準(zhǔn)噶爾盆地滴南地區(qū)原油地球化學(xué)特征及油源

廖健德, 王海靜, 羅小平, 翁月新, 胡 亮, 范厚江

(1.中國石油新疆油田分公司 實(shí)驗(yàn)檢測(cè)研究院,新疆 克拉瑪依 834000； 2.成都理工大學(xué) 能源學(xué)院，成都 610059)

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準(zhǔn)噶爾盆地滴南地區(qū)原油地球化學(xué)特征及油源

廖健德1, 王海靜1, 羅小平2, 翁月新1, 胡 亮1, 范厚江2

(1.中國石油新疆油田分公司 實(shí)驗(yàn)檢測(cè)研究院,新疆 克拉瑪依 834000； 2.成都理工大學(xué) 能源學(xué)院，成都 610059)

對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地東道海子凹陷滴南地區(qū)的滴南1、滴南7、滴南8等井原油與烴源巖地球化學(xué)特征分析，探論該區(qū)油源關(guān)系。通過對(duì)原油的族組成、碳同位素、飽和烴色譜、甾萜烷化合物及輕烴參數(shù)、烴源巖的生物標(biāo)志化合物的研究，結(jié)果表明：東道海子凹陷二疊系平地泉組烴源巖處于低成熟-成熟階段，三環(huán)萜烷含量高，Ts

油源對(duì)比；烴源巖；原油；生物標(biāo)志化合物；東道海子凹陷

東道海子凹陷位于準(zhǔn)噶爾盆地的腹部中央拗陷東北部，為一個(gè)北斷南超的不對(duì)稱雙斷型塹式凹陷，是準(zhǔn)噶爾盆地的重要富烴凹陷之一。凹陷中自下而上發(fā)育石炭系滴水泉組(C1d)、巴塔瑪依內(nèi)山組(C2b)，二疊系將軍廟組(P2j)、平地泉組(P2p)和梧桐溝組(P3wt)，三疊系百口泉組(T1b)、克拉瑪依組(T2k)、白堿灘組(T3b),侏羅系八道灣組(J1b)、 西山窯組(J2x) 、頭屯河組(J2t),下白堊統(tǒng)吐谷魯群(K1tg)及上白堊統(tǒng)艾里克湖組(K2a)。根據(jù)前人研究，巴塔瑪依內(nèi)山組的泥巖、沉凝灰?guī)r及煤為一套高成熟氣源巖，平地泉組湖相暗色泥巖為成熟—高成熟油源巖，八道灣組、西山窯組煤層及泥巖為一套油氣源巖。鉆井揭示，平地泉組暗色泥巖沉積厚度大，在凹陷內(nèi)廣泛分布，為二疊系的主力烴源巖層[1-6]。該區(qū)勘探程度較低，凹陷部位探井較少，鉆遇二疊系的井分布在凹陷邊緣東北部滴南地區(qū)，見油氣顯示的井有滴南1、滴南7、滴南8井。其中滴南1井在平地泉組獲得低產(chǎn)油氣流；滴南8井在梧桐溝組獲得商業(yè)油流；滴南9井鉆至石炭系，缺失二疊系，在西山窯組獲得油氣顯示。

東道海子凹陷油氣地球化學(xué)研究成果較少、研究程度較低。本文對(duì)典型井原油的族組成、碳同位素、全烴色譜及甾萜烷等地球化學(xué)特征進(jìn)行總結(jié)，并與平地泉組源巖地球化學(xué)特征進(jìn)行對(duì)比研究，總結(jié)油氣地球化學(xué)特征，判斷油源關(guān)系，為油氣成藏研究與油氣富集規(guī)律認(rèn)識(shí)奠定基礎(chǔ)。

