12

BAB VSIEVE ANALYSIS

5.2. Teori DasarTahap penyelesaian suatu sumur yang menembus formasi lepas (unconsolidated) tidak sederhana seperti tahap penyelesaian dengan formasi kompak (consolidated) karena harus mempertimbangkan adanya pasir yang ikut terproduksi bersama fluida produksi. Seandainya pasir tersebut tidak dikontrol dapat menyebabkan pengikisan dan penyumbatan pada peralatan produksi. Disamping itu, juga menimbulkan penyumbatan pada dasar sumur. Produksi pasir lepas ini, pada umumnya sensitive terhadap laju produksi, apabila laju alirannya rendah pasir yang ikut terproduksi sedikit dan sebaliknya.

Gambar 5.1Sieve Analysis

Metode yang umum untuk menanggulangi masalah kepasiran meliputi penggunaan slotted atau screen liner, dan gravel packing. Metode penanggulangan ini memerlukan pengetahuaan tentang dstribusi ukuran pasir agar dapat ditentukan pemilihan ukuran screen dan gravel yang tepat.Pemasangan gravel pack bertujuan untuk menghentikan pergerakan pasir formasi, serta memungkinkan produksi ditingkatkan sampai kapasitas maksimum. Pada kenyataannya, operasi gravel pack gagal meningkatkan kapasitas produksi, meskipun dapat menahan pergerakan pasir.Kegagalan ini disebabkan oleh karena berkurangnya permeabilitas didepan zona produktif, akibat partikel-partikel halus bercampur dengan gravel. Percampuran partikel-partikel ini dapat terjadi baik pada saat operasi gravel packing sedang berjalan maupun sesudahnya.Pendekatan analitik dari gravel pack yang digunakan adalah berdasarkan pada pori-pori antara butiran-butiran gravel. Secara teoritis packing yang paling longgar, yang dibentuk dari partikel-partikel bulat dengan ukuran seragam adalah cubic packing. Dengan susunan tersebut, partikel yang dapat melewati ruangan antara partikel tersebut berukuran 0.4142 diameter partikel yang membentuk packing.Sedangkan packing yang paling rapat adalah berbentuk hexagonal dan pertikel yang dapat melewati ruangan antar partikel tersebut berukuran 0.1545 diameter partikel yang membentuk packing. Dari percobaan, ternyata bentuk packing yang terjadi mendekati hexagonal packing. Dengan demikian ukuran gravel yang digunakan harus lebih kecil atau sama dengan 6.64 diameter pasir formasi yang terkecil.Tetapi, ternyata butiran-butiran pasir yang halus dapat membentuk bridge yang stabil di muka celah-celah partikel gravel. Dengan demikian ukuran celah-celah ini tidak lebih besar dari tiga kali ukuran partikel. Berdasarkan hal ini, Coberly dan Wagner mengusulkan ukuran gravel yang digunakan sama dengan 10 kali d10, dimana d10 adalah 10 percentile dari hasil sieve analysis.Untuk menentukan ukuran gravel, beberapa ahli lain memberikan saran atau pendapat sebagai berikut :a. Saucier: D50 = 5 sampai 6 d50b. Sparlin: D50 = 4 sampai 8 d50c. TauschCorley: 6 d50 D 4 d10d. Schwartz: untuk C < 3 D10 = 6 d10untuk C < 3 D40 = 6 d40.Schwartz memberikan pendekatan dalam menentukan ukuran gravel, yaitu dengan memperhatikan hal-hal sebagai berikut :1. Analisis butiran pasir formasi.Setelah diperoleh kurva distribusi ukuran butir pasir formasi produktif, maka kurva tersebut digunakan untuk perhitungan selanjutnya.2. Harga perbandingan gravel terhadap pasir formasi atau G-S ratio.G-S ratio adalah perbandingan antara ukuran butiran gravel dengan ukuran butir pasir formasi. G-S ratio sangat penting hubungannya dengan pemilihan ukuran gravel. Beberapa bentuk persamaan yang diberikan oleh para ahli, adalah sebagai berikut:

a. Saucier :

b. Schwartz :

atau

c. CoberlyHillWagnerGumpertz :

d. Maly :

Gambar 5.2 menunjukkan efek G-S ratio terhadap permeabilitas gravel pack. Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa untuk harga G-S ratio kurang dari 5, terjadi pengurangan permeabilitas gravel pack, karena gravel yang dibutuhkan untuk mengontrol pasir terlalu kecil. Sedangkan pada harga G-S ratio 6 sampai 10, terjadi pengurangan permeabilitas efektif pengepakan gravel. Untuk harga G-S ratio lebih dari 10, maka pasir formasi akan dengan bebas melewati pengepakan gravel. Harga optimum G-S ratio adalah 5 sampai 6, karena nampak fungsi penahan (bridging) dari gravel. Sehingga Saucier menyimpulkan bahwa harga G-S ratio optimum ukuran gravel terhadap ukuran pasir formasi antara lima sampai enam dapat dipakai untuk mempertahankan stabilitas pengepakan, karena permeabilitas dapat dipertahankan dalam keadaan tetap tinggi. Sedangkan untuk ukuran gravel yang terlalu besar, maka pasir formasi akan menerobos kedalam pengepakan gravel dan akan menambah kehilangan tekanan (pressure drop).

Gambar 5.2Pengaruh G-S Ratio Terhadap Permeabilitas Gravel pack5.2.1. Keseragaman Pasir Formasi.Distribusi ukuran gravel yang seragam akan mampu menahan butiran pasir formasi yang tidak seragam. Pada harga G-S ratio mendekati enam disebut dengan titik perencanaan atau ukuran butir kritis (critical size).Berdasarkan pengamatan menunjukkan bahwa :a. Untuk pasir dengan ukuran butir seragam (C < 3), maka titik d10 merupakan