aplikasi injeksi polimer untuk enhanced oil recovery

Upload: hendra-hutasoit

Post on 14-Oct-2015

150 views

Category:

Documents


30 download

DESCRIPTION

eee

TRANSCRIPT

Aplikasi Injeksi Polimer Untuk Enhanced Oil Recovery(EOR)

Aplikasi EOR untuk meninkatkan produksi migasSecara umum proses perolehan minyak (oil recovery) di reservoir terdiri dari teknikproduksi primer (primary oil recovery), teknik produksi sekunder (secondary oilrecovery), dan teknik perolehan tersier (tertiary oil recovery.PadaTeknik produksi primer (primary oil recovery), proses pengeboran pada sumurproduksi dilakukan secara natural akibat adanya gaya dorong dari reservoir. Minyakyang terdapat di reservoir mengalir sendiri secara natural melalui jalur pori menujusumur produksi akibat adanya perbedaan tekanan yang tinggi, yang berasal dari gayapengembangan batuan dan gas alam, gaya gravitasi, gaya apung dari air dan gaya tolakmenolak akibat pemadatan batuan reservoir. Efisiensi pada primary oil recoverytergantung pada tekanan natural di dalam reservoir minyak.Teknik produksi sekunder (secondary oil recovery)dilakukan ketika produksi minyakmenurun akibat terjadinya penurunan tekanan reservoir.1 Teknik secondary oil recoverydapat dilakukan dengan menginjeksikan fluida seperti air dan/atau gas ke dalamreservoir untuk meningkatkan tekanan dan volume efisiensi penyapuan minyak didalam reservoir. Berdasarkan jalur injeksi gas menuju reservoir, metode injeksi gasdapat dibagi menjadi tiga kategori, yaitu pemulihan tekanan, pertahanan tekanan, dangas pendorong.Dalam metode pemulihan tekanan, gas diinjeksikan ke formasi (hidrokarbon yangterbentuk di sekitar reservoir) melalui satu sumur, sedangkan sumur produksi lainnya ditutup sampai tekanan pulih di sepanjang reservoir. Dalam metode pertahanan tekanan,gas yang berasal dari sumur produksi ditekan dan diinjeksikan ke sumur tertentusebelum tekanan reservoir seluruhnya habis. Dalam metode ini, beberapa sumurdioperasikan sebagai sumur injeksi, dimana yang lain dioperasikan sebagai sumurproduksi. Selain gas, air juga biasa digunakan dalam metode pertahanan tekanan,dimana air diinjeksikan ke sumur produksi melalui sumur injeksi dan air akanmendorong minyak melalui batuan reservoir menuju sumur produksi, metode ini biasadisebut dengan water flooding. Dalam metode pendorong gas, gas diinjeksi ke reservoirdi bawah tekanan dan aliran gas kontinu dipertahankan dari sumur injeksi ke sumurproduksi. Aliran gas mendorong minyak dalam bentuk film atau gelembung gas menujusumur produksi.Teknik produksi tersier (tertiary oil recovery)dilakukan karena teknik primary oilrecovery dan secondary oil recovery belum dapat memproduksi minyak dari reservoirsecara optimal (kurang dari 40%)2 dan masih banyak minyak yang tertinggal direservoir. Teknik produksi tersier atau yang dikenal dengan istilah enhanced oilrecovery (EOR) dilakukan dengan menginjeksikan fluida khusus, terdiri atas teknikinjeksi termal, proses pelarutan gas dalam minyak (miscible gases), dan teknikkimiawiPada teknik injeksi termal biasanya fluida bertemperatur tinggi, seperti air panas (waterinjection) atau uap air (steam injection) diinjeksikan ke dalam formasi untukmenurunkan viskositas minyak sehingga mudah mengalir dan diharapkan tekananreservoir naik dan minyak akan terdorong ke sumur produksi. Teknik injeksi termaldapat meningkatkan efisiensi penyapuan minyak di reservoir. Pada proses pelarutanbiasanya digunakan fluida pendorong (gas hidrokarbon, CO2, nitrogen) yang akanbercampur dengan minyak yang diproduksi. Pada teknik kimiawi digunakan bahankimia (polimer atau surfaktan) yang diinjeksikan ke dalam reservoir untuk mengubahsifat dari minyak agar mudah mengalir ke sumur produksi. Teknik kimiawi (polimeratau surfaktan) dapat meningkatkan efisiensi penyapuan dan efisiensi pendesakanminyak di reservoir. Surfaktan dapat menurunkan tegangan antarmuka antara minyakdan air, sehingga mampu membawa minyak yang berada pada pori batuan ke sumurproduksi, sedangkan polimer dapat menaikkan viskositas fluida sehingga dapatmendorong minyak dengan lebih optimal.1. Apa itu Injeksi PolimerInjeksi polimer merupakan salah satu teknik kimiawi yang digunakan dalam prosesperolehan minyak atau enhanced oil recovery (EOR). Injeksi polimer banyak digunakandalam teknik EOR karena teknik aplikasinya relatif sederhana dan recovery yangdidapat relatif besar dibandingkan dengan injeksi air secara konvensional. Dalam prosesproduksi dengan injeksi air biasanya sering terjadi fenomena air mengalir terlebihdahulu daripada minyak secara tidak merata dan biasanya terjadi pada reservoir yangheterogen.Polimer dapat meningkatkan viskositas fluida (air) dan berperan dalam mendorong danmendesak minyak supaya lebih optimal. Injeksi polimer dapat menurunkan mobilitasfluida dan meningkatkan viskositasnya. Polimer yang terlarut dalam air digunakansebagai viscosifying agent yang dapat mengontrol mobilitas fluida injeksi (water base)untuk meningkatkan efisiensi penyapuan. Polimer mengurangi efek negatif karenaadanya variasi permeabilitas dan rekahan dalam reservoir heterogen. Injeksi polimerterdiri atas beberapa tahap, yaitu preflush (pengondisian reservoir), additional oilrecovery (oil Bank), injeksi larutan polimer untuk mengontrol mobilitas fluida, injeksiair bebas mineral (fresh water buffer) untuk melindungi polimer, dan injeksi fluidapendorong (driving fluid) berupa air. Gambaran sistem Injeksi Polimer dapat di lihat di bawah ini

