proposal tugas akhir andizulkiflihydraulic fracturing

Proposal Tugas Akhir

I JUDUL

Evaluasi Terhadap Keberhasilan Stimulasi Sumur Menggunakan

Metode Hydraulic Fracturing.

II LATAR BELAKANG

Perkembangan teknologi yang pesat di abad ke-21 ini makin menuntut

sikap profesional yang harus dimiliki oleh setiap lulusan perguruan tinggi. Artinya,

dalam situasi yang bagaimanapun dalam dunia industri yang nyata, seorang

lulusan perguruan tinggi dituntut untuk dapat menemukan alternatif solusi atas

masalah yang ditemui. Selain itu seorang lulusan perguruan tinggi juga harus

memiliki pemahaman bagaimana pola hidup seorang pekerja profesional, karena

terdapat perbedaan yang sangat mendasar antara pola hidup seorang mahasiswa

dengan seorang profesional.

Tuntutan profesional di atas tidak cukup diperoleh hanya dengan

mengandalkan apa yang didapat dari mata kuliah teori saja. Karena itu, sejak awal

seorang calon sarjana, khususnya di bidang Teknik perminyakan, harus melatih

semua aspek yang dibutuhkan untuk terjun ke dunia yang akan digelutinya nanti.

Tuntutan adanya suatu kondisi yang menciptakan suatu kondisi yang

dinamakan link and match antara lulusan-lulusan yang dihasilkan oleh perguruan

tinggi dengan tenaga-tenaga profesional yang dibutuhkan oleh dunia usaha dan

dunia industri menuntut adanya suatu jembatan yang akan menghubungkan antara

keduanya.

Sesuai dengan tuntutan tersebut maka Program Studi Teknik Perminyakan

Akademi Minyak Dan Gas Balongan Indramayu mensyaratkan Tugas Akhir

sebagai mata kuliah wajib yang harus diikuti oleh mahasiswa Teknik Perminyakan

untuk meraih gelar Diplomanya. Melalui Tugas Akhir ini diharapkan mahasiswa

Teknik Perminyakan lebih mengenal dunia kerjanya sekaligus belajar menerapkan

ilmu yang didapat melalui bangku kuliah.

Program Studi Teknik Perminyakan – Akademi Minyak Dan Gas Balongan Indramayu 1


Program Studi Teknik Perminyakan adalah departemen yang erat

kaitannya dengan eksploitasi dan produksi, baik dalam proses pemboran, produksi

maupun teknik reservoirnya. Untuk lebih memahami aplikasi dari masing-masing

bidang maka perlu sekali bagi mahasiswa diberi kesempatan untuk mengamati

kondisinya langsung di lapangan.

Perusahaan PT.PERTAMINA merupakan perusahaan asal Indonesia yang

bergerak dibidang jasa eksplorasi, eksploitasi dan penyulingan minyak dan gas

bumi, yang bereputasi baik dengan sistem produksi yang telah mapan ditambah

lagi dengan adanya pengembangan-pengembangan metode-metode enhanced oil

recovery baik yang sudah sejak lama digunakan maupun yang sedang dalam

proses studi. Hal ini erat kaitannya dengan materi-materi yang telah diberikan

sebagai bahan kuliah di Program Studi Teknik Perminyakan.

III PERUMUSAN MASALAH

Sejauh mana tingkat keberhasilan dari operasi stimulasi perekahan hidrolik

(hydraulic fracturing) yang telah dilakukan jika ditinjau berdasarkan kenaikan

indeks produktivitas yang terjadi setelah perekahan

IV MAKSUD DAN TUJUAN

4.1 Maksud

Mengevaluasi tingkat keberhasilan pelaksanaan suatu operasi perekahan

hidrolik (hydraulic fracturing) yang telah dilakukan dalam usaha untuk

meningkatkan produktivitas suatu sumur..

4.2 Tujuan

Melakukan evaluasi operasi stimulasi perekahan hidrolik (hydraulic

fracturing) dengan melakukan analisa terhadap indeks produktivitas (PI).



V LANDASAN TEORI

5.1 Pengertian perekahan hidraulik (hydraulic fracturing)

Perekahan hidrolik (hydraulic fracturing) ialah usaha membuat

rekahan untuk jalan mengalirnya fluida reservoir ke lubang sumur dengan cara

menginjeksikan fluida perekah pada tekanan diatas tekanan rekah formasi.

Setelah formasi mengalami perekahan fluida terus diinjeksikan untuk

memperlebar rekahan yang terjadi. Untuk menjaga agar rekahan tidak

menutup kembali, maka rekahan yang terjadi diganjal dengan pengganjal

berupa pasir (proppant). Proppant yang digunakan harus mampu mengalirkan

fluida dan dapat menahan agar rekahan tidak menutup kembali, oleh karena itu

proppant tersebut harus memiliki permeabilitas yang besar dan kekuatan yang

cukup baik agar tidak mudah hancur terkena tekanan dan temperatur yang

tinggi.

