Анализ влияния безразмерных комплексов подобия на процесс парогравитационного дренажа с помощью интегральной модели

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


Федоров Константин Михайлович, доктор физико-математических наук, профессор, научный руководитель Физико-технического института, Тюменский государственный университет; k.m.fedorov@utmn.ru

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:

Статья посвящена анализу чувствительности безразмерных комплексов подобия модели парогравитационного дренажа. Применение метода парогравитационного дренажа при разработке трудноизвлекаемых запасов осложнено необходимостью выбора рациональной системы разработки, для чего требуется также понимание процессов, происходящих в пласте, и их влияния на применение метода. Поэтому актуальной является задача моделирования процесса парогравитационного дренажа с последующим анализом чувствительности технологических показателей от существенных параметров (расхода закачиваемого пара, температуры пара, схемы расстановки скважин, депрессии и репрессии на скважинах) и характеристик пласта (мощности, теплоемкости). Существующие работы не проводили комплексного анализа влияния всех величин. В данной статье такой анализ проводится впервые, в чем и заключается новизна работы. Цель этой работы — анализ влияния основных характеристик и параметров на значение технологических показателей процесса парогравитационного дренажа. Основные методы — обезразмеривание физико-математической модели процесса и расчет с помощью явной конечно-разностной схемы. Выделяются безразмерные комплексы подобия, имеющие существенный вклад в процесс. Определяются значения важнейших технологических параметров — коэффициента охвата пласта и времени рентабельной разработки при различных значениях выбранных безразмерных комплексов подобия, характеризующих свойства пласта, флюидов, систему разработки и процесс парогравитационного дренажа. В результате расчетов отмечается, что наибольшее влияние на процесс парогравитационного дренажа оказывают три безразмерных комплекса подобия, характеризующих соответственно соотношение дебитов воды и нефти, тепловые потери по вертикали и по горизонтали и систему разработки. Показано, что существуют эффективные значения депрессии на пласт и расстояния между парами скважин. Статья носит научно-методический характер. По результатам расчетов даются общие рекомендации для возможного последующего применения метода на каком-либо реальном месторождении и выбора системы разработки.

Список литературы:

1. Батлер Р. М. Горизонтальные скважины для добычи нефти, газа и битумов / Р. М. Батлер; пер. с англ. А. А. Козина. М.; Ижевск: Институт компьютерных исследований; Регулярная и хаотическая динамика, 2010. 536 с.

2. Фёдоров К. М. Сравнительный анализ различных схем размещения скважин для технологии парогравитационного дренажа / К. М. Фёдоров, А. Я. Гильманов, А. П. Шевелёв // Российская нефтегазовая техническая конференция SPE (15-17 октября, Москва, Россия). 2018. Статья № SPE-191494-18RPTC-RU. 12 с. DOI: 10.2118/191494-18RPTC-RU

3. Шевелёв А. П. Расчет характеристических параметров процесса парогравитационного дренажа и увеличение коэффициента охвата пласта / А. П. Шевелёв, А. Я. Гильманов // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. 2019. Том 5. № 1. С. 69-86. DOI: 10.21684/2411-7978-2019-5-1-69-86

4. Akin S. Mathematical modeling of steam-assisted gravity drainage / S. Akin // Computers & Geosciences. 2006. Vol. 32. № 2. Pp. 240-246. DOI: 10.1016/j.cageo.2005.06.007

5. Butler R. M. Theoretical studies on the gravity drainage of heavy oil during in-situ steam heating / R. M. Butler, G. S. McNab, H. Y. Lo // Canadian Journal of Chemical Engineering. 1981. Vol. 59. № 4. Pp. 455-460. DOI: 10.1002/cjce.5450590407

6. Chung K. H. Geometrical effect of steam injection on the formation of emulsions in the steam-assisted gravity drainage process / K. H. Chung, R. M. Butler // The Journal of Canadian Petroleum Technology. 1988. Vol. 27. № 1. Pp. 36-42.

7. Dong X. An empirical correlation to predict the SAGD recovery performance / X. Dong, H. Liu, J. Hou, Z. Chen, T. Zhang // Society of Petroleum Engineers. 2015. Article № SPE-176410-MS. 16 p. DOI: 10.2118/176410-MS

8. Edmunds N. R. Effective application of steam assisted gravity drainage of bitumen to long horizontal well pairs / N. R. Edmunds, S. D. Gittins // The Journal of Canadian Petroleum Technology. 1993. Vol. 32. № 6. Pp. 49-55. DOI: 10.2118/93-06-05

9. Ferguson F. R. S. Steam-assisted gravity drainage model incorporating energy recovery from a cooling steam chamber / F. R. S. Ferguson, R. M. Butler // The Journal of Canadian Petroleum Technology. 1988. Vol. 27. № 5. Pp. 75-83. DOI: 10.2118/88-05-09

10. Heidari M. Steam-assisted gravity-drainage performance with temperature-dependent propeties — a semianalytical approach / M. Heidari, S. H. Hejazi, S. M. Farouq Ali // SPE Journal. 2017. Vol. 22. № 3. Pp. 902-911. DOI: 10.2118/175036-PA

11. Hu C. Study on development well pattern of combined steam drive and gravity drainage in a reservoir with interbeds and its application: a case study / C. Hu, T. Zhang, Z. Wang, B. Han, G. Zhou, M. Ge, Z. Zou // SPE EOR Conference at Oil and Gas West Asia (26-28 March, Muscat, Oman). 2018. Article № SPE-190386-MS. 12 p. DOI: 10.2118/190386-MS

12. Reis J. C. A steam-assisted gravity drainage model for tar sands: linear geometry / J. C. Reis // The Journal of Canadian Petroleum Technology. 1992. Vol. 31. № 10. Pp. 14-20. DOI: 10.2118/92-10-01