基準(zhǔn)面旋回與沖積扇隔夾層分布的關(guān)系
——以遼河油田曙一區(qū)杜84塊SAGD開發(fā)區(qū)館陶組儲層為例

李 晨， 樊太亮， 高志前， 吳 俊， 錢小會， 樊 華， 傅 巍

( 1. 中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 能源學(xué)院，北京 100083； 2. 大慶油田有限責(zé)任公司 第三采油廠，黑龍江 大慶 163000； 3. 中國石油遼河油田分公司 勘探開發(fā)研究院，遼寧 盤錦 124010 )

基準(zhǔn)面旋回與沖積扇隔夾層分布的關(guān)系
——以遼河油田曙一區(qū)杜84塊SAGD開發(fā)區(qū)館陶組儲層為例

李 晨1， 樊太亮1， 高志前1， 吳 俊1， 錢小會2， 樊 華1， 傅 巍3

( 1. 中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 能源學(xué)院，北京 100083； 2. 大慶油田有限責(zé)任公司 第三采油廠，黑龍江 大慶 163000； 3. 中國石油遼河油田分公司 勘探開發(fā)研究院，遼寧 盤錦 124010 )

利用巖心及測井資料，建立遼河油田曙一區(qū)杜84塊SAGD開發(fā)區(qū)館陶組高分辨率層序地層格架，分析基準(zhǔn)面旋回變化與儲層隔夾層分布的關(guān)系。結(jié)果表明：杜84塊館陶組可識別出5期中期基準(zhǔn)面旋回和1期長期基準(zhǔn)面旋回，地層以發(fā)育物性隔夾層為主；中、長期基準(zhǔn)面旋回的變化是儲層內(nèi)部隔夾層分布的重要控制因素，以中期基準(zhǔn)面旋回為基本單元，中期基準(zhǔn)面旋回的變化控制其內(nèi)部隔夾層縱向分布規(guī)律，長期基準(zhǔn)面旋回的變化控制中期基準(zhǔn)面旋回內(nèi)部物性隔夾層類型的多樣性；形成于中期基準(zhǔn)面旋回變化不同階段的物性隔層或物性夾層界面之上易形成多種類型的剩余油富集。該結(jié)果為沖積扇儲層的隔夾層分布研究提供參考。

中期基準(zhǔn)面旋回； 隔夾層； 沖積扇； 館陶組； SAGD； 剩余油

0 引言

陸相碎屑巖儲層內(nèi)部的隔夾層是形成儲層非均質(zhì)性的主要因素之一[1]，隔夾層分布對精細(xì)表征油藏地質(zhì)特征及研究剩余油分布規(guī)律具有重要意義。高分辨率層序地層學(xué)理論[2-6]在基準(zhǔn)面旋回理論的探討[7-9]、高分辨率層序地層學(xué)的應(yīng)用[10-11]等方面取得顯著的研究成果。近年來，人們開始探索基準(zhǔn)面旋回變化與隔夾層分布之間的內(nèi)在關(guān)系。雍自權(quán)等[12]認(rèn)為，辮狀河及河口壩隔夾層分布規(guī)律不僅受控于沉積環(huán)境的差異，同時與其所處的中、長期基準(zhǔn)面旋回背景密切相關(guān)；袁新濤等[13]認(rèn)為，辮狀河儲層泥質(zhì)沉積物的保存程度與可容納空間、沉積物供給速率存在密切關(guān)系；閆海軍等[14]認(rèn)為，三角洲前緣儲層隔夾層的分布模式在縱向上受長期基準(zhǔn)面旋回控制。目前,多集中于對河流相儲層及三角洲相儲層的研究，對沖積扇相儲層的研究較為少見[15]，而利用基準(zhǔn)面旋回變化分析沖積扇內(nèi)部隔夾層分布規(guī)律的研究更為少見。

