Полуаналитическая модель для моделирования комбинированного электромагнитного нагрева и дренажа за счет гравитации с применением растворителя

Гибридные методы с применением растворителей и тепловой обработки недавно были предложены для повышения извлечения тяжёлой нефти и для устранения недостатков, возникающих при применении каждого из методов по отдельности. Один из подходов гибридизации сочетает электромагнитный (ЭМ) нагрев и закачку растворителя для содействия добыче тяжёлой нефти методом гравитационного дренажа. Этот подход обладает рядом преимуществ, включая снижение выбросов CO2, уменьшение потребления воды и пригодность для залежей, неблагоприятных для водопроницаемости. В настоящее время отсутствует математическая модель, позволяющая лучше понимать, проектировать и оптимизировать эту гибридную технику, что отчасти объясняется её относительной новизной. Мы предлагаем полуаналитическую модель для прогнозирования дебита нефти, возникающего при комбинированном ЭМ-нагреве и гравитационном дренировании с участием растворителя. Модель сначала вычисляет распределение температуры в зоне, возбуждаемой ЭМ-полем, обусловленное излучением, доминирующим в процессе нагрева. Используя разные коэффициенты затухания внутри и за пределами паровой камеры, модель адекватно описывает соответствующие температурные отклики в этих областях. Далее средняя температура на краю камеры, обусловленная ЭМ-нагревом, используется для оценки зависящих от температуры свойств, таких как коэффициенты равновесия пар/жидкость (K-значения), вязкость смеси тяжёлой нефти и растворителя, а также диффузивность растворителя. Затем одномерное уравнение диффузии применяется для расчёта распределения концентрации растворителя перед краем камеры. В конце дебит нефти оценивается с использованием вычисленных распределений температуры и растворителя перед краем камеры. Предложенная модель валидирована по экспериментальным результатам нашего предыдущего исследования, и предсказанный дебит нефти согласуется с экспериментальными данными в разумных пределах. Модель эффективно прогнозирует дебит нефти в этом гибридном процессе. Проведены анализы чувствительности для изучения влияния основных факторов на эффективность гибридной техники, включая мощность ЭМ-нагрева, тип растворителя, давление закачки растворителя и начальную температуру пласта. Результаты моделирования показывают, что более высокая мощность ЭМ-нагрева, более тяжёлый растворитель и более высокое давление закачки растворителя могут ускорять темпы извлечения нефти, но имеют тенденцию снижать чистую приведённую стоимость (NPV) и увеличивать энергетические затраты. В заключение, предлагаемая модель предоставляет эффективный инструмент для понимания, проектирования и оптимизации комбинированной техники ЭМ-нагрева и гравитационного дренажа с применением растворителя.