气驱特征曲线在稠油油藏火驱开发中的应用

袁士宝，杨凤祥，师耀利，刁长军，施小荣，蒋海岩（.西安石油大学石油工程学院，西安70065；.中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院，新疆克拉玛依834000）

气驱特征曲线在稠油油藏火驱开发中的应用

袁士宝1，杨凤祥2，师耀利2，刁长军2，施小荣2，蒋海岩1
（1.西安石油大学石油工程学院，西安710065；2.中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院，新疆克拉玛依834000）

火驱是稠油油藏一次和二次开发的有效手段，火驱比水驱过程更复杂，利用油藏工程方法研究火驱油藏的开采动态的方法更少。提出了利用气驱特征曲线研究火驱稠油油藏开发动态的新方法，较好地解决火驱稠油油藏开发过程中的动态分析问题。经克拉玛依油田红浅1井区和罗马尼亚Suplacu等油藏的生产动态数据验证，根据此气驱特征曲线可建立累计产油量与累计产气量、生产气油比的关系式。在火驱达到经济极限条件时，依据此关系式可确定火驱可采储量。

气驱特征曲线；气油比；稠油油藏；火驱；试验

火烧油层（火驱）技术是稠油油藏一次和二次开发的有效手段，已经成为国内继注蒸汽开采稠油油藏之后的一项重要技术。中国石油自2005年相继在新疆油田红浅1井区和重18井区，辽河油田杜66块、高3-6-18块、高3块和曙光1-38-32块等多个稠油区块开展了火驱先导试验项目［1］。

火驱过程中通过注气井注入地层大量空气，用空气中的氧气作为氧化剂，一部分空气参与地下燃烧反应；燃烧反应在油层中以燃烧带的形式存在，通过燃烧产热、热水热气等热作用于前方的原油，从而形成热降黏、蒸馏汽化、气驱等一系列复杂的驱油作用；重质组分燃烧发生氧化反应生成CO，CO2，H2O及烃类氧化物，和降黏后的原油一起从生产井产出。由于空气的注入和产出最终影响火驱燃烧状态和原油生产，有必要从油藏工程角度探寻它们之间的关系［2］。

笔者在收集具有代表性的火驱开发油藏生产资料的基础上，提出利用气驱特征曲线研究火驱稠油油藏的开发动态的新方法，可以较好地解决火驱开发过程中建立区块的气驱特征曲线和分析油藏开采动态并进行预测的2个问题。

1　火驱特征曲线的建立

为了定量描述火驱油藏的动态特征，在童氏甲型水驱特征曲线理论推导的基础上［3-7］，引入了气驱特征曲线对油藏动态数据进行处理。气驱特征曲线与童氏水驱特征曲线公式基本相同，所不同的是用累计产气量代替累计产水量。同时引入气油比的概念，在火驱达到经济极限条件时，计算其火驱后的可采储量，即

此曲线称为气驱特征曲线，利用火驱生产数据时称为火驱特征曲线。如文献［5］所述，（1）式可以变换为生产气油比Rgo和累计产油量Np之间的关系式，即

应用（2）式可以预测注气后在不同气油比时的累计产油量。上述火驱特征曲线整理时需要产气量数据，如果缺乏此类数据，用注气量数据替代以完成后续研究。

2　火驱特征曲线在国内外油田中的应用

2.1克拉玛依油田红浅1井区

克拉玛依油田红浅1井区于1991年正式投产，先后经历蒸汽吞吐和蒸汽驱开采，但由于日产量低、油汽比低、经济效益差，于1999年废弃。在废弃10年之后，于2009年开展了火驱先导试验，成为一个注蒸汽后转火驱开采的典型试验区［3］。由于火驱先导试验生产效果显著，克拉玛依油田红浅1井区将于“十三五”期间全面部署火驱工业化试验［1］。

在不同时间点拟合红浅1井区累计产气量和时间的关系曲线的直线段，火驱9 mon后直线段相关系数即达到0.898（图1a），29 mon后则高达0.997（图1b），说明火驱特征曲线直线段的出现大致在火驱1年之后，且火驱特征曲线的可靠性很高，可以据此计算火驱稠油油藏的动态储量，预测火驱稠油油藏的开发效果。

图1　红浅1井区未来累计产气量预测

油藏火驱过程中生产气油比的变化特征一般都呈现两端高，中间平稳的特征［5］，故选择生产气油比拟合曲线类型时应该符合火驱特征。由于火驱区块开采历史不同会使生产气油比与时间之间的关系无法形成一个固定的函数形式，应用时只能根据曲线的形态和趋势进行拟合预测。

整理红浅1井区火驱先导试验区块实施时间与Gp和Np数据，结合火驱特点拟合函数关系，最终选用相关系数达0.998的Hoerl模型（图2）来预测动态储量。

式中a=3 095.6，b=0.292，c=-33.221.