1 烴源巖生物標(biāo)志物特征

1.1 飽和烴色譜

烴源巖飽和烴色譜包含著沉積環(huán)境、生源條件及熱演化信息。其中姥鮫烷/植烷是飽和烴系列的研究重點(diǎn)，當(dāng)姥植比(Pr/Ph)>3時(shí)，反映的是強(qiáng)氧化的沉積環(huán)境；當(dāng)Pr/Ph<0.6時(shí)，代表缺氧的強(qiáng)還原的沉積環(huán)境。CPI與OEP值則可以作為早期的成熟度標(biāo)尺，其值>1.2時(shí)，樣品未成熟；當(dāng)烴源巖成熟以后，其值接近1[7-13]。東道海子凹陷滴南1井、滴南7井平地泉組烴源巖，姥植比范圍在1.15～1.98，植烷相對(duì)于姥鮫烷有一定的優(yōu)勢(shì)，說明沉積環(huán)境為弱氧化-弱還原的環(huán)境。CPI值和OEP值均>1，其中CPI均值>1.2，有一定奇碳優(yōu)勢(shì)。Pr/nC17值為0.4～1，Ph/nC18范圍在0.28～0.59，烴源巖樣品處于低熟-成熟階段，在凹陷深處可達(dá)到高成熟階段(表1)。

1.2 甾烷、萜烷特征

由m/z 217和m/z 191質(zhì)量色譜圖可以看到(圖1)，以滴南1井平地泉組源巖為例，C19、C20、C21、C23三環(huán)萜烷分布主要呈山峰型。Ts值遠(yuǎn)小于Tm值，γ蠟烷含量很低，γ蠟烷/C30藿烷為0.06；D/T的比值較低，為0.16～0.59：表明水生生物輸入比例較小，烴源巖成熟度較低。甾烷類化合物是最常用的油源及物源對(duì)比參數(shù)，其中C27指示低等水生生物和藻類，C29指示高等植物及藻類植物來源[7-15]。圖中ααα(20R)構(gòu)型的C29占的比重最大，具有明顯的C29規(guī)則甾烷優(yōu)勢(shì)，總體來看C27、C28、C29ααα(20R)規(guī)則甾烷呈反“L”形分布或者是上升型分布。C29S/S+R與αββC29/∑C29值分別為0.30～0.44與0.34～0.46(表2)，從成熟度指標(biāo)上看，烴源巖尚處于低成熟-成熟階段。

2 原油地球化學(xué)特征

2.1 原油族組成及同位素特征

從表3 中可以看到，二疊系原油碳同位素較輕，在-28.88‰～-30.96‰之間，總體上與典型二疊系來源原油碳同位素特征相似，具有二疊系烴源巖主要特征。位于滴南凸起的滴南7井(P3wt)、滴南9井(J2x)原油碳同位素比典型二疊系來源的原油碳同位素重1.0‰～2.0‰，可能在成因上有一定差異。二疊系原油族組成特征具有飽和烴含量高、瀝青質(zhì)含量低的特點(diǎn)，飽和烴的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w)為48.29%～83.37%，均值為71.68%，芳香烴的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.51%～20.04%，均值為10.62%；非烴+瀝青質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.95%～26.38%，飽/芳較大。侏羅系原油飽和烴含量較低，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40.22%；芳烴為2.17%，非烴+瀝青質(zhì)為1.36%。

表1 東道海子凹陷烴源巖飽和烴色譜特征

Table 1 Saturated hydrocarbon chromatographic characteristics of oil in Dongdaohaizi Sag

井號(hào)深度/m層位巖性Pr/PhCPIOEPPr/nC17Ph/nC18滴南12674．8～2677．1P2p黑色泥巖1．151．181．060．470．40滴南12659．9～2669．5P2p深灰色泥巖1．262．031．100．530．35滴南12768P2p灰黑色泥巖1．291．211．080．500．39滴南13070．23P2p灰黑色泥巖1．551．201．220．470．28滴南12861．15P2p灰色凝灰?guī)r1．981．621．071．000．41滴南12978．7P2p灰色凝灰?guī)r1．651．311．240．710．34滴南73504P2p灰黑色泥巖1．721．171．001．000．38

圖1 滴南1井二疊系平地泉組源巖甾烷萜烷色質(zhì)譜圖Fig.1 Steroid terpane GC-MS diagram of the Well Dinan1 source rock in Permian Pingdiquan Formation

Table 2 Maturity parameters of the Pingdiquan Formation source rock in Dinan area, Dongdaohaizi Sag

