PROPPANT

di mana :

TR = temperatur reservoir, oC

T = temperatur yang dicari, oC

L = panjang rekahan satu sayap, m

T1 = temperatur dasar sumur, oC

C = koefisien fluid loss, m/det1/24.3. Proppant

Proppant atau pengganjal digunakan untuk mendapatkan saluran untuk aliran menuju sumur dengan permeabilitas tinggi. Kontras antara rekahan dan formasi menentukan kenaikan produksi dari suatu proyek perekahan (dihitung dengan grafik McGuire/Sikora). Konduktivitas rekahan sam dengan lebar rekahan dikalikan permeabilitas. Pemilihan proppant akan menentukan hasil konduktivitas, wkf . Makin kontras permeabilitas di rekahan akan makin besar hasil produktivitas, tetapi tetap harus dicari jalan yang paling ekonomis, baik dalam pemilihan proppant atau ukuran rekahan.

Bila proppant mengalami stress yang melewati kekuatannya maka terjadi crushing dan akan merugikan dalam hal produktivitasnya. Makin keras suatu formasi, makin diperlukan proppant yang juga keras. Selain itu kesalahan pada pemilihan proppant dapat mempengaruhi kesuksesan proyek perekahan hidrolik tergantung pada ukuran, distribusinya (seragam/tidak), kualitasnya (jumlah kotoran/tambahan yang tak diperlukan), roundness (kehalusan permukaannya) dan sphericity (bentuk bulatnya).

Dalam masa produksinya nanti, akan ada proppant yang terlepas atau crushed (hancur) atau embedment (tenggelam masuk ke formasi), fines, dan lain-lain yang akan dapat menurunkan produksi secara perlahan-lahan.

Dalam bab ini akan dibicarakan mengenai jenis proppant, ukurannya, konduktivitas versus stress untuk setiap jenis dan ukuran. Juga mekanisme damage serta transportasi dari proppant-nya.

4.3.1. Jenis Proppant

A. Pasir di Alam

Ottawa (Jordan, White)sands

bundar sekali (well rounded), kadar quartz tinggi.

Sanggup menahan berat

S.G. (B.D.) =2,65

Brady (Texsan, Hickory) Sands

Agak tak rata bulatnya (angularity), kadar quartz tinggi

Sanggup menahan berat

S.G. = 2,65

B. Ceramic Proppant Sintered Bauxite

Tersedia untuk tekanan stress tinggi

Bisa dipakai untuk temperatur tinggi, sumur dalam dan sour (mengandung H2S)

Untuk stress sampai di atas 1200 psi

S.G. = 3,65

Intermediate Density Ceramics (keramik berdensitas sedang)

Lebih ringan, lebih murah dari Sintered Bauxite Dipakai sampai stress 10000 psi

S.G. = 3,15

Low Density Ceramics(keramik berdensitas rendah)

Berat hampir sama dengan pasir (S.G. =2,7)

Stress sampai dengan 6000 psi

Banyak digunakan di Alaska

C. Resin Croated Proppants (proppant dengan lapisan resin)

Mendistribusikan beban, menghindarkan persentuhan antara butir-butir

Terikat ditempat untuk mencegah migrasi proppant.

Pre-cured Resins

Mengurangi kerusakan karena brittle (mudah pecah)

S.G. = 2,55

Resin dapat menahan pasir yang hancur (sehingga fines sedikit)

Proppant abrasiveness (kekasaran) agak berkurang

Curable Resins

Digunakan terutama untuk bagian belakang membuntuti slurry proppant untuk mencegah proppant mengalir balik ke sumur.

Setelah membeku akan membentuk masa yang terkonsololidasi dengan daya tahan besar.

Secara umum closure stress rekahan yang menentukan strength proppant yang harus digunakan. Untuk closure stress dibawah 6000 psi, atau 5000-10000 psi, atau di atas 10.000 psi harus diperhatikan. Tabel IV-6 memperlihatkan SG dan volume absolut (gal/lb)

Di Indonesia, PT Nurindra memproduksi sand untuk kedalaman maksimum 3000 ft. Untuk kedalaman tinggi masih ada problem untuk mutu dalam hal sorting, roundness, sphericity, dan impurities. Mungkin dimasa depan akan ditemukan pasir yang lebih baik di Indonesia.

Tabel IV-6.

