PEMILIHAN METODE STIMULASI SUMUR BERDASARKAN

PEMILIHAN METODE STIMULASI SUMUR BERDASARKAN

DATA KARAKTERISTIK RESERVOIR

LATAR BELAKANG

Penurunan produktivitas sumur karena adanya hambatan akibat yaitu yang sering disebut dengan kerusakan formasi (formation damage) dan adanya hambatan alami yaitu permeabilitas batuan yang rendah sehingga menyebabkan fluida reservoir tidak dapat bergerak secara cepat melewati reservoir

MAKSUD DAN TUJUAN

Memilih metode stimulasi sumur yang tepat berdasarkan data karakteristik reservoir sehingga dapat meningkatkan laju produksi.

DASAR TEORI

Karakteristik Reservoir terdiri dari :

A. Karakteristik Batuan Reservoir :

Komposisi kimia batuan reservoir Sifat fisik batuan reservoir : porositas, wettabilitas, tekanan kapiler, saturasi fluida, permeabilitas dan kompressibilitas.

B. Karakteristik Fluida Reservoir :

Komposisi kimia hidrokarbon dan air formasi

Sifat fisik fluida :

a. Sifat Fisik Gas : densitas, viskositas, faktor volume formasi dan

kompressibilitas.

b. Sifat Fisik Minyak : densitas, viskositas, faktor volume foramsi, kompressibilitas, dan kelarutan gas dalam minyak.

c. Sifat Fisik Air Formasi : densitas, viskositas, faktor volume formasi, kompressibilitas, dan kelarutan gas.

C. Kondisi Reservoir : tekanan dan temperatur

D. Mekanisme Pendorong : solution gas drive, gas cap drive, water drive, gravitational segregation drive, dan combination drive.

Pengumpulan data karakteristik reservoir akan mendukung kemudahan dan ketepatan terhadap perkiraan-perkiraan reservoir serta metode yang akan digunakan. Perkiraan reservoir dibedakan atas :

Perkiraan Cadangan Reservoir

1. Metoda Volumetrik (menghitung besarnya cadangan jika data yang diketahui yaitu porositas, saturasi, factor volume formasi dan reservoir tersebut belum diproduksikan)

2. Metoda Material Balance (Menghitung besarnya cadangan dan perilaku reservoir dimana data sifat fisik batuan dan fluida reservoirnya lengkap)

3. Metode Decline Curve (Digunakan setelah suatu lapangan berproduksi beberapa waktu dan sudah terjadi penurunan laju produksi)

Perkiraan Produktivitas Formasi

Produktivitas formasi adalah kemampuan dari formasi untuk mengalirkan fluida pada kondisi tekanan tertentu, biasanya dinyatakan dengan produktivitas indeks (PI). Dapat dinyatakan dengan persamaan:

Productivity Indeks (PI) dipengaruhi oleh Karakteristik Batuan Reservoir, seperti : permeabilitas & saturasi.

Karakteristik Fluida Reservoir, seperti : kelarutan gas dalam minyak, faktor volume formasi minyak, viscositas minyak.

Tekanan Draw-down

Ketebalan lapisan

Mekanisme pendorong

Produktifitas suatu formasi digambarkan dalam kurva IPR dan kurva ini sangat tergantung pada kondisi aliran fluida dalam media berpori.

I. Aliran satu fasa (minyak) dengan atau tanpa skin

Persamaan Darcy

II. Aliran dua fasa (minyak dan air)

a. Tanpa pengaruh skin

- Persamaan Darcy dalam bentuk fungsi tekanan semu

(psuedo-pressure function)

- Persamaan Vogel

b. Dengan pengaruh skin

- Persamaan Standing

- Persamaan Cauto

- Persamaan Horrison

- Persamaan Pudjo Sukarno

c. Pengaruh Faktor Turbulensi dan Skin

- Persamaan Fetkovich

III.Aliran Tiga Fasa (Gas, Minyak dan Air), Tanpa pengaruh skin - Persamaan Pudjo Sukarno

Kecenderungan Timbulnya Problem Di Formasi (formation damage)

Penurunan laju produksi yang tidak semestinya, merupakan indikasi awal telah terjadi problem.

