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申请/专利权人：中国石油化工股份有限公司;中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司石油工程技术研究院

摘要：本发明公开了双介质多级扩张封隔器及卡封方法，其中一种方案的封隔器，包括中心管及套在中心管外壁的胶筒，所述胶筒包括上肩部短胶筒、中部长胶筒、下肩部短胶筒，所述中部长胶筒上端通过上双介质间接传压机构连接上肩部短胶筒，所述中部长胶筒下端通过下传压机构连接下肩部短胶筒，所述上肩部短胶筒上端以及下肩部短胶筒下端均连接各自的纵向自适应调节机构。胶若干筒灵活组合适用较长段卡封现场需求，避免单一长段胶筒引发的遇卡问题；不同胶筒长度、性能组合满足不同卡封强度需求；上下肩部纵向自适应调节机构，降低肩部应力集中效应并保证合理的坐封压力；双介质间接传压机构避免了单个胶筒破裂导致整体管柱失效的问题。

主权项：1.双介质多级扩张封隔器，包括中心管及套在中心管外壁的胶筒，其特征在于，所述胶筒包括上肩部短胶筒、中部长胶筒、下肩部短胶筒，所述中部长胶筒的长度大于上肩部短胶筒的长度，同时也大于下肩部短胶筒的长度，所述中部长胶筒的硬度小于上肩部短胶筒的硬度，同时也小于下肩部短胶筒的硬度，所述中部长胶筒上端通过上双介质间接传压机构连接上肩部短胶筒，所述中部长胶筒下端通过下传压机构连接下肩部短胶筒，所述上肩部短胶筒上端以及下肩部短胶筒下端均连接各自的纵向自适应调节机构；所述上双介质间接传压机构包括上外套、传压介质、上密封传压活塞，所述上外套上端连接上肩部短胶筒的下挡碗，下端连接中部长胶筒的上挡碗，所述上外套内部设置上密封传压活塞，该上密封传压活塞外壁与上外套密封，内壁与上中心管密封，所述上密封传压活塞分为上分支活塞和下分支活塞，上分支活塞下端限位在上外套内壁开设的限位台上端面，下分支活塞上端限位在上外套内壁开设的限位台下端面，上分支活塞和下分支活塞之间的空间形成中腔，所述中心管开设连通中腔的传压孔，上分支活塞上方的空间形成上腔，上腔连通至上肩部短胶筒下端面，下分支活塞下方的空间形成下腔，下腔连通至中部长胶筒上端面，上腔和下腔内均充填传压介质，上分支活塞推着介质鼓胀上肩部短胶筒，下分支活塞推着介质鼓胀中部长胶筒；所述下传压机构包括连接套、下外套、防转钉、下密封传压活塞、传压介质，所述连接套在下外套和中心管之间，所述下外套上端连接中部长胶筒的下挡碗，下端连接下肩部短胶筒的上挡碗，所述下外套通过防转钉固定在连接套上，下外套和中心管之间的活塞腔内设置下密封传压活塞，该下密封传压活塞外壁与下外套密封，内壁与下中心管密封，所述中心管开设连通至下密封传压活塞上方空间的传压孔，下密封传压活塞下方空间连通至下肩部短胶筒上端面，下密封传压活塞下方空间充填传压介质，所述下密封传压活塞推着介质鼓胀下肩部短胶筒；所述上肩部短胶筒上端的纵向自适应调节机构包括上自适应调节套，所述上自适应调节套下端与上肩部短胶筒的上挡碗通过螺纹连接，上端内壁滑动式连接上接头外壁，所述上自适应调节套和上接头之间设置密封圈密封；所述下肩部短胶筒下端的纵向自适应调节机构包括下自适应调节套，所述下自适应调节套上端与下肩部短胶筒的下挡碗通过螺纹连接，下端内壁滑动式连接下接头外壁，所述下自适应调节套和下接头之间设置密封圈密封。

