Полуаналитическое моделирование гравитационного дренажа тяжёлой нефти и битума с использованием пара и растворителя. Часть 2: неустановившаяся модель с криволинейным интерфейсом

Совместная закачка растворителя с паром в процессе пар-ассистированного гравитационного дренажа (SAGD) показала перспективность для увеличения скоростей добычи нефти, а также для снижения энергозатрат и потребления воды. Моделирование и оптимизация гибридных процессов извлечения с паром и растворителем с помощью коммерческих численных симуляторов может быть очень трудоёмким. Кроме того, сложное взаимодействие тепловых и растворительных эффектов при мобилизации тяжёлой нефти на границе паровой камеры часто трудно установить по результатам численных моделей. Полуаналитические математические модели могут дать представление о физике процесса и использоваться для оценки дебитов и тепловой эффективности за существенно меньшее время. В этом исследовании разработана неустановившаяся полуаналитическая модель для прогнозирования расхода нефти в процессе извлечения с использованием пара и растворителя. Модель предполагает криволинейный интерфейс с переходными распределениями температуры и концентрации растворителя в подвижной зоне. Она также учитывает поперечную дисперсию и молекулярную диффузию, зависящую от концентрации, для описания распределения растворителя. Расход нефти и профиль интерфейса прогнозируются в каждый момент времени итерационным способом. Результаты показывают, что коэффициент функции «диффузия–концентрация» существенно влияет на глубину проникновения растворителя и на его распределение. Полуаналитическая модель смогла предсказать темпы добычи для различных растворителей, закачиваемых совместно с паром, в согласии с опубликованными экспериментальными данными. Предложенная модель выявляет сложное взаимодействие тепла, растворимости растворителя и диффузии и их влияние на мобилизацию и добычу вязкой нефти. Эта модель может быть использована для определения оптимальных параметров эксплуатации процесса для разных качеств пластов и давлений при высокой экономии времени. Конечный результат может привести к эффективному проектированию процесса извлечения с паром и растворителем, использующему меньше воды и снижающему потребление энергии и выбросы газа на баррель добытой нефти.