1. Kerusakan pada tahap operasi pemboran, penyemenan dan komplesi

a. Invasi Filtrat Fluida

Clay swelling (pengembangan lempung)

Waterblock (meningkatnya saturasi air disekitar lubang sehingga minyak terhalang

Emulsi (karena bertemunya dua fluida yang tidak saling campur)

Perubahan wettabilitas batuan (karena kandungan bahan kimia fluida filtrat)

Terbentuknya endapan scale (karena bertemunya dua jenis air yang mempunyai kandungan ion yang berbeda)

b. Invasi Partikel Padat

Plugging (sumbatan) yang berhubungan dengan padatan dapat berupa material pemberat, pencegah loss circulation, semen pemboran, dan cutting pada proses perforasi.

Fine migration (butiran halus yang bermigrasi), pada formasi batupasir yang mempunyai kandungan clay, maka butiran halus yang bergerak ini berasal dari mineral-mineral penyusun clay (kaolinite, illite, smectite, chlorite) karena kontak antara fluida formasi dengan fluida luar, sehingga salinitas dan pH air keseimbanggannya terganggu.

2. Kerusakan Selama Tahap Produksi

a. Scale

Kristalisasi dan pengendapan mineral yang berasal dari hasil reaksi ion-ion yang terkandung dalam air formasi.

Penyebab terbentuknya scale :

Bercampurnya dua jernis air yang berbeda

Penurunan tekakan (menyebabkan CO2 dan ion HCO3 lepas dari larutan)

Perubahan temperature.

Jenis-jenis scale:

Scale Kalsium Karbonat (CaCo3)

Scale Kalsium Sulfat (CaSo4)

Scale Barium Sulfat (BaSO4)

Mekanisme terbentuknya Scale:

Bertambahnya pH (scale biasanya terbentuk apada kondisi basa)

Terjadinya agitasi / pengadukan (scale terbentuk ditempat yang factor turbulensinya besar)

Kelaruran zat padat (semakin besar kelarutannya maka scale akan mudah terbentuk)Identifikasi Scale :

Stability Indek atau Scalling Indek

Metode yang digunakan dengan metode Stiff dan Davis

Dari hasil analisa dapat ditentukan :

SI > 0 air sangat jenuh, maka scale terbentuk

SI = 0 air berada pada titik jenuh

SI < 0 air tidak jenuh, sehingga scale tidak terbentuk

b. Endapan Parafin

paraffin merupakan unsur pokok yang banyak terkandung dalam minyak mentah yang disebabkan perubahan komposisi hidrokarbon, dan mengendap karena pengaruh tekanan dan temperature serta kandungan wax (lilin) dalam crude oil.

c. Endapan Asphalt

Identifikasi adanya kerusakan formasi disekitar lubang sumur dapat dilakukan dengan uji sumur, yaitu :

1. Analisa Pressure Built up Test (PBU)

2. Analisa Pressure Drow down Test (PDD)

Data yang didapat yaitu tekanan reservoir( Ps), faktor skin (S) dan permeabilitas (k).

Menurut Hawkins, Skin Effect tergantung pada ks dan re

S = ln

Sehingga didapatkan :

S > 0 (positif), berarti terjadi kerusakan formasi

S = 0 (nol), tidak terjadi kerusakan

S < 0 (negatif), formasi mengalami perbaikan

Stimulasi

Adalah merangsang sumur yang merupakan suatu proses perbaikan terhadap sumur untuk meningkatkan harga permeabilitas formasi yang mengalami kerusakan sehingga dapat memberikan laju produksi yang besar.

1. Acidizing

Prinsipnya adalah melarutkan material-material yang menghambat aliran fluida didalam pori-pori batuan reservoir dengan cara menginjeksikan sejumlah asam kedalam sumur.

Proses penginjeksian/tahapannya :

1. Preflush

Memompakan asam yang konsentrasinya rendah yang jumlahnya kira-kira setengah dari volume acidizing sebenarnya. Tujuannya untuk menghilangkan material formasi yang dapat bereaksi dengan HCl dan memindahkan air formasi yang mengandung ion Na2+, Ca+ yang cenderung mengendap bila bereaksi dengan HF.

