Паро-гравитационный дренаж Steam Assisted Gravity Drainage (SAGD)

Описание метода

Две параллельные горизонтальные скважины бурятся на расстоянии ~5 м одна над другой по вертикали. Пар закачивается в залежь через верхнюю скважину, образуется паронасыщенная зона (паросборник, steam chamber), в которой, в основном, сохраняется температура пара при существующем давлении. Происходит уменьшение вязкости нефти за счёт нагрева. Нагретая нефть и водный конденсат в пласте под действием силы тяжести, поступают в нижнюю горизонтальную скважину (гравитационное дренирование), из которой они извлекаются на поверхность.

Существует два вида процесса дренирования:

  • Потолочное дренирование: увеличение паросборника в высоту:
    • Увеличение в высоту протекает нерегулярно, но достаточно быстро, пока не будет ограничено верхней частью залежи;
    • Скорость подъёма составляет порядка 0,1 м/день (можно принимать для расчётов исходя из толщины нефтенасыщенной части коллектора). Во время подъема паросборника дебит нефтеотдачи увеличивается достаточно быстро, достигает максимума и затем, по мере развития процесса, падает.
  • Наклонное дренирование: увеличение паросборника в сторону:
    • Граница паросборника очень стабильно движется в стороны и вниз (стабилизируется силой тяжести);
    • Нефть остается горячей и во время своего истечения в нижнюю эксплуатационную скважину.

Темпы добычи нагретых флюидов, пароконденсата и, возможно, растворенного / выделяющегося газа поддерживаются на таком уровне, чтобы избежать добычи горячего пара (достижимо при помощи паросепаратора).

Добыча и закачивание пара продолжается до тех пор, пока темп добычи нефти и нефтепаровой фактор не станут экономически неприемлемыми; тогда закачивание пара прекращается, и начинается продувка скважины инертным газом.

Условия применимости метода SAGD

  • Мощность пласта: от 20 до 40 метров;
  • Пористость: между 33% и 34%;
  • Насыщение нефтью: между 80% и 90%;
  • Хорошая вертикальная проницаемость.

Обзор параметров применяемого парового оборудования для метода SAGD

Режим работы непрерывный, рабочее давление в основном ниже начального пластового. Давление закачки 40-50 атм. (3-14 МПа), производительность 50 тонн пара в час, температура пара 200-250 °C. Продолжительность непрерывной закачки 3-4 месяца (Banerjee, 2012).

Компания Husky закачивает пар под давлением от 3 до 6 МПа (HUSKY OIL ENERGY, 2007) на проекте Tucker Lake SAGD project (Канада, Рисунок 8). На проекте Burnt Lake SAGD начальные давления пара было между 6 и 9 МПа, которое позже снизилось до 3 - 4 МПа. Операционное давление уменьшалось с 2002 года, когда были установлены погружные насосы и скважины перешли из режима подъёма битума паром в режим откачки битума насосами. На 2008 год давление закачки пара составляло порядка 1,2 – 1,4 МПа (CANADIAN NATURAL RESOURCES LIMITED, 2008), которое является одним из самых низких давлений метода SAGD для добычи битума из формации Clearwater Formation (Jiang Q., 2009).

Компания Grizzly Oil Sands закачивает пар под давлением 4,1 МПа парогенераторами мощностью 87 MW (Grizzly Oil Sands, December 2013).

В России на Ярегском месторождении применяется метод SAGD с параметрами: давление 0,5 – 2,5 МПа, температура 150 - 220 °С (Мирошниченко, 2010).

Преимущества и недостатки метода SAGD

Преимущества:

  • Баланс между получением пара в условиях забоя и потерями тепла, как результат - высокий коэффициент извлечения нефти (КИН) - при благоприятных условиях достигает 75%;
  • Процесс добычи нефти происходит непрерывно (важное отличие от CSS);
  • Оптимальный суммарный паронефтяной коэффициент;
  • Хороший тепловой КПД и стабильность потока;
  • Может применяться вместе с другими методами (SAGD + CSS, SAGP +газ, SAGD + растворитель).

Недостатки:

  • Значительная часть себестоимости добычи нефти связана со стоимостью парогенерации;
  • Требуется источник большого объема воды, а также оборудование по подготовке воды, имеющее большую пропускную способность;
  • Для эффективного применения технологии требуется однородный пласт сравнительно большой мощности;
  • Необходимо наличие чистых непрерывных песков для достижения высокого уровня добычи;
  • Не решение для всех видов тяжелой нефти;
  • Требуется тщательная оптимизация.

Модификации SAGD

  • Vapour Extraction (VAPEX) – извлечение нефти посредством парообразного растворителя;
  • Expanding Solvent SAGD (ES-SAGD) – парогравитационное воздействие с добавкой растворителя;
  • Solvent Aided Process (SAP) – процесс с добавкой растворителя;
  • Steam Alternating Solvent (SAS) – чередование закачки пара и растворителя;
  • Steam And Gas Push (SAGP) – закачка пара и небольшого количества неконденсируемых газов;
  • Solvent Cyclic Steam-Assisted Gravity Drainage (SC-SAGD) – процесс, совмещающий циклическое нагнетание растворителей и пара впервые введённый в 2011 году компанией Laricina Energy в Канаде;
  • Solvent Assisted SAGD (SA-SAGD);
  • Solvent Co-Injection (SCI).