全文数据：双介质多级扩张封隔器及卡封方法技术领域本发明涉及油田技术开发领域，具体地说是双介质多级扩张封隔器及卡封方法。背景技术长期注水开发油藏，易形成局部突变、极端耗水带，为降低无效循环、提高水驱效率，需要进一步细分层段与封堵，采用常规封隔器取得了一定的效果。但是对于没有稳定隔层或小夹层、大厚层射孔段需卡封的井，常规封隔器则无法满足需求。近年来，发展形成通过增加扩张式封隔器胶筒的长度实现层内卡封的技术，主要存在三方面问题：1受胶筒结构、材质、坐封压差、加工难度、成本等制约，限制了胶筒长度的增加，卡封长度不足，无法满足较长段层内卡封需求；2胶筒纵向尺寸较大，一旦撕裂破坏检换管柱上提过程胶皮堆积易导致管柱遇卡；2胶筒一旦损坏，则封堵失效，进而导致整趟管柱失效，大大增加了分注成本。为此需要研究适用范围更广、安全性能更高的卡封工艺。经过检索现有技术的封隔器，没有发现能解决以下技术问题的封隔器，1适用较长段卡封现场需求，避免单一长段胶筒引发的遇卡问题；2满足不同卡封强度需求；3降低肩部应力集中效应并保证合理的坐封压力；4避免单个胶筒破裂导致整体管柱失效的问题。发明内容本发明的目的在于提供双介质多级扩张封隔器及卡封方法，胶若干筒灵活组合适用较长段卡封现场需求，避免单一长段胶筒引发的遇卡问题；不同胶筒长度、性能组合满足不同卡封强度需求；上下肩部纵向自适应调节机构，降低肩部应力集中效应并保证合理的坐封压力；双介质间接传压机构避免了单个胶筒破裂导致整体管柱失效的问题。为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，双介质多级扩张封隔器，包括中心管及套在中心管外壁的胶筒，所述胶筒包括上肩部短胶筒、中部长胶筒、下肩部短胶筒，所述中部长胶筒的长度大于上肩部短胶筒的长度，同时也大于下肩部短胶筒的长度，所述中部长胶筒的硬度小于上肩部短胶筒的硬度，同时也小于下肩部短胶筒的硬度，所述中部长胶筒上端通过上双介质间接传压机构连接上肩部短胶筒，所述中部长胶筒下端通过下传压机构连接下肩部短胶筒，所述上肩部短胶筒上端以及下肩部短胶筒下端均连接各自的纵向自适应调节机构。为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，双介质多级扩张封隔器，包括中心管及套在中心管外壁的胶筒，所述胶筒包括上肩部短胶筒、中部中等长度胶筒、下肩部短胶筒，所述中部中等长度胶筒至少设置两个，且均布在中心管外壁，所述中部中等长度胶筒的长度大于上肩部短胶筒的长度，同时也大于下肩部短胶筒的长度，所述中部中等长度胶筒的硬度小于上肩部短胶筒的硬度，同时也小于下肩部短胶筒的硬度，最上方的中部中等长度胶筒上端通过上双介质间接传压机构连接上肩部短胶筒，最下方的中部中等长度胶筒下端通过下传压机构连接下肩部短胶筒，中部中等长度胶筒两两之间通过中传压机构连接，中传压机构和下传压机构相同，所述上肩部短胶筒上端以及下肩部短胶筒下端均连接各自的纵向自适应调节机构。所述上双介质间接传压机构包括上外套、传压介质、上密封传压活塞，所述上外套上端连接上肩部短胶筒的下挡碗，下端连接中部长胶筒的上挡碗，所述上外套内部设置上密封传压活塞，该上密封传压活塞外壁与上外套密封，内壁与上中心管密封，所述上密封传压活塞分为上分支活塞和下分支活塞，上分支活塞下端限位在上外套内壁开设的限位台上端面，下分支活塞上端限位在上外套内壁开设的限位台下端面，上分支活塞和下分支活塞之间的空间形成中腔，所述中心管开设连通中腔的传压孔，上分支活塞上方的空间形成上腔，上腔连通至上肩部短胶筒下端面，下分支活塞下方的空间形成下腔，下腔连通至中部长胶筒上端面，上腔和下腔内均充填传压介质，上分支活塞推着介质鼓胀上肩部短胶筒，下分支活塞推着介质鼓胀中部长胶筒。