Specific Gravity dan Volume Absolut Proppant 4)

ProppantSpecific

GravityAbsolute Volume

gal/lb

Sand2,650,0453

SUPER PROP *3,55 3,730,0338 - 0,0322

Resin Coated Sand2,57 2,610,0467 0,0460

Z-PROP 126 **3,170,0379

INTERPROP - I ***

Or

CARBOPROP ***3,130,0384

PRO-FLO ****2,730,0440

* High Strength Sintered Bauxite Proppant

** Zicronium Oxide Proppant

***Intermediate Strength Sintered Bauxite Proppant

****Intermediate Strength Low Density Sintered Proppant

4.3.2. Spesifikasi Ukuran Proppant

Ukuran Proppant penting untuk kesuksesan perekahan hidrolik karena tiga alasan:

1. Bridging, untuk bisa mulus, maka lebar rekahan harus sekitar empat kali ukuran proppant.

2. Cocok dengan ukuran perforasinya

3. Konduktivitas adalah fungsi dari ukuran proppant.

Ukuran proppant dilaporkan berdasarkan standard ASTM (American Society of Testing Materials), misalnya:

1. 20/40 sand, dapat melalui screen (saringan 0,033 inch).

2. Tersaring oleh screen 40 mesh (0,0165 inch).

Sedangkan spesifikasi dari API (American Petroleum Institute) mengatakan

1. Minimum 90% akan ada di antara sieves (saringan) yang ditentukan.

2. Ukuran contoh pasir (sample) yang lebih besar dari diatas < 0,1%.

3. Ukuran contoh pasir yang lebih kecil dari diatas < 0,1%.

4. Ukuran-ukuran saringan tertentu diperlukan untuk pengujian.

Tabel IV-7 memperlihatkan ukuran proppant, maksimum, dan rata-rata

Tabel IV-7.

Ukuran Maksimum dan Rata-rata Proppant 4)

Proppant Size

(mesh)Maximum Diameter

(in)Average Diameter

(in)

4/80,1870,173

6/12**0,1320,099

8/120,0930,087

8/16**0,0930,082

10/200,0790,061

10/300,0790,056

12/20*0,0670,054

16/20**0,0470,041

16/30**0,0470,039

18/20**0,0390,036

18/350,0390,032

20/40*0,03360,0272

20/500,03360,0218

30/50**0,02370,0185

30/600,02370,0180

40/600,01680,014

40/70*0,0160,013

70/140**0,00840,0099

*Recognized by API as a prymary proppant size **Recognized by API as an alternate proppant size

Tabel IV-8 dan Tabel IV-9 menunujukkan contoh hasil sieve analysis dari pasir 16/30 Jordan dan 20/40 Jordan.Tabel IV-8.

Hasil Sieve Analysis Pasir 16/30 Jordan 4)

Sieve

SizePercent

RetainedCumulative

Percent

120,00,0

160,10,1

2020,320,4

2547,167,5

3028,295,7

404,299,9

pan0,1100,0

Tabel IV-9.

Hasil Sieve Analysis Pasir 20/40 Jordan 4)

Sieve

SizePercent

RetainedCumulative

Percent

160,00,0

203,33,3

3038,441,7

3530,572,2

4020,692,8

507,099,8

pan0,2100,0

4.3.3. Konduktivitas Rekahan

Ada 5 faktor yang mempengaruhi konduktivitas suatu rekahan yang telah diuji di laboratorium dan dianggap pasti, sedangkan pengaruh lain tidak dapat diuji dan pengaruhnya tidak jelas.

1. Closure StressStress ini yang diteruskan oleh formasi ke proppant pada waktu tertutupnya rekahan dapat menyebabkan proppant hancur (crushing), mengurangi ukuran proppant, dan menambah surface area proppant, yang mana keduanya menyebabkan menurunnya permeabilitas rekahan tersebut. Hal tersebut kalau stress-nya relatif besar. Closure stress adalah gradien rekahan kedalaman x dikurangi tekanan dasar sumur. Selain itu stress yang ada akan memadatkan lapisan proppantnya, mengurangi porositas dan permeabilitasnya. Pengaruh kedua ini bila didapat dari stress kecil di mana pengaruh pertama tadi (crushing) tidak terjadi, tetapi tetap akan ada. Bila dari stress ini terjadi naik turun (cycling), yaitu kalau sumur dibuka atau ditutup, juga dapat mengurangi permeabilitas rekahan. Gambar 4.42. menunjukkan harga permeabilitas versus closure pressure.

Gambar 4.42.

Permeabilitas vs. Clossure Pressure untuk 20/40-Mesh Proppant 4)2. Ukuran ProppantUkuran Proppant mempunyai pengaruh pada pemadatan seperti terlihat pada Gambar 4.43. Dalam gambar tersebut terlihat bahwa makin besar proppant (12/20 mesh) makin besar pula konduktivitasnya walaupun pada tekanan tinggi (di atas 4000-5000 psi) akan berbalik pengaruhnya. Hal ini disebabkan oleh hancurnya partikel (crushed) sehingga perbedaan konduktivitas menurun dengan stress dan distribusi partikel, porositas dan luas permukaan akan berubah.