遼河油田曙一區(qū)杜84塊館陶組為沖積扇砂礫巖儲層，油藏類型為超稠油油藏[16]。杜84塊館陶組油藏采用SAGD技術(shù)(Steam Assisted Gravity Drainage，蒸汽輔助重力泄油技術(shù))并獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益[17]，在SAGD開發(fā)過程中，生產(chǎn)狀況及井溫監(jiān)測曲線的變化表明隔夾層對蒸汽腔擴(kuò)展具有較大抑制作用[18]。在分析巖心、測井資料的基礎(chǔ)上，筆者應(yīng)用沉積學(xué)及高分辨率層序地層學(xué)理論，探討曙一區(qū)杜84塊SAGD開發(fā)區(qū)館陶組中、長期基準(zhǔn)面旋回的變化規(guī)律，并以中期基準(zhǔn)面旋回為基本單元，分析其內(nèi)部隔夾層分布與中、長期基準(zhǔn)面旋回變化之間的關(guān)系，為認(rèn)識SAGD開發(fā)中剩余油分布規(guī)律奠定基礎(chǔ)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

遼河坳陷位于渤海灣盆地東北部，東臨遼東地塊，西接燕遼沉降帶，是發(fā)育于華北地臺中、新生代斷陷盆地的一級構(gòu)造單元[19]。在新生代構(gòu)造作用影響下，遼河坳陷形成“三凹三凸”的構(gòu)造格局[20-21]，分別為西部凹陷、東部凹陷、大民屯凹陷、西部凸起、中央凸起和東部凸起(見圖1(a))。

曙一區(qū)位于遼河坳陷西部凹陷的西部斜坡帶中段上傾部位，經(jīng)歷張裂、深陷、收斂、擴(kuò)張和退縮5個時期，形成以陸源碎屑為主的半深湖至濱淺湖相砂泥巖互層沉積體和陸上沖積扇沉積。曙一區(qū)地層自下而上依次發(fā)育古近系沙河街組、東營組，新近系館陶組、明化鎮(zhèn)組和第四系。研究區(qū)館陶組是一套以粗碎屑為主的近源濕地沖積扇沉積[22]，內(nèi)部不發(fā)育斷層，與下伏地層呈不整合接觸；物源主要來自西斜坡物源，少量來自北部老山。曙一區(qū)杜84塊SAGD開發(fā)區(qū)域面積約為2.08 km2，總井?dāng)?shù)為767口，主要井位為69口，包括1口館陶組取心井(見圖1(b))。取心資料與對應(yīng)測井響應(yīng)的統(tǒng)計(jì)資料表明，聲波時差曲線對巖性識別程度較高[23]。

圖1 遼河坳陷構(gòu)造及研究區(qū)主要井位分布Fig.1 Tectonic location of Liaohe depression and the main well distribution of the study area

2 沉積相類型

杜84塊館陶組屬于典型的濕地沖積扇沉積(見圖2)，以河道化沉積為主，較少發(fā)育干旱沖積扇中典型的泥石流沉積，主要發(fā)育沖積扇扇根亞相和扇中亞相。

圖2 館陶組濕地沖積扇沉積模式剖面Fig.2 The sedimentary model of wet alluvial fan in Guantao foramtion

沖積扇扇根亞相位于沖積扇出口處，主要發(fā)育扇根主槽、扇根片流及扇根漫洪沉積。扇根主槽沉積為沖積扇扇根亞相內(nèi)的主要沉積類型，測井曲線形態(tài)為低幅箱型，聲波時差曲線呈低值；扇根片流沉積測井曲線形態(tài)為薄指型或鋸齒型，聲波時差曲線與周圍的扇根主槽沉積的相比較呈異常高值；扇根漫洪沉積為洪泛時期形成的粉砂質(zhì)或泥質(zhì)沉積，在館陶組地層中較為罕見，聲波時差曲線呈高值，感應(yīng)測井曲線呈明顯高值。

沖積扇扇中亞相在沖積扇沉積中發(fā)育最為廣泛，自扇根末端呈發(fā)散狀向外擴(kuò)展。扇中亞相主要發(fā)育扇中辮狀河道、扇中辮流砂壩及扇中漫流沉積。扇中辮狀河道沉積為沖積扇扇中亞相的主要沉積類型，測井曲線形態(tài)主要為高幅箱型，受水動力條件差異的影響，測井曲線的齒化程度差異明顯，在水動力穩(wěn)定的條件下曲線較為光滑，而在水動力不穩(wěn)定的條件下曲線齒化嚴(yán)重；扇中辮流砂壩沉積較為少見，測井曲線呈漏斗型；扇中漫流沉積形成原因與扇根漫洪沉積的類似，為洪泛時期形成的粉砂質(zhì)或泥質(zhì)沉積，在館陶組地層中較為罕見。