所述下传压机构包括连接套、下外套、防转钉、下密封传压活塞、传压介质，所述连接设置在下外套和中心管之间，所述下外套上端连接中部长胶筒的下挡碗，下端连接下肩部短胶筒的上挡碗，所述下外套通过防转钉固定在连接套上，下外套和中心管之间的活塞腔内设置下密封传压活塞，该下密封传压活塞外壁与下外套密封，内壁与下中心管密封，所述中心管开设连通至下密封传压活塞上方空间的传压孔，下密封传压活塞下方空间连通至下肩部短胶筒上端面，下密封传压活塞下方空间充填传压介质，所述上密封传压活塞推着介质鼓胀下肩部短胶筒。所述上肩部短胶筒上端的纵向自适应调节机构包括上自适应调节套，所述上自适应调节套下端与上肩部短胶筒的上挡碗通过螺纹连接，上端内壁滑动式连接上接头外壁，所述上自适应调节套和上接头之间设置密封圈密封。所述下肩部短胶筒下端的纵向自适应调节机构包括下自适应调节套，所述下自适应调节套上端与下肩部短胶筒的下挡碗通过螺纹连接，下端内壁滑动式连接下接头外壁，所述下自适应调节套和下接头之间设置密封圈密封。所述中心管包括上下连接的上中心管和下中心管。为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，双介质多级扩张封隔器的卡封方法，包括以下步骤：坐封：封隔器内部提供坐封液体动力介质，动力介质经上中心管、下中心管上的传压孔将压力传递到密封传压活塞，密封传压活塞上安装密封圈隔绝动力介质与传压介质并轴向可以滑动，密封传压活塞受液压力移动并挤压传压介质引起传压介质向肩部短胶筒、中部长胶筒方向移动最终使肩部短胶筒、中部长胶筒完全鼓胀，实现坐封；肩部短胶筒的一端挡碗与自适应调节套相连，坐封时短短胶筒径向膨胀并轴向收缩，收缩力拉动挡碗与自适应调节套向收缩方向移动，减小坐封压力并降低胶筒端部应力集中；解封：泄掉封隔器内部坐封液体动力介质的压力后，传压介质压力作用在密封传压活塞上的力大于其另一端的力，引起密封传压活塞向远离胶筒方向移动，肩部短胶筒、中部长胶筒内部压力随之降低并在弹性力下自动缩回，封隔器解封；胶筒破裂防漏失：由于密封传压活塞有效隔绝了动力介质与传压介质空间，肩部短胶筒、中部长胶筒任意一个胶筒破裂后，封隔器内部液体遇到密封传压活塞后无法进入封隔器外部，同样外部液体密封传压活塞后无法进入封隔器内部，实现防漏失功能，确保其他封隔器、配水器注水过程中正常坐封和配水。本发明与现有技术相比具有以下有益效果：利用若干扩张胶筒单元实现不同卡封长度条件下长效卡封与安全起出。主要发明内容为：通过胶若干筒灵活组合，实现卡封长度系列化；上下肩部密封单元采用强度较高、长度较短的胶筒提高肩部抗撕裂性能，中部采用单个或多个密封单元，密封单元胶筒长度与抗压能力不同，满足不同长度、不同卡封强度需求；上下肩部密封单元采用纵向自适应调节机构，降低肩部应力集中效应并保证合理的坐封压力；设计了双介质间接传压机构封隔器机构，彻底改变现有扩张封隔器直接依靠管柱内带压流体鼓胀胶筒的方法，利用性能稳定的流体作为鼓胀介质，利用油管内带压流体提供坐封动力介质，鼓胀介质与动力介质之间依靠带密封作用的传压活塞隔绝，胶筒内腔与管柱内空间不直接相连，可以自动即使胶筒破裂，管柱内外不会连通，其他封隔器、配水器依然可以正常工作。1胶若干筒灵活组合适用较长段卡封现场需求，避免单一长段胶筒引发的遇卡问题；2不同胶筒长度、性能组合满足不同卡封强度需求；3上下肩部纵向自适应调节机构，降低肩部应力集中效应并保证合理的坐封压力；4双介质间接传压机构避免了单个胶筒破裂导致整体管柱失效的问题。附图说明图1为本发明一种双介质多级扩张封隔器的结构示意图。