氣驅特征曲線在稠油油藏火驅開發中的應用

袁士寶，楊鳳祥，師耀利，刁長軍，施小榮，蔣海巖（.西安石油大學石油工程學院，西安70065；.中國石油新疆油田分公司勘探開發研究院，新疆克拉瑪依834000）

氣驅特征曲線在稠油油藏火驅開發中的應用

袁士寶1，楊鳳祥2，師耀利2，刁長軍2，施小榮2，蔣海巖1
（1.西安石油大學石油工程學院，西安710065；2.中國石油新疆油田分公司勘探開發研究院，新疆克拉瑪依834000）

火驅是稠油油藏一次和二次開發的有效手段，火驅比水驅過程更復雜，利用油藏工程方法研究火驅油藏的開采動態的方法更少。提出了利用氣驅特征曲線研究火驅稠油油藏開發動態的新方法，較好地解決火驅稠油油藏開發過程中的動態分析問題。經克拉瑪依油田紅淺1井區和羅馬尼亞Suplacu等油藏的生產動態數據驗證，根據此氣驅特征曲線可建立累計產油量與累計產氣量、生產氣油比的關系式。在火驅達到經濟極限條件時，依據此關系式可確定火驅可采儲量。

氣驅特征曲線；氣油比；稠油油藏；火驅；試驗

火燒油層（火驅）技術是稠油油藏一次和二次開發的有效手段，已經成為國內繼注蒸汽開采稠油油藏之后的一項重要技術。中國石油自2005年相繼在新疆油田紅淺1井區和重18井區，遼河油田杜66塊、高3-6-18塊、高3塊和曙光1-38-32塊等多個稠油區塊開展了火驅先導試驗項目［1］。

火驅過程中通過注氣井注入地層大量空氣，用空氣中的氧氣作為氧化劑，一部分空氣參與地下燃燒反應；燃燒反應在油層中以燃燒帶的形式存在，通過燃燒產熱、熱水熱氣等熱作用于前方的原油，從而形成熱降黏、蒸餾汽化、氣驅等一系列復雜的驅油作用；重質組分燃燒發生氧化反應生成CO，CO2，H2O及烴類氧化物，和降黏后的原油一起從生產井產出。由于空氣的注入和產出最終影響火驅燃燒狀態和原油生產，有必要從油藏工程角度探尋它們之間的關系［2］。

筆者在收集具有代表性的火驅開發油藏生產資料的基礎上，提出利用氣驅特征曲線研究火驅稠油油藏的開發動態的新方法，可以較好地解決火驅開發過程中建立區塊的氣驅特征曲線和分析油藏開采動態并進行預測的2個問題。

1　火驅特征曲線的建立

為了定量描述火驅油藏的動態特征，在童氏甲型水驅特征曲線理論推導的基礎上［3-7］，引入了氣驅特征曲線對油藏動態數據進行處理。氣驅特征曲線與童氏水驅特征曲線公式基本相同，所不同的是用累計產氣量代替累計產水量。同時引入氣油比的概念，在火驅達到經濟極限條件時，計算其火驅后的可采儲量，即

此曲線稱為氣驅特征曲線，利用火驅生產數據時稱為火驅特征曲線。如文獻［5］所述，（1）式可以變換為生產氣油比Rgo和累計產油量Np之間的關系式，即

應用（2）式可以預測注氣后在不同氣油比時的累計產油量。上述火驅特征曲線整理時需要產氣量數據，如果缺乏此類數據，用注氣量數據替代以完成后續研究。

2　火驅特征曲線在國內外油田中的應用

2.1克拉瑪依油田紅淺1井區

克拉瑪依油田紅淺1井區于1991年正式投產，先后經歷蒸汽吞吐和蒸汽驅開采，但由于日產量低、油汽比低、經濟效益差，于1999年廢棄。在廢棄10年之后，于2009年開展了火驅先導試驗，成為一個注蒸汽后轉火驅開采的典型試驗區［3］。由于火驅先導試驗生產效果顯著，克拉瑪依油田紅淺1井區將于“十三五”期間全面部署火驅工業化試驗［1］。