井號(hào)深度/m層位巖性C29S/S+RαββC29/∑C29D/T滴南12674．8～2677．1P2p黑色泥巖0．400．430．19滴南12659．9～2669．5P2p深灰色泥巖0．380．340．16滴南12768P2p深灰色泥巖0．410．450．51滴南13070．23P2p灰黑色泥巖0．440．370．10滴南12844．4P2p灰色凝灰?guī)r0．390．410．44滴南73480P2p灰黑色泥巖0．360．420．59滴南73598～3599P2p灰黑色泥巖0．300．460．49

D/T：三環(huán)、四環(huán)萜烷總量/五環(huán)三萜烷。

表3 原油族組成及碳同位素特征參數(shù)表

Table 3 Characteristic parameter of oil group compositions and carbon isotopes

井號(hào)層位深度/m樣品碳同位素δ13C/‰w/%飽和烴芳香烴非烴瀝青質(zhì)飽/芳非/瀝滴南1P2p2760．5～2766．6原油-30．4971．4317．378．442．554．113．31滴南1P2p2970～2979．5油砂-31．4964．8420．0412．481．133．2411．04滴南2P3wt3214～3217油巖-30．9648．2915．6225．311．073．0923．65滴南7P3wt3306～3325原油-28．8883．374．511．190．7118．491．68滴南8P3wt3961．94原油-30．0181．516．440．841．1212．660．75滴南8P3wt3970．98原油-29．8479．596．211．180．8912．821．30滴南8P3wt3956～3974原油-29．8872．704．181．110．8417．391．32滴南9J2x1888～1982原油-28．7740．222．171．090．2718．534．04

2.2 原油及油砂抽提物色譜特征

表4 原油及油砂抽提物烴色譜參數(shù)

Table 4 Chromatographic parameters in crude oil and oil sand extracting hydrocarbon

井號(hào)深度/m層位樣品CPIOEP∑C-21/∑C+22Pr/PhPr/nC17Ph/nC18主峰碳滴南12641．41P2p油砂1．171．171．131．610．440．27nC21滴南12914．73P2p油砂1．221．030．731．200．690．47nC21滴南12922．18P2p油砂1．261．041．401．410．570．38nC19滴南12944．87P2p油砂1．331．040．781．290．450．36nC23滴南12970P2p油砂1．141．121．361．620．220．13nC21滴南73306～3325P3wt原油1．201．032．331．780．430．25nC19滴南83961．94P3wt原油0．991．004．351．870．490．31nC12滴南83970．98P3wt原油0．991．003．191．820．490．31nC15滴南91890J2x原油0．961．014．152．310．570．31nC10滴南91961J2x原油0．960．992．322．150．580．33nC11

圖2 滴南地區(qū)二疊系、侏羅系原油全烴色譜圖Fig.2 Total hydrocarbon chromatographic diagram for oil of the Permian and Triassic in Dinan area

2.3 甾烷、萜烷特征

從典型井的m/z 191質(zhì)量色譜圖中可以看出(圖3)，滴南7(P3wt)、滴南8(P3wt)、滴南9井(J2x)原油生物標(biāo)志化合物分布特征差異較大。滴南7井三環(huán)萜烷豐度低，遠(yuǎn)低于藿烷系列，其比值為0.26；滴南9井原油三環(huán)萜烷含量大于藿烷系列含量，2個(gè)原油的比值分別為1.24、1.28；滴南8井3個(gè)原油的三環(huán)萜烷遠(yuǎn)大于藿烷系列，其比值分別為3.87、4.07、4.06。 滴南1、滴南7與滴南9井的Ts/Tm<1，為0.42～0.60；滴南8井3個(gè)原油樣品的Ts/Tm為2.87～3.83，含有一定量的γ蠟烷；滴南9井原油的γ蠟烷含量低于滴南1井、滴南7井、滴南8井。C31藿烷22S/R>1，表明原油已經(jīng)成熟；25-降藿烷含量極低，原油未遭受生物降解的影響[16-17]。

幾口井的規(guī)則甾烷分布相似，其含量具有C27

生物標(biāo)志化合特征研究結(jié)果表明滴南地區(qū)原油均為成熟原油。滴南9井(J2x)與滴南8井(P3wt)、滴南1井(P2p)、滴南7井(P3wt)生物標(biāo)志化合物特征差異大，說明油氣來源是不同的。

