一种利用功能微生物强化压裂-驱油效果的方法与流程

一种利用功能微生物强化压裂
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驱油效果的方法
技术领域
1.本公开涉及油田开采技术领域，尤其涉及一种利用功能微生物强化压裂
‑
驱油效果的方法。


背景技术：

2.三类油层通常指渗透率小于100md并且有效厚度少于1m的油层。与一、二类油层比较，三类油层是厚度更薄、渗透率更低。总体上来说，三类油层的特点主要是发育规模比较小，单层厚度比较薄、小层偏多、渗透率偏低、纵向和横向上的非均质性比较严重。
3.一些老油田经过多年的水驱开发，大部分主力油层都已动用，但仍有很多三类油层的剩余油无法有效开采，目前开发对象转移到这类油层上。由于三类油层具有层多、孔渗条件差、非均质严重等特点，以往针对三类油层开展的三次采油试验受储层条件影响，存在注入效率低、动用差异大、药剂粘损率较高等问题，提高采收率效果不理想。
4.针对上述三类油层，相关技术中有些采用压裂
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驱油的开采方式进行开采。压裂
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驱油开采方式通过水力压裂在地层中产生人工水平裂缝，并利用驱油剂代替压裂液边造缝边滤失，使驱油剂可以在压裂过程的短时间内就注入预置到油层孔隙中，然后加砂支撑形成大范围的压裂裂缝，一方面应用加砂裂缝通道提高导流能力，一方面应用驱油剂乳化后降低界面张力起到洗油作用，达到增产挖潜的效果。但这项技术仍有不足之处，如驱油剂的制备要求较高，若制备的驱油剂性质较差会导致洗油效率下降；压驱使用的驱油剂有碱性，强碱会引起结垢，对地层环境会有一定的影响及破坏。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开一些实施例提供了一种利用功能微生物强化压裂
‑
驱油效果的方法，包括：筛选试验油藏；对于试验油藏中多口生产井中的任意一口生产井，对所述生产井进行压裂，并在压裂过程中注入微生物激活剂和携砂液；对所述生产井关井一段时间后，恢复注水开采。
6.在本公开的至少一个实施例中，试验油藏的筛选条件包括：对于试验油藏中多口生产井中的任一口生产井，所述生产井不是套损井，且所述生产井在至少两个方向上与试验油藏中的注水井连通；试验油藏的目的层中，单层砂岩厚度大于或等于1m，压裂
‑
驱油段的有效厚度大于或等于0.2m；所述目的层的上隔层、下隔层的厚度均大于或等于1.5m；所述目的层的含油饱和度大于或等于30％；所述目的层中如果有断层，则所述生产井与断层之间的距离大于或等于60m；对于试验油藏中多个井组中的任一井组，所述井组的产液强度低于5.0t/(d
˙
m)，含水率低于95％；所述试验油藏的采出程度低于试验油藏所处区块的平均采出程度的97％。
7.在本公开的至少一个实施例中，对试验油藏中的生产井进行压裂之前，所述利用功能微生物强化压裂
‑
驱油效果的方法还包括：对试验油藏进行试井以确定目的层内可激活的微生物类型，根据可激活的微生物类型对激活剂进行筛选。筛选出的激活剂包括以下
一种或以上：产物聚合物的功能菌激活剂，产物表面活性剂的功能菌激活剂以及产物生物气的功能菌激活剂。
8.在本公开的至少一个实施例中，产物聚合物的功能菌包括施氏假单胞菌、产粘短杆菌和不动杆菌中的一种或以上；所述产物聚合物的功能菌激活剂的配方，按重量百分比计为：葡萄糖2～5％、玉米浆干粉2～3％、k2hpo41～2％，其余为水。
9.在本公开的至少一个实施例中，产物表面活性剂的功能菌包括假单胞菌、枯草芽孢杆菌和地芽孢杆菌中的一种或以上；所述产物表面活性剂的功能菌激活剂的配方，按重量百分比计为：羧甲基纤维素5～8％、蛋白胨1～3％、k2hpo4·
3h2o 1～2％、nano30.2～0.5％，其余为水。
10.在本公开的至少一个实施例中，产物生物气的功能菌为产甲烷菌和产气杆菌中的一种或以上；产物生物气的功能菌激活剂的配方，按重量百分比计为：葡萄糖2～3％、玉米浆干粉0.5～0.8％、kh2po40.1～0.2％，其余为水。
11.在本公开的至少一个实施例中，对试验油藏中的生产井进行压裂之前，所述利用功能微生物强化压裂
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驱油效果的方法还包括：配置携砂液；所述携砂液包括压裂液和压裂砂；所述压裂液选用缔合压裂液，所述压裂砂选用直径在0.3～1mm的石英砂和/或陶砂。
