传统电潜泵和其他人工举升技术一般无法同时实现垂直段和水平段的排液,UpwingEnergy公司开发了一种新型井底增压人工举升技术,用于非常规气井排液,能够有效提高非常规气井产量。该举升技术基于先进的磁传感技术,目前已经在RiversidePetroleum公司配合下,进行了多口非常规气井施工。其中第一口试验井天然气产量提高了62%,排液量明显增加。
该技术的核心是全尺寸井底增压装置,主要包括高速永磁电机、磁耦合器、具有电子阻尼器的被动无源磁轴承,以及无需传感器的高频电机控制器。涉及的关键技术包括:
(1)采用微型高速永磁电机,电机布置在井下压缩机底部,可以通过流体对流冷却;
(2)采用磁力轴承技术和磁传动技术。轴承单元包括主动磁力止推轴承和被动磁力径向轴承,以支撑压缩单元的负载。磁力传动可以将电机等电子部件完全密封,减少了井下环境及液体泄漏带来的故障。与传统机械轴承和机械传动相比,最重要的优点是其高可靠性和高速旋转装置的效率,大大降低了由于物理接触带来的故障损耗;
(3)压缩机选择微型多相轴流式压缩机,流动路径相对较直,方向变化不大,较重的相(包括液相和固相)将跟随气相流动,携液能力更强。
相比传统的地面增压技术,新型井底增压人工举升技术能够做到井下压缩机尽可能靠近储层位置,从底部吸入气体降低井底流动压力以便提高天然气从储层到井底的流动速度,从而可以更有效地降低气田废弃压力,提高最终采收率。此外,通过增加垂直段和水平段气体流速携带液体至井口,对于较高气液比的气井也具有很好的排水采气效果。
具体试验井情况如下:该井垂深2000ft,水平段5000ft,水平段已经完全积液。在安装压缩装置以前,该井气体产量大概是5180m3/d,每日产出液量(利用螺杆泵)为5-7桶/天。下入井底增压装置后,气体产量稳定在8400m3/d,液量增加至9桶/天。此外,还向井中注入氮气,以将液体推至地层,防止增压装置起始工作时被淹没。