表5 滴南地區(qū)原油及含油砂巖甾烷、萜烷特征

Table 5 Steroid and terpane characteristics of oil and oil sand in Dinan area

井號(hào)深度/m層位樣品成熟度參數(shù)C27～C29(20R)甾烷%TsTmC31H22SRC29SS+RαββC29∑C29C27C28C29γ蠟烷C30HD/T滴南12760．5～2766．6P2p原油0．421．440．430．6319．6137．1443．250．290．12滴南12922．18～2930．73P2p油砂0．581．420．440．6418．5228．2153．280．280．39滴南73306～3325P3wt原油0．581．100．450．517．5925．9366．480．260．26滴南83961．9P3wt原油2．871．080．460．6018．3535．6545．990．363．87滴南83970．98P3wt原油2．391．050．460．5919．0236．2344．750．364．07滴南83996．07P3wt原油3．831．070．470．6018．4537．9743．580．424．06滴南91890J2x原油0．551．120．430．5318．6729．7151．620．181．24滴南91961J2x原油0．601．150．420．5018．1633．9947．860．121．28

D/T：三環(huán)、四環(huán)萜烷總量/五環(huán)三萜烷。

圖3 滴南地區(qū)原油m/z 191、m/z 217質(zhì)量色譜圖Fig.3 The sterane m/z 217 and the terpane m/z 191 GC-MS curves for crude oil in Dinan area

3 油源對(duì)比

圖4 滴南地區(qū)烴源巖和原油碳同位素與Pr/Ph關(guān)系圖Fig.4 Correlation of carbon isotope, Pr/Ph of source rock and oil in Dinan area, Dongdaohaizi Sag

原油地球化學(xué)特征研究表明，滴南1井、滴南7井和滴南8井二疊系油藏的原油姥植比<1.9；碳同位素值較輕，一般在-30‰左右；γ/C30藿烷為0.26～0.42，C29ααα20S/(20S+20R)、C29αββ/∑C29分別為0.43～0.47、0.51～0.64。其地球化學(xué)特征明顯不同于侏羅系和石炭系烴源巖，而與二疊系烴源巖相似(圖4)；因此，該區(qū)二疊系油藏的原油來源于東道海子凹陷二疊系烴源巖。滴南9井侏羅系油藏的原油姥植比>2.1，碳同位素值為-28.77‰～-29.61‰，γ蠟烷豐度較低，γ/C30藿烷<0.2，C29ααα20S/(20S+20R)、C29αββ/∑C29分別為0.42～0.43、0.50～0.53，為成熟油，其地球化學(xué)特征明顯不同于二疊系烴源巖。該原油的姥植比、γ蠟烷、甾烷特征與石炭系和侏羅系烴源巖相似，滴南9井原油為成熟油；而該區(qū)石炭系烴源巖處于高成熟階段，以生氣為主，生成的原油也應(yīng)為高成熟的原油，因此認(rèn)為該原油不是來源于石炭系烴源巖[18]。而該區(qū)侏羅系烴源巖處于成熟階段，生成的原油為成熟油，因此認(rèn)為滴南9井侏羅系油藏的原油來源于東道海子凹陷侏羅系烴源巖。

4 結(jié) 論

a.東道海子凹陷滴南地區(qū)二疊系平地泉組烴源巖三環(huán)、四環(huán)萜烷/五環(huán)三萜烷比值<1，γ蠟烷含量低，Ts

b.滴南地區(qū)原油及抽提物飽和烴含量占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，油質(zhì)普遍較輕，沒有明顯的奇碳優(yōu)勢(shì)，為弱還原-弱氧化、淡水沉積環(huán)境有機(jī)質(zhì)生成的油氣。生物標(biāo)志化合特征表明：滴南8井(P3wt)具有三環(huán)、四環(huán)萜烷高，Ts>Tm，γ蠟烷相對(duì)含量高，C21-妊甾烷、C22-升妊甾烷含量高，C27、C28、C29規(guī)則甾烷呈上升型的分布特征；滴南9井(J2x)萜烷系列與滴南8井相反，甾烷系列比較相似。

c.東道海子凹陷滴南地區(qū)原油來源有一定的差異，滴南1井、滴南7井、滴南8井原油來源于東道海子凹陷二疊系平地泉組成熟烴源巖生成的原油，滴南9井原油來源于東道海子凹陷侏羅系烴源巖生成的原油。