Gambaran Sistem Injeksi PolimerDalam produksi minyak dengan menggunakan teknik EOR, polimer berperan sebagaiberikut di antaranya :1. Sebagai agen untuk meningkatkan performa air yang diinjeksikan ke reservoirdengan cara menghalangi daerah yang memiliki konduktivitas tinggi.2.Sebagai agen pengikat silang (cross-linked) di daerah konduktivitas tinggi di dalamsumur di reservoir. Dalam proses ini polimer diinjeksikan dengan suatu kation logamanorganik yang akan dicross-link sehingga molekul polimer akan mengelilingpermukaan logam tersebut.3.Sebagai agen untuk memurunkan mobilitas air atau rasio mobilitas air-minyak(water-oil).2. Pemanfaat Injeksi Polimer untuk EORKarakteristik polimer yang dapat diaplikasikan dalam teknik EOR di antaranya haruslarut dalam air, memiliki viskositas yang tinggi pada konsentrasi yang rendah, memilikiketahanan termal yang baik (tidak terdegradasi pada suhu tinggi), dan juga memilikikestabilan mekanik, dan salinitas yang baik.1 Ada dua jenis polimer yang dapatdigunakan dalam aplikasi EOR yaitu polimer sintetis seperti hydrolized polyacrylamide(HPAM) dan biopolimer seperti polisakarida dan turunannya misalnya xanthan gum,kitosan, selulosa, sodium carboxymethyl cellulose (CMC), dan hydroxyl ethyl cellulose(HEC).

