Полуаналитическое моделирование вытеснения тяжёлой нефти и битума при гравитационном оттоке с паро‑растворительным воздействием: нестационарная модель с криволинейным интерфейсом

Совместная закачка растворителя с паром в процессе паропомощного гравитационного оттока (SAGD) показала перспективные результаты по повышению скоростей добычи нефти, а также по снижению расхода энергии и воды. Моделирование и оптимизация гибридных процессов восстановления с паром и растворителем с использованием коммерческих численных симуляторов могут занимать много времени. Полуаналитические математические модели позволяют более быстро оценивать производственные расходы и тепловую эффективность. В настоящем исследовании разработана нестационарная полуаналитическая модель для предсказания расхода нефти в процессе восстановления с паром и растворителем. Модель предполагает криволинейный интерфейс с переходной (временной) температурой и распределением растворителя в подвижной зоне. Также учтены поперечная дисперсия и молекулярная диффузия растворителя, зависящая от концентрации. Расход нефти и профиль интерфейса вычисляются в каждый момент времени итеративно. Модель верифицирована с помощью термального симулятора CMG‑STARS, а также экспериментальными результатами физической модели SAGD с добавлением гексана. Полуаналитическая модель смогла предсказать скорости добычи нефти при использовании различных растворителей, закачиваемых совместно с паром, в согласии с опубликованными экспериментальными данными. Предложенная модель учитывает сложное взаимодействие тепла и растворимости и диффузии растворителя, влияющее на мобилизацию и добычу вязкой нефти. Модель может быть использована для оценки оптимальных параметров эксплуатации процесса при различных качествах пластов и давлениях с высокой временной эффективностью. Итог может привести к эффективной разработке процесса восстановления с паром и растворителем, который потребляет меньше воды и снижает энергозатраты и выбросы газа на баррель добытой нефти.