Ukuran proppant penting dalam hubungannya dengan proyek perekahan, pada umumnya lebar rekahan harus dua sampai tiga kali diameter proppant. Misalnya kalau dua kali, untuk proppant 8/16, 20/40, dan 40/70 maka rekahannya perlu 0,187, 0,066 dan 0,033 in (SPE Monograph Volume 12). Dengan ini maka makin dalam sumurnya, di mana rekahan semakin sempit, propant-nya akan semakin kecil. Dalam diskusi mengenai transportasi proppant akan terlihat bahwa proppant besar sukar ditranspor, sehingga pemilihan proppant nantinya juga harus didasarkan pada kemampuan untuk menstranspor.

Gambar 4.43.

Konduktivitas Bermacam-macam Ukuran Proppant Hickory

terhadap Closure Pressure 4)3. Konsentrasi Proppant

Kadar proppant atau proppant concentration didefinisikan sebagai jumlah proppant per unit luas rekahan (dari satu dinding saja), atau pound proppant /luas (lb/ft2). Jika proppant mengendap ke dasar rekahan vertikal, maka konsentrasi ditentukan oleh lebar rekahan pada saat pemompaan. Jika proppant melayang di fluida perekah sampai rekahan menutup, maka konsentrasi ditentukan oleh baik lebar rekahan waktu pemompaan maupun konsentrasi proppant di fluida. Konduktivitas rekahan meningkat dengan naiknya konsentrasi proppant. Hubungan ini tidak akan langsung berlaku untuk konsentrasi kurang dari lb/ft2 karena pengaruh dinding.

4. Kekuatan ProppantKekuatan dari proppant sangat penting untuk obyek perekahan. Gambar 4.44. menunjukkan fines (butiran kecil pecahan proppant) yang terjadi karena closure stress.

Gambar 4.44.

Pengaruh Closure Stress terhadap Bermacam-macam Jenis dan

Ukuran Proppant saat Terjadinya Fines 4)5. Bentuk Ukuran Proppant

Bentuk butiran proppant (proppant grain shape) yang ditentukan oleh roundness (halusnya permukaan) dan sphericity (bulatnya butiran) yang sangat penting tergantung dari closure stress-nya. Karena stress permukaan akan merata pada bentuk yang bulat, halus, maka pada harga stress tinggi, makin halus/bulat, maka makin tahan tekanan, sehingga konduktivitas akan tetap tinggi. Roundness dan sphericity ditentukan oleh skala Krumbein (Gambar 4.45.), misalnya 0,7 R dari skala tersebut adalah lebih baik dari 0,6 R.

Di industri perminyakan umumnya R dan S untuk Krumbein Shape Factor diambil minimum 0,6 untuk pasir alamiah dan 0,7 untuk pasir industri (buatan).

Gambar 4.45.

Faktor Bentuk Krumbein (Shape Factor) 4)Gambar 4.46. menunjukkan pengaruh roundness pada konduktivitas rekahan.

Gambar 4.46.

Pengaruh Roundness terhadap Konduktivitas 4)Roundness dapat memberi pengaruh pada stress yang tinggi dan mungkin tidak pada stress rendah. Sebagai contoh, Brady sand kurang bulat dibanding Ottawa, tetapi lebih baik konduktivitasnya pada closure stress d ibawah 5000 psi, tetapi Ottawa akan lebih baik konduktivitasnya daripada Brady kalau stress di atas 5000 psi. Gambar 4.47. menunjukkan pembesaran dari pasir Brady, Ottawa, Carbo-Prop, Carbolite, Interprop plus, dan LWP plus.

Gambar 4.47.

Bentuk Proppant yang Dibesarkan dengan Mikroskop 4)Faktor-faktor lain

Ada lima (5) faktor tambahan lagi yang dianggap turut mempengaruhi koduktivitas suatu rekahan.

1. Embedment

Jika proppant melesak masuk ke formasi, hal ini disebut embedment, dan akan mengurangi konduktivitas. Selain itu juga menyebabkan fines terbentuk dari pecahan formasi. Embedment adalah fungsi dari kekuatan proppant maupun kekerasan formasi. Formasi lunak dengan proppant yang sangat keras akan jelek pengaruhnya. Pengujian pada formasi dapat dilakukan dengan penctometer test ball-point tetapi hasilnya kurang memuaskan.

Dalam program komputer biasanya untuk standar proppant di formasi 2 lb/ft2 maka embedment dianggap 0,2 lb/ft2 = diameter kadar butiran disetiap sisi rekahan.