Pemanfaatan Polimer untuk EORAlasan lebih banyak dipakainya polimeruntuk EOR adalah:a. identik dengan waterfloodingb. teknik aplikasinya relative sederhanac. biaya yang diperlukan relative kecild. recovery yang didapat relative besar.Polimer yang baik harus memiliki karakteristik berikut, yaitu :1. Tidak memiliki ikatan -O- di rantai utama (backbone) untuk meningkatkanstabilitas termal2. Memiliki gugus ionik hidrofilik yang bermuatan negatif untuk mengurangi absorpsipolimer pada permukaan batuan3. Memiliki viskositas yang tinggi4. Memiliki gugus hidrofilik nonionik untuk meningkatkan ketahanan terhadap zatkimia.Polimer turunan selulosa yang sering digunakan untuk aplikasi EOR adalahcarboxymethyl cellulose (CMC) dan hydroxyl ethyl cellulose (HEC)dan xanthan gum.HEC dan CMC memiliki ketahanan yang baikterhadap shear rate dan temperatur yang tinggi. Xanthan gum memiliki ketahanantermal yang baik karena strukturnya yang komplek akibatnya penurunan viskositasxanthan gum sangat kecil seiring dengan meningkatnya temperatur. Xanthan gum jugamemiliki ketahanan terhadap salinitas yang baik sehingga xanthan lebih sering dipakai dalam aplikasi EOR dibandingkan polimer lain meskipun harganya mahal. Jenispolimer lain yang bisa digunakan untuk aplikasi EOR adalah poliakrilat yang memilikiketahanan terhadap shear rate dan memiliki kestabilan termal yang lebih baikdibandingkan polimer lainnya, namun ketahanan terhadap salinitas rendah akibatadanya gugus karboksil.Tahapan Polymer flooding:a. Pre flush (pengkondisian reservoir)b. Oil bank (Recovery target)c. Polymer solution (mobility control)d. Fresh Water buffer (Polymer protection)e. Driving Fluid (water)Faktor yang mempengaruhi kualitas polymer:a. SalinityTingkat keasaman suatu reservoir. Hal ini bisa merusak ikatan kimia polymerb. HardnessJumlah kation dalam campuran polymer dan reaksi dengan fluida di reservoir

DASAR-DASAR ENHANCED OIL RECOVERY (EOR)Lapangan hidrokarbon setelah sekian lama diproduksikan akan mengalami penurunan produksi karena force/tenaga untuk mengeluarkan fluida ke dalam sumur sudah semakin berkurang. Berkurangnya tenaga pendorong bisa terlihat dengan dipasangnya pompa atau gas lift pada sumur sembur alam (natural flow) yang tidak dapat mengalir dengan sendirinya. Begitupun sumur pompa atau gas lift yang lambat laun akan menjadi kering. Untuk menambah pengurasan lapangan dan drive force, dikembangkan teknik-teknik yang kemudian disebut dengan Enhanced Oil Recovery (EOR) atau Improved Oil Recovery (IOR). Selanjutnya akan dibahas jenis-jenis teknik EOR.

I. INJEKSI AIR (WATER FLOOD)Injeksi air merupakan salah satu metoda EOR yang paling banyak dilakukan sampai saat ini. Biasanya injeksi air digolongkan ke dalam injeksi tak tercampur.Alasan-alasan sering digunakannya injeksi air ialah:- Mobilitas yang cukup rendah- Air cukup mudah diperoleh- Pengadaan air cukup murah- Berat kolom air dalam sumur injeksi turut menekan, sehingga cukup banyak mengurangi besarnya tekanan injeksi yang perlu diberikan di permukaan; jika dibandingkan dengan injeksi gas, dari segi ini berat air sangat menolong.- Air biasanya mudah tersebar ke seantero reservoir, sehingga menghasilkan efisiensi penyapuan yang cukup tinggi.- Effisiensi pendesakan air juga cukup baik. sehingga harga Sor sesudah injeksi air = 30% cukup mudah didapat.

Gambar Pattren Water Flooding

Pemakaian injeksi air sebagai meloda untuk menaikan peralehan minyak dimulai pada tahun 1880 setelah John F. Carll menyimpulkan bahwa air tanah dari lapisan yang lebih dangkal dapat membantu produksi minyak. Secara tidak sengaja, hal telah terjadi sebelum di Pennsylvania opada tahun 1865. Tujuan Injeksi airadalah mengimbangi penurunan tekanan reservoir dengan menginjeksikan air ke dalam reservoir.

II. INJEKSI AIR DITAMBAH ZAT-ZAT KIMIA TERTENTUSetelah injeksi air telah maksimum diaplikasikan, terdapat beberapa cara untuk menambah efisiensi injeksi dengan cara menambahkan zat-zat kimia tertentu kedalam air injeksi yang akan diinjeksikan.1. SurfactantSurfactant berfungsi untuk menurunkan tegangan pcrmukaan, tekanan kapiler campuran polimer, alkohol, sulfonate), menaikkan efesiensi pendesakan dalam skala pori, mikropis.2. PolymerPolymer berfungsi untuk memperbaiki perbandingan mobilitas minyak-air. Untuk menaikkan efesiensi pengurasan secara luas, makrokopis. Sering dipakai berselang-seling dengan surfactant. Injeksi Polymer efektif untuk reservoir dengan viskositas minyak tinggi (sampai 200 cp).Jenis-jenis polimer yang paling sering dipakai:- polycrylamide- polysaccharideGambar Sumur Injeksi Surfactant