2. Spotting

Proses utama pemompaan asam untuk memperbaiki permeabilitas batuan.

3. After flush

Proses pendorongan asam yang masih ada dalam tubing agar masuk kedalam formasi agar bereaksi.

Klasifikasi pengasaman :

1. Matrik acidizing

Menginjeksikan larutan asam dan additif tertentu kedalam pori-pori batuan dengan tekanan dibawah tekanan rekah formasi agar menyebar kedalam formasi secara radial. Matrik acidizing baik untuk batuan karbonat maupun sandstone.

Matrik acidizing pada batupasir

1. Preflush

2. Spotting (campuran HF-HCl)

3. Afterflush

Matrik acidizing pada batuan karbonat

Sama seperti pada batupasir, perbedaannya adalah laju reaksi asam pada batuan karbonat lebih cepat dibandingkan dengan pada batupasir.2. Acid Fracturing

Penginjeksia asam yang dilakukan melalui rekahan (fracture) yang sudah ada, sehingga dua permukaan yang terbelah kanan dan kiri akan dilarutkan sehingga rekahan tidak dapat menutup rapat kembali.

3. Acid washing

Treatment yang dilakukan untuk menghilangkan material atau scale pada interval produksi atau saluran perforasi.

Jenis-jenis asam yang digunakan

Pertimbangan utama dalam pemilihan jenis asam adalah kesesuaiannya dengan batuan dan fluida formasi.

1. Asam Hydrochloric (HCl)

2. Asam Hydrofluoric

3. Asam Organic (Acetic dan Formic)

Additif fluida asam1. Surfactant

Memperkecil tegangan permukaan dari suatu cairan dengan mengabsorbsi pada permukaan antara cairan dan gas. Berdasarkan fungsinya :

Anti sludge agent (untuk mencegah terbentuknya sludge/endapan lumpur yang umum terjadi pada crude oil yang mempunyai prosentase asphalt yang tinggi).

Suspending agent ( untuk mencegah teerbentuknya endapan butiran yang tidak larut dalam asam dengan cara mensuspensikan dengan asam).

Non Emulsifying agent (untuk mencegah terbentuknya emulsi)

Retarder Agent (untuk menguntrol laju reaksi asam sehingga spending timenya menjadi lebih lama).

2. Mutual Solvent

digunakan setelah afterflush dibelakang HF-HCl, fungsinya untuk membersihkan formasi dari sisa-sisa pengasaman.3. Corrosion Inhibitor

Untuk mengurangi laju korosi dengan cara membentuk lapisan film tipis pada permukaan logam.

4. Diverting agent

Untuk membatasi sementara saluran perforasi pada zona permeabilitas tinggi.

5. Alkohol

Untuk membantu meningkatkan efisiensi pembersihan sumur pada operasi pengasaman sumur gas.

6. Aromatic solvent

Untuk melarutkan minyak berat, asphalt, sludge, agar kerja asam lebih baik lagi.

7. Clay Stabilizer

Untuk meminimalkan kerusakan formasi aki bat pengembangan lempung atau migration clay.

Stoikiometri Reaksi Asam dengan Mineral Batuan

1. Reaksi asam dengan mineral karbonat.

2HCl + CaCO3 CaCl2 + H2O + CO24HCl + CaMg(CO3)2 CaCl2 + MgCl2 + H2O + 2CO2

2. Reaksi asam dengan mineral batupasir

Reaksi HF dengan Silika

SiO2 + 4HF SiF4 + 2H2O

SiF4 + 2HF H2SiF6

.

2. Hydraulic Fracturing

Merupakan proses pembuatan rekahan dalam media berpori dengan menginjeksika fluida perekah bertekanan lebih besar daripada tekanan rekah formasi sehingga akan terbentuk rekahan.

Ada tiga hal hydraulic fracturing bermanfaat :

1. Bila reservoirnya terdiri dari batuan dengan permeabilitas rendah dan homogen, maka efeknya sama dengan menambah ukuran lubang.