3 中、長期基準(zhǔn)面旋回變化與隔夾層分布的關(guān)系

3.1 中、長期基準(zhǔn)面旋回

中、長期基準(zhǔn)面旋回格架的建立是分析中、長期基準(zhǔn)面旋回與隔夾層分布關(guān)系的基礎(chǔ)。沖積扇儲層內(nèi)部砂礫混雜，沖刷疊置現(xiàn)象嚴(yán)重，自旋回沉積事件眾多。隨著基準(zhǔn)面旋回級次的降低，基準(zhǔn)面旋回的發(fā)育受自旋回影響程度[24]更明顯，如短期基準(zhǔn)面旋回受自旋回沉積事件的影響程度強(qiáng)烈，極大地增加識別基準(zhǔn)面旋回的難度。由于中期基準(zhǔn)面旋回持續(xù)時間較長，代表一次完整的沖積扇沉積事件，它在地層中的識別受自旋回作用的干擾程度不大，所以文中以中期基準(zhǔn)面旋回作為等時地層格架的基本單元。

沖積扇扇根主槽沉積底部的河道沖刷面基本可全區(qū)追蹤，界面上下巖性突變，粒度較粗的扇根主槽沉積直接覆蓋在上一期沖積扇的扇中辮狀河道之上，代表新一期沖積扇沉積事件，可作為中期基準(zhǔn)面旋回的層序界面。

杜84塊館陶組地層共識別出5期中期基準(zhǔn)面旋回和1期長期基準(zhǔn)面旋回，中期基準(zhǔn)面旋回分別為MSC1、MSC2、MSC3、MSC4和MSC5，長期基準(zhǔn)面旋回為LSC1(見圖3)。

MSC1為一組僅發(fā)育上升半旋回的中期基準(zhǔn)面旋回，整體旋回厚度較薄，代表它形成于低可容納空間，處于長期基準(zhǔn)面旋回上升初期，主要以扇中辮狀河道為主，僅在離物源較近的區(qū)域發(fā)育少量的扇根主槽沉積。MSC2為一組不對稱的以上升半旋回為主的中期基準(zhǔn)面旋回，辮狀河道的疊置樣式更加多樣化，反映長期基準(zhǔn)面處于不斷上升的過程。MSC2中期基準(zhǔn)面旋回上升初期，可容納空間較低，沉積物以礫石體為代表的扇根主槽沉積為主；隨著中期基準(zhǔn)面旋回的上升，有效可容納空間逐漸增大，由扇根主槽沉積過渡為扇中辮狀河道沉積，由于有效可容納空間整體相對較低，所以多期辮狀河道切割疊置；隨著中期基準(zhǔn)面旋回進(jìn)一步上升至極值點(diǎn)，有效可容納空間達(dá)到最大值，扇中辮狀河道由疊置連片型發(fā)展為孤立單一型。自MSC3至MSC4中期基準(zhǔn)面旋回，其形成的旋回厚度越來越薄，扇中辮狀河道多以疊置型為主，表明有效可容納空間不斷降低，長期基準(zhǔn)面旋回進(jìn)入下降期。MSC5中期基準(zhǔn)面旋回僅保存扇根主槽沉積，缺少扇中辮狀河道沉積，旋回厚度較薄，表明可容納空間極低，長期基準(zhǔn)面旋回進(jìn)入下降晚期。

綜上所述，MSC1中期基準(zhǔn)面旋回代表長期基準(zhǔn)面旋回LSC1上升半旋回早期緩速上升的過程；MSC2中期基準(zhǔn)面旋回代表長期基準(zhǔn)面旋回LSC1上升半旋回中后期快速上升的過程；MSC3至MSC4中期基準(zhǔn)面旋回代表有效可容納空間逐漸減小，長期基準(zhǔn)面旋回LSC1逐漸下降；至MSC5中期基準(zhǔn)面旋回時，長期基準(zhǔn)面旋回LSC1達(dá)到下降半旋回晚期的過程。館陶組長期基準(zhǔn)面旋回LSC1總體為一套對稱的“向上變深復(fù)變淺”的基準(zhǔn)面旋回。

