Новая математическая модель для понимания механизма конвективного теплообмена в процессе паропомощного гравитационного откачивания

Процесс паропомощного гравитационного откачивания (SAGD) стал оптимизированным методом разработки месторождений тяжёлой нефти в мире. Снижение вязкости нефти и силы тяжести вблизи интерфейса паровой камеры являются основными механизмами разработки. В классических моделях кондуктивный перенос тепла выступает единственным или доминирующим механизмом передачи тепла от высокотемпературного пара к низкотемпературным нефтеносным пескам. Хотя некоторые математические исследования учитывали конвективный теплообмен, роль теплообмена за счёт подвижной нефти, текучей в направлении нормали к интерфейсу паровой камеры, получила мало внимания. В SAGD вязкость битума может уменьшаться на несколько порядков за счёт теплоёмкости паров, выделяемых инжектируемым паром. В данном исследовании разработана аналитическая модель процесса теплообмена, вызванного подвижной нефтью. Для точного моделирования характеристик вязкости нефти внутри паровой камеры предложена корреляция между вязкостью нефти и давлением. Результаты показывают, что подвижность нефти играет важную роль для потока в направлении нормали к интерфейсу при расстояниях менее 6 м. Даже в самых экстремальных условиях (μw = 0.1127 cp) течение нефти в нормальном к интерфейсу направлении нельзя считать пренебрежимо малым. По сравнению с моделью Ирани и Гханнади новая модель существенно лучше согласуется с полевыми данными подземного испытательного стенда (UTF). Эта аналитическая модель способствует лучшему пониманию механизма конвективного теплообмена в процессе SAGD.