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Keywords:

  • steam-assisted gravity drainage (SAGD);
  • thermal oil recovery;
  • enhanced oil recovery;
  • oil mobility

Abstract

The use of steam-assisted gravity drainage (SAGD) to recover bitumen from Athabasca deposits in Alberta has been growing. Butler [Butler, J. Can. Pet. Tech. 1985;24:42–51] derived a simple theory to calculate the production rate of oil during SAGD in an ideal reservoir. This simple and useful theory made several assumptions about the properties of the reservoir and operating conditions of the process. The theory also assumed that the highest mobility oil is at the edge of the steam chamber and that the oil phase velocity is highest at the chamber edge and reduces with distance into the oil sand. This research examines flow conditions at the edge of the steam chamber. Specifically, a new theory is derived that takes into account the impact of oil saturation and relative permeability on the oil mobility profile at the edge of a steam chamber. It is shown that the flow behaviour at the edge of a steam chamber is more complex and is not fully represented by Butler's theory. Contrary to Butler's theory, the oil mobility has its maximum some distance away from the edge of the steam chamber. The results reveal that the higher the thermal diffusivity of the oil sand, the deeper the location where the oil phase velocity is maximum. The developed model has been validated against published experimental and field data.

On a enregistré une forte augmentation de l'utilisation du procédé de drainage gravitaire en présence de vapeur (technique SAGD) pour récupérer le bitume naturel des gisements de l'Athabasca, Alberta. Butler (1985) a mis en place une théorie simple pour calculer le taux de production de pétrole durant l'utilisation de la technique SAGD dans un réservoir idéal. Cette théorie simple et utile fait plusieurs hypothèses sur les propriétés du réservoir et les conditions opératoires du processus. La théorie suppose également que le pétrole ayant la mobilité la plus élevée se trouve au bord de la chambre de vapeur et que la vélocité de la phase huileuse est à son niveau le plus élevé au niveau du bord de la chambre et qu'elle diminue ensuite avec la distance à l'intérieur des sables bitumineux. Ce travail de recherche examine les conditions d'écoulement au niveau des bords de la chambre de vapeur. De façon plus spécifique, une nouvelle théorie est mise en place en tenant compte de l'impact de la saturation en pétrole et de la perméabilité relative sur le profil de mobilité du pétrole au niveau des bords de la chambre de vapeur. On montre que le comportement de l'écoulement au niveau des bords d'une chambre de vapeur est plus complexe que prévu et qu'il n'est totalement représenté par la théorie de Butler. Contrairement à la théorie de Butler, la mobilité du pétrole présente son maximum à une certaine distance à l'écart des bords de la chambre de vapeur. Les résultats révèlent que plus la diffusivité thermique des sables bitumeux est élevée, plus le lieu de vélocité maximale de la phase huileuse est profond. Le modèle développé a été validé contre des données expérimentales publiées et des données obtenues sur le terrain.