图中：1—上接头、2—上中心管、3—密封圈、4—上自适应调节套、5—上肩部短胶筒的上挡碗、6—上肩部短胶筒、7—上外套、8—上密封传压活塞、9—中部长胶筒、10—下外套、11—连接套、12—防转钉、13—下中心管、14—下密封活塞、15—下接头、16—上肩部短胶筒的下挡碗、17—中部长胶筒的上挡碗、18—下肩部短胶筒的上挡碗、19—下肩部短胶筒、20—下肩部短胶筒的下挡碗、21—下自适应调节套、22—中部长胶筒的下挡碗。具体实施方式有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅为参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。根据图1所示，双介质多级扩张封隔器，包括中心管及套在中心管外壁的胶筒，所述胶筒包括上肩部短胶筒6、中部长胶筒9、下肩部短胶筒19，所述中部长胶筒的长度大于上肩部短胶筒的长度，同时也大于下肩部短胶筒的长度，所述中部长胶筒的硬度小于上肩部短胶筒的硬度，同时也小于下肩部短胶筒的硬度，所述中部长胶筒9上端通过上双介质间接传压机构连接上肩部短胶筒6，所述中部长胶筒9下端通过下传压机构连接下肩部短胶筒19，所述上肩部短胶筒上端以及下肩部短胶筒下端均连接各自的纵向自适应调节机构。所述上双介质间接传压机构包括上外套7、传压介质、上密封传压活塞8，所述上外套7上端连接上肩部短胶筒的下挡碗16，下端连接中部长胶筒的上挡碗17，所述上外套内部设置上密封传压活塞8，该上密封传压活塞外壁与上外套密封，内壁与上中心管密封，所述上密封传压活塞8分为上分支活塞和下分支活塞，上分支活塞下端限位在上外套内壁开设的限位台上端面，下分支活塞上端限位在上外套内壁开设的限位台下端面，上分支活塞和下分支活塞之间的空间形成中腔，所述中心管开设连通中腔的传压孔，上分支活塞上方的空间形成上腔，上腔连通至上肩部短胶筒6下端面，下分支活塞下方的空间形成下腔，下腔连通至中部长胶筒9上端面，上腔和下腔内均充填传压介质，上分支活塞推着介质鼓胀上肩部短胶筒6，下分支活塞推着介质鼓胀中部长胶筒9。所述下传压机构包括连接套11、下外套10、防转钉12、下密封传压活塞14、传压介质，所述连接设置在下外套10和中心管之间，所述下外套上端连接中部长胶筒的下挡碗22，下端连接下肩部短胶筒的上挡碗18，所述下外套通过防转钉12固定在连接套上，下外套10和中心管之间的活塞腔内设置下密封传压活塞14，该下密封传压活塞外壁与下外套密封，内壁与下中心管密封，所述中心管开设连通至下密封传压活塞上方空间的传压孔，下密封传压活塞下方空间连通至下肩部短胶筒19上端面，下密封传压活塞下方空间充填传压介质，所述上密封传压活塞推着介质鼓胀下肩部短胶筒19。所述上肩部短胶筒上端的纵向自适应调节机构包括上自适应调节套4，所述上自适应调节套下端与上肩部短胶筒的上挡碗5通过螺纹连接，上端内壁滑动式连接上接头外壁，所述上自适应调节套和上接头1之间设置密封圈3密封。所述下肩部短胶筒下端的纵向自适应调节机构包括下自适应调节套21，所述下自适应调节套上端与下肩部短胶筒的下挡碗20通过螺纹连接，下端内壁滑动式连接下接头外壁，所述下自适应调节套和下接头15之间设置密封圈密封。所述中心管包括上下连接的上中心管2和下中心管13。连接：上接头1、下接头15分别与上、下部管柱连接。坐封：封隔器内部提供坐封液体动力介质，动力介质经上中心管2、下中心管13上的传压孔将压力传递到上密封传压活塞8、下密封活塞14，密封传压活塞上安装密封圈隔绝动力介质与传压介质并轴向可以滑动，上密封传压活塞8受液压力移动并挤压传压介质，引起传压介质向肩部短胶筒6、中部长胶筒9方向移动最终使上肩部短胶筒6、中部长胶筒9完全鼓胀，实现坐封。