在不同時間點擬合紅淺1井區累計產氣量和時間的關系曲線的直線段，火驅9 mon后直線段相關系數即達到0.898（圖1a），29 mon后則高達0.997（圖1b），說明火驅特征曲線直線段的出現大致在火驅1年之后，且火驅特征曲線的可靠性很高，可以據此計算火驅稠油油藏的動態儲量，預測火驅稠油油藏的開發效果。

圖1　紅淺1井區未來累計產氣量預測

油藏火驅過程中生產氣油比的變化特征一般都呈現兩端高，中間平穩的特征［5］，故選擇生產氣油比擬合曲線類型時應該符合火驅特征。由于火驅區塊開采歷史不同會使生產氣油比與時間之間的關系無法形成一個固定的函數形式，應用時只能根據曲線的形態和趨勢進行擬合預測。

整理紅淺1井區火驅先導試驗區塊實施時間與Gp和Np數據，結合火驅特點擬合函數關系，最終選用相關系數達0.998的Hoerl模型（圖2）來預測動態儲量。

式中a=3 095.6，b=0.292，c=-33.221.

預測到未來120 mon的產氣量，進而根據火驅特征曲線相關關系預測對應累計產氣量下的累計產油量（圖3），因為計算時輸入數據為累計氣油比，故需要根據已知上一步的Np和Gp代入（1）式，不滿足計算精度時調整輸入值，是一種利用已知數據預測下一時刻生產動態的顯式方法。

圖2　紅淺1井區未來累計氣油比預測

圖3　紅淺1井區未來累計產油量預測

預測到2019年累計產油9.31×104t，累計生產氣油比3 031 m3/t，根據火驅經濟技術可行性計算結果分析，此時刻火驅已經處于經濟極限邊緣，應該在此時間點之前適當考慮降低注氣量并拓展新區。

2.2羅馬尼亞Suplacu油田

羅馬尼亞Suplacu油田的火驅項目是世界上規模最大的火驅項目，自1964年開始在Suplacu油田進行火驅試驗以來，經歷擴大試驗和工業化應用，火驅高產穩產期超過25 a，產油量峰值為1 600 t/d，取得了十分顯著的經濟效益。目前Suplacu油田的火驅開發仍在進行中［8-11］。

因為無法取得Suplacu油田的產氣量數據，且注氣量和產氣量存在一個穩定的比例關系，故使用注氣量Ap代替（1）式中的Gp，在火驅的后半程同樣出現了直線段（圖4）。

選取Suplacu油田前30 a的累計注氣量Ap和累計產油量Np數據，回歸Ap/Np與時間的關系（圖5），得到關系式

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

圖4　Suplacu油田火驅特征曲線

圖5　Suplacu油田Ap/Np隨時間變化規律

利用Ap/Np的預測值，代入（1）式，利用火驅特征曲線擬合直線段規律預測后續時間段的產量，由圖

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（編輯葉良）

圖6　Suplacu油田預測月產油量與實際月產油量對比

3　結論

（1）以水驅特征曲線理論為基礎，建立的氣驅特征曲線與水驅特征曲線公式基本相同，所不同的是用累計產氣量代替累計產水量，必要時可以用累計注氣量替代累計產氣量。

（2）火驅進行1 a左右時間后，火驅特征曲線才能出現直線段。

（3）不同油田的生產歷史決定了在預測生產動態時需要結合火驅特征選取適當的預測函數。

符號注釋

Ap——累計注氣量，104m3；

a——曲線直線段截距的對數值；

b——曲線直線段斜率；

Gp——累計產氣量，104m3；

Np——累計產油量，104m3；

Rgo——生產氣油比，m3/t；

t——時間，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

國家自然科學基金（51404199）；陜西省自然科學基金（2016JM5031）

袁士寶（1977-），男，黑龍江賓縣人，副教授，油氣田開發，（Tel）029-88382673（E-mail）pcysb@126.com