2. Environmental Effect (Pengaruh LIngkungan)

Stress formasi dapat menyebabkan hancur/pecahnya proppant atau erosi formasinya sendiri karena bergesekan dengan proppant. Embedment juga dapat menimbulkan stress. Selain itu ada juga pelarutan silika misalnya pada glass bead. Juga untuk jangka waktu yang panjang, permeabilitas rekahan dapat menurun, baik karena waktu atau temperatur. Misalnya pada 8000 psi dan 275(F, Ottawa sand dapat turun permeabilitasnya dari 41 darcy ke 0,32 kali yaitu tinggal 13 darcy dalam 100 jam.

3. Kualitas Proppant

Kualitas proppant buruk bila banyak impuritis-nya (zat tambahan yang mengotori). Adanya carbonate, feldspar, atau oksida besi di proppant akan berakibat merusak konduktivitas. Gambar 4.48. menunujukkan pengaruh dari kontaminasi feldspar pada konduktivitas. Untuk proppant berukuran 6/20 sampai 30/50, maksimum kelarutan didalam menurut API maksimum harus 2%.

Gambar 4.48.

Pengaruh Kandungan Feldspar pada Konduktivitas 4)4. Residu Fluida Perekah

Pori-pori dari batuan formasi sering tertutup oleh residu dari fluida perekah bahan dasar air (water based fluid). Hal ini kadang-kadang dapat menyebabkan pengurangan secara drastis dari produktivitas formasi. Hal ini terutama bila kadar residu polymer tinggi, kalau konsentrasi polymer tinggi. Di sini dapat dijelaskan bahwa bila konsentrasi polymer tinggi, misalnya dari pengujian diketahui bahwa pada titanate crosslink HPG, permeabilitasnya akan turun dari 51% ke 34% dari keadaan awal 100%. Bila HPG-nya dinaikan dari 40 ke 50 lb/1000 gal, konsentrasi proppant direkahan akan rendah dan stress di rekahan akan relatif tinggi sehingga porositas rekahan akan berkurang. Residu terutama terbentuk dari degradasi polymer yang digunakan untuk menaikkan viskositas. Juga adanya fluid loss di mana polymer-nya tertinggal di bagian belakang sehingga konsentrasi polymer tersebut akan naik, yakni bisa mencapai lima sampai tujuh kali. Selain itu bisa disebabkan oleh adanya filter cake yang jenuh dengan polymer. Di sini penggunaan breaker yang tepat dapat mengurangi pengaruh residu tersebut.

Secara umum, pengurangan konduktivitas sedemikian sehingga mengakibatkan sisa permeabilitas :

X/L gels tersisa : 10 - 50 %

Linear gels tersisa : 45 - 70 %

Emulsi tersisa

: 65 - 80 %

Foam tersisa

: 80 %

Gambar 4.49. memperlihatkan persen dari permeabilitas yang dapat dicapai untuk penggunaan bermacam-macam fluida perekah dan Jordan sand dengan breaker.

Gambar 4.49.

% Permeabilitas yang Dapat Dicapai oleh Bermacam-macam

Fluida Perekah dan Proppant Jordan 20/40 4)Sedangkan Gambar 4.50. dan menunjukkan konduktivitas sebagai fungsi dari placement fluid (fluida perekah-nya dan breaker-nya).

Gambar 4.50.

Konduktivitas sebagai Fungsi dari Fluidanya 4)5. Pengaruh "Lingkungan" Lainnya

Kenaikan stress pada proppant dengan waktu karena tekanan reservoir yang turun akibat produksi fluida hidrokarbon, dapat menyebabkan mengecilnya konduktivitas. Pengaruh lain adalah adanya pengasaman di mana walaupun asam HCl tidak merusak proppant, tetapi mud acid dapat merusak kebanyakan pasir dan keramik. Temperatur yang tinggi atau air garam yang korosif akan dapat merugikan, jadi di sini tergantung proppant dan sifat kimia fluidanya.

Berdasarkan semua hal di atas, maka dalam prakteknya, konduktivitas yang diberikan oleh banyak publikasi (termasuk oleh perusahaan servis) setelah dilakukan koreksi tekanan masih hasus dikurangi dengan 50 - 60% 4). Jadi misalnya harga krw = 5000 md-ft maka hanya menjadi sekitar 2000 - 2500 md-ft.

4.3.4. Pengukuran di Laboratorium

Cooke 4) membuat pengukuran di laboratorium untuk menentukan kerusakan permeabilitas rekahan akibat polymer. Gambar 4.51. menunjukkan peralatan laboratorium yang dipakainya.

Gambar 4.51.

Alat yang Dipakai untuk Menentukan Konduktivitas

Akibat Adanya Residu 4)API menentukan alat yang standar untuk mengukur konduktivitas proppant untuk dipakai, baik oleh perusahaan servis maupun oleh penyuplai proppant. Gambar 4.52. menunjukkan skematika dari alat tersebut.