12.在本公开的至少一个实施例中，压裂时注入微生物激活剂和携砂液的过程中，对于采出程度大于或等于50％的储层，微生物激活剂的注入量为0.3～0.4pv；对于采出程度小于50％的储层，微生物激活剂的注入量为0.2～0.25pv。
13.在本公开的至少一个实施例中，对所述生产井关井的时间为3～20天。
14.在本公开的至少一个实施例中，所述注水开采包括：对于试验油藏中多口注水井中的任意一口注水井，从所述注水井进行注水开采，所述注水井的注水量为试验前的注水量，注水12～24个月后现场试验结束。
附图说明
15.附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
16.图1为根据一些实施例的一种利用功能微生物强化压裂
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驱油效果的方法的流程图。
17.图2为根据一些实施例的一种利用功能微生物强化压裂
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驱油效果的方法的实验油藏试验前后的采收率变化图。
具体实施方式
18.下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。
19.需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。
20.需要说明的是，文中的步骤编号，仅为了方便具体实施例的解释，不作为限定步骤
执行先后顺序的作用。
21.内源微生物驱油是一项利用激活后油藏内源微生物菌体及其代谢产物来提高原油产量的一项三次采油技术。基于此，本公开一些实施例提供了一种利用功能微生物强化压裂
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驱油效果的方法，包括s1～s3。
22.s1，筛选试验油藏。
23.在一些实施例中，试验油藏的筛选条件包括：
24.对于试验油藏中多口生产井中的任一口生产井，所述生产井不是套损井。其中，套损井是指套管出现损坏的井，一般按套管损坏的性质和程度来分类，分为套管变形井、套管破裂井、套管错段井和套管破漏井四种。
25.所述生产井在至少两个方向上与试验油藏中的注水井连通。由于压裂
‑
驱油后期还需要通过注水开发方式进一步达到补充地层能量的目的，因此需要生产井与注水井之间具备一定的连通关系，从而便于在恢复注水开采时及时为底层补充能量。
26.目的层具备一定厚度：试验油藏的目的层中，单层砂岩厚度大于或等于1m，压裂
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驱油段的有效厚度大于或等于0.2m。
27.目的层的上隔层、下隔层的厚度均大于或等于1.5m。其中，隔层是指夹在两个相邻储集层之间阻隔二者串通的不渗透岩层。
28.剩余油富集：所述目的层的含油饱和度大于或等于30％。
29.所述目的层中如果有断层，则所述生产井与断层之间的距离大于或等于60m。这是由于，在低渗地层，当生产井距离断层较近时，生产井可以采出断层附近的原油，但其供油及注水波及幅度均受断层影响，导致其供油半径较小，采出少。也即，当生产井距离断层水平距离60m以下时，产油量较低，当生产井距离断层水平距离60m及以上时，产油量较高。
30.符合上述筛选条件的目的层，能够在一定程度上避免窜层导致含水上升，保证有效开发油层中的剩余油，并能够保持较高的产油量，从而提高采收率。
31.需要说明的是，试验油藏中可以包括多个可开采的储集层，每个储集层可称为一个小层。目的层是作为开采目标的一个小层。在一个试验油藏中，目的层可以有多个，即可以将多个小层作为开采目标。进行油藏开采时，采用分层开采的方式，也即每个目的层单独开采。
32.井组注入状况差：对于试验油藏中多个井组中的任一井组，所述井组的产液强度低于5.0t/(d
˙
m)，含水率低于95％。
33.井区开发效果差：所述试验油藏的采出程度低于试验油藏所处区块的平均采出程度的97％。
34.s2，对于试验油藏中多口生产井中的任意一口生产井，对生产井进行压裂，并在压裂过程中注入微生物激活剂和携砂液。这样可以使微生物激活剂在裂缝内发生滤失，较快的激活含油饱和度高的位置的功能微生物(内源微生物)，并通过加砂支撑形成大范围的压裂裂缝，不会对地层造成破坏，有效的补充了地层能量。
35.s3，对生产井关井一段时间后，恢复注水开采。
36.通过关井，可以使微生物激活剂有效激活油藏的功能微生物，充分发挥功能微生物的洗油作用。井组恢复注采生产后，通过注水井连续注水把压裂