肩部短胶筒的上挡碗5与上自适应调节套4相连，坐封时短胶筒6径向膨胀并轴向收缩，收缩力拉动上挡碗5与上自适应调节套4向收缩方向移动，减小坐封压力并降低胶筒端部应力集中。解封：泄掉封隔器内部坐封液体动力介质的压力后，传压介质压力作用在密封传压活塞上的力大于其另一端的力，引起密封传压活塞向远离胶筒方向移动，上肩部短胶筒6、中部长胶筒9内部压力随之降低并在弹性力下自动缩回，封隔器解封。胶筒破裂防漏失：由于上密封传压活塞8、下密封活塞14有效隔绝了动力介质与传压介质空间，上肩部短胶筒6、中部长胶筒9任意一个胶筒破裂后，封隔器内部液体遇到密封传压活塞后无法进入封隔器外部，同样外部液体经密封传压活塞后无法进入封隔器内部，实现防漏失功能，确保其他封隔器、配水器注水过程中正常坐封和配水。双介质多级扩张封隔器由多个扩张式密封单元组成，密封单元长度、材质可以有多种组合方式，主要由中心管、上肩部短胶筒、中部长胶筒、下肩部短胶筒组成。其中，上肩部短胶筒、下肩部短胶筒长度较短、硬度较高，中部长胶筒长度较大、硬度较低。另外，中部长胶筒根据现场卡封长度需求进行不同长度的若干胶筒的组合，由中心管、上肩部短胶筒、中部中等长度胶筒、下肩部短胶筒。中部密封单元采用两个及两个以上的中部中等长度胶筒，常规下，中部中等长度胶筒的长度大于肩部短胶筒，而小于中部长胶筒。双介质多级扩张封隔器，包括中心管及套在中心管外壁的胶筒，所述胶筒包括上肩部短胶筒、中部中等长度胶筒、下肩部短胶筒，所述中部中等长度胶筒至少设置两个，且均布在中心管外壁，所述中部中等长度胶筒的长度大于上肩部短胶筒的长度，同时也大于下肩部短胶筒的长度，所述中部中等长度胶筒的硬度小于上肩部短胶筒的硬度，同时也小于下肩部短胶筒的硬度，最上方的中部中等长度胶筒上端通过上双介质间接传压机构连接上肩部短胶筒，最下方的中部中等长度胶筒下端通过下传压机构连接下肩部短胶筒，中部中等长度胶筒两两之间通过中传压机构连接，中传压机构和下传压机构相同，所述上肩部短胶筒上端以及下肩部短胶筒下端均连接各自的纵向自适应调节机构。双介质多级扩张封隔器密封单元较多，结构各不相同，但是每个密封单元具有一定相似性。以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。

权利要求：1.双介质多级扩张封隔器，包括中心管及套在中心管外壁的胶筒，其特征在于，所述胶筒包括上肩部短胶筒、中部长胶筒、下肩部短胶筒，所述中部长胶筒的长度大于上肩部短胶筒的长度，同时也大于下肩部短胶筒的长度，所述中部长胶筒的硬度小于上肩部短胶筒的硬度，同时也小于下肩部短胶筒的硬度，所述中部长胶筒上端通过上双介质间接传压机构连接上肩部短胶筒，所述中部长胶筒下端通过下传压机构连接下肩部短胶筒，所述上肩部短胶筒上端以及下肩部短胶筒下端均连接各自的纵向自适应调节机构。2.双介质多级扩张封隔器，包括中心管及套在中心管外壁的胶筒，其特征在于，所述胶筒包括上肩部短胶筒、中部中等长度胶筒、下肩部短胶筒，所述中部中等长度胶筒至少设置两个，且均布在中心管外壁，所述中部中等长度胶筒的长度大于上肩部短胶筒的长度，同时也大于下肩部短胶筒的长度，所述中部中等长度胶筒的硬度小于上肩部短胶筒的硬度，同时也小于下肩部短胶筒的硬度，最上方的中部中等长度胶筒上端通过上双介质间接传压机构连接上肩部短胶筒，最下方的中部中等长度胶筒下端通过下传压机构连接下肩部短胶筒，中部中等长度胶筒两两之间通过中传压机构连接，中传压机构和下传压机构相同，所述上肩部短胶筒上端以及下肩部短胶筒下端均连接各自的纵向自适应调节机构。