fluidaperekah1

7/31/2019 FLUIDAPEREKAH1

1/4

FLUIDA PEREKAH

Fluida perekah / fracturing fluids adalah fluida yang digunakan pada operasi

perekahan hidraulik untuk menghantarkan daya pompa ke batuan formasi sehingga

memungkinkan terjadinya perekahan batuan dan sebagai pembawa material pengganjal kedalam rekahan. Fluida perekah tersebut akan dipompakan pada beberapa tingkat (stages)

yang masing-masing mempunyai fungsi tersendiri. Secara garis besar, selain digunakan untuk

memulai perekahan dan memperluas rekahan, fluida perekah juga harus dapat memperlebar

rekahan, mentransport dan menempatkan proppant, mempunyai sifat low fluid loss

(kehilangan fluidanya sedikit) waktu crosslink-nya terkontrol, dan tidak mahal. Juga tidak

menyebabkan friksi yang besar di tubing, mudah dibersihkan dengan clean-up (dimulainya

produksi kembali), kompatibel dengan formasi dan fluidanya, mudah dicampur, aman untuk

personalia, dan relatif murah. Pembahasan mengenai fluida perekah meliputi pembahasan

mengenai mekanika fluida yaitu: rheologi, leak off, hidrolika perekahan dan pemilihan fluida

dasar serta additifnya.

1. MEKANIKA FLUIDA HYDRAULIC FRACTURINGMekanika fluida untuk pekerjaan perekahan hidraulik meliputi rheology, fluid loss

(leak off) dan hidrolika fluida perekah yang terdiri dari pembahasan mengenai kehilangan

tekanan aliran dan horse power pompa yang diperlukan.

1.1. Rheologi Fluida Perekah

Pada pekerjaan hydraulic fracturing, rheology merupakan sifat aliran fluida yang

digunakan untuk mendapatkan harga viskositas yang cukup. Viskositas fluida perekah perlu

direncanakan dengan baik karena viskositas merupakan salah satu parameter yang penting

dalam keberhasilan pekerjaan hydraulic fracturing. Viskositas fluida perekah tersebut,

dipengaruhi oleh banyak faktor seperti regim aliran, temperatur dan konsentrasi proppant.

Berdasarkan hubungan shear stress () dan shear rate (), fluida di alam dapatdikelompokan menjadi tiga macam, yaitu Newtonian, Bingham Plastic, dan Power Law.Fluida newtonian adalah fluida yang mempunyai hubungan linier antara shear stress dan

shear rate (viskositasnya konstan) atau dengan kata lain viskositasnya hanya dipengaruhi oleh

perubahan temperatur. Sedangkan untuk fluida non-Newtonian (power law dan bingham

plastic), viskositasnya selain dipengaruhi oleh temperatur juga dipengaruhi oleh perubahan

shear stress dan shear rate. Gambar 1 memperlihatkan plot vs untuk tiga macam fluida.

Gambar 7.

Harga Shear Rate vs Shear stress pada Fluida Newtonian dan Non-Newtonian(8)


2/4

Untuk fluida Newtonian berlaku Persamaan :

)/( dydu .................................................................. .......... (1)

Keterangan :

= Viskositas, cp

= Shear stress, lbf/ft2

= Shear rate, sec-1

Sedangkan untuk fluida bingham plastic berlaku :

= + y ...(2)

Keterangan :

y = yield point (fluida Newtonian = 1)

Untuk fluida perekah, yang berlaku adalah fluida power law, karena sifat dari fluida

power law yang viskositasnya selain dipengaruhi oleh temperatur juga dipengaruhi oleh shear

stress dan shear rate, di mana viskositas fluida akan turun dengan berkembangnya shear rate.Pada fluida power law berlaku hubungan :

nK ' ............................................................................ ................ (3)

Keterangan :

K = consistency index, lbf-secn/ft

2

n =power law index. (untuk n = 1, maka fluidanya Newtonian)

Pada Gambar 2. memperlihatkan plot (shear stress) vs (shear rate) pada fluidapower law dalam skala log-log. Untuk log-log plot berlaku hubungan :

'logloglog nK ..................................................... ................... (4)

Gambar 8.

