Predicting downhole natural separation efficiency by a correlation

Richard Márquez and Mauricio Prado

The University of Tulsa. Arizona, USA. rmarquez@luz.edu.ve ; Mauricio-prado@utulsa.edu Phone: 0414-6137946 (Vzla); 001-918-6315163 (USA).

Abstract

Quantifying the downhole natural separation efficiency will help to minimize the presence of free gas at pump intake and to avoid certain operational problems, such as: gas lock, surging, cavitation, over heat, among others, in systems of artificial lift by pumps. In the last few years, the University of Tulsa Artificial Lift Projects (TUALP) experimental facilities were used to obtain important experimental data on natural separation. This data has allowed the development of simplified models such as Alhanati [1] and Serrano [9]. Even though previous models have been able to estimate the natural separation efficiency, both models never considered the effect of important variables as the slip velocity in the radial direction and the geometric characteristic of the bottomhole completion. This paper presents a new correlation obtained from TUALP experimental data. This work is different than previous simplified models since it considers the drag effect in the radial direction. This new model represents a simple and reliable tool, which allows a robust estimate of the natural separation efficiency with a higher accuracy.

Key words: Natural separation, free gas, slip velocity, artificial lift.

Predicción de la eficiencia de separación natural en fondo de pozo mediante una correlación

Resumen

Cuantificar la eficiencia de separación natural en el fondo del pozo permitiría minimizar la presencia de gas libre a la entrada de la bomba y evitar ciertos problemas operacionales, tales como: fluctuaciones de producción, cavitación, sobre calentamiento, entre otros, en sistemas de levantamiento artificial mediante bombas. En los últimos años, las facilidades experimentales del proyecto de levantamiento artificial de la Universidad de Tulsa (TUALP) han sido utilizadas para obtener importante data experimental sobre separación natural. Esta data ha permitido el desarrollo de modelos simplificados como de Alhanati [1] y Serrano [9]. Aun cuando estos modelos han permitido estimar la eficiencia de separación natural, ambos modelos nunca han considerado el efecto de importantes variables como la velocidad de deslizamiento en la dirección radial y las características geométricas de la completación del pozo. Este artículo presenta una nueva correlación obtenida de data del TUALP. Este trabajo es diferente de anteriores modelos simplificados ya que considera el efecto de arrastre en la dirección radial. Este nuevo modelo representa una simple y confiable herramienta, la cual permite estimar la eficiencia de separación natural con un alto grado de exactitud.

Palabras clave: Separación natural, gas libre, velocidad de deslizamiento, levantamiento artificial.