Ученые Тюменского государственного университета разработали интегральную модель парогравитационного дренажа нефтяного месторождения на основе закона сохранения масс фаз и закона сохранения их энергии.
Пилотные исследования применения термических методов на месторождениях высоковязкой нефти показали, что экономия достигается при использовании технологий пароциклического воздействия и парогравитационного дренирования (SAGD). Эффективность разработок продемонстрирована в ряде экспериментальных работ.
Однако для обеспечения наилучшего извлечения нефти из пласта необходимо моделировать процессы, происходящие на всех стадиях SAGD. В этой связи математические модели, определяющие процесс SAGD, можно разделить на три условные группы. Первая группа представляет собой интегральные модели, в которых определяется материальный и тепловой баланс паровой камеры треугольной формы.
В моделях второй группы решаются уравнения теплового баланса и течения, создаваемого силами тяжести на границах паровой камеры. Модели третьей группы основаны на уравнениях, определяющих течения многофазного теплоносителя. Однако в настоящее время не существует надежной простой модели процесса SAGD, которая могла бы прогнозировать технологические параметры этого процесса, необходимые для его оптимизации.
Сложные симуляторы – не лучшие инструменты оптимизации, поскольку они позволяют выполнять лишь ограниченный поиск значений параметров SAGD и требуют детального изучения нефтяного месторождения для получения необходимых исходных данных. Также проблематично использовать нейронные сетки для целей оптимизации.
Статья «Оптимизация парагравитационного дренажа в проверенном интегральном стимуляторе» физиков ТюмГУ Александра Гильманова, Константина Федорова, Александра Шевелева вышла в «Журнале инженерной физики и теплофизики». В настоящей работе предлагается усовершенствованная интегральная модель для оптимизации процесса SAGD. В разработанной физиками ТюмГУ интегральной модели процесса SAGD рассматривается паровая камера треугольной формы.
Предполагается, что локальная температура и давление фаз в этой камере равны, распределения насыщения, давления и температуры в ней однородны, температура в паровой камере равна температуре конденсации при давлении в пласте, потери тепла в камере обусловлены теплопроводностью в ней и определяются законом Ньютона–Рихмана, а вертикальные и горизонтальные потери тепла в камере определяются моделью Эдмундса–Петерсона.
В камере присутствуют паровая, водная и масляная фазы. В систему определяющих уравнений, определяющих процесс SAGD, входят уравнения, представляющие законы сохранения фазы и массы. В результате вычислений и исследований учеными разработана и проверена интегральная математическая модель процесса SAGD путем сравнения полученных с его помощью оценок расширения паровой камеры с результатами экспериментов.
Численные оценки показали хорошую сходимость с данными добычи, полученными для месторождения Сенлак (Канада, Саскачеван). Установлены основные этапы процесса SAGD и проанализирована предполагаемая динамика этого процесса применительно к месторождению Сенлак. Заключительный этап объединения паровых камер исследовался на примере месторождения Фэнчэн (Синьцзян, Китай). Сделанные оценки показывают, что схемы, построенные для скважины и закачки пара, очень близки к оптимальным.
Показано, что конечный коэффициент извлечения нефти (КИН) месторождения Сенлак составляет 32 процента, а оптимизация системы разработки месторождения Фэнчэн повышает его КИН на семь процентов.