Gambar 4.52.

Standard API untuk Test Unit untuk Konduktivitas Proppant 4)4.3.5. Transportasi Proppant

Pada perekahan hidrolik, urutan pemompaannya adalah sebagai berikut :

1) Prepad, yaitu fluida dengan viskositas rendah dan tanpa proppant, biasanya berupa minyak, air, atau foam, dengan gel berkadar rendah atau friction reducer agents, fluid loss additive, dan surfactant atau KCl, untuk mencegah damage, dan ini dipompakan di bagian paling depan untuk membantu memulai membuat rekahan. Viskositas yang rendah dapat lebih mudah masuk ke matriks batuan dan selanjutnya mendinginkan formasi untuk mencegah degradasi gel. Tetapi prepad tidak dipakai untuk temperatur relatif reservoir yang rendah ataupun gradien rekah relatif-nya rendah.

2) Pad, fluida dengan viskositas yang lebih tinggi, juga tanpa proppant, dipompakan untuk membuka rekahan dan membuat persiapan awal agar lubang dapat dimasuki slurry dengan proppant. Viskositas yang lebih tinggi dapat mengurangi leak-off, yakni kebocoran fluida karena meresap masuk ke dalam formasi. Pad diperlukan dalam jumlah yang cukup agar tidak terjadi 100% leak-off sebelum rekahan terjadi dan proppant ditempatkan. Kemungkinan screen-out premature yakni kemacetan injeksi proppant karena fluidanya hilang secara prematur, dapat dikurangi dengan menaikan laju injeksi, volume pad atau efisiensi sistem fluida. Volume pad dilaporkan sebagai prosentasi dari total slurry dengan proppant yang umumnya 25 - 45% namun bisa lebih tinggi lagi untuk pekerjaan di mana terdapat rekahan alamiah sehingga screen-out sangat mungkin terjadi. Walaupun demikian, bila terlalu banyak pad akan membutuhkan banyak air, biaya, maupun dapat menyebabkan formation damage.

3) Slurry, dimana proppant dicampur dengan fluida kental. Proppant akan ditambahkan sedikit demi sedikit selama pemompaan pada fluida kental, dan penambahan proppant ini dilakukan sampai harga tertentu pada alirannya, tergantung dari karakteristik formasi, sistem fluida, dan gelling agent. Pekerjaan yang efisien adalah dapat menempatkan banyak proppant dengan fluida perekah minimum sehingga biayanya akan rendah.

4) Flushing, yaitu fluida untuk mendesak slurry sampai mendekati perforasi, dan merupakan fluida dengan viskositas yang tidak terlalu tinggi (seperti prepad) dengan tingkat friksi yang rendah.

Selama masuk ke formasi, fluida akan mengalami leak-off yaitu fluida bocor dan meresap ke dalam formasi. Karena prepad viskositas-nya rendah maka akan banyak yang meresap, sedangkan pad juga akan meresap walaupun tidak sebesar prepad. Leak-off terutama terjadi pada ujung rekahan. Makin lama maka akan makin banyak prepad atau pad yang masuk ke formasi sehingga fluida yang berada di belakangnya yang menyusul yang juga akan mengalami leak-off, akan naik kadar proppantnya. Di sini dapat dikatakan bahwa dengan mendekati tip (ujung) rekahan, maka proppant kadar proppant akan mendadak naik tinggi.

Karena adanya gaya gravitasi, maka proppant akan turun ke bawah (settling) di mana akan bergantung pada viskositas, ukuran proppant, serta densitas fluida atau proppant. Untuk fluida yang encer di mana proppant akan banyak turun ke bawah, maka kenaikkan kadar proppant di bagian ujung rekahan tidak begitu tinggi seperti halnya bila fluidanya kental. Pada fluida kental ini proppant dapat ditranspor sampai jauh ke dalam rekahan.

Pada perekahan hidrolik diinginkan agar proppant padat seragam dengan konduktivitas yang maksimum. Selain itu distribusinya harus merata di seluruh rekahan dan proppant tetap di cairan sampai rekahan menutup. Adanya proppant yang mengendap sebelum sampai ke tempatnya, atau membentuk bank yaitu bukit proppant yang macet karena mengendap, tidak dapat bergerak jauh dengan distribusi tidak merata sangat tidak diinginkan pada proyek perekahan hidrolik ini.

Ada dua mekanisme yang mempengaruhi hal-hal tersebut di atas, yaitu :

1. Transportasi horizontal oleh aliran fluida perekah.

2. Settling vertikal karena perbedaan densitas antara fluida dan proppant.

Sedangkan pengaruh dari settling proppant adalah :

1. Menyebabkan adanya daerah yang bersih dari proppant pada bagian puncak rekahan, yakni hanya terisi fluida rekahan (clean fluid).