Perekahan hidrolik (hydraulic fracturing) dilakukan pada sumur-sumur

yang mengalami penurunan laju produksi sehingga produktifitas sumur

berkurang. Hal ini disebabkan antara lain formasi batuan yang cukup ketat

(consolidated), dimana fluida reservoir sulit untuk mengalir, sehingga perlu

dilakukan stimulasi perekahan hidolik (hydraulic fracturing).

5.2 Mekanika batuan

Untuk dapat merekahkan batuan reservoir, maka pada batuan tersebut

harus diberikan tekanan sampai melebihi tekanan dari gaya-gaya yang

mempertahankan keutuhan batuan tersebut. Sehingga jika tensile stress

terlewati, maka batuan akan merekah pada bidang yang tegak lurus terhadap

stress utama terkecil. Dengan kata lain, jika arah stress utama terkecil

horisontal, maka rekahan yang terjadi adalah vertikal. Sebaliknya jika stress

utama terkecil vertikal, maka rekahan yang terjadi adalah horisontal.

Batuan dalam bumi akan mengalami tegangan-tegangan yang

diakibatkan oleh gaya-gaya yang bekerja atau dikenakan kepadanya.



Sifat batuan yang cukup penting adalah hubungan kerapuhan relatif

batuan terhadap tegangan (tension). Dalam kenyataannya, kuat tekan

(compressive strength) batuan dapat menjadi dua kali lipat dari kuat tarik

(tensile strength) batuan tersebut. Sifat batuan seperti ini akan sangat berguna

untuk pelaksanaan perekahan hidrolik (hydraulic fracturing). Pada dasarnya

perekahan hidrolik (hydraulic fracturing) meliputi kekuatan penghancuran

dinding lubang bor yakni kemampuan menghancurkan dinding batuan

reservoir. Dalam mekanika batuan, suatu batuan dapat diasumsikan sebagai

suatu material yang bersifat elastis, seragam (homogen), dan isotropis. Gaya-

gaya yang bekerja, antara lain:

- In-situ Stress : gaya per unit area

σ Δ = limA → 0

(ΔFΔA )

………………………………………...……….....(5-1)

- Overburden Stress : gaya akibat beban formasi diatasnya

σ ov = g∫0

H

ρ ( z ) dz…………………………………..…………...…....(5-2)

Dimana rata-rata gradient (g) berkisar 0,95 – 1,1 psi/ft, densitas formasi (ρ)

berdasarkan hasil penelitian diketahui bahwa densitas batuan berkisar antara

125 - 200 lb/ft3.

5.3 Mekanika Fluida

Fluida perekah digunakan agar rekahan yang terjadi cukup besar

sehingga proppant dapat masuk ke dalam tanpa mengalami mampat (bridging)

atau pengendapan (settling). Untuk itu, fluida perekah harus berviskositas

besar dan kehilangan fluida juga harus diperkecil, dengan jalan menambahkan

polimer, yang akan membentuk sifat wall building.



5.3.1 Rheology

Pengetahuan tentang rheology fluida perekah diperlukan untuk

mendapatkan harga viskositas yang cukup berdasarkan besarnya harga

shear rate dan shear stress nya. Di dalam rheology, dikenal tiga jenis

fluida perekah, yaitu newtontan, bingham plastik dan power law.

Untuk fluida Newtonian berlaku hubungan berikut :

τ = μ(du/dy) = μ γ……………………………………….......….…...(5-3)

Sedangkan untuk fluida Bingham Plastic berlaku :

τ = μ γ + τy ……………...………………….…………......……...(5-4)

Dan untuk fluida Power Law berlaku hubungan :

τ = K γn …...……………………………………………………..…(5-5)

dimana : τ = shear stress

γ = shear rate

μ = viskositas (air = 1), cp

τy = yield point (fluida Newtonian = 1)

K = consistency index, lbf-secn /ft2

n = power law index

5.3.2 Leak-off Fluid (kebocoran fluida)

Kehilangan fluida (leak-off) adalah terjadinya aliran fluida

perekah masuk ke dalam formasi. Hal ini disebabkan karena tingginya

tekanan fluida yang dipompakan ke formasi, sehingga menyebabkan

volume rekahan yang terjadi berkurang serta proppant akan mengalami

pemampatan dan mengendap. Leak-off merupakan faktor penting dalam

penentuan geometri rekahan.

Cooper et al. mendiskripsikan harga koefisien leak-off total

(Ctot) yang terdiri dari tiga mekanisme yang terpisah sebagai berikut :



1. Viscosity controlled (Ct), adalah suatu kehilangan fluida yang

dipengaruhi oleh viskositas. Penentuan besarnya harga Ct (ft/menit1/2)

didapat dengan persamaan :

Ct = 0.0469 √ k φ ΔP

μ1 ………………………….……........(5-6)

dimana :

k = permeabilitas relatif formasi terhadap material yang leak off,

md

φ = porositas batuan, fraksi

μ1 = viskositas filtrat fluida perekah pada kondisi formasi, cp

ΔP = beda tekanan antara fluida didepan dinding dengan tekanan di

pori-pori batuan, psia

2. Compressibility controlled (CH), adalah suatu kehilangan fluida yang

dipengaruhi oleh kompresibilitas. Penentuan besarnya harga CH

(ft/menit1/2) dapat dilakukan dengan persamaan :

