度范围，确定为易垮塌井段。

在实际应用过程中，油井随着钻井、酸压、完井、注水、采油和措施作业后，地层压力会发生较大变化，将会破坏井内的压力平衡，无疑会引起井眼周围岩石应力的重新分布，这些重新分布的应力可称为井眼的环向应力、径向应力和轴向应力，如果这些重新分布的应力的综合影响，超过了岩石的强度、或者不能平衡原地层应力时，将会导致井壁失稳，造成井壁明塌(油井垮塌砂埋现象)，不仅影响当前油井的产能，而且不利于后续打捞、测试、改层等各类工程作业。

在本发明实施例中，在对油井的垮塌砂埋现象进行预测时，首先，需要根据当前待处理井的测井数据、以及当前待处理井所在油田区域的地质资料，分析当前待处理井在各井段周围的岩石岩性特征，得到能够表示井下不同深度位置岩石岩性特征的岩性数据(例如：岩石强度或原地层应力)。而后，对当前待处理裸眼井井段的垮塌现象响应因素分析，例如，分析待处理井的井径、冲砂时的迹象、冲砂返出的岩样等能够判断是否存在重复垮塌现象的各类因素。然后，根据当前裸眼井段垮塌现象响应因素分析结果、当前待处理井的测井录井资料、和当前待处理井的历史冲砂情况(例如：冲砂施工的累积次数、冲砂施工的完成效果等)，确定当前待处理井各井段的裸眼井所受应力(其中，所述应力包括但不限于：环向应力、径向应力和轴向应力)的分布特征，得到能够表示井下不同深度位置的裸眼井所有应力的应力分布信息。最后，按照井深位置，将上述岩性数据(井下不同深度位置岩石岩性特征)和应力分布特征信息(井下不同深度位置的裸眼井所有应力)进行横向对比，确定出容易发生垮塌砂埋现象的井段深度位置范围。这样，便完成了针对易垮塌井段的位置的确定过程，从而进入到步骤S120中。

步骤S120对步骤S110确定出的易垮塌井段的掉块进行冲洗处理。在实际应用过程中，首先，需要确定出当前易垮塌裸眼井井段周围岩石的岩性特征；而后，根据当前岩性特征，下入小尺寸冲砂工具，彻底处理(冲洗)当前易垮塌井段的掉块，暴漏当前易垮塌井段。在本发明实施例中，为了避免掉块卡钻，采用小尺寸的冲砂工具。其中，上述小尺寸冲砂工具优选为钻杆斜尖，这样，既能够防止卡钻也能够提高掉块处理过程的旋转处理能力，使得掉块处理的更加彻底，同时提高了处理效率。

与此同时，在步骤S120进行掉块处理过程中时，还需要从井口处收集返排的砂样，并判断当前易垮塌井段内的(易)垮塌层位。在掉块处理过程中，将在冲洗处理中返排出的砂样、与录井解释过程中采集到的各个层位的砂样做对比，从而反推出易垮塌井段深度范围内深度范围更小的易垮塌层位，以在后续钻磨处理中直接对易垮塌层位进行准确处理。

在完成掉块处理后，进入到步骤S130中。步骤S130向当前易垮塌井段挤入纳米水泥，以稳定井壁并填充相应易垮塌位置处的裂缝。在步骤S130中，通过挤水泥浆工艺技术，向当前裸眼井易垮塌井段笼统挤入高强度的纳米水泥浆，利用纳米水泥浆对易垮塌井段内已发生应力变化的岩石重新胶结，稳定井壁，避免垮塌或重复垮塌；与此同时，通过挤水泥浆工艺技术，利用已挤入的纳米水泥浆充填易垮塌井段内裂缝，也就是封堵裂缝通道，减少冲砂期间的地层漏失量，可使工作液建立有效循环，提高冲砂作业的效果，避免井下事故。

其中，在本发明实施例中，纳米水泥的性能满足如下条件：纳米水泥的突破压力大于或等于1.7MPa/cm、且纳米水泥的粒径小于或等于20nm、且纳米水泥的有效期为1年以上。

更进一步地说，在本发明实施例进行挤水泥施工作业时，需要采用憋压侯凝的方式向当前易垮塌井段笼统挤入满足上述性能条件的纳米水泥，来有效平衡裸眼井内外部压力，从而提高胶结强度。