3.根据权利要求1所述的双介质多级扩张封隔器，其特征在于，所述上双介质间接传压机构包括上外套、传压介质、上密封传压活塞，所述上外套上端连接上肩部短胶筒的下挡碗，下端连接中部长胶筒的上挡碗，所述上外套内部设置上密封传压活塞，该上密封传压活塞外壁与上外套密封，内壁与上中心管密封，所述上密封传压活塞分为上分支活塞和下分支活塞，上分支活塞下端限位在上外套内壁开设的限位台上端面，下分支活塞上端限位在上外套内壁开设的限位台下端面，上分支活塞和下分支活塞之间的空间形成中腔，所述中心管开设连通中腔的传压孔，上分支活塞上方的空间形成上腔，上腔连通至上肩部短胶筒下端面，下分支活塞下方的空间形成下腔，下腔连通至中部长胶筒上端面，上腔和下腔内均充填传压介质，上分支活塞推着介质鼓胀上肩部短胶筒，下分支活塞推着介质鼓胀中部长胶筒。4.根据权利要求1所述的双介质多级扩张封隔器，其特征在于，所述下传压机构包括连接套、下外套、防转钉、下密封传压活塞、传压介质，所述连接设置在下外套和中心管之间，所述下外套上端连接中部长胶筒的下挡碗，下端连接下肩部短胶筒的上挡碗，所述下外套通过防转钉固定在连接套上，下外套和中心管之间的活塞腔内设置下密封传压活塞，该下密封传压活塞外壁与下外套密封，内壁与下中心管密封，所述中心管开设连通至下密封传压活塞上方空间的传压孔，下密封传压活塞下方空间连通至下肩部短胶筒上端面，下密封传压活塞下方空间充填传压介质，所述上密封传压活塞推着介质鼓胀下肩部短胶筒。5.根据权利要求1或2所述的双介质多级扩张封隔器，其特征在于，所述上肩部短胶筒上端的纵向自适应调节机构包括上自适应调节套，所述上自适应调节套下端与上肩部短胶筒的上挡碗通过螺纹连接，上端内壁滑动式连接上接头外壁，所述上自适应调节套和上接头之间设置密封圈密封。6.根据权利要求1或2所述的双介质多级扩张封隔器，其特征在于，所述下肩部短胶筒下端的纵向自适应调节机构包括下自适应调节套，所述下自适应调节套上端与下肩部短胶筒的下挡碗通过螺纹连接，下端内壁滑动式连接下接头外壁，所述下自适应调节套和下接头之间设置密封圈密封。7.根据权利要求1或2所述的双介质多级扩张封隔器，其特征在于，所述中心管包括上下连接的上中心管和下中心管。8.双介质多级扩张封隔器的卡封方法，其特征在于，包括以下步骤：坐封：封隔器内部提供坐封液体动力介质，动力介质经上中心管、下中心管上的传压孔将压力传递到密封传压活塞，密封传压活塞上安装密封圈隔绝动力介质与传压介质并轴向可以滑动，密封传压活塞受液压力移动并挤压传压介质引起传压介质向肩部短胶筒、中部长胶筒方向移动最终使肩部短胶筒、中部长胶筒完全鼓胀，实现坐封；肩部短胶筒的一端挡碗与自适应调节套相连，坐封时短短胶筒径向膨胀并轴向收缩，收缩力拉动挡碗与自适应调节套向收缩方向移动，减小坐封压力并降低胶筒端部应力集中；解封：泄掉封隔器内部坐封液体动力介质的压力后，传压介质压力作用在密封传压活塞上的力大于其另一端的力，引起密封传压活塞向远离胶筒方向移动，肩部短胶筒、中部长胶筒内部压力随之降低并在弹性力下自动缩回，封隔器解封；胶筒破裂防漏失：由于密封传压活塞有效隔绝了动力介质与传压介质空间，肩部短胶筒、中部长胶筒任意一个胶筒破裂后，封隔器内部液体遇到密封传压活塞后无法进入封隔器外部，同样外部液体密封传压活塞后无法进入封隔器内部，实现防漏失功能，确保其他封隔器、配水器注水过程中正常坐封和配水。

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