CH = 0.0374 ΔP √ k φ C t

μ ……………………......………….(5-7)

dimana :

Ct = kompresibilitas total formasi, psi-1

μ = viskositas fluida formasi yang bisa bergerak pada kondisi

reservoir, cp

3. Wall building mechanism (CHt), yang terbentuk dari residu polimer di

dinding formasi yang menghalangi aliran ke formasi. Hal ini penting

untuk membatasi fluida yang hilang ke formasi. Harga CHt dihitung

berdasarkan percobaan di laboratorium, dimana harga CHt merupakan

kemiringan pada daerah linier.



Dari ketiga mekanisme diatas, maka besarnya koefisien leak-off total

adalah sebagai berikut :

Ctot =

2 C t C H CHt

Ct CHt + {CHt2 C

t2+ 4C

H2 (C t2+ C

Ht2)}1/2

…….....…...(5-8)

5.3.3 Fluida Perekah dan Additive

Fluida yang dipakai dalam operasi perekahan hidrolik dibedakan

menjadi tiga jenis yaitu :

1. Water base fluid (Fluida Perekah dengan bahan dasar air).

2. Oil base fluid (Fluida perekah dengan bahan dasar minyak).

3. Emulsion base Fluid (Fluida perekah dengan bahan dasar asam).

Adapun sifat-sifat yang harus dimiliki oleh setiap fluida perekah

adalah :

1. Stabil.

2. Tidak menyebabkan kerusakan formasi.

3. Mempunyai friction loss pemompaan yang rendah.

4. Mampu membawa bahan pengganjal kedalam rekahan yang dibuat.

Pada operasi perekahan hidrolik proses pemompaannya adalah

sebagai berikut :

a. Prepad, yaitu fluida dengan viskositas rendah dan tanpa proppant,

biasanya minyak, air, dan atau foam dengan gel berkadar rendah atau

friction reducer agent, fluid loss additive dan surfactant atau KCl

untuk mencegah damage, dan ini dipompakan didepan untuk

membantu memulai membuat rekahan.

b. Pad, yaitu fluida dengan viskositas lebih tinggi, juga tanpa proppant

dipompakan untuk membuka rekahan dan membuat persiapan agar

lubang dapat dimasuki slurry dengan proppant.

c. Slurry dengan proppant, yaitu proppant dicampur dengan fluida

kental, proppant ditambahkan sedikit demi sedikit selama



pemompaan, dan penambahan proppant ini dilakukan sampai harga

tertentu pada alirannya (tergantung pada karakteristik formasi, sistem

fluida, dan gelling agent).

d. Flushing, yaitu fluida untuk mendesak slurry sampai dekat dengan

perforasi, viskositasnya tidak terlalu tinggi dengan friksi yang rendah.

Dalam operasi perekahan hidrolik suatu fluida perekah harus

menghasilkan friction yang kecil tetapi mempunyai viskositas yang

tinggi untuk dapat menahan proppant, dan dapat diturunkan kembali

setelah operasi dengan mudah. Dalam hal ini additive atau zat tambahan

diperlukan untuk mengkondisikan fluida perekah sesuai dengan

kebutuhan. Adapun additive yang perlu ditambahkan dalam fluida dasar

adalah sebagai berikut :

1. Thickener, berupa polimer yang ditambahkan sebagai pengental

fluida dasar.

2. Crosslinker, diperlukan untuk meningkatkan viskositas dengan jalan

mengikat satu molekul atau lebih sehingga proppant yang dibawa

tidak mengalami settling (pengendapan) serta memperkecil leak-off

fluida ke formasi.

3. Buffer, berupa additive pengontrol pH.

4. Bactericides/biocides, additive anti bakteri untuk mengatasi bakteri

penyerang polimer merusak ikatan polimer dan mengurangi

viskositasnya. Bactericides tidak dipergunakan apabila fluida

dasarnya minyak.

5. Gelling agent, (pencampur gel) additive untuk menghindari

mengumpulnya Sgel.

6. Fluid Loss additive, additive untuk memperkecil fluid loss.

7. Breakers, untuk memecahkan rantai polimer sehingga menjadi encer

(viskositasnya kecil) setelah penempatan proppant agar produksi

aliran minyak kembali mudah dilakukan.



5.4 Material Pengganjal (Proppant)

Proppant merupakan material untuk mengganjal agar rekahan yang

terbentuk tidak menutup kembali akibat clossure pressure ketika pemompaan

dihentikan dan diharapkan mampu berfungsi sebagai media alir yang lebih

baik bagi fluida yang diproduksikan pada kondisi tekanan dan temperatur

reservoir yang bersangkutan.

5.4.1 Jenis Proppant

Beberapa jenis proppant yang umum digunakan sampai saat ini

adalah pasir alami, pasir berlapis resin (Resin Coated Sand), dan

proppant keramik (Ceramic Proppant).