2. Menyebabkan adanya daerah engan konsentrasi proppant yang tinggi di bagian tengah rekahan (slurry)

3. Mungkin terjadi bukit pengendapan proppant (bank) di dasar rekahan.

Gambar 4.53. memperlihatkan skematika dari ketiga hal tersebut di atas.

Gambar 4.53.

Terendapnya Proppant dan Adanya Daerah

Bersih Proppant (Clean Fluid), Slurry, dan Bank 4)4.3.6. Distribusi Temperatur Dalam Rekahan

Pada perekahan, temperatur formasi akan lebih tinggi dari temperatur slurry-nya. Jadi fluida perekah akan dipanaskan selama bergerak masuk ke dalam rekahan. Dengan ini mungkin sifat reologi-nya akan berubah demikian juga dengan distribusi proppant-nya. Distribusi temperatur ini dapat dihitung dari data seperti temperatur formasi dan fluida mula-mula, kecepatan injeksi, kapasitas panas, dan lain-lain.

Temperatur formasi (BHT) adalah dasar pemilihan untuk fluida perekah yang stabil selama proses pengerjaan perekahan, agar dapat membawa proppant jauh ke dalam rekahannya dengan temperatur formasi yang sedemikian. Dalam prakteknya, bila fluida sudah lewat kira-kira setengah dari rekahan, maka temperaturnya dapat dianggap sebagai temperatur formasi. Gambar 4.54. menunjukkan variasi harga K' dan n' suatu crosslink HPG gel pada 200oF.

Gambar 4.54.

Temperatur Konstan 4)Sedangkan Gambar 4.55. menunjukkan adanya kenaikan temperatur selama fluida perekah melewati rekahan dan harga K' akan turun secara drastis begitupun dengan harga n'. Hal ini akan menurunkan harga viskositas fluida perekah sehingga bisa menimbulkan pengendapan proppant yang lebih banyak terjadi di ujung dari fluida tersebut. Dengan selesainya injeksi, sumur mungkin ditutup beberapa jam, di mana rekahan akan menutup dan proppant mungkin jatuh ke bawah atau terjepit di rekahannya.

Gambar 4.55.

Temperatur Meningkat 4)

4.3.7. Pengendapan Proppant di Dalam Rekahan

Teknik atau metode numerik telah digunakan untuk mengetahui bagaimana distribusi pengendapan proppant di dalam rekahan. Pada Gambar 4.56. ditunjukkan bagaimana distribusi pengendapan proppant untuk setiap model dari rekahan.

Jarak carrying distance (CD) proppant dapat dicari dengan pendekatan yang dibuat oleh Nierode sebagai berikut :

(4-77)

di mana :

Lsc = jarak tempuh proppant di rekahan (satu sayap), ft

= lebar rekahan, in

qo = laju injeksi, bbl/men

xf = L = adalah panjang rekahan satu sayap

Bila Lsc > xf, maka Lsc = xf

Gambar 4.56.

Contoh Distribusi Pengendapan Proppant 4)a) Bila Viskositasnya Terlalu Rendah

b) Bila Terjadi Perubahan Temperatur

c) Pada Saat Rekahan Menutup

4.3.8. Carry Distance

Carry Distance (CD) adalah sampai di mana suatu partikel dapat dibawa menjauh (arah horizontal) dari sumur, dasar perhitungan di sini adalah dasar yang digunakan dengan perhitungan komputer untuk mendapatkan Gambar 4.56. di atas.

Asumsi yang dipakai adalah :

Dianggap bahwa rekahannya suatu kotak dengan dinding vertikal dengan lebar yang konstan.

Tidak terjadi fluid loss, sehingga konsentrasi proppant tetap.

Alirannya laminer

Kecepatan partikel sama dengan kecepatan fluida perekah.

Dengan ini, Halliburton menjabarkan persamaan :

(4-78)

di mana :

CD = carry distance partikel sebelum 'mendarat di dasar rekahan, ft

vh = kecepatan fluida pada arah horizontal

PT = waktu proppant pertama masuk ke formasi (waktu pad sudah selesai), menit

TL = waktu proppant terakhir masuk ke formasi atau waktu di mana partikel bergerak untuk jatuh di dasar pada kecepatan settling vh.