在上述步骤S130对易垮塌井段实施挤水泥施工作业的过程中，还需要利用步骤S140对易垮塌井段内的易垮塌层位进行快速钻磨处理，从而在步骤S130和步骤S140的协作下完成固砂钻磨处理技术。

步骤S140在当前易垮塌井段，采用钻磨工具配合已挤入泥浆进行快速钻磨处理。具体地，在步骤S140中，需要采用高效的钻磨工具，进一步在已挤入泥浆的配合下，对步骤S120判断出的当前易垮塌层位进行快速防垮塌钻磨处理。在本发明实施例中，高效的钻磨工具优选为牙轮钻头。这样，在使用高效钻磨工具配合泥浆对目的层位进行防垮塌快速钻磨处理时，不但增强钻头工具面的稳定性，还能够进一步确保井眼的规则性。

实施例二

基于上述实施例一，本发明还提出了用于超深裸眼井的防垮塌固砂钻磨处理方法的另一实施例。图2为本申请实施例的用于超深裸眼井的防垮塌固砂钻磨处理方法的具体流程图。下面结合图2，对这一实施例中的防垮塌固砂钻磨处理方法进行说明。

参考图2，首先，步骤S201根据关于待处理井的测井数据，分析易垮塌井段的位置。然后，步骤S202对当前易垮塌井段的掉块进行处理。接着，步骤S203向当前易垮塌井段挤入纳米水泥，以稳定井壁并填充相应易垮塌位置处的裂缝。在步骤203实时的同时，步骤204在易垮塌井段，采用钻磨工具配合泥浆进行钻磨处理。需要说明的是，本实施例中的步骤S201与上述步骤S110采用相同的方法实施、步骤S202与上述步骤S120采用相同的方法实施、步骤S203与上述步骤S130采用相同的方法实施、步骤S204与上述步骤S140采用相同的方法实施，故在此对步骤S201～204的具体实施过程不作赘述。

进一步，为了对步骤S201～步骤S204实施的固砂处理进行防护，避免后期重复垮塌，在本实施例中，还包括步骤S205。

步骤S205向当前待处理井内的产层下入铝合金钻磨防砂筛管(柱)，以避免后期重复垮塌。铝合金钻磨防砂筛管柱是一种产层悬挂防砂技术，该类技术一方面可以对裸眼井壁进行有效支撑，并且，利用筛管阻挡大颗粒地层砂，在井壁和筛管环空之间堆积形成挡砂屏障，起到防止地层出砂的作用；另一方面，还便于裸眼井侧钻或加深等后期作业的钻磨处理；同时材料耐腐蚀性强，便于后期实施增产措施(酸化、酸压)；并且能够在管内进行冲砂捞砂作业，由于井壁得到支撑，避免了井壁的二次坍塌引起的冲砂卡钻风险。

进一步，铝合金钻磨防砂筛管柱的本体采用铝合金材料加工而成，铝合金材料特点除满足油井高温、高压、高盐、高含硫化氢的条件外，还具有质量轻、强度大、易钻磨、可溶解、耐强酸、电位高的特点，针对常规套管悬挂器存在的钻磨难处理、密封性能差的问题，本发明实施例采用铝合金钻磨防砂筛管柱悬挂器，提高了工具密封性能，并延长了工具的使用寿命。

由此，本发明通过上述步骤S205下入铝合金易钻磨筛管，有效、长期的避免了后期重复垮塌现象。

下面将本实施例所述的用于超深裸眼井的防垮塌固砂钻磨处理方法应用于第一口超深裸眼井，并对该裸眼井实施前、后的情况进行说明：

该井2012年2月4日完钻，完钻井深6228m，完钻层位O1-2y，T74(储层深度)：6058m，钻井过程中无放空漏失，采用酸压完井方式投产，4月转抽后发现井底砂埋，上修作业进行冲砂酸化作业，探底砂埋150m，期间多次出现卡钻事故，并形成了落鱼，处理期间因漏失严重，未能完全冲至井底，累计实施冲砂作业5次，历时3个月，耗资210万，影响产量800吨。2018年4月再次发现垮塌砂埋，针对该井频繁垮塌、漏失严重的问题，此次作业应用固砂钻磨处理技术，通过挤水泥稳定井壁并配合下入可钻磨防砂筛管，处理期间再无卡钻、漏失现象发生，一次性处理到井底，该井目前稳定生产，有效避免了再次垮塌砂埋，节约了作业成本，降低了产量损失。