1. Pasir Alami

Berdasarkan sifat-sifat fisik yang terukur, pasir dapat dibagi

ke dalam kondisi baik sekali, baik, dan dibawah standar. Golongan

yang paling baik menurut standart API adalah premium sands yang

berasal dari Illinois, Minnesota, dan Wisconsin. Biasanya disebut

‘Northern Sand”, “White Sand”, “Ottawa Sand”, atau jenis lainnya

misalnya “Jordan Sand”. Golongan yang baik berasal dari Hickory

Sandstone di daerah Brady, Texas, yang memiliki warna lebih gelap

dari pada pasir Ottawa. Umumnya disebut “Brown Sand”, “Braddy

Sand”, atau “Hickory Sand”. Berat jenisnya mendekati 2,65. Salah

satu kelebihan pasir golongan ini dibanding pasir Ottawa adalah

harganya yang lebih murah.

2. Pasir Berlapis Resin (Resin Coated Sand)

Lapisan resin akan membuat pasir memiliki permukaan yang lebih

rata (tidak tajam), sehingga beban yang diterima akan terdistribusi

lebh merata di setiap bagiannya. Ketika butiran proppant ini hancur

karena tidak mampu menahan beban yang diterimanya, maka butiran

yang hancur tersebut akan tetap melekat dan tidak tersapu oleh aliran



fluida karena adanya lapisan resin. Hal ini tentu saja merupakan

kondisi yang diharapkan, dimana migrasi pecahan butiran (fine

migration) penyebab penyumbatan pori batuan bias tereliminasi.

Proppant ini sendiri terbagi menjadi dua jenis, yaitu :

a. Pre-cured Resins

Berat jenisnya sebesar 2,55 dan jenis ini dibuat dengan cara

pembakaran alam proses pengkapsulan.

b. Curable Resins

Penggunaan jenis ini lebih diutamakan untuk menyempurnakan

kestabilam efek pengganjalan. Maksudnya adalah, proppant ini

dinjeksikan dibagian belakang (membuntuti slurry proppant)

untuk mencegah proppant mengalir balik ke sumur (proppant flow

back). Setelah membeku, proppant ini akan membentuk massa

yang terkonsolidasi dengan daya tahan yang lebih besar.

3. Proppant Keramik (Ceramic Proppant)

Proppant jenis ini dikelompokkan menjadi empat golongan

sebagai berikut :

a. Keramik berdensitas rendah (Low Density Ceramic)

Jenis ini memiliki berat jenis hampir sama dengan pasir (SG =

2,7), memiliki kemampuan untuk menahan tekanan penutupan

(Clossure pressure) sampai 6000 psi, serta banyak digunakan di

Alaska.

b. Keramik berdensitas sedang (Inter mediate Ceramic)

Jenis ini lebih ringan dan lebih murah dibandingkan Sintered

Bauxite, memiliki specific gravity 3,65. Karena harganya yang

mahal maka proppant ini hanya digunakan untuk mengatasi

tekanan yang benar-benar tinggi. Proppant jenis ini mampu



menahan tekanan sebesar 12000 psi, biasa digunakan untuk

temperature tinggi dan sumur yang sour (mengandung H2S).

c. Resin Coated Ceramic

Suatu jenis baru yang merupakan kombinasi perlapisan resin dan

butiran keramik. Jenis ini terbukti memberikan kinerja yang lebih

baik. Khusus untuk resin coated proppant, variasi yang

dimunculkan semakin banyak. Resin Coated Ceramic memiliki

ketahanan terhadap clossure pressure sebesar 15000 psi dan

temperature hingga 450 oF.

5.4.2 Konduktivitas Rekahan

Sifat fisik proppant yang mempengaruhi besarnya konduktivitas

rekahan antara lain :

1. Kekuatan proppant.

2. Ukuran proppant.

3. Kualitas proppant.

4. Bentuk butiran proppant.

5. Konsentrasi (densitas proppant).

5.5 Model Geometri Rekahan

Untuk menghitung pengembangan rekahan, diperlukan prinsip hukum

konversi momentum, massa dan energi, serta kriteria berkembangnya rekahan,

yang berdasarkan interaksi batuan, fluida dan distribusi enersi. Secara umum

model geometri perekahan adalah:

1. Model perekahan dua dimensi (2-D)

Tinggi tetap, aliran fluida satu dimensi (1-D).

2. Model Perekahan pseudo tiga dimensi (P-3-D)

Perkembangan dengan ketinggian bertambah, aliran 1 atau 2D.

3. Model 3 dimensi (3-D)

4. Perluasan rekahan planar 3D, aliran fluida 2D



Di bawah ini akan dibicarakan tiga model dimensi perekahan, yakni :

a. Howard & Fast (Pan American) serta diolah secara metematika oleh

Carter

b. PKN atau Perkins, Kern (ARCO) & Nordgren

c. KGD atau Kristianovich, Zheltov (Russian Model) lalu diperbaharui oleh

Geertsma dan de Klerk (Shell).