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驱油预置段塞顶替出来，发挥双重作用最终起到增产挖潜的目的。
37.本公开一些实施例提供的利用功能微生物强化压裂
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驱油效果的方法，利用压裂将微生物激活剂注入剩余油较多的三类油层，并在关井的过程中通过微生物激活剂激活油藏内源微生物菌体，利用油藏内源微生物在油层中生长代谢产生的气体、生物表面活性物质、有机酸、聚合物等来提高原油采收率。因为与压裂过程同时进行，微生物激活剂在裂缝内发生滤失，且微生物只在有油的地方进行繁殖并产生代谢产物，避免了常规开采时表面活性剂注入的盲目性，能够较快的激活含油饱和度高的位置的内源微生物；与常规吞吐、驱替方式联合注入的方法相比，能够更快、更精准地对含油饱和度高的区域进行定位。通过在压裂时注入微生物激活剂，使微生物激活剂在短时间内注入到油层孔隙中，有效的激活了油藏的内源微生物，并通过加砂支撑形成大范围的压裂裂缝，不会对地层造成破坏，有效的补充了地层能量，工序简单，提高了原油采收率。
38.另外，压裂
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驱油开采方式中使用的驱油剂具有强碱性，腐蚀性较强，容易损坏井下设备。并且，强碱性引起的结垢，对地层环境有一定的影响及破坏。与压裂
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驱油技术相比，本公开一些实施例提供的利用功能微生物强化压裂
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驱油效果的方法中，采用的微生物激活剂腐蚀性低，且制造及使用的工序简单、环保，且无后续原油处理及水处理的相应问题，具有很强的环保性、低成本性。
39.在一些实施例中，对试验油藏中的生产井进行压裂之前，利用功能微生物强化压裂
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驱油效果的方法还包括：对试验油藏进行试井以确定目的层内可激活的微生物类型，根据可激活的微生物类型对激活剂进行筛选。
40.所述试井的方法可参考现有的试井方法，通过试井可以确定目的层中存在的可激活的微生物类型，从而结合地层中现有的微生物种类配置激活剂。
41.筛选出的激活剂包括以下一种或以上：产物聚合物的功能菌激活剂，产物表面活性剂的功能菌激活剂以及产物生物气的功能菌激活剂。
42.在一些实施例中，产物聚合物的功能菌包括施氏假单胞菌、产粘短杆菌和不动杆菌中的一种或以上；产物聚合物的功能菌激活剂的配方，按重量百分比计为：葡萄糖2～5％、玉米浆干粉2～3％、k2hpo41～2％，其余为水。
43.产物聚合物的功能菌激活剂中，葡萄糖作为产物聚合物的功能菌激活剂的碳源部分，玉米浆作为产物聚合物的功能菌激活剂的氮源部分，k2hpo4作为产物聚合物的功能菌激活剂的微量元素部分。特定比例的上述成分协同作用，能够有效促使相应微生物产生聚合物。产生的聚合物可以增加水相黏度，增加水相流动阻力，从而改善水对原油流动性比。同时，产生的聚合物可以降低水相渗透率，削弱了水的迁移率，提高了油水迁移率，并提高了油的提取率。
44.在一些实施例中，产物表面活性剂的功能菌包括假单胞菌、枯草芽孢杆菌和地芽孢杆菌中的一种或以上；产物表面活性剂的功能菌激活剂的配方，按重量百分比计为：羧甲基纤维素5～8％、蛋白胨1～3％、k2hpo4·
3h2o 1～2％、nano30.2～0.5％，其余为水。
45.产物表面活性剂的功能菌激活剂中，羧甲基纤维素作为产物表面活性剂的功能菌激活剂的碳源部分，产物表面活性剂的功能菌激活剂作为激活剂的氮源部分、k2hpo4·
3h2o与nano3作为产物表面活性剂的功能菌激活剂的微量元素部分。特定比例的上述成分协同作用，能够有效促使相应微生物产生表明活性剂。产生的表明活性剂可降低油水界面张力，乳化分散残余油，改变油藏的润湿性，有利于提高后续的注水开采效果。
46.在一些实施例中，产物生物气的功能菌为产甲烷菌和产气杆菌中的一种或以上；产物生物气的功能菌激活剂的配方，按重量百分比计为：葡萄糖2～3％、玉米浆干粉0.5～0.8％、kh2po40.1～0.2％，其余为水。
47.产物生物气的功能菌激活剂中，葡萄糖为产物生物气的功能菌激活剂的碳源部分，玉米浆干粉为产物生物气的功能菌激活剂的氮源部分，kh2po4为激活剂微量元素部分。特定比例的上述成分协同作用，能够有效促使相应微生物产生生物气。产生的生物气能够增大油藏压力、降低原油黏度，有利于改善后续的注水开采效果。