Sedangkan

(4-79)

di mana :

Q = total injeksi, bbl/men (bpm)

wf = lebar rekahan, in

hc = tinggi rekahan, ft

Selanjutnya :

(4-80)

Lebar rekahan adalah fungsi dari waktu dengan persamaan sebagai berikut :

(4-81)

di mana :

Iw = intersep grafik log wf versus log t

m = kemiringan dari log wf versus log t

(grafik wf versus log t adalah garis lurus)

Substitusi Persamaan (4-81) ke Persamaan (4-80) memberikan :

(4-82)

yang kalau diintegrasi akan mendapatkan :

(4-83)

Waktu pad (PT) pada persamaan ini bisa diketahui tetapi harga TL tergantung pada waktu injeksi fluida perekahnya sendiri (treatment time) dan kecepatan terminal settling.

Kecepatan terminal settling adalah pada fluida statik dan sebagai fungsi dari diameter partikel dan sifat-sifat fluidanya. Dengan mengutip dari persamaan tentang teori dasar pengendapan dan dengan menggunakan satuan unit lapangan, serta dengan menghitung koefisiennya, PD adalah proppant diameter, maka :

(4-84)

Harga TL di Persamaan (4-83) adalah waktu treatment atau waktu injeksi slurry dengan proppant, yang di dapat :

(4-85)

atau waktu yang digunakan untuk proppant jatuh ke bawah dasar rekahan :

(4-86)

yang mana yang terkecil dari Persamaan (4-85) atau Persamaan (4-86) itulah yang akan berlaku.

Persamaan (4-83) merupakan persamaan yang digunakan dalam program komputer untuk membuat Gambar 4.56. di atas, sedangkan untuk mencari kecepatan terminal settling (vt) maka dapat digunakan grafik-grafik yang telah tersedia. Di sini perlu diketahui bahwa partikel proppant tidak mungkin bergerak lebih cepat dari kecepatan slurry ataupun kecepatan rekahan yang terbentuk.

Harga CD digunakan untuk menentukan panjang jatuhnya proppant. Hal ini akan salah bila waktu pemompaan proppant (dihitung dari mulut rekahan) lebih lama dari waktu proppant jatuh ke dasar. Jika waktu pemompaan proppant tersebut cukup lama untuk pembentukan bed (lihat Gambar 4.56.), yaitu bukit proppant di dasar rekahan, sampai tinggi yang seimbang, maka bed tersebut akan tumbuh horizontal di luar CD.

Di sini bed dianggap tumbuh memanjang dan meninggi secara bersamaan sampai ujung depan proppant mencapai CD. Pada saat itu perkembangan horizontal berhenti dan bed hanya tumbuh meninggi dengan lebih banyak proppant diendapkan di situ. Bila mencapai kesetimbangan tinggi, maka proppant berikut akan mengalir ke bawah dan di depan bed tersebut dan dengan ini bed akan mulai tumbuh horizontal lagi. Jika waktu pemompaan kurang dari waktu terminal settling, maka panjang pengendapan proppant akan sama dengan CD. Bila waktu pemompaan proppant tadi lebih besar dari waktu untuk mencapai kesetimbangan tinggi bed, panjang endapan proppant akan ditentukan oleh Persamaan (4-87) di mana heq adalah kesetimbangan tinggi bed, yang tercapai setelah bed tersebut hanya akan bergerak horizontal dalam perkembangannya.

Jika panjang dan lebar rekahan diketahui untuk setiap waktu, maka tinggi dari bed yang terjadi dapat dicari dari kesetimbangan volume yang diketahui dari proppant yang dipompakan, sehingga :

(4-87)

di mana :

hf = tinggi bed, ft

PC = konsentrasi proppant

wf = lebar proppant, in

L = panjang rekahan, ft

dengan asumsi bahwa semua proppant mempunyai waktu untuk jatuh di bed.

Pengendapan partikel di slurry

Selama treatment rekahan maka akan ada sejumlah partikel yang masih dalam slurry di mana kecepatan seimbang tercapai dan ada sebagian yang mengendap tetapi belum mencapai bed. Setelah pemompaan berhenti, partikel yang demikian akan jatuh ke bawah karena pengaruh gaya gravitasi. Waktu settling adalah fungsi dari kecepatan terminal (vt). Untuk mendapatkan waktu proppant untuk mengendap, maka jarak ke bed dibagi dengan kecepatan settling tersebut, sehingga :

(4-88)

di mana :

tset = waktu proppant settling dalam fluida yang berhenti, detik.

Diskusi di atas tersebut mengabaikan waktu atau turbulensi untuk masuk ke perforasi bagi proppant-nya, sehingga mungkin di dekat sumur sudah banyak proppant yang terendap. Kedalaman sebenarnya dari proppant akan tergantung dari kecepatan pemompaan, lebar dan panjang rekahan, serta perforasinya.

4.3.9. Proppant ScheduleProppant tidak diinjeksikan secara uniform pada rekahan, tetapi umumnya diinjeksikan sedikit demi sedikit lalu ditambah konsentrasinya sampai dicapai harga maksimum, baru selanjutnya diinjeksikan secara uniform pada harga tersebut sampai selesai.