3.2 隔夾層分布控制

根據(jù)巖電資料，人們將杜84塊館陶組隔夾層劃分為泥質(zhì)隔夾層和物性隔夾層，而館陶組油層泥質(zhì)隔夾層發(fā)育較少，鈣質(zhì)夾層罕見，主要發(fā)育物性隔夾層。物性隔夾層的測井識別標(biāo)準(zhǔn)是聲波時差曲線為300～450 μs/m，孔隙度為5%～10%[25]。因此，文中以物性隔夾層為研究對象，分析它與中、長期基準(zhǔn)面旋回變化之間的關(guān)系。

以中期基準(zhǔn)面旋回為基本單元，其內(nèi)部隔夾層的縱向分布規(guī)律受控于中期基準(zhǔn)面旋回變化。中期基準(zhǔn)面上升初期水動力極不穩(wěn)定，沉積物砂礫混雜嚴(yán)重，分選磨圓極差，經(jīng)過后期膠結(jié)作用，易在其底部形成大面積連續(xù)分布的扇根主槽底部物性隔夾層，如MSC2、MSC3及MSC4中期基準(zhǔn)面旋回底部形成的物性隔層(見圖4)。中期基準(zhǔn)面旋回上升中期，扇中辮狀河道是館陶組內(nèi)部的主要沉積類型，由于水動力條件復(fù)雜，沉積物堆積速率較快，分選較差，膠結(jié)作用強(qiáng)烈，易在扇中辮狀河道連通體底部靠近物源方向形成較為連續(xù)的物性夾層；在遠(yuǎn)離物源方向處，由于水流趨于穩(wěn)定，沉積物穩(wěn)定堆積，在扇中辮狀河道連通體底部難以形成物性夾層，并且該種類型的物性夾層緊鄰扇根主槽發(fā)育。受較強(qiáng)的切割疊置作用影響，在扇中辮狀河道連通體內(nèi)部較少發(fā)育物性隔夾層。中期基準(zhǔn)面旋回上升晚期至下降初期，扇中辮狀河道垂向疊置樣式由互相切割疊置發(fā)展為孤立單一河道狀，可容納空間較大，切割疊置作用較弱，可在單一扇中辮狀河道底部發(fā)育少量物性夾層，但連續(xù)性較差，厚度較薄，一般沿單一河道走向零星發(fā)育。

圖3 杜84塊館陶組中、長期基準(zhǔn)面旋回變化分析

長期基準(zhǔn)面旋回的變化控制中期基準(zhǔn)面旋回內(nèi)部物性隔夾層類型的多樣性。MSC2中期基準(zhǔn)面旋回處于長期基準(zhǔn)面旋回上升中后期，整體可容納空間較大。因此，可在MSC2中期基準(zhǔn)面旋回內(nèi)部形成多種類型的物性隔夾層，如形成于中期基準(zhǔn)面旋回底部的物性隔層，以及形成于中期基準(zhǔn)面旋回上升早期的、連續(xù)性較好的物性夾層，以及形成于中期基準(zhǔn)面旋回上升中后期的、連續(xù)性較差的物性夾層。MSC3及MSC4中期基準(zhǔn)面旋回處于長期基準(zhǔn)面旋回下降期，可容納空間逐漸降低，形成于中期基準(zhǔn)面旋回上升中后期的、連續(xù)性較差的物性夾層基本不發(fā)育，僅發(fā)育形成于中期基準(zhǔn)面旋回形成初期的物性隔層，以及中期基準(zhǔn)面旋回上升早期的、連續(xù)性較好的物性夾層。

以中期基準(zhǔn)面旋回為基本單元，根據(jù)電性關(guān)系，對全區(qū)井的物性夾層進(jìn)行解釋并統(tǒng)計(jì)數(shù)量(見圖5)。由圖5可知，在MSC2中期基準(zhǔn)面旋回內(nèi)，物性夾層數(shù)量最多，達(dá)到1 480個，符合它處于長期基準(zhǔn)面旋回上升中后期物性夾層類型多樣的特征；MSC3和MSC4中期基準(zhǔn)面旋回的物性夾層數(shù)量分別為633、600個，符合它處于長期基準(zhǔn)面旋回下降時期物性夾層類型和數(shù)量減少的特征；由于處于長期基準(zhǔn)面旋回上升早期的MSC1中期基準(zhǔn)面旋回，以及長期基準(zhǔn)面旋回下降晚期的MSC5中期基準(zhǔn)面旋回可容納空間最低，物性夾層類型和數(shù)量最少，分別為254、161個。