48.当不同激活剂混合注入地层时，注入的各激活剂的比例可以通过不同比例的各激活剂的培养实验获得。可以通过检测微生物代谢产物浓度和微生物浓度，确定各激活剂使用比例。其中微生物代谢产物检测中，若菌种中含产物聚合物的功能菌，则可以通过检测原油降黏率确定相应微生物浓度；若菌种中含产物表面活性剂的功能菌，则可以通过检测表面张力确定相应微生物浓度；若菌种中含产物生物气的功能菌，则可以通过检测产气量确定相应微生物浓度。
49.携砂液主要作用是在压裂的过程中加砂支撑形成大范围的压裂裂缝，并有效的补充了地层能量。在一些实施例中，对试验油藏中的生产井进行压裂之前，利用功能微生物强化压裂
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驱油效果的方法还包括：配置携砂液。
50.携砂液包括压裂液和压裂砂。
51.所述压裂液选用缔合压裂液。缔合压裂液可采用现有的新型缔合压裂液，例如schlumberger公司开发生产的clearfrac压裂液。由于压裂
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驱油需带压作业，压后需关井，为此在压裂液选择上应采用低伤害压裂液，例如新型缔合压裂液，其具有残渣含量低的特点，能够满足压裂液的携砂性能并降低残渣伤害。
52.所述压裂砂选用直径在0.3～1mm的石英砂和/或陶砂，其在三类油层中导流能力较好，能够满足开采需求。
53.所用的压裂砂需配置并优化。示例性地，在加砂规模优化时，参照砂体控制面积，结合砂体展布，初步按的20％～25％，即设计裂缝穿透比的范围为20％～25％，优化得出目的层的加砂量。
54.砂体控制面积的计算公式为：
55.s＝π
·
r2＝π
·
(l/2)256.其中，s为砂体控制面积，m3；
57.l为井距，m。
58.砂体展布规模在很大程度上影响压裂裂缝的破裂和延伸，也即，应根据砂体展布合理设计裂缝长度，裂缝长度＝裂缝穿透比
×
井距，可得设计加砂量为：
59.v＝π
·
d
·
r^2＝π
·
[(20％～25％)
·
l/2]2·
d
[0060]
其中，v为加砂量，m3；
[0061]
d为设计裂缝厚度，m；
[0062]
r为裂缝半径，m。
[0063]
在一些实施例中，对于采出程度较高的储层，即采出程度大于或等于50％的储层，微生物激活剂的注入量为0.3～0.4pv(0.3～0.4倍的孔隙体积量)；对于采出程度较低的储层，即采出程度小于50％的储层，微生物激活剂的注入量为0.2～0.25pv(0.2～0.25倍的孔
隙体积量)。通过调整采出程度不同的储层的激活剂注入量，既能有效地补充地层能量，又能很好地满足内源微生物的生长需求。
[0064]
示例性地，将微生物激活剂的药剂原液应用罐车拉运至现场，按照设计浓度要求，将激活剂与携砂液通过混配设备混配后进入地面缓冲罐缓冲，再经混砂车搅拌后，通过压裂车升压入井。对于采出程度大于或等于50％的储层采用0.3pv的激活剂注入量，对于采出程度小于50％的储层采用0.2pv的激活剂注入量。
[0065]
关井，即加入微生物激活剂和携砂液后停止开采一段时间。在一些实施例中，对生产井关井的时间为3～20天，示例性地，关井时间为20天。如果关井时间过短，则可能导致微生物生长与繁殖的数量不够多，产生所需的聚合物/表面活性剂/生物气不足，进而导致后续开采效果不佳；如果关井时间过长，由于储层中的营养物质是有限的,一旦无法满足微生物生长所需,微生物将大量死亡,并且会产生一些有害物质,进一步加剧微生物的死亡。通过3～20天的关井，可以确保储层中的内源微生物有了一定的生长与繁殖，产生所需的聚合物/表面活性剂/生物气充足，有利于后续的开采。
[0066]
在一些实施例中，注水开采包括：对于试验油藏中多口注水井中的任意一口注水井，从注水井进行注水开采，注水井的注水量为试验前的注水量，注水12～24个月后现场试验结束。
[0067]
注水周期越短，停注期越短，不利于毛管压力驱替基质中的剩余油，注水波及范围有限；相反，注水周期越长，停注期越长，毛管压力能够充分将基质中的剩余油驱替，注水波及范围越大，但随着周期的继续变长，基质与裂缝间的压差变小，毛管压力作用减弱，增大周期，效果变弱至消失。因此，注水周期在12～24个月能够充分利用毛管压力驱替基质中的剩余油，有利于提高采收率。
[0068]
在一些实施例中，利用功能微生物强化压裂
‑
驱油效果的方法还包括：在试验结束后，计算增油量以及投入产出比。
[0069]