Gambar 5.1

Model Hydraulic Fracturing Pseudo-3D dan Fully 3D

Pada gambar 5.1 menunjukan perbedaan antara model pseudo-3D atau model

2D dengan model fully 3D, dimana model fully 3D menunjukan model

hydraulic fracturing yang lebih realistis dibandingkan dengan model pseudo-

3D dan 2D.

5.5.1 PAN American Model

Howard dan Fast memperkenalkan metode ini yang kemudian dipecahkan secara matematis oleh Carter. Untuk menurunkan persamaannya maka dibuat beberapa asumsi :

a. Rekahannya tetap lebarnya.

b. Aliran ke rekahan linier dan arahnya tegak lurus pada muka rekahan.



c. Kecepatan aliran leak-off ke formasi pada titik rekahan tergantung

dari panjang waktu pada mana titik permukaan tsb mulai mendapat

aliran.

d. Fungsi kecepatan v = f(t) sama untuk setiap titik di formasi, tetapi nol

pada waktu pertama kali cairan mulai mencapai titik tersebut.

e. Tekanan di rekahan adalah sama dengan tekanan di titik injeksi di

formasi, dan dianggap konstan.

Dengan asumsi tersebut Carter menurunkan persamaan untuk

luas bidang rekah satu sayap :

A( t )=q iW

4 πC2 [e (2 √π )2 (√π tW )+4C√ t

W−1]

……………….... (5-9)

atau

A( t )=q iW

4 πC2 [e x 2

( x )+2x√π

−1]…………………………..(5-10)

dimana:

x =2C √π .t /w

A(t) = luas, ft2 untuk satu sisi pada waktu t

q = laju injeksi, cuft/menit

W = lebar rekahan, ft

t = waktu injeksi, menit

C = total leak off coeffisient, ft/menit1/2

5.5.2 PKN dan KGD



PKN adalah model pertama dari 2D yang banyak dipakai dalam

analisa setelah tahun 1960-1970. Metode ini digunakan bila panjang

(atau dalam) rekahan jauh lebih besar dari tinggi rekahan (x fhf).

Apabila sebaliknya, dimana tinggi rekahan jauh lebih besar dari

kedalamannya (xfhf) maka metode KGD-lah yang harus dipilih.

Sebenarnya ada bentuk lain yang disebut radial atau “berbentuk mata

uang logam”(penny shape) kalau xf = hf, tetapi jarang dipakai. Dalam

Persamaan harga E sering diganti dengan G, yaitu Modulus Shear

Elastis (G)yang hubungannya dengan Modulus Young (E), adalah :

G= E2 (1+v ) ………………...............................................................(5-11)

Tabel. 5.1

Persamaan-persamaan untuk Mencari Panjang Rekahan L,

Lebar Rekahan Maksimum w, dan Tekanan Injeksi p dan

Dianggap Laju Injeksi Konstan

Model

GeometriL(t) W(0,t) (0,t) - H

Model PKN

C1[ G qo

3

(1−v )μhf 4 ]

1/5

t4/5

C2[ (1−v ) qo2 μ

Ghf]1 /5

t4 /5 C3

H f[Gq

o3 μL

(1−v )3 ]1/4

Model KGDC5[ (1−v ) q

o3 μ

Ghf 3 ]

1/4

t1/3 C4

2 H f[ Gqo μh

f3

(1−v )3 L2 ]1/ 4



C4 [ G qo

3

(1−v )μhf 3 ]

1/4

t2/3

5.6 Peralatan Perekahan Hidrolik (Hydraulic Fracturing)

Pada pekerjaan Perekahan Hidrolik (Hydraulic Fracturing), peralatan-peralatan yang digunakan antara lain:

1. Tempat Penampungan Fluida (Fluid Storage)

Untuk menampung fluida dasar.

2. Peralatan Penampung Material Pengganjal (Proppant Storage)

Untuk menampung proppant.

3. Peralatan Pencampur (Blender)

Peralatan pencampur dipakai untuk menyampur fluida dasar, proppant, dan

berbagai additivenya.

4. Peralatan Pompa Bertekanan Tinggi (Frac Pump)

Pompa bertekanan tinggi yang digunakan saat merekahkan formasi.

5. Peralatan Pengontrol Utama (Treatment Monitoring)

Pengontrol ini berupa indikator-indikator pressure, densitas fluida,

kecepatan alir fluida dan peralatan kontrol lainnya.

6. Peralatan Pipa-Pipa di Permukaan dan Manifold

Peralatan pendukung dan pemecah aliran fluida.

5.7 Perencanaan Perekahan Hidrolik (Hydraulic Fracturing)

Perencanaan perekahan (datafrac) dilakukan untuk memperoleh

parameter-parameter perekahan setempat secara tepat. Data yang diukur antara

lain tekanan menutup rekahan (clossure pressure), pengukuran leak-off dan

efisiensi fluida. Prosedur pada data frac ini meliputi antara lain : formation

breakdown, data perekahan yang pernah dilakukan pada formasi tersebut, step



rate test (test laju bertingkat), shut-in decline test (test penutupan), back flow

test (test aliran balik), minifrac (rekahan mini), leak-off test (test kebocoran

fluida).

