Пространственно-временной транспортно-потоковый фреймворк для добычи тяжёлой нефти: унифицированный анализ по числу Дамкёhler для термических, растворяющих и электромагнитных механизмов

Добыча тяжёлой нефти и битума ограничена крайне высокой вязкостью в пластовых условиях и несоответствием между временем, необходимым для распространения модификации подвижности по пласту, и временнóй шкалой дренажа нефти. Несмотря на обширные исследования термических, растворяющих и электромагнитных методов восстановления, существующие подходы к отбору методов в основном качественные и зависят от конкретного процесса, предоставляя ограниченное физическое руководство о том, когда и где тот или иной механизм может эффективно влиять на поток. В настоящей работе мы разрабатываем унифицированный дарсианский пространственно-временной фреймворк, связывающий транспортно-контролируемое распространение с конститутивной модификацией вязкости. Эффективность каждого процесса восстановления оценивается с помощью обобщённых пространственно-временных чисел Дамкёhler, которые сопоставляют характерную временную шкалу локальной модификации вязкости с временной шкалой дренажа, задаваемой потоком. Получены аналитические выражения для эффективного радиуса распространения для теплопроводности, объёмного электромагнитного вложения энергии и переноса растворителя в пористой среде. Фреймворк применён к пяти типичным конфигурациям пластов: пески со средней вязкостью, толстые мелководные залежи битума, глубокие месторождения тяжёлой нефти, тонкие пласты промышленной мощности и сильно гетерогенные системы. Результаты выявляют систематические сдвиги в доминирующем механизме изменения подвижности при изменении вязкости, глубины, толщины и гетерогенности. Для толстых мелководных пластов требуется объёмная термическая мобилизация, системы со средней вязкостью остаются контролируемыми посредством длительного нагрева, увеличение глубины ограничивает распространение тепла на масштаб пласта и склоняет в пользу поэтапных гибридных стратегий, тонкие пласты выигрывают от электромагнитной подготовки вблизи ствола скважины, а сильная гетерогенность требует пространственно ориентированных стратегий, адаптированных к локальным транспортным и дренажным условиям.