Оценка эффективности SA‑SAGD в длинных горизонтальных скважинах на стадии подъёма

Solvent-Assisted Steam-Assisted Gravity Drainage (SA‑SAGD) реализуется путем добавления растворителя в нагнетательный поток. Однако высокая стоимость растворителя требует обеспечения эффективной его транспортировки из длинного горизонтального ствола скважины к краю камеры. В настоящем исследовании разработана новая модель, учитывающая эффекты взаимодействия ствола скважины и паровой камеры, позволяющая точно оценивать работу SA‑SAGD. Во‑первых, уравнения управления массовым потоком в стволе скважины выведены на основе балансов массы и импульса при учёте связи между стволом и паровой камерой; также получены неявные уравнения фазовых превращений из анализа тепло‑ и массопереноса между стволом и камерой. Во‑вторых, модель дебита нефти на стадии подъема камеры выведена с использованием высоты камеры, определяемой изменениями термофизических свойств растворителя и пара вдоль ствола скважины. В‑третьих, математическая модель решена с применением алгоритма Левенберга–Маркуардта (LMA). Результаты показывают, что дебит нефти при классическом SAGD существенно повышается при использовании растворителя C5, тогда как эффект от C7 невелик; для C3‑SAGD дебит даже ниже, чем при традиционном SAGD. Это объясняется тем, что C3 снижает температуру в камере и обладает низкой растворимостью в тяжёлой нефти, что приводит к относительно более высокой вязкости нефти у края камеры по сравнению с другими растворителями. Различия между вариантами моделирования с учётом ствола скважины и без него зависят от выбранного растворителя: наибольшая разница по дебиту наблюдается для C3‑SAGD (примерно вдвое больше, чем для традиционного SAGD, где разница наименьшая); C5‑SAGD имеет вторую по величине разницу, за ней следует C7‑SAGD. Внедрение SA‑SAGD в промышленных условиях сталкивается с множеством проблем, в частности с пониманием механизмов и повышением экономической эффективности, включая конфликт между ростом добычи и стоимостью растворителя. Предложенная модель проясняет ключевой механизм взаимодействия ствола и камеры, часто игнорируемый в литературе, и способствует более эффективному проектированию будущих проектов по добыче тяжёлой нефти методом SA‑SAGD.