2. Fracturing akan mengeliminir kerusakan formasi yang disebabkan invasi filtrate dan swelling clay

3. Penyebaran rekahan dari lubang sumur bertindak sebagai garis alir yang menghubungkan system porous dan permeable yang terisolir dibelakang sumur oleh penghalang impermeable.

Fluida Perekah

Pemilihan jenis fluida perekah terutama dipilih karena sifat formasi, kandungan clay, jenis reservoir (minyak atau gas), ada parafin (asphaltene), tekanan dan temperatur reservoir dan pengalaman masa lalu sukses atau tidak.

1. Water base fluid

2. Oil base fluid

3. Acid base fluid (emulsion)

Additif yang digunakan antara lain :

1. Thickener, berupa polimer yang ditambahkan sebagai pengental fluida dasar.

2. Crosslinker, (pengikat molekul agar rantai menjadi panjang) diperlukan untuk meningkatkan viskositas dan memperkecil leak-off fluida ke formasi.

3. Bactericides/biocides, (anti bakteri)

4. Gelling agent, (pencampur gel) untuk menghindari mengumpulnya gel.

5. Fluid Loss additive6. Breakers, untuk memecahkan rantai polimer sehingga menjadi encer (viskositasnya kecil) setelah penempatan proppant agar produksi aliran minyak kembali mudah dilakukan

Proppant Agent

Proppant merupakan material untuk mengganjal agar rekahan yang terbentuk tidak menutup kembali akibat closure pressure ketika pemompaan dihentikan, dan berfungsi sebagai media alir yang lebih baik bagi fluida produksi pada kondisi reservoir.

Jenis-jenis proppant

1. Pasir alami

2. Pasir berlapis resin

3. Keramik

Transportasi proppant

1. Prepad, Fluida berviskositas rendah tanpa propant dipompakan didepan untuk membantu memulai membuat rekahan dan mendinginkan formasi.

2. Pad, Fluida berviskositas tinggi tanpa propant dipompakan untuk membuka rekahan dan membuat persiapan agar lubang dapat dimasuki slurry dengan proppant

3. Slurry, Propant dicampur fluida kental kemudian dipompakan.

4. Flushing, Fluida pendesak slurry sampai dekat perfotasi, viskositasnya tidak terlalu tinggi dengan friksi yang rendah.

Model Geometri Rekahan

1. Howard & Fast (Pan American)

2. PKN atau Perkins, Kern (ARCO) & Nordgren, metode ini digunakan bila panjang (atau dalam) rekahan jauh lebih besar dari tinggi rekahan (xf((hf).

3. KGD atau Kristianovich, Zheltov (Russian Model ) lalu diperbaharui oleh Geertsma dan de Klerk (Shell), dimana tinggi rekahan jauh lebih besar dari kedalamannya (xf((hf).

Evaluasi Keberhasilan Perekahan Hidraulik

Evaluasi perekahan hidraulik ini dilakukan untuk mengetahui apakah pelaksanan perekahan hidaulik berhasil untuk menaikan produktivitas sumur, yaitu dengan Perbandingan Produktivity Indeks.

1. Metode Prats

2. Metoda McGuire dan SikoraANALISIS

Data karakterisik reservoir diperlukan untuk memperkirakan cadangan dan produktivitas formasi. Jika suatu reservoir mempunyai cadangan cukup besar namun produktifitasnya kecil atau terjadi penurunan produktivitas sumur yang tidak semestinya merupakan indikasi awal telah terjadi problem atau kerusakan formasi (formation damage). Kerusakan formasi ini akan menyebabkan penurunan permeabilitas sehingga aliran fluida dari reservoir menuju lubang sumur menjadi terhambat. Untuk itu perlu dilakukan identifikasi agar dapat segera dilakukan usaha penanggulangan secara tepat guna mengembalikan produksi sumur menjadi berproduksi dengan kapasitas dan laju produksi yang optimum.

