甲烷辅助多分支井蒸汽辅助重力泄油（MAM-SAGD）技术：非均质储层超稠油开采的创新方法

《Fuel》：Experimental study of methane-assisted multi-lateral injector SAGD processes as a novel method for extra-heavy oil recovery in heterogeneous reservoirs

针对传统蒸汽辅助重力泄油（SAGD）技术蒸汽消耗高、能量损失大及环境负面影响等问题，研究人员提出甲烷辅助多分支井SAGD（MAM-SAGD）新方法。通过大规模实验证实，该技术结合多分支井与CH4 协同作用，使采收率提升至49.05%（达SAGD的3倍），并显著降低泥岩屏障负面影响，为超稠油高效绿色开发提供实验依据。

　　

论文解读
全球能源需求持续增长，超稠油作为重要非常规资源，其开采技术面临巨大挑战。传统蒸汽辅助重力泄油（Steam-Assisted Gravity Drainage, SAGD）虽效率较高，但存在蒸汽消耗量过大（每产1桶油排放80kg CO₂
）、能量损失超50%及储层非均质性（如泥岩屏障）制约蒸汽腔扩展等问题。如何实现高效、低碳开采成为行业痛点。

中国的研究团队创新性提出甲烷辅助多分支井SAGD（MAM-SAGD）技术，通过结合多分支井扩大泄油面积与CH₄
降低热损失的双重优势，在大型物理实验中系统评估其性能。研究发现，MAM-SAGD采收率高达49.05%，较传统SAGD提升3倍，其中多分支井贡献70.8%，CH₄
贡献29.2%。泥岩屏障对SAGD、多分支井SAGD（M-SAGD）和MAM-SAGD的负面影响依次递减（36.2%→32.6%→26.3%）。研究还优化了CH₄
注入时机（晚期）、蒸汽-甲烷体积比（R_sm
）及主-分支井垂向距离（D_v
）等关键参数。该成果发表于《Fuel》，为超稠油绿色开发提供重要技术路径。

关键技术方法
研究采用大型物理模拟装置（尺寸未公开），以加拿大Mackay River超稠油（粘度-温度曲线测定）为样本，模拟非均质储层（含泥岩夹层）。通过温度场监测、产液组分分析及三维模型构建，对比SAGD、M-SAGD与MAM-SAGD的蒸汽腔扩展规律与采收率差异。实验重点控制CH₄
注入时机（T_in
）、R_sm
和D_v
等变量。

研究结果

1. MAM-SAGD的生产性能
   实验将过程分为三个阶段：早期（0-90分钟）以蒸汽预热为主，中期（90-390分钟）多分支井形成立体蒸汽腔，晚期（390分钟后）CH₄
   在顶部形成隔热层，减少热损失。最终采收率较SAGD提升逾3倍。

2. 泥岩屏障的影响
   泥岩屏障对三种工艺的抑制程度排序为SAGD > M-SAGD > MAM-SAGD。MAM-SAGD因多分支井绕流及CH₄
   的辅助加热作用，显著缓解了屏障对流体流动的阻碍。

3. 参数优化
   CH₄
   在晚期注入可避免早期干扰蒸汽腔发育；适中的R_sm
   （未披露具体值）与合理的D_v
   能平衡热效率与泄油范围。

结论与意义
MAM-SAGD通过多分支井扩展泄油通道与CH₄
隔热降耗的协同效应，成为非均质储层超稠油开采的突破性方案。该技术不仅大幅提升采收率，还降低碳排放与能源消耗，符合全球能源转型趋势。未来需结合数值模拟进一步优化现场应用方案。研究获中国国家自然科学基金（52474074）和山东省自然科学基金（ZR2021ME005）支持。