Новый подход к аналитической обработке процесса паропомогаемой гравитационной дренировки (SAGD): модель с предписанным интерфейсом

Большинство моделей в литературе для процесса паропомогаемой гравитационной дренировки (SAGD) решают задачу проводящего теплообмена впереди движущегося горячего интерфейса, используя предположение квазистационарного состояния, и распространяют решение до основания паровой камеры, где интерфейс неподвижен. Как отмечали Butler (1985) и Reis (1992), такой подход приводит к неточным или иногда невыполнимым оценкам дебита нефти, соотношения пара к нефти (SOR) и формы паровой камеры. В настоящей работе предложен новый аналитический подход к SAGD, при котором задача теплообмена непосредственно решается для стационарного источника тепла у основания паровой камеры, где происходит добыча нефти. Распределение тепла вдоль интерфейса затем оценивается в зависимости от геометрии паровой камеры. Эта методология лучше отражает характеристики теплообмена при SAGD и устраняет ограничения ранних моделей. Кроме того, она позволяет расширить формулировки на начальные стадии процесса, когда боковые интерфейсы камеры практически неподвижны, без потери непрерывности решения. Модель требует в качестве входных данных общей формы паровой камеры, далее оценивает движение интерфейсов, используя перемещение верхней точки интерфейса и выполнение глобального материального баланса. Дебит нефти и потребность в паре оцениваются соответственно по закону Дарси и энергетическому балансу. В результате получается модель, применимая на протяжении всего срока эксплуатации типичного проекта SAGD и дающая более адекватные оценки внутрипластового распределения тепла, скорости добычи битума и SOR. Улучшенное понимание фундаментальных процессов теплообмена в SAGD позволяет прояснить причины расхождений между ранними моделями. Результаты разработанных аналитических моделей показывают разумное согласие с мелкомасштабным численным моделированием, что указывает на корректное учёт основных физических процессов. В заключительном разделе приводится демонстрация применения разработанных моделей на двух полевых примерах.