Analysis of models for porosity evolution in reservoir during steam injection

Abstract

Depletion of traditional hydrocarbon reserves leads to the development of extracting methods for heavy crude oil and bitumen characterized by extremely high viscosity. The most effective technology is the steam-assisted gravity drainage. The aim of this method is to decrease oil viscosity by injection of hot steam into the reservoir. Increase of temperature, pore pressure and change of stress-strain state during this process significantly affect porosity which is the key storage parameter of the reservoir. This work is devoted to the analysis of models for porosity evolution during the steam-assisted gravity drainage process. The authors have developed an original model to describe steam-assisted gravity drainage which includes the mass balance equation for a three-phase flow, the energy balance equation involving latent heat due to vaporization/condensation of water/steam and Darcy’s law for fluid filtration. Numerical implementation of the proposed equations was based on the pressure-saturation algorithm. The results have shown a substantial qualitative and quantitative disagreement between the considered models. Coupling of porosity with volumetric strain leads to the rise of its magnitude. Models relating porosity to pore pressure show simultaneous existence of high-porous (near the injection well) and low-porous (near the production well) areas. In case when porosity is dependent on effective stress a circular area of a compacted soil is formed. Therefore, to obtain a correct estimation of the oil production rate in an arbitrary reservoir it is necessary to define the prevailing mechanism of porosity evolution (volumetric strain, pore pressure or effective stress).

Численное Моделирование Фильтрации Смеси Пар-Вода-Нефть При Паротепловом Воздействии На Пласт

“…Для моделирования фазового перехода применяется модель W.H. Lee [9,10,[20][21][22]. По данной модели массовые источники и w q s q рассчитываются из следующего соотношения:…”

“…n Таким образом, описание тепло-и массопереноса смеси пар-вода-нефть слагается из уравнения несжимаемости (9), закона фильтрации Дарси (10), уравнений баланса массы (13), ( 14), замыкающего балансового соотношения (4), уравнения теплопроводности (16), а также начальных и граничных условий (17).…”

“…Теоретическому анализу теплофизических процессов, происходящих в нагреваемом нефтесодержащем пласте, посвящено большое количество работ [1 -15]. В целом можно выделить два основных подхода к моделированию теплофизических процессов в пласте: полуаналитический [2,5,6] и гидродинамический [8][9][10][11]. В рамках полуаналитического подхода авторами зачастую рассматриваются отдельные стадии SAGD [6] и отдельные участки пласта [7], используется интегральный тепловой метод [8].…”

“…Более общий подход к решению поставленной задачи -это гидродинамический подход, основанный на прямом численном решении уравнений неразрывности, баланса импульса и энергии. Зачастую он применяется как часть более общей, термогидромеханической постановки задачи вытеснения нефти в деформируемом пласте [9][10][11][12][13]. Если в рамках полуаналитического подхода фазовый состав пароводонефтяной смеси в поровом пространстве пласта, как правило, не рассматривается, то в рамках гидродинамического подхода возможен анализ временной динамики отдельных фаз: нефти, воды, пара.…”

“…Зачастую даже в рамках гидродинамического подхода авторы пренебрегают третьей фазой (пар) и рассматривают двухфазную смесь вода-нефть [14,15]. В немногочисленных исследованиях в полной, трехфазной постановке задачи [9,10] также остаются неосвещёнными некоторые важные вопросы. В первую очередь не производится анализ измене-Численное моделирование фильтрации смеси пар-вода-нефть … 111 ния со временем дебита и количества добытой отдельной фазы.…”