Исследование оптимального использования растворителя и природы парожидкостного интерфейса в растворительно-усиленном SAGD с полуаналитическим подходом

Процесс теплового извлечения методом гравитационного стока с поддержкой паром (SAGD) широко используется для добычи тяжёлой нефти и битума из залежей, где ни один другой метод не оказался экономически целесообразным. Этот процесс энергозатратен, и по экономическим и экологическим причинам в настоящее время исследуют добавление растворителей в подаваемый пар с целью снижения энергопотребления и эмиссий. Процесс с добавлением растворителя (SAP), апробированный в полевых условиях и описанный в литературе, является одним из таких подходов. В SAP небольшое количество углеводородного растворителя вводят в подаваемый пар, вследствие чего вязкость нефти снижается за счёт разбавления растворителем помимо нагрева. SAP может значительно повысить энергоэффективность SAGD и тем самым сократить потребность в тепле, что показано в полевых испытаниях. Однако в литературе мало обсуждается вопрос об оптимальном количестве растворителя, обеспечивающем наилучшую суммарную эффективность. Поскольку такие растворители дорогие, существует стимул оптимизировать их использование в SAGD. В последнее время разные авторы рассматривали эту проблему, например, используя произвольные временно-зависимые схемы закачки растворителя для оценки влияния, или рассматривая внутреннюю динамику пласта как «чёрный ящик» и применяя методы оптимизации, такие как генетические алгоритмы, для оценки оптимального объёма растворителя. Хотя эти подходы дают представление в конкретных контекстах, для обобщённой оценки оптимального использования растворителя необходим механизмный подход. Представленный в статье метод направлен на оценку оптимального количества растворителя в контексте SAGD. Он объединяет существующие аналитические модели дренажа нефти Батлера (Butler 1985, 1988, 1994) для SAGD и паровой экстракции (VAPEX), которые по отдельности учитывают эффекты нагрева и разбавления растворителем, в единый подход. Затем вычисляются временно-зависимые скорости подачи пара, необходимые для поддержания предсказанных дебитов нефти совместно со скоростями подачи растворителя, что позволяет оценить отношение растворитель/пар (SSR) и отношение пар/нефть (SOR). Результаты обсуждаются для нескольких лёгких алкановых растворителей. В ходе анализа обнаружено, что для получения разумных значений SSR и SOR существенная часть нефти должна сливаться из диффузного слоя с переменной температурой, концентрацией растворителя и газонасыщенностью (от максимальной газонасыщенности на стороне закачки до нуля на парожидкостном интерфейсе)).