Обсуждение влияния температуры на тепловые свойства в процессе добычи путем гравитационно-управляемого вспенивания паром (SAGD). Часть 1: теплопроводность

Резюме Паропромысловая технология с гравитационным травлением (steam-assisted gravity drainage, SAGD) является предпочтительным методом термического восстановления, используемым для добычи битума из отложений Аттабаски в Альберте, Канада. В процессе SAGD пар, закачиваемый в горизонтальную нагнетательную скважину, проникает в пласт и отдает свою скрытую теплоту при контакте с холодным битумом на границе камеры истощения. Тепловая энергия передается от пара к пласту, что снижает вязкость битума и позволяет битуму под действием силы тяжести течь к горизонтальной добывающей скважине. В зоне контакта со стенной частью паровой камеры основным механизмом переноса тепла является теплопроводность, и теплопроводность пласта является ключевым параметром при проводниковом теплообмене. Проводниковый перенос тепла происходит быстрее в пластах с более высокой теплопроводностью, что, в свою очередь, влияет на профиль температур впереди парового интерфейса. Следовательно, пласт с более высокой теплопроводностью приведет к более высоким скоростям нагрева пласта и, как следствие, к более высоким дебитам нефти. Однако при нагреве нефтепесчаных пластов от температуры пласта до температуры паровой камеры теплопроводность может уменьшаться до 25%, что влияет на температурный профиль и проводниковый нагрев на границе насыщенной паром зоны, известной как паровая камера. В данном исследовании представлен аналитический модельный подход, включающий зависимую от температуры величину теплопроводности. Этот новый подход является первым в своем роде, который включает зависимую от температуры теплопроводность в аналитической модели SAGD для предсказания фронта температуры, добычи нефти и коэффициента пар/нефть (SOR). Кроме того, при использовании модели Батлера (Butler, 1985) результаты показывают, что для предсказания температурного профиля можно использовать арифметическое среднее значений теплопроводности при температуре пласта и при температуре пара, что приведет к ошибке менее 1% для диапазона применений SAGD. Результаты исследования указывают, что минимальная ошибка при расчете дебитов нефти зависит от корреляции вязкость–температура. Оптимальную теплопроводность следует рассчитывать при температуре, дающей безразмерные температуры [т.е. (T−Tr)/(Tst−Tr)] в интервале от 0,75 до 0,85 для m-значений [предлагаемых Батлером степенных показателей (Butler 1985, 1991; Butler and Stephens 1981)] в диапазоне от 3 до 5,6. В исследовании также изучено влияние учета теплопроводности, зависящей от температуры, на изменение SOR и показано, что как для латерально распространяющихся, так и для углово распространяющихся пластов SOR не зависит от теплопроводности.