Konsentrasi proppant pada mulanya, dan beberapa yang perlu ditambahkan, tergantung dari efisiensi fluida. Menurut Nolte, Meng, dan Brown, volume pad (Vpad ) adalah :

(4-89)

Konsentrasi proppant mulanya dan pada penambahannya versus waktu bergantung pada efisiensi fluida. Nolte4) menunjukkan bahwa berdasarkan metode material balance, penambahan kontinyu dari proppant (ramped proppant schedule) versus waktu, dinyatakan dengan :

(4-90)

di mana :

cp(t) = konsentrasi slurry, ppg

cf = konsentrasi slurry akhir pekerjaan

tpad = waktu pad

ti = total waktu

sedangkan

(4-91)

Pada Persamaan (4-90) dan Persamaan (4-91) dianggap bahwa semua proppant akan merata di seluruh rekahan, walaupun pada prakteknya hal ini belumlah tentu benar, karena pada bagian ujung, rekahan akan mengecil dan proppant tidak akan dapat masuk, bahkan kemacetan (bridging) dapat terjadi bila tebal rekahan hanya sedikit lebih besar dari tiga (3) diameter proppant. Walaupun demikian, perhitungan tersebut dapat dibuat untuk mengecek maksimum total massa proppant-nya. Bila dianggap bahwa :

Mp = massa proppant yang diinjeksikan ke setengah rekahan (satu sayap)

xf = panjang setengah rekahan

hf = tinggi rekahan

(p = densitas proppant

(p= porositas proppant

wp = lebar rekahan yang menutup yang ditempati proppant

dan bila proppant didistribusikan secara uniform, maka :

(4-92)

di mana produkadalah volume proppant sendiri yang bergantung pada jenis dan ukuran proppant tersebut. Kualitas konsentrasi proppant di rekahan (cp) adalah :

(4-93)

Umumnya, konsentrasi pack proppant yang umum adalah 2 lb/ft2, maka Persamaan (4-92) menjadi :

(4-94)

Untuk menghitung massa proppant harus dihitung kenaikan kadar injeksi proppant (proppant schedule) dari waktu injeksi pad (tpad) sampai ti dan akan didapatkan konsentrasi slurry rata-rata.

Dari Persamaan (4-90), diperoleh :

(4-94)

dan selanjutnya menjadi :

(4-95)

Massa proppant menjadi :

(4-96)

Bila dilakukan pencampuran yang kontinyu, dengan cp adalah ppg, maka 1 gal slurry mengandung cp/(p gal proppant ((p harus dalam ppg karena bila dalam lb/ft3, maka dibagi terlebih dahulu dengan 7,48) sehingga fluidanya sendiri adalah 1 dikurangi cp/(p gal fluida. Sehingga Persamaan (4-90) akan menjadi :

(4-97)

di mana konsentrasi cp dalam ppga (a = added).

4.3.10. Lebar Rekahan dengan Proppant dan Panjangnya.

Setelah rekahan nanti menutup, lebar rekahan dan panjang rekahan yang tidak akan menutup kembali karena terisi proppant, dapat didekati dengan rumus material balance. Panjang teoritis untuk rekahan dengan proppant bisa dihitung dengan rumus :

(4-98)

di mana :

Lp = panjang rekahan terisi proppant, ft

Veoj = volume satu sayap pada akhir injeksi, ft3Vpad = volume satu sayap pada akhir pemompaan pad, ft3hg = tinggi rekahan rata-rata (hf), ft

w = lebar rata-rata rekahan, in

dan lebar rekahan dengan proppant (propped fracture width) dapat dihitung dengan rumus :

(4-99)

di mana :

wp = lebar rekahan dengan proppant, in

(pb = berat jenis bulk (keseluruhan dengan pori) proppant, lb/ft3mp = jumlah proppant per sayap rekahan, lb

Bilamana berat jenis proppant (p, maka :

(4-100)

_1051693228.unknown

_1051880266.unknown

_1051880987.unknown

_1051881431.unknown

_1051881615.unknown

_1051883829.unknown

_1051883955.unknown

_1051883672.unknown

_1051881536.unknown

_1051881310.unknown

_1051880759.unknown

_1051880839.unknown

_1051880325.unknown

_1051878411.unknown

_1051879796.unknown

_1051880080.unknown

_1051879094.unknown

_1051693917.unknown

_1051694021.unknown

_1051693663.unknown

_1051692535.unknown

_1051692896.unknown

_1051693096.unknown

_1051692712.unknown

_1051691399.unknown

_1051692214.unknown

_1051691238.unknown