下面将本实施例所述的用于超深裸眼井的防垮塌固砂钻磨处理方法应用于第二口超深裸眼井，并对该裸眼井实施前、后的情况进行说明：

该井2014年4月21日完钻，完钻井深5950m，完钻层位：O1-2y，T74(储层深度)：5871.5m，进山深度：78.5m，钻完井期间无放空、漏失，采用酸压完井方式投产，2017年8月上修重复酸压，由于储层垮塌，砂埋62m，由于该井井壁不规则，冲砂处理难度大，使用文丘里捞砂工艺、捞砂泵工艺，累计耗资320万元，任然未达到目的。本次作业应用该固砂钻磨处理技术，挤水泥后处理再无卡钻现象发生，一次性处理到底，下入可钻磨防垮塌筛管，目前稳定生产。

本发明实施例提出了一种用于超深裸眼井的防垮塌固砂钻磨处理方法。该方法包括：结合测井录井资料和历史冲砂情况，分析易垮塌井段的具***置；使用小尺寸冲砂工具，处理易垮塌层位，暴露出易垮塌井段；对易垮塌井段进行挤水泥施工来稳定井壁，同时缓解漏失问题；使用高效钻磨工具配合泥浆对易垮塌层位进行防垮塌快速钻磨处理；下入可钻磨铝合金易钻磨筛管。本发明形成了一套适应超深裸眼井频繁垮塌砂埋治理的新型技术方法，采用固砂和防砂的综合治理手段，提高冲砂处理效率，减低卡钻风险，有效避免了后期再次垮塌的问题，工艺技术成熟、可操作性强，效果显著，具有现场推广应用的前景和效益。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种用于超深裸眼井的防垮塌固砂钻磨处理方法，其特征在于，所述方法包括：

根据关于待处理井的测井数据，分析易垮塌井段的位置；

对所述易垮塌井段的掉块进行处理；

向所述易垮塌井段挤入纳米水泥，以稳定井壁并填充易垮塌位置处的裂缝；

在所述易垮塌井段，采用钻磨工具配合泥浆进行钻磨处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对所述易垮塌井段的掉块进行处理步骤，包括：

确定所述易垮塌井段的周围岩石的岩性；

根据所述岩性，下入小尺寸冲砂工具，处理所述易垮塌井段的掉块，使该井段暴露出来。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在对所述易垮塌井段的掉块进行处理步骤中，还包括：收集返排的砂样并判断所述易垮塌井段内的垮塌层位。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在在所述易垮塌井段，采用钻磨工具配合泥浆进行快速钻磨处理步骤中，包括：

对所述垮塌层位进行快速钻磨处理，其中，所述钻磨工具优选为牙轮钻头。

5.根据权利要求2～4中任一项所述的方法，其特征在于，所述小尺寸冲砂工具优选为钻杆斜尖。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的方法，其特征在于，

所述纳米水泥的突破压力大于或等于1.7MPa/cm；和

所述纳米水泥的粒径小于或等于20nm；和

所述纳米水泥的有效期为1年以上。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在完成快速钻磨处理之后，所述方法还包括：向所述待处理井内下入铝合金钻磨防砂筛管，以避免后期重复垮塌。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的方法，其特征在于，在向所述易垮塌井段挤入注入纳米水泥，以稳定井壁并填充易垮塌位置处的裂缝步骤中，包括：采用憋压侯凝方式笼统挤入所述纳米水泥。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的方法，其特征在于，在根据关于待处理井的测井数据，分析易垮塌井段的位置步骤中，包括：

对所述待处理井的垮塌砂埋现象进行预测，将预测结果对应的深度范围确定为所述易垮塌井段。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

根据所述待处理井的测井数据和所述待处理井所在油田区域的地质资料，分析所述待处理井各井段周围的岩石岩性特征；

根据裸眼井段垮塌现象响应因素分析结果、所述待处理井的测井录井资料和所述待处理井的历史冲砂情况，确定所述待处理井各井段的应力分布特征；

将所述岩石岩性特征与所述应力分布特征按照井深位置进行对比，根据对比结果，确定所述易垮塌井段。

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