[1] 靳軍，羅小平，廖健德，等．準(zhǔn)噶爾盆地東道海子凹陷平地泉組烴源巖地球化學(xué)特征[J]．成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2015，42(2)：196-202. Jin J, Luo X P, Liao J D,etal. Geochemical characteristics of Permian Pingdiquan Formation hydrocarbon source rocks in Dongdaohaizi sag, Junggar Basin, China[J]. Journal of Chengdu University of Technology (Science & Technology Edition), 2015, 42(2): 196-202. (In Chinese)

[2] 康玉柱．準(zhǔn)噶爾盆地古生界油氣前景與勘探方向[J]．新疆石油地質(zhì)，2010，31(5)：449-453. Kang Y Z. Petroleum prospect and exploration targets of Paleozoic in Junggar Basin[J]. Xinjiang Petroleum Geology, 2010, 31(5): 449-453. (In Chinese)

[3] 趙白．準(zhǔn)噶爾盆地的基底性質(zhì)[J]．新疆石油地質(zhì)，1992，13(2)：95-99. Zhao B. Nature of basement of Junggar Basin[J]. Xinjiang Petroleum Geology, 1992, 13(2): 95-99. (In Chinese)

[4] 康志宏．準(zhǔn)噶爾盆地古生代沉積演化特征[J]．地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào)，2011，17(2)：158-174. Kang Z H. Evolution of Paleozoic sedimentation of the Junggar Basin[J]. Journal of Geomechanics, 2011, 17(2): 158-174. (In Chinese)

[5] 方世虎，賈承造，郭召杰，等．準(zhǔn)噶爾盆地二疊紀(jì)盆地屬性的再認(rèn)識(shí)及其構(gòu)造意義[J]．地學(xué)前緣，2006，13(3)：108-121. Fang S H, Jia C Z, Guo Z J,etal. New view on the Permian evolution of the Junggar Basin and its implications for tectonic evolution[J]. Earth Science Frontiers, 2006, 13(3): 108-121. (In Chinese)

[6] 趙白．準(zhǔn)噶爾盆地的構(gòu)造特征與構(gòu)造劃分[J]．新疆石油地質(zhì)，1993，14(3)：209-216. Zhao B. Formation and evolution of Junggar Basin[J]. Xinjiang Petroleum Geology, 1993, 14(3): 209-216. (In Chinese)

[7] 盧雙舫，張敏．油氣地球化學(xué)[M]．北京：石油工業(yè)出版社，2007：170-198. Lu S F, Zhang M. Oil and Gas Geochemistry [M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2007: 170-198. (In Chinese)

[8] Peters K E, Walters C C, Moldovan J M,等．生物標(biāo)記化合物指南 [M]．北京：石油工業(yè)出版社，1995. Peters K E, Walters C C, Moldovan J M,etal. The Biomarker Guide[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 1995. (In Chinese)

[9] 金奎勵(lì)，王宜林．新疆準(zhǔn)噶爾盆地侏羅系煤成油[M]．北京：石油工業(yè)出版社，1997. Jin K L, Wang Y L. The Jurassic Coal-Formed Oil in Junggar Basin[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 1997. (In Chinese)

[10] Hooper E C D. Fluid migration along growth faults in compacting sediments[J]. Journal of Petroleum Geology, 1991, 14: 161-180.

[11] Knipe R J, Jones G, Fisher Q J. Faulting, fault sealing and fluid flow in hydrocarbon reservoirs: an introduction [J]. Geological Society, London, Special Publications, 1998, 147(1): 7-21.

[12] Rooney M A, Claypool G E, Moses Chung H. Modeling thermogenic gas generation using carbon isotope ratios of natural gas hydrocarbons[J]. Chemical Geology, 1995, 126(3): 219-232.