5.8 Operasi Perekahan Hidrolik (Hydraulic Fracturing)

Dalam operasi perekahan hidrolik (Hydraulic Fracturing), analisis

tekanan perekahan yang dihasilkan dari pump schedule memegang peranan

amat penting. Analisis tekanan lebih mudah di interpretasikan bila alirannya

konstan, tanpa ada pengembangan rekahan yang dipercepat, formasi homogen,

tanpa ada proppant bridging, atau ada rekahan alamiahnya, terbukanya

perforasi yang tadinya yang tadinya ada sebagian yang menutup atau

bercabangnya rekahan dan seterusnya.

Tekanan akan bertambah sejalan dengan injeksi dan dilanjutkan

dengan penghentian pemompaan (ISIP = Insstantenous Shut In Pressure)

dimana dimulai fase penurunan sampai rekahan mulai menutup bersamaan

dengan fluid loss sampai rekahan sudah tertutup. Pada fase ini fluid loss masih

berlanjut dengan pola yang berbeda sejalan dengan penurunan laju fluid loss

dan menuju ke tekanan reservoirnya. Baik kenaikan tekanan pada waktu

injeksi maupun grafik penurunan selama penutupan rekahan dan penurunan

tekanan akan dapat dianalisa secara kuantitatif maupun kualitatif. Kenaikan

tekanan sesaat pada waktu rekahan mulai pecah tidak terlihat karena waktunya

sangat sigkat. Harga clossure pressure adalah sedikit dibawah titik defleksi

(fracture close on proppant) karena proppant masih mengalami pemampatan

sampai berhenti dan harga ini sedikit lebih besar dari tekanan tersebut.

Tekanan perekahan seringkali merupakan satu-satunya data yang dapat

diperoleh secara langsung pada saat treatment di lapangan. Suatu grafik plot

log-log dari tekanan dasar sumur versus waktu (Nolte and Smith) dapat



digunakan sebagai model untuk membuat interpretasi dari tekanan perekahan

ini. Harga stress horisontal maksimum (in-situ stress) dapat diperoleh dari

analisa penurunan tekanan yang dilakukan pada saat pemompaan dihentikan,

yaitu setelah serangkaian test injeksi selesai dilakukan. Rekahan akan tetap

membuka jika tekanan yang diberikan lebih besar dari harga closure pressure

Gambar 5.2

Skema Hydraulic Fracturing pada Reservoir Low Permeability

5.9 Evaluasi Hasil Perekahan Hidrolik

Evaluasi dilakukan untuk mengetahui apakah pelaksanaan perekahan

hidrolik berhasil atau tidak. Secara umum ukuran keberhasilan suatu proyek

stimulasi adalah berhubungan dengan indeks produktivitas sumur.

Keberhasilan suatu perekahan hidrolik dapat dilakukan dengan melakukan

evaluasi kenaikan, yaitu secara teoritis maupun secara operasional.

5.9.1 Evaluasi Keberhasilan Perekahan Hidrolik berdasarkan

Productivity Index secara Teoritis

Perekahan Hidrolik bisa dikatakan berhasil bila terdapat

kenaikan productivity index yang cukup berarti. Biasanya dengan

membandingkan antara harga productivity index open hole dengan

productivity index setelah rekahan. Untuk menganalisa suatu perekahan



hidrolik dapat dipergunakan beberapa metode. Metode yang umum

digunakan adalah Prats, Tinsley et al, dan McGuire & Sikora un tuk

sumur pada steady state dan pseudo steady state. Menurut Gilbert,

productivity index suatu sumur minyak dapat dituliskan sebagai berikut :

PI=J= qPs−Pwf ...........................................................................(5-12)

atau,

PI=J=0 . 007082. k . h

μo . Bo [ ln( r e

rw)]

................................................................(5-13)

dimana :

PI = J = Productivity Index, stb/day/psi

q = laju produksi, bbl/day

Ps = tekanan statik formasi, psia

Pwf = tekanan alir dasar sumur, psia

k = permeabilitas efektif, md

h = ketebalan formasi produktif, ft

μo = viskositas minyak, c

Bo = faktor volume formasi minyak, stb/bbl

re = jari-jari pengurasan, ft

rw = jari-jari sumur, ft

Metode yang akan dibahas disini ada dua, yaitu Metode Prats dan

Metode McGuire-Sikora.

