Математическая модель для прогнозирования вспышки растворителя/пара при чистой закачке растворителя или совместной закачке растворителя и пара в горизонтальные добывающие скважины

Резюме: Хотя процесс вытеснения гравитацией с термической поддержкой паром (steam-assisted gravity drainage, SAGD) по-прежнему является предпочтительным методом термического восстановления для залежей Аттабаски в Альберте, Канада, интерес к методам на основе растворителей растет вследствие снижения выбросов парниковых газов (GHG) и проблем с очисткой воды. В SAGD термодинамическое захватывание или «subcool»-захват весьма эффективно из-за сильной зависимости вязкости битума от температуры. Как отмечал Irani (2018), subcool-захват для применений с растворителем, таких как процесс Nsolv™, неэффективен из‑за слабой температурной зависимости вязкости растворителя. Еще одним фактором, влияющим на эффективность термодинамического захвата, является то, что процессы восстановления с чистой закачкой растворителя работают при низком давлении, и у операторов остается небольшой температурный диапазон для применения больших subcool. Эти проблемы делают процессы чистой закачки растворителя идеальными кандидатами для установки устройств контроля притока (flow-control devices, FCDs). FCD показали значительный потенциал улучшения восстановления в продукционных скважинах SAGD; опыт в основном положительный, и большинство производителей показали лучшие результаты с FCD. Применение FCD особенно важно при чистой закачке растворителя из‑за большого объема растворителя в жидкой залежи и низкой теплоты парообразования растворителя по сравнению с водой. При использовании FCD перепад давления обычно выше, что приводит к вспышке вблизи ствола скважины, что в значительной степени коррелирует с теплоты парообразования основного компонента в жидкой залежи. Вспышка вызывает прорыв пара или паровой фазЫ растворителя, что снижает относительную проницаемость жидкой фазы. Такое снижение подвижности приводит к новому равновесию, которое стабилизируется при более низких дебитах. Анализ этого нового равновесия проводится путем задания нового температурного градиента в модели. Такое состояние создает условия для интенсивного прорыва растворителя, названного в этом исследовании solvent-coning (растворитель-конусирование). Основным выходным показателем анализа является доля газа растворителя, произведенная на устье пласта (sandface). Доля газа является важным входным параметром для FCD, особенно при subcool близких к нулю, так как она контролирует их поведение. Также создана и упрощена модель уравнения состояния (EoS) для возможности определения различных условий равновесия. Такой анализ может помочь операторам оценить эффективность различных типов FCD, будь то устройства, действующие преимущественно за счет импульса (momentum) или за счет трения, для применения в процессах чистой закачки растворителя. Данное исследование является первым в своем роде, которое связывает уравнение состояния и закон Дарси в жидкой залежи. Модель включает все факторы в формулировку относительной проницаемости для жидкости, а ограничение течения жидкости в продукционную скважину моделируется законом Дарси и снижением этой относительной проницаемости.