Identifikasi adanya kerusakan formasi disekitar lubang sumur dapat dilakukan dengan uji sumur, yaitu dengan analisa Pressure Build-Up dan Pressure DrowDown. Dari analisa tersebut dapat diketahui apakah formasi tersebut mengalami kerusakan atau tidak mengalami kerusakan formasi dengan mengetahui harga faktor skin yang dihasilkan. Dari kedua metode uji sumur yang dilakukan akan didapatkan data-data reservoir yang berupa tekanan reservoir (Ps), faktor skin (S) dan permeabilitas (k).

Stimulasi dilakukan karena alasan adanya hambatan alami yaitu permeabilitas alami batuan yang kecil dan adanya hambatan akibat (formation damage), yang menyebabkan penurunan permeabilitas batuan. Acidizing terutama digunakan untuk meningkatkan permeabilitas batuan karena kemampuannya melarutkan material di formasi ataupun yang menyumbat pori-pori batuan sangat tinggi. Karakteristik batuan dan fluida reservoir akan berpengaruh dalm pemilihan jenis asam yang digunakan, sedangkan kondisi reservoir seperti tekanan dan temperatur akan berpengaruh dalam laju reaksi asam dan jarak penembusan.

Apabila menurunnya laju produksi disebabkan karena kecilnya permeabilitas formasi produktif akibat struktur batuan yang kompak atau akibat adanya gaya overburden maka dipilih metoda stimulasi hydraulic fracturing. Hydraulic fracturing dilakukan untuk meningkatkan konduktivitas formasi dengan lubang sumur dengan cara menginjeksikan fluida perekah ditambah material pengganjal (proppant) kedalam formasi dengan tekanan injeksi lebih besar dari tekanan rekah alami formasi, sehingga terbentuk suatu rekahan.

Evaluasi keberhasilan stimulasi dapat diketahui dengan langsung yaitu dengan membandingkan produktivity indeks sebelum dan sesudah operasi stimulasi. Atau dapat diketahui dengan melakukan uji sumur yang dapat digunakan untuk mengidentifikasi sampai dimana keberhasilan operasi stimulasi tersebut dapat memperbaiki kerusakan formasi disekitar lubang sumur dengan melihat perubahan harga permeabilitas, faktor skin, produktivitas indek dan flow efisiensi aliran. Sedangkan operasi stimulasi dikatakan berhasil apabila terjadi peningkatan permeabilitas, peningkatan laju produksi dan menurunnya harga faktor skin.

KESIMPULAN

1. Pengetahuan tentang data karakteristik reservoir merupakan dasar dilakukannya pemilihan metoda stimulasi sumur untuk meningkatkan produktivitas sumur sesuai dengan kondisi reservoirnya.

2. Uji sumur dilakukan untuk mengidentifikasi kerusakan formasi di sekitar lubang sumur dan dapat digunakan untuk mengevaluasi keberhasilan stimulasi dengan melihat parameter-parameter seperti permeabilitas, faktor skin, dan Produktivity Index.

3. Stimulasi dapat dilakukan pada reservoir karbonat maupun batupasir dengan tujuan untuk mengatasi kerusakan formasi serta memperbaiki permeabilitas batuan dan meningkatkan konduktivitas formasi dengan sumur sehingga produktivitas sumur dapat meningkat

4. Pemilihan metode stimulasi sumur didasarkan atas jenis formasi, komposisi kimia dan mineral batuan, jenis fluida reservoir dan kondisi reservoir yaitu tekanan dan temperatur reservoir, sehingga dalam pelaksanananya dapat lebih efisien.

5. Acidizing bertujuan untuk melarukan material-material penyumbat pori batuan yang mengendap di dalam pori-pori batuan dan dilakukan pada batuan karbonat dan sandstone.

6. Metode hydraulic fracturing dipilih untuk mengatasi permeabilitas alami yang kecil maupun medium hingga tinggi dan jika kerusakan formasi yang terjadi agak dalam dengan tujuan meningkatkan konduktivitas formasi dengan sumur.

7. Stimulasi dikatakan berhasil apabila permeabilitasnya meningkat, produktivitas sumur meningkat dan menurunnya harga faktor skin.

_1124011442.unknown

_1159252701.unknown

_1124011559.unknown

_1026333320.unknown