Hubungan Shear Stress dan Shear Rate Fluida Power Law pada Log-log Plot

Untuk menentukan apparent viscosity fluida perekah, maka perlu diketahui terlabih

dahulu harga K, dan n. Harga K ditentukan dengan uji laboratorium. Dalam pengukuran

dengan alat di laboratorium, kalau aliran terjadi di sekitar silinder (misalnya di annulus) makadibuat faktor K yang berhubungan dengan flow behavior index, n = n. Bila B = rcup/rbob, rcup


3/4

adalah radius dalam (misalnya tubing O.D.) dan rbob = radius cup yang luar (misalnya casing

I.D.) maka berlaku hubungan :

'

'/2

2'/2

)1('

)1(' n

n

n

BBn

BBKK

.................................................... ................ (5)

Untuk aliran fluida perekah pada pipa berlaku :

'

'4

1'3'

n

pipan

nKK

......................................................... ..................... (6)

Sedangkan untuk slot (antara dua pipa, annulus atau pada rekahan) berlaku :

'

'3

1'2'

n

slotn

nKK

............................................................ ................... (7)

Pada saat fluida perekah mengalir, besarnya shear rate akan berubah tergantung regim

aliran yang terjadi, dimana hal ini dipengaruhi oleh daerah yang dilewati oleh aliran fluida

perekah sehingga harus dihitung pula besarnya harga shear rate tersebut. Besarnya shear rate

dapat dihitung dengan persamaan berikut :

Untuk aliran fluida perekah pada pipa, harga shear rate dapat didekati dengan

persamaan :

d

u

n

n 8

'4

1'3'

.................................................................................. (8)

Keterangan :

d = diameter pipa, ft

u = superficial velocity = q/A, ft/sec

Sedangkan besarnya shear rate untuk slot yang menyerupai geometri rekahan dapat

dihitung dengan persamaan :

w

u

n

n 6

'3

1'2'

.................................................................................. (9)

Keterangan :

w = lebar slot atau rekahan, inch u = superficial velocity, ft/s

w = lebar rekahan, in. = hw

q

5615.0

q = laju injeksi dalam bbl/menit (bpm), h = tinggi rekahan, ft,

Dengan demikian, perhitungan untuk menentukan apparent viscosity dapat

dinyatakan sebagai berikut :

'1'

'880.47napp

K

cp ....................................................................... (10)


4/4

Fluida perekah merupakan fluida yang bersifat power law yang sangat sensitif

terhadap temperatur tinggi, sehingga selain dipengaruhi oleh regim aliran, viskositasnya juga

akan mudah berubah oleh karena pengaruh temperatur. Pada temperatur tinggi, Polymer

dapat mengalami degradasi dengan cepat sehingga viskositas fluida perekah akan turun.

Karena itu perlu dilihat berapakah harga temperatur kerja polymer yang bersangkutan yang

dapat dilihat dari setiap buku service companies (kontraktor). Gambar 3. berikut inimemperlihatkan contoh efek temperatur pada viskositas fluida perekah 40 lb/1000 gal HPG.

Gambar 9.

Efek Temperatur pada Viskositas untuk 40 lb/1000 gal HPG

Selain dipengaruhi oleh regim aliran dan temperatur, viskositas fluida perekah juga

dipengaruhi oleh konsentrasi material pengganjal (proppant) yang terdapat didalamnya,

semakin tinggi kadar proppant maka viskositas relatif fluida perekah akan semakin naik,

seperti tampak dalam Gambar 4. yang memperlihatkan harga viskositas fluida perekah pada

suatu harga n yang dipengaruhi oleh kadar proppant.

Gambar 10.

Pengaruh kadar proppant terhadapViskositas fluida perekah pada

suatu harga n

fluidaperekah1

Documents