1. Metode Prats

Anggapan dalam persamaan Prats adalah steady state,

didaerah silinder, inkompressible, konduktivitas rekahan tak



terhingga dan tinggi rekahan sama dengan tinggi formasi. Prats

menunjukkan bahwa bila radius lubang sumur kecil dan kapasitas

rekahan besar maka radius sumur efektif bisa dianggap ¼ dari total

panjang rekahan. Persamaan Prats adalah sebagai berikut :

q f

qo

=

ln( re

rw)

ln( re

14

r v ) .........................................................................(5-14)

dimana :

qf = production rate setelah rekahan, bbl/day

qo = production rate open hole, bbl/day

re = jari-jari pengurasan, ft

rw = jari-jari sumur, ft

rv = vertical fracture penetration, ft

Prats menganalogikan perekahan dengan penambahan harga

radius sumur. Aliran fluida dari formasi ke area perekahan, dianggap

seperti aliran radial dari formasi ke lubang sumur, tanpa perekahan

dengan radius efektif sumur sebagai fungsi dari konduktifitas rekahan

tanpa dimensi. Persamaannya adalah

CFD=K f W

K L f .................................................................................(5-15)

dimana :

CFD = Dimensionless Fracture Conductivity



Kf = Permeabilitas rekahan, md

K = Permeabilitas formasi, md

W = Tebal rekahan, inchi

Lf = Setengah panjang rekahan, ft

Asumsi-asumsi yang digunakan dalam persamaan Prats

adalah :

Fluida incompressible dan steady state

Konduktifitas rekahan tidak terbatas

Tinggi rekahan sama dengan tinggi formasi

Kelemahan metode ini adalah bahwa semua keadaan dianggap ideal.

2. Metode McGuire-Sikora

McGuire dan Sikora mempelajari tentang efek rekahan

vertikal pada produktifitas pada reservoir dengan tenaga pendorong

solution gas. Asumsi yang digunakan adalah:

Aliran adalah pseudo steady state.

Laju aliran konstan tanpa ada aliran dari luar batas re.

Fluida incompressible.

Daerah pengurasan berbentuk segiempat sama sisi.

Lebar rekahan sama dengan lebar formasi.

Prosedur metode ini dengan menggunakan grafik McGuire

dan Sikora, yaitu :

1) Menghitung perbandingan panjang rekahan (xf) dengan jari-jari

pengurasan sumur (re).

2) Menghitung harga konduktifitas relatif (absis pada grafik

McGuire dan Sikora).

12 . w .k f

k √40A ..........................................................................(5-16)



3) Dari perpotongan kurva xf/re pada grafik McGuire dan Sikora,

maka akan didapatkan harga pada sumbu y.

4) Menghitung rasio PI sesudah rekahan dengan PI sebelum rekahan

(open hole).

J f

J o [ 7 .13

ln(0 .472.re

rw) ]

..............................................................(5-17)

dimana :

Jf = Productivity Index setelah rekahan, bbl/day/psi

Jo = Productivity Index open hole, bbl/day/psi

Metode McGuire dan Sikora ini adalah yang paling banyak

digunakan saat ini. Dari grafik McGuire dan Sikora kita bisa

mengambil beberapa kesimpulan:

1) Pada permeabilitas yang rendah (dengan perekahan yang

konduktifitasnya tinggi), maka hasil kenaikkan produktifitas akan

makin besar terutama karena panjang rekahan dan bukan dari

konduktifitas relatif rekahan.

2) Untuk suatu panjang rekahan Lf akan ada konduktifitas rekahan

optimal. Menaikkan konduktifitas rekahan tidak akan

menguntungkan. Misalnya untuk harga Lf / Lc = 0,5 kenaikkan

selanjutnya tak ada artinya untuk harga konduktifitas relatif diatas

105.

3) Maksimum kenaikan perbandingan produktifitas indeks teoritis

untuk sumur yang tidak rusak adalah 13,6.



Gambar 5.3

Grafik MC Guire-Sikora

5.9.2 Evaluasi Keberhasilan Perekahan Hidrolik berdasarkan

Productivity Index secara Operasional

Evaluasi keberhasilan perekahan hidrolik berdasarkan

productivity index secara operasional, maksudnya adalah

membandingkan harga productivity index sebelum rekahan dengan harga

productivity index setelah rekahan sesuai dengan data-data aktual di

lapangan (operasional). Data operasional tersebut meliputi data sumur,

data reservoir, dan data test produksi.



VI METODOLOGI

Evaluasi stimulasi perekahan hidrolik (hydraulic fracturing) yang

dilakukan meliputi evaluasi terhadap program stimulasi serta evaluasi terhadap

keberhasilannya. Evaluasi terhadap program stimulasi dimaksudkan dengan

evaluasi terhadap pemilihan fluida perekah, pemilihan material pengganjal

(proppant) dan pemodelan geometri perekahan. Evaluasi terhadap tingkat

keberhasilan perekahan hidrolik dilakukan berdasarkan parameter productivity

index (PI). Analisa terhadap PI ini dilakukan dengan membandingkan antara nilai

PI setelah dilakukan perekahan hidrolik dengan PI sebelumnya dengan

menggunakan metode perhitungan secara teoritis yang dianggap sesuai dengan

kondisi di lapangan. Jika dari evaluasi yang telah dilakukan didapatkan bahwa

perekahan hidrolik meningkatkan harga PI, maka operasi stimulasi perekahan

hidrolik dinyatakan berhasil. Sebaliknya jika dari evaluasi yang dilakukan

didapatkan bahwa perekahan hidrolik tidak menaikkan harga PI, maka operasi

stimulasi perekahan hidrolik dinyatakan tidak berhasil dan perlu untuk dievaluasi

kembali.



