Физико-математическое моделирование парогравитационного дренажа месторождений тяжелой нефти на основе метода материального баланса

Об авторах:

Гильманов Александр Янович, кандидат физико-математических наук, старший преподаватель кафедры моделирования физических процессов и систем, Школа естественных наук, Тюменский государственный университет, Тюмень, Россия; a.y.gilmanov@utmn.ru, https://orcid.org/0000-0002-7115-1629


Шевелёв Александр Павлович, кандидат физико-математических наук, доцент, профессор кафедры моделирования физических процессов и систем, Школа естественных наук, Тюменский государственный университет, Тюмень, Россия;
a.p.shevelev@utmn.ru, https://orcid.org/0000-0003-0017-4871

Аннотация:

Для поддержания темпов добычи углеводородов активно вовлекаются в разработку трудноизвлекаемые запасы. Существенную долю таких месторождений составляют высоковязкие нефти. В Западно-Сибирском регионе имеются запасы такой нефти, в том числе на Русском месторождении. Для их эффективной добычи активно используются тепловые методы. Одним из таких методов является метод парогравитационного дренажа (SAGD). Анализ литературных источников показал, что данная технология находит всё более широкое применение в мире. Стоит заметить, что для оптимизации процесса разработки высоковязких отложений методом SAGD необходимо проводить физико-математическое моделирование процесса с применением высокопроизводительных программных комплексов и численных схем. Большинство существующих методик основано на использовании фундаментальной системы уравнений механики многофазных систем. Такой расчет требует больших временных затрат и не позволяет производить мониторинг процесса в реальном времени. Применение моделей, сформулированных с помощью метода материального баланса, помогает существенно упростить решаемую систему уравнений и сократить расчетное время, необходимое для получения конечного результата. Авторами статьи предлагается адаптация модели Батлера к условиям горизонтально залегающих скважин с использованием метода материального баланса. Физическая непротиворечивость предложенной модели проверяется на основе модельной задачи и последующего качественного сопоставления адекватности полученных результатов с промысловыми данными. На основании расчетов делается вывод о применимости рассматриваемой модели для качественного и количественного прогнозирования разработки реальных месторождений Западной Сибири с вязкой нефтью, например, Русского месторождения, что повышает актуальность работы и позволит совершенствовать методы добычи тяжелой нефти для поддержания темпов добычи углеводородов в России.

Список литературы:

1. Антониади Д. Г. Настольная книга по термическим методам добычи нефти / Д. Г. Антониади, А. Р. Гарушев, В. Г. Ишханов. Краснодар: Советская Кубань, 2000. 464 с.
2. Евдокимова В. А. Сборник задач по подземной гидромеханике / В. А. Евдокимова, И. Н. Кочина. М.: Недра, 1979. 168 с.
3. Материалы сайта «Всё о нефти». Метод парогравитационного дренажа (SAGD). URL: http://vseonefti.ru/upstream/sagd.html
4. Щепалов А. А. Тяжелые нефти, газовые гидраты и другие перспективные источники углеводородного сырья: учебно-методическое пособие / А. А. Щепалов. Нижний Новгород: Нижегородский университет, 2012. 93 с.
5. Arshad M. Multiphase Equilibria of Solvent-Steam-Bitumen System within SAGD Steam-Chamber Boundary / M. Arshad, Huazhou Andy Li // Article № SPE-174444-MS. Society of Petroleum Engineers, 2015.
6. Farouq Ali S. M.  Life after SAGD — 20 Years Later / S. M. Farouq Ali // Article № SPE-180394-MS. Society of Petroleum Engineers, 2016.
7. Garipov T. T. Rigorous Coupling of Geomechanics and Thermal-Compositional Flow for SAGD and ES-SAGD Operations / T. T. Garipov, D. V. Voskov, H. A. Tchelepi // Article № SPE-174508-MS. Society of Petroleum Engineers, 2015.
8. Ghasemi M. Compositional Variation in SAGD / M. Ghasemi, K. H. Whitson // Article № SPE-175022-MS. Society of Petroleum Engineers, 2015.
9. Keshavarz M. Modification of Butler’s Unsteady-State SAGD Theory to Include the Vertical Growth of Steam Chamber / M. Keshavarz, T. G. Harding, Zhangxin Chen // Article № SPE-180733-MS. Society of Petroleum Engineers, 2016.
10. Li Qingmao. A New Analysis on the Convective Heat Transfer at the Edge of the SAGD Chamber / Qingmao Li, Zhangxin Chen // Article № SPE-175063-MS. Society of Petroleum Engineers, 2015.
11. Li Ran. Chemical Additives and Foam to Enhance SAGD Performance / Ran Li, S. Reza Etminan, Zhangxin Chen // Article № SPE-174489-MS. Society of Petroleum Engineers, 2015.
12. Nascimento C. M. Design, Optimization and Operation of SAGD Wells Using Dynamic Flow Simulations / C. M. Nascimento // Article № SPE-180459-MS. Society of Petroleum Engineers, 2016.
13. Nourozieh H. Modelling of Non-Condensable Gas Injection in SAGD Process — Important Mechanisms and Their Impact on Field Scale Simulation Models / H. Nourozieh, E. Ranjbar, A. Kumar // Article № SPE-174494-MS. Society of Petroleum Engineers, 2015.
14. Wang Cui. Characterizing the Effects of Lean Zones and Shale Distribution in Steam-Assisted-Gravity-Drainage Recovery Performance / Cui Wang, Juliana Y. Leung // Article № SPE-170101-PA. Society of Petroleum Engineers, 2015.
15. Xiong Wanqiang. Development of a Thermal Wellbore Simulator with Focus on Improving Heat Loss Calculations for SAGD Steam Injection / Wanqiang Xiong, M. Bahonar, Zhangxin Chen // Article № SPE-174408-MS. Society of Petroleum Engineers, 2015.
16. Zargar Z. Analytical Treatment of SAGD — Old and New / Z. Zargar, S. M. Farouq Ali // Article № SPE-180748-MS. Society of Petroleum Engineers, 2016.