Характеристики добычи при процессах паропомощной гравитационной дренажной разработки (SAGD) и SAGD с добавлением растворителя (SA-SAGD) с использованием 2D макромасштабной физической модели

В Канаде имеются обширные залежи битума, которые при разработке устойчивых технологий эксплуатации могут удовлетворять потребности страны в энергии более чем на сто лет. Существующие методы поверхностной добычи и добычи in situ применимы лишь примерно к 15% известных ресурсных запасов, поэтому необходимы улучшенные технологии, делающие эксплуатацию большего объёма запасов возможной. В данной работе исследуется макромасштабная производительность процессов паропомощной гравитационной дренажной разработки (SAGD) и SAGD с добавлением растворителя (SA-SAGD). Были разработаны и изготовлены двухмерная (2-D) физическая модель пористой среды для реализации обоих процессов. Модель заполняли стеклянными шариками разных размеров для получения сред с различной проницаемостью. В качестве масляной фазы использовался битум Аттабаски. Все эксперименты SAGD и SA-SAGD проводились в изотермическом кожухе как в контролируемой температурной среде для уменьшения нежелательных теплопотерь в окружение; дополнительно задняя и боковые грани заполненной модели были покрыты слоями изоляционных материалов, прикреплённых к деревянным рамам, для дальнейшего снижения теплопотерь. Эксперименты выполнялись по методике циркуляции с свободным поглощением при атмосферном давлении. Для серии SAGD были выполнены повторные испытания для подтверждения воспроизводимости. Результаты SAGD показали, что средние скорости добычи мобильного и невоспроизводимого (dead) масла остаются практически постоянными в ходе процесса. При неизменных прочих переменных и различной проницаемости пористой среды более высокая проницаемость увеличивала содержанием воды в добываемом мобильном масле, но снижала соотношение пара к нефти (steam-to-oil ratio). Остаточная насыщенность нефтью в зоне вторжения составила примерно 3%–4,6% от общего порового объёма при высоких и низких уровнях проницаемости соответственно. Микроструктура диспергированных капель конденсата воды в непрерывной фазе добываемого мобильного масла изучалась с помощью системы продвинутой фотомикрографии с модулем обработки изображений: были обнаружены капли воды с эквивалентными размерами до 5 μm, диспергированные в мобильном масле. Средние размеры капель измерялись для обоих уровней проницаемости на основе обработки микроскопических снимков проб эмульсий. Один эксперимент SA-SAGD был проведён для демонстрации улучшения производительности при совместной закачке растворителя с паром. Эксперимент SA-SAGD показал, что средние скорости добычи мобильного и «dead» масла остаются относительно постоянными в ходе опыта. По сравнению с соответствующими испытаниями SAGD при схожих проницаемостях, SA-SAGD увеличил скорости добычи мобильного и «dead» масла примерно на 18% и 20% соответственно; при этом средняя скорость добычи воды и значение SOR были уменьшены примерно на 9% и 35% соответственно. Микроскопические снимки добываемых водов масле эмульсий в эксперименте SA-SAGD также показали капли конденсата воды с эквивалентным размером до ~5 μm, а средний диапазон размеров капель был определён с помощью методов обработки изображений.