[13] Bondar A D. Role of diffusion in differentiation of carbon isotopes of methane of the Earth’s crust[J]. Geokhimiya, 1987, 126(3/4): 233-246. (In Russian)

[14] 王緒龍,楊海波,康素芳,等.準(zhǔn)噶爾盆地陸梁隆起陸9井油源與成藏分析[J].新疆石油地質(zhì),2001,22(3)：213-216. Wang X L, Yang H B, Kang S F,etal. Analysis on oil sources and reservoir formation of Well Lu 9 in Luliang uplife in Junggar Basin[J]. Xinjiang Petroleum Geology, 2001, 22(3): 213-216. (In Chinese)

[15] 王興光，苗洪波，李建臣，等．原油與其烴源巖中甾萜類化合物指標(biāo)的差異[J]．大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2008，27(1)：18-21. Wang X G, Miao H B, Li J C,etal. Differences of terpenoid index in crude oil and its hydrocarbon source rock[J]. Petroleum Geology & Oilfield Development in Daqing, 2008, 27(1): 18-21. (In Chinese)

[16] 徐冠軍，張大江，王培榮．用瀝青質(zhì)中生物標(biāo)志化合物判識(shí)生物降解油的油源[J]．科學(xué)通報(bào)，2003，48(4)：400-404. Xu G J, Zhang D J, Wang P R. The source of biodegraded oil is identified by using the biomarkers in the asphaltene[J]. Chinese Science Bulletin, 2003, 48(4): 400-404. (In Chinese)

[17] 包建平，朱翠山，馬安來，等．生物降解原油中生物標(biāo)志物組成的定量研究[J]．江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，24(2)：22-26 Bao J P, Zhu C S, Ma A L,etal. Quantitative study of biomarker composition in biodegrated oils[J]. Journal of Jianghan Petroleum Institute, 2002, 24(2): 22-26. (In Chinese)

[18] 王緒龍，趙孟軍，向?qū)毩Γ龋疁?zhǔn)噶爾盆地陸東-五彩灣地區(qū)石炭系烴源巖[J]．石油勘探與開發(fā)，2010， 37(5)：523-530. Wang X L, Zhao M J, Xiang B L,etal. Carboniferous source rocks in the Ludong-Wucaiwan area, Junggar Basin, NW China [J]. Petroleum Exploration and Development, 2010, 37(5): 523-530. (In Chinese)

Geochemical characteristics of crude oil and oil source analysis in the Dinan area of Dongdaohaizi Sag, Junggar Basin, China

LIAO Jian-de1, WANG Hai-jing1, LUO Xiao-ping2, WENG Yue-xin1, HU Liang1, FAN Hou-jiang2

1.ExperimentalTestingInstitute,XinjiangOilfieldBranchCompany,Karamay834000,China; 2.CollegeofEnergyResources,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China

The geochemical characteristics of crude oil and source rocks from the drilling wells of Well Dinan-1, Well Dinan-7, Well Dinan-8 in the Dinan area of Dongdaohaizi Sag in Junggar Basin are analyzed, and the oil-source relationship is also discussed. Focus is put on the research of oil group composition, oil carbon isotope, oil saturated chromatographic feature and parameters analysis of oil steroid terpane compounds, light hydrocarbon, as well as biomarker of the source rock. It shows that the hydrocarbon source rock of Permian Pingdiquan Formation in Dongdaohaizi Sag is in the immature to mature phase, with high tricyclic terpane content, low gammacerane content, Ts/Tm less than 1, and reverse “L” shape in the distribution of C27, C28, C29regular sterane fingerprint. The geochemical parameter and steroid terpane characteristics from the crude oil and the reservoir material extracted in the Permian in Dinan area are similar to those of the source rocks in Pingdiquan Formation. The Jurassic crude oil is characterized by the Jurassic source rock.

oil-source correlation; hydrocarbon source rock; crude oil; biological marker compound; Dongdaohaizi Sag

10.3969/j.issn.1671-9727.2016.06.07

1671-9727(2016)06-0688-08

2015-09-14。 [基金項(xiàng)目] 國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41172119)。 [第一作者] 廖健德(1971-),男,高級(jí)工程師，從事石油地質(zhì)研究工作, E-mail:liaojiande@petrochina.com.cn。

TE122.11

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