Study on Synergistic Effect of Directional Chemical Reaction⁃Assisted SAGD under Three⁃Dimensional Physical Simulationon

doi:10.12422/j.issn.1006-396X.2025.04.007

Abstract

Abstract:

In the process of heavy oil thermal recovery using SAGD (Steam?Assisted Gravity Drainage) technology, conventional thermal recovery boilers are mainly used for heat generation. When steam is used as the heat?carrying medium, problems such as a short water breakthrough time and low heat utilization efficiency are often encountered, resulting in low oil recovery. Changing the heat generation method to reduce water injection while ensuring heat injection is of great significance for thermal recovery.Based on the analysis of directional chemical reaction products and combined with large?scale three?dimensional physical simulation experiments, the feasibility of directional chemical reactions was verified, the expansion law of the temperature field in directional chemical reaction?assisted SAGD was clarified, and the characteristics of production curves at different mining stages were analyzed and evaluated.The results show that among the products of the directional chemical reaction, the liquid fluid is mainly C₅-C₂₀, and the gaseous substances are mainly CH₄ and CO₂; the final recovery degree of SAGD development assisted by directional chemical reaction products is 76.59%, which is 19.99 percentage points higher than that of pure SAGD. The research further verifies the mechanism of the directional chemical reaction?assisted SAGD efficiency?increasing technology, providing a theoretical basis and technical support for field applications.

Key words: Heavy oil, Product analysis, 3D physical simulation, Directed chemical reaction assisted SAGD

摘要：

在SAGD（蒸汽辅助重力驱油技术）热采重油的过程中，主要采用常规热采锅炉生热。以蒸汽作为携热介质时常面临见水时间快、热利用率低等问题，导致采收率低。通过改变生热方式，在保障热量注入的前提下减少水量注入，对热采具有重要意义。基于定向化学反应产物分析，结合三维尺度大型物理模拟实验，验证了定向化学反应的可行性，明确了定向化学反应辅助SAGD的温度场的扩展规律，分析评价了不同开采阶段的生产曲线特征。结果表明，在定向化学反应的生成物中，液态流体主要为C₅-C₂₀，气态物质以CH₄和CO₂为主；利用定向化学反应产物辅助SAGD开发，最终采出程度为76.59%，比单纯SAGD提高了19.99个百分点。研究进一步验证了定向化学反应辅助SAGD增效技术的作用机理，为现场应用提供了理论依据和技术支撑。

关键词: 重油, 产物分析, 三维物理模拟, 定向化学反应辅助SAGD

CLC Number:

TE122

Tao LIN, Qiaobo WANG, Hongzhi SONG, Zhongtao YUAN, Tianliang LI. Study on Synergistic Effect of Directional Chemical Reaction⁃Assisted SAGD under Three⁃Dimensional Physical Simulationon[J]. Journal of Petrochemical Universities, 2025, 38(4): 51-57.

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https://journal.lnpu.edu.cn/syhg/EN/Y2025/V38/I4/51

Figures/Tables 9

Fig.1 Three?dimensional simulation experimental device for heavy oil thermal recovery

Table 1 Experimental parameters of prototypes and models

参数	原型	模型
注采井水平段长度/mm	10⁶	350
渗透率/mD	4 892	1 091
孔隙度/%	31	45
含油饱和度	0.68	0.85
油藏温度/℃	8	25
油藏压力/MPa	1.5	1.5
原油黏度/（mPa·s）	1.75×10⁶（8 ℃）	1.00×10³（50 ℃)
注汽速度/（mL $⋅$ min^-1）	420	15
注汽温度/℃	280	280

Table 1 Experimental parameters of prototypes and models

参数	原型	模型
注采井水平段长度/mm	10⁶	350
渗透率/mD	4 892	1 091
孔隙度/%	31	45
含油饱和度	0.68	0.85
油藏温度/℃	8	25
油藏压力/MPa	1.5	1.5
原油黏度/（mPa·s）	1.75×10⁶（8 ℃）	1.00×10³（50 ℃)
注汽速度/（mL $⋅$ min^-1）	420	15
注汽温度/℃	280	280

Fig.2 Produced fluids from directional reactions collected in cold and hot traps

Fig.3 Viscosity?temperature curves of the produced fluid

Fig.4 Carbon number distribution of reaction fluid

Fig.5 The composition of the gas produced

Fig.6 Curves of oil and liquid production rates at different PV numbers

Fig.7 Curves of the degree of production and water cut at different PV numbers

Fig.8 Temperature field during displacement of SAGD and directional chemical reaction products+SAGD

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