VII DIAGRAM ALIR


Pengumpulan Data

Data SumurPBU Test, Skin factor

Data Reservoir :Φ, k, fluid incrom, drive mecanishm, daerah pengurasan

Data Produksi :

PI, q, Jt, Jo

Data Stimulasi :Panjang&lebar rekahan, evaluasi model geometri rekahan dan pemilihan proppant

Evaluasi Keberhasilan perekahan hidrolik berdasarkan

PI secara Teoritis

Evaluasi Keberhasilan Perekahan Hidrolik berdasarkan

Pi secara operasional

Peningkatan PI

Ya TidakHarus Evaluasi Ulang

Analisa kenaikan PIMetode Prats/Metode MC-Guire

Sikora/ Metode Cinco-Ley&Samaniego

Perbandingan PI sebelum direkahkan dengan PI sesudah

direkahkan


VIII DESKRIPSI KEGIATAN

Untuk memberikan informasi kepada perusahaan mengenai usulan

pelaksanaan kegiatan Tugas Akhir ini, maka perlu kiranya saya jelaskan beberapa

hal penting yang merupakan usulan dari saya. Untuk menyelaraskan dengan apa

yang tersedia dan direncanakan oleh perusahaan, saya sangat mengharapkan

informasi dari perusahaan agar tidak terjadi kesalahpahaman dalam pelaksanaan

Tugas Akhir nanti.

6.1 TEMPAT PELAKSANAAN

Tugas Akhir akan dilaksanakan di lapangan milik PERTAMINA.

6.2 WAKTU PELAKSANAAN

Waktu pelaksanaan Tugas Akhir ini direncanakan berlangsung selama

1(satu) bulan penuh di lingkungan PERTAMINA Waktu yang saya ajukan

adalah pada awal Februari 2015 sampai akhir Maret 2015.

6.3 MATERI

Materi Tugas Akhir ini dapat ditetapkan oleh instansi tempat Tugas

Akhir, dalam hal ini, Pembimbing Akademik menyarankan judul mengenai

“Evaluasi Terhadap Keberhasilan Stimulasi Sumur Menggunakan Metode

Hydraulic Fracturing”, namun kembali sepenuhnya saya serahkan kepada

PT.PERTAMINA. Usulan materi Kerja Praktek yang diberikan sebaiknya

menyangkut :

1. Teknik Pemboran.

2. Teknik Reservoir.

3. Teknik Produksi.

4. Enhanced Oil recovery.

Saya menyadari bahwa PT.PERTAMINA. sebagai perusahaan asal

Amerika Serikat yang bergerak dibidang jasa eksplorasi, eksploitasi dan

penyulingan minyak dan gas bumi pastinya berhubungan dengan bidang yang

disebutkan di atas. Maka dari itu saya memilihnya sebagai tempat pelaksanaan



Tugas Akhir untuk menunjang pengetahuan teoritis yang telah didapatkan

selama kuliah di Program Studi Teknik Perminyakan AKAMIGAS

BALONGAN INDRAMAYU. Untuk itu sangat saya harapkan informasi dan

bantuan dari PT.PERTAMINA, agar pelaksanaan Tugas Akhir ini dapat

bermanfaat bagi kedua belah pihak.

IX RENCANA KERJA

No DISKRIPSI

MINGGU

I II III IV V

1 Pengenalan profil PT.PERTAMINA,

divisi perusahaan yang ada, dan

deskripsi kerja setiap divisi.

2 Studi lapangan dan pengambilan data

3 Evaluasi Keberhasilan Hydraulic

Fracturing

4 Penyusunan laporan kegiatan Tugas

Akhir di perusahaan ini dan

menyerahkan laporan kepada

perusahaan jika diperlukan



X PESERTA

Peserta yang akan mengikuti program Kerja Praktek dari Program Studi

Teknik Perminyakan Akademi Minyak Dan Gas Balongan adalah:

Nama : Andi Zulkifli

NIM : 12010259

Telp. : 081280140280

Email : [email protected]



XI PENUTUP

Demikianlah proposal usulan kegiatan Tugas Akhir yang direncanakan

akan dilakukan di PT.PERTAMINA. Saya berharap agar usulan kegiatan ini

mendapat sambutan yang baik dari pihak perusahaan. Melihat keterbatasan dan

kekurangan yang saya miliki, maka saya sangat mengharapkan bantuan dan

dukungan baik moril maupun materil dari pihak perusahaan untuk melancarkan

tugas Akhir ini.

Bantuan yang sangat saya harapkan dalam pelaksanaan Tugas Akhir ini

adalah :

1. Adanya bimbingan selama Tugas Akhir.

2. Kemudahan dalam mengadakan penelitian atau mengambil data-data yang

diperlukan.

3. Kemudahan transportasi, akomodasi dan tempat tinggal.

Akhir kata saya ucapkan banyak terima kasih atas perhatian dan bantuan

dari PT.PERTAMINA.

Indramayu, Oktober 2015

Peserta Kegiatan

Andi Zulkifli

12010259


proposal tugas akhir andizulkiflihydraulic fracturing

Documents