Всеобъемлющее аналитическое моделирование SAGD и его вариантов

Разработана всеобъемлющая аналитическая модель процесса Steam-Assisted Gravity Drainage (SAGD), охватывающая подъем паровой камеры, боковое расширение и фазу ограничения (confined phase). Результаты верифицированы экспериментальными и полевыми данными. Указаны недостатки предыдущих моделей: ни одна из них не рассматривала процесс SAGD целиком, как это выполнено в данной работе. Также разработана новая математическая модель solvent-SAGD для бокового расширения паровой камеры. Во время подъема паровой камеры накопленный коэффициент паро-нефти (cumulative steam-oil ratio, CSOR) снижается при увеличении дебита нефти. Скорость подъема возрастает с увеличением проницаемости и температуры. Боковое расширение паровой камеры в работе рассматривается двумя существенно различающимися способами: Constant Volumetric Displacement (CVD), при котором для поддержания постоянного дебита нефти требуется непрерывное увеличение скорости закачки, и Constant Heat Injection (CHI). В модели CVD градиент температуры на интерфейсе уменьшается со временем, однако глубина прогрева увеличивается. В CHI скорость ввода тепла постоянна, но дебит нефти со временем снижается. Дебит нефти также уменьшается с ростом рабочего давления, в отличие от предыдущих исследований. На заключительном этапе соседние камеры взаимодействуют, уменьшая эффективную «голову» для гравитационного дренажа. При малом межскважинном расстоянии ограничение (confinement) наступает раньше, потери тепла начинают уменьшаться раньше, что приводит к более низкому CSOR по сравнению с большим расстоянием. После слияния камер дебит нефти падает быстрее в модели CVD, чем в CHI. Перечисленные модели были объединены для получения Comprehensive Constant Volumetric Displacement (CCVD) и Comprehensive Constant Heat Injection (CCHI), показавших хорошее согласие с лабораторными и полевыми результатами. Новая модель solvent-SAGD показывает увеличение глубины прогрева и уменьшение температуры интерфейса и концентрации растворителя со временем. Массообмен имеет характерный масштаб сантиметров, тогда как теплообмен происходит на метрах. Процесс solvent-SAGD даст большее извлечение нефти, если уменьшение вязкости за счет разбавления растворителем при более низкой температуре превышает уменьшение вязкости за счет нагрева в обычном SAGD при одинаковой суммарной скорости. В большинстве случаев дополнительное извлечение битума было меньше объема введенного растворителя.