预测到未来120 mon的产气量，进而根据火驱特征曲线相关关系预测对应累计产气量下的累计产油量（图3），因为计算时输入数据为累计气油比，故需要根据已知上一步的Np和Gp代入（1）式，不满足计算精度时调整输入值，是一种利用已知数据预测下一时刻生产动态的显式方法。

图2　红浅1井区未来累计气油比预测

图3　红浅1井区未来累计产油量预测

预测到2019年累计产油9.31×104t，累计生产气油比3 031 m3/t，根据火驱经济技术可行性计算结果分析，此时刻火驱已经处于经济极限边缘，应该在此时间点之前适当考虑降低注气量并拓展新区。

2.2罗马尼亚Suplacu油田

罗马尼亚Suplacu油田的火驱项目是世界上规模最大的火驱项目，自1964年开始在Suplacu油田进行火驱试验以来，经历扩大试验和工业化应用，火驱高产稳产期超过25 a，产油量峰值为1 600 t/d，取得了十分显著的经济效益。目前Suplacu油田的火驱开发仍在进行中［8-11］。

因为无法取得Suplacu油田的产气量数据，且注气量和产气量存在一个稳定的比例关系，故使用注气量Ap代替（1）式中的Gp，在火驱的后半程同样出现了直线段（图4）。

选取Suplacu油田前30 a的累计注气量Ap和累计产油量Np数据，回归Ap/Np与时间的关系（图5），得到关系式

式中a=0.095 6，b=1 184.721，c=2.756，d=2.211.

图4　Suplacu油田火驱特征曲线

图5　Suplacu油田Ap/Np随时间变化规律

利用Ap/Np的预测值，代入（1）式，利用火驱特征曲线拟合直线段规律预测后续时间段的产量，由图

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（编辑叶良）

图6　Suplacu油田预测月产油量与实际月产油量对比

3　结论

（1）以水驱特征曲线理论为基础，建立的气驱特征曲线与水驱特征曲线公式基本相同，所不同的是用累计产气量代替累计产水量，必要时可以用累计注气量替代累计产气量。

（2）火驱进行1 a左右时间后，火驱特征曲线才能出现直线段。

（3）不同油田的生产历史决定了在预测生产动态时需要结合火驱特征选取适当的预测函数。

符号注释

Ap——累计注气量，104m3；

a——曲线直线段截距的对数值；

b——曲线直线段斜率；

Gp——累计产气量，104m3；

Np——累计产油量，104m3；

Rgo——生产气油比，m3/t；

t——时间，mon.

Application of Gas-Drive Type Curves to Fire-Flooding Development of Heavy Oil Reservoirs.

YUAN Shibao1，YANG Fengxiang2，SHI Yaoli2，DIAO Changjun2，SHI Xiaorong2，JIANG Haiyan1
（1.School of Petroleum Engineering，Xi'an Shiyou University，Xi'an，Shaanxi 710065，China；
2.Research Institute of Exploration and Development，Xinjiang Oilfield Company，PetroChina，Karamay，Xinjiang 834000，China）

Fire-flooding or in-situ combustion is an effective process for primary and secondary development of heavy oil reservoirs.Compared with water drive，this process is more complex，and few engineering methods can be used for studying production performance in fireflooding reservoirs.The paper proposes a new method to study fire-flooding reservoir's productoin performance with gas-drive type curves，by which the problems in dynamic analysis during production can be well solved.This new method has been proved by production performance data obtained from Wellblock Hongqian-1 in Karamay oilfield and Suplacu oilfield in Rumania.Relations among cumulative oil production，cumulative gas production and produced GOR can be established on the basis of the gas-drive type curve.Finally，recoverable reserves by fire-flooding process can be determined with the relations as the fire-flooding reaches the economic limits.

gas-drive type curve；gas-oil ratio；heavy oil reservoir；fire-flooding；in-situ combustion；test

TE357.41

A

1001-3873（2016）03-0318-03

10.7657/XJPG20160314

2015-11-10

2016-02-29

国家自然科学基金（51404199）；陕西省自然科学基金（2016JM5031）

袁士宝（1977-），男，黑龙江宾县人，副教授，油气田开发，（Tel）029-88382673（E-mail）pcysb@126.com