Влияние гетерогенности коллектора на добычу тяжелой нефти методом термоуправляемого дренажа с подачей пара (SAGD)

Предыдущие исследования процесса термоуправляемого дренажа с подачей пара (SAGD) опирались на модели однородных коллекторов. В данной работе описаны новые эксперименты, моделирующие гетерогенные коллекторы, включая коллектора с тонкими слоями сланца и коллектора, содержащие горизонтальные слои с различной проницаемостью. Результаты показывают, что короткий горизонтальный барьер незначительно влияет на общую производительность. Длинный горизонтальный барьер снижает скорость добычи, но в некоторых конфигурациях не так сильно, как можно было ожидать. Наблюдается более быстрая добыча, когда слой с более высокой проницаемостью расположен над слоем с более низкой проницаемостью, чем в обратной ситуации. Добыча тяжелых нефтей методом гравитационного дренажа в горизонтальную скважину при непрерывной подаче пара вытекает из существующих практик паровой стимуляции и паропромывки; этот процесс известен как SAGD. Быстрое развитие в этой области поощряется усовершенствованием технологий бурения горизонтальных скважин, что делает экономику более благоприятной. Ранние экспериментальные и теоретические исследования Батлера и соавторов дали теоретические предсказания, хорошо согласующиеся с экспериментами на моделях однородных коллекторов. Поскольку ни один коллектор не является полностью однородным, а степень гетерогенности может существенно варьировать даже в пределах одного месторождения, необходимы предварительные эксперименты для изучения эффектов гетерогенности коллектора. Представленное исследование ограничено двумя типами коллекторов, считающимися репрезентативными и близкими к полевым условиям: коллектора с тонкими слоями сланца и коллектора, содержащие горизонтальные слои с различной проницаемостью. Лабораторные исследования проводились с использованием визуальной двумерной модели коллектора, насыщенной битумом Cold Lake. Давление подачи пара составляло 153 кПа. Исследованы две конфигурации скважин. В первой применялся вертикальный циркулирующий инжектор пара, перфорированный ближе к вершине пласта, при этом добыча битума осуществлялась внизу; во второй использовалась подобная конфигурация, но пар вводили чуть выше добывающей скважины у основания пласта. Фотографии делались через заданные интервалы времени, а температурный профиль регистрировался непрерывно для сравнения и последующего выбора оптимальной конфигурации скважин для различных условий коллектора. Двумерная модель коллектора соответствует описанной Батлером и соавторами с незначительными модификациями; схема экспериментальной установки показана на рисунке 1. Модель масштабировали до полевых условий методом, описанным Батлером и соавторами; параметры масштабирования приведены в таблице 1 (один час в модели соответствует 1,5 года в поле). Для инициирования связи между нагнетательной и добывающей скважинами использовали вертикальный циркулирующий инжектор пара; положение нагнетательной скважины регулировали по вертикали для создания разных мест ввода пара (рис. 2a и 2b). В качестве пористых материалов в модели использовали стеклянные шарики диаметром 2 мм и 3 мм. Для получения равномерно случайной укладки порового заполнителя модель закрепляли на вибростоле.