4 有利區(qū)預(yù)測

隨著油田開發(fā)的不斷深入，油藏中油水分布越來越復(fù)雜，為有效挖潛剩余油，需要對儲層特征開展精細(xì)研究[26]。館陶組油層呈現(xiàn)油水倒置關(guān)系[27]，油層主要發(fā)育于MSC1、MSC2和MSC3中期基準(zhǔn)面旋回，水層主要位于MSC4及MSC5中期基準(zhǔn)面旋回。MSC1中期基準(zhǔn)面旋回厚度較薄，以MSC2和MSC3中期基準(zhǔn)面旋回為例，在SAGD開發(fā)過程中探討隔夾層的分布對剩余油分布的影響。根據(jù)MSC2和MSC3中期基準(zhǔn)面旋回底部的物性隔層厚度(見圖6)，物性隔層在研究區(qū)內(nèi)分布較為廣泛，且在局部厚度較大。

在SAGD開發(fā)過程中，蒸汽腔縱向擴(kuò)展速度遠(yuǎn)大于其橫向擴(kuò)展速度[18]，從水平井注入的蒸汽主要在垂向上擴(kuò)展，橫向上擴(kuò)展速度較慢。在MSC3和MSC4中期基準(zhǔn)面上升半旋回的底部易形成大面積連片分布的物性隔層，當(dāng)注入蒸汽遇到MSC3中期基準(zhǔn)面旋回底部的物性隔層時，由于物性突然變差，導(dǎo)致蒸汽向上傳輸阻力驟然增加，蒸汽縱向傳播速度迅速減慢，引起蒸汽在物性隔層底部沿界面橫向彌散，在界面之下形成大面積的蒸汽富集帶，使界面之下的溫度急劇升高，迅速降低超稠油黏度。蒸汽富集帶擴(kuò)展蒸汽的降黏范圍，井間地帶的超稠油被充分動用。隨著注入蒸汽時間的延長，注入蒸汽突破或繞過厚度較薄且物性相對較好的隔層而繼續(xù)向上傳播。由于物性隔層對蒸汽產(chǎn)生一定的阻擋作用，其界面之上易形成部分剩余油，在空間中呈連片狀分布；厚度較大且物性極差的隔層發(fā)育位置極難被注入蒸汽突破，其上部易形成油層未動用區(qū)(見圖7)。

雖然MSC3中期基準(zhǔn)面旋回底部存在物性隔層，是導(dǎo)致館陶組油層內(nèi)部形成剩余油的重要因素，但是MSC4中期基準(zhǔn)面旋回底部發(fā)育的較厚隔層可以對蒸汽產(chǎn)生有效隔擋，避免蒸汽過早地與水層接觸。如果MSC4中期基準(zhǔn)面旋回底部發(fā)育的隔層厚度較薄，則不能持續(xù)地對蒸汽產(chǎn)生隔擋，一旦隔層被突破，引起頂水下竄而導(dǎo)致生產(chǎn)井含水率迅速增高。這種現(xiàn)象不利于剩余油持續(xù)開發(fā)，因此應(yīng)盡量選在MSC3中期基準(zhǔn)面旋回底部隔層較薄、物性較好，并且MSC4中期基準(zhǔn)面旋回底部隔層較厚、物性較差的位置部署水平井井位。

圖5 杜84塊館陶組物性夾層數(shù)量與中期基準(zhǔn)面旋回的關(guān)系Fig.5 The relationship between the middle-term base-level sequences and physical inter-layers amount of Guantao formation in Du84 block