III. INJEKSI TERMALInjeksi termal dilakukan dengan menginjeksikan fluida panas yang temperatur jauh lebih besar jika dibandingkan temperatur fluida reservoir. Injeksi Termal berfungsi menurunkan viskositas minyak atau membuat minyak berubah ke fasa uap, juga mendorong minyak ke sumur-sumur produksi.Jenis-jenis Injeksi termal antara lain:1. Stimulasi uap (steam soak, huff and puff)Yang diinjeksikan biasanya campuran uap dan air panas dengan komposisi yang berbcda-beda.

Gambar Thermal Oil Recovery

2. Pembakaran di tempat (In-situ Combustion)Menginjeksikan udara dan membakar sebagaian minyak ini akan menurunkan viskositas, mengubah sebagian minyak menjadi uap dan mendorong dengan pendesakan gabungan uap, air panas dan gas.3. Injeksi air panas.

IV. INJEKSI GAS CO2CO2 mudah larut dalam minyak bumi namun sulit larut pada air. Karena itu beberapa hal yang penting dan berguna dalam proses EOR ketika minyak bumi terjenuhi oleh CO2 adalah :1. Menurunkan viskositas minyak dan menaikkan viskositas air.2. Menaikkan volume minyak (swelling) dan menurunkan densitas minyak3. Memberikan efek pengasaman pada reservoir karbonat.4. Membentuk fluida bercampur dengan minyak karena ekstraksi, penguapan, dan pemindahan kromatografi, sehingga dapat bertindak sebagai solution gas drive.Mekanisme dasar injeksi CO2 adalah bercampurnya CO2 dengan minyak dan membentuk fluida baru yang lebih mudah didesak daripada minyak pada kondisi awal di reservoir.Ada 4 jenis mekanisme pendesakan injeksi CO2 :1. Injeksi CO2 secara kontinyu selama proses EOR.2. Injeksi slug CO2, diikuti air.3. Injeksi slug CO2 dan air secara bergantian.4. Injeksi CO2 dan air secara simultan.

Gambar Injeksi CO2

Injeksi CO2 dan air secara simultan terbukti merupakan mekanisme pendesakan yang terbaik di antara keempat metode tersebut (oil recovery-nya sekitar 50%). Disusul kemudian injeksi slug CO2 dan air secara bergantian. Injeksi langsung CO2 dan injeksi slug CO2 diikuti sama buruknya dalam kemampuan mengambil minyak sekitar 25%). Agar tercapai pencampuran antara CO2 dengan minyak, maka tekanan di reservoirharus melebihi MMP (Minimum Miscibility Pressure), harga MMP dapat diperoleh dari hasil percobaan di laboratorium atau korelasi. Sumber CO2 alami adalah yang terbaik, baik dari sumur yang memproduksi gas CO2 yang relatif murni atau dari pabrik yang mengolah gas hidrokarbon yang mengandung banyak CO2 sebagai kontaminan. Sumber yang lain adalah kumpulan gas (stack gas) dari pembakaran batubara (coal-fired). Alternatif lain adalah gas yang dilepaskan dari pabrik amoniak. Desain yang dilakukan dalam injeksi CO2 ke reservoir minyak adalah menentukan banyaknya air yang digunakan untuk menaikkan tekanan reservoir sehingga proses pencampuran CO2 dengan minyak dapat berlangsung, menentukan kebutuhan CO2 yang akan diinjeksikan ke reservoir yang didorong oleh gas N2, menentukan tekanan injeksi (dipermukaan) CO2 ke reservoir yang tidak melebihi tekanan formasi.

V. PEMILIHAN METODA EORDari beberapa metoda EOR yang ada, harus ditentukan metoda mana yang paling tepat yang sesuai dengan karakteristik reservoir. Besaran-bcsaran berikut yang harus diperhatikan dalam pemilihan metoda EOR:- Kebasahan (Wettability) batuan- Sifat-sifat batuan reservoir (petrofisik), seperti permeabilitas, porositas- Jenis batuan (satu pasir, carbonatc dan lain-lain).- Jenis minyak (viskositas).- Tekanan temperatur reservoir, surfactant & polimer: T < 250F- Kegaraman air formasi.- Saturasi minyak yang tersisa yang dapat bergerak- Cadangan- Kemiringan reservoir- Ekonomi