累计增油量的计算公式为：
[0070]
q＝(q1‑
q2)
·
d/2
[0071]
式中，q为累计增油量，t；
[0072]
q1为实施功能微生物强化压裂
‑
驱油效果的方法后的日产油量，t/d；
[0073]
q2为实施功能微生物强化压裂
‑
驱油效果的方法前的日产油量，t/d；
[0074]
d为实施天数，d。
[0075]
投入产出比的计算公式为：
[0076]
w＝c/s
[0077]
式中：w为油井生产的投入产出比，无因次；
[0078]
c为油井生产的总投入，元；
[0079]
s为油井生产出的原油纯收入，元。
[0080]
下面详细介绍一下本公开一些实施例提供的利用功能微生物强化压裂
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驱油效果的方法。
[0081]
油藏a平均有效渗透率为45～103md，孔隙度为11.68％，有效厚度为1.1m，井距为170m，已开采1500天，采收率为30.4％，单井平均日产油量1.3t，开采程度为38.7％～45.5％。
[0082]
将油藏a作为实施利用功能微生物强化压裂
‑
驱油效果的方法的试验油藏。
[0083]
经试井，油藏a内源微生物检测结果如下：施氏假单胞菌，菌浓3.1
×
102个/ml；地芽孢杆菌，菌浓2.3
×
102个/ml。
[0084]
确定微生物激活剂及注入量。针对以上两种菌配置相对应的微生物激活剂，其中，按重量百分比配制，施氏假单胞菌的激活剂配方为葡萄糖5％、玉米浆干粉3％、磷酸氢二钾(k2hpo4)2％，其余为水。地芽孢杆菌的激活剂配方为羧甲基纤维素8％、蛋白胨3％、磷酸氢二钾(三水)2％、硝酸钠0.5％，其余为水。两种菌的激活剂共注入0.25pv，并根据实验确定施氏假单胞菌的激活剂与地芽孢杆菌的激活剂的比例为1:2，具体实验结果参考表1。
[0085]
表1原油降黏率，表面张力和微生物浓度测试结果
[0086][0087][0088]
加砂规模优化过程中，砂体控制面积为：
[0089]
s＝π
·
(l/2)2＝π
·
(170/2)2＝22698m2，
[0090]
结合砂体展布，按砂体控制面积的20％，即设计裂缝穿透比为20％，设计裂缝厚度为0.035m，优化得出的单层加砂量为：
[0091]
v＝π
·
(0.2
·
l/2)2·
d＝π
×
(0.2
×
170/2)2×
0.035＝31.8m3。
[0092]
将上述配制好的微生物激活剂泵入压裂混砂罐，向其中加入混合液体积5～30％的压裂砂，所述压裂砂为油田压裂用直径在0.3～1mm的石英砂和陶砂，所述压裂液选用新型缔合压裂液。
[0093]
对油藏a中的生产井进行压裂，并在压裂过程中注入微生物激活剂和携砂液，之后关井20天。
[0094]
关井结束后，恢复进行注水开采。对于试验油藏中多口注水井中的任意一口注水井，从注水井进行注水开采，注水井的注水量为试验前的注水量，注水20个月后现场试验结束。
[0095]
在试验结束后，计算增油量以及投入产出比。油藏a单井压裂
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驱油液量1500m3，加砂量31.8m3，试验井开展功能微生物强化压裂
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驱油效果的试验后，初期单井平均日产油量8.5t，增油量7.2t，累计增油2160t，阶段提高采收率6.15％，估计投入475万元，收益648万元，投入产出比为1：1.36。其中，图2示出了油藏a开展功能微生物强化压裂
‑
驱油效果的试验前后的采收率变化情况。
[0096]
由此可见，采用功能微生物强化压裂
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驱油效果的方式开采后，增油效果明显，采收率得到较好地提高，本公开提供的方法具有很好地经济效益。
[0097]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
[0098]
此外，在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。“和/或”仅仅是描述关联对象的关联关系，表示三种关系，例如，a和/或b，表示为：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。
[0099]
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。