形成于中期基準(zhǔn)面旋回上升早期的、連續(xù)性較好的物性夾層緊鄰扇根發(fā)育，并且主要位于靠近物源方向一側(cè)；該物性夾層對部署于扇根與扇中過渡帶的SAGD開發(fā)井產(chǎn)生影響，對蒸汽擴(kuò)展產(chǎn)生一定影響并阻礙蒸汽向上傳播。當(dāng)蒸汽繞過物性夾層繼續(xù)向上傳播后，易在其界面之上形成剩余油富集，剩余油在空間中呈條帶狀分布。形成于中期基準(zhǔn)面旋回中后期的、連續(xù)性較差的物性夾層，導(dǎo)致蒸汽在儲層內(nèi)部的傳導(dǎo)復(fù)雜化，影響蒸汽加熱物性夾層上部的超稠油，從而在物性夾層上方形成剩余油富集，剩余油呈零星狀分布。如果連續(xù)性較差的物性夾層緊鄰形成于中期基準(zhǔn)面旋回上升早期的物性隔層之下發(fā)育，則受到物性隔層之下蒸汽富集帶內(nèi)水平彌散蒸汽的作用，也可使物性夾層上部的超稠油得到充分加熱并被動用。

圖7 杜84塊館陶組隔夾層分布與蒸汽腔內(nèi)剩余油分布的關(guān)系(順物源方向)

綜上所述，因扇根和扇中過渡帶附近多發(fā)育連續(xù)性較好的物性夾層，在部署最優(yōu)SAGD水平井井位時應(yīng)盡量避免附近區(qū)域。SAGD水平井井位應(yīng)位于遠(yuǎn)離物源方向的MSC2中期基準(zhǔn)面旋回下部，以最大限度地避免旋回內(nèi)部連續(xù)性較好的物性夾層阻礙蒸汽向上傳導(dǎo)，同時充分動用MSC2中期基準(zhǔn)面旋回內(nèi)部超稠油。最優(yōu)水平井井位應(yīng)位于MSC3中期基準(zhǔn)面旋回底部隔層厚度較薄、物性較好，并且MSC4中期基準(zhǔn)面旋回底部隔層厚度較厚、物性較差的位置。因?yàn)镸SC3中期基準(zhǔn)面旋回底部隔層的存在可以使其界面之下形成蒸汽富集帶，將形成于中期基準(zhǔn)面旋回后期的物性夾層頂部的超稠油充分動用；其較薄的厚度和相對較好的物性導(dǎo)致它較易被突破，蒸汽可進(jìn)一步進(jìn)入MSC3中期基準(zhǔn)面旋回，而MSC4中期基準(zhǔn)面旋回底部厚度較厚、物性極差的物性隔層可對蒸汽形成有效遮擋，避免蒸汽過早與頂部的水層接觸，充分提高油層采收率。

5 結(jié)論

(1)杜84塊館陶組沖積扇儲層共識別出5期中期基準(zhǔn)面旋回和1期長期基準(zhǔn)面旋回，其中中期基準(zhǔn)面旋回分別為MSC1、MSC2、MSC3、MSC4和MSC5，長期基準(zhǔn)面旋回為LSC1。

(2)以中期基準(zhǔn)面旋回為基本單元，其內(nèi)部隔夾層的縱向分布規(guī)律受控于單期中期基準(zhǔn)面旋回變化。中期基準(zhǔn)面旋回上升初期，形成大面積連續(xù)分布的主槽底部物性隔夾層；中期基準(zhǔn)面旋回上升中期，在靠近物源方向的扇中辮狀河道連通體底部形成較為連續(xù)的物性夾層；中期基準(zhǔn)面旋回上升晚期至下降初期，在單一扇中辮狀河道底部發(fā)育少量連續(xù)性較差的物性夾層。同時，長期基準(zhǔn)面旋回的變化控制中期基準(zhǔn)面旋回內(nèi)部物性隔夾層類型的多樣性。

(3)形成于中期基準(zhǔn)面旋回上升初期的物性隔層之上易形成連片狀剩余油富集，形成于中期基準(zhǔn)面旋回上升早期的、連續(xù)性較好的物性夾層之上易形成條帶狀剩余油富集，形成于中期基準(zhǔn)面旋回上升晚期及下降初期的、連續(xù)性較差的物性夾層之上易形成零星狀剩余油富集。

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2016-09-30；編輯：朱秀杰

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41102078)

李 晨(1989-)，男，博士研究生，主要從事層序地層學(xué)及油氣田開發(fā)地質(zhì)方面的研究。

樊太亮，E-mail: fantl@cugb.edu.cn

TE122

A

2095-4107(2017)02-0085-09

DOI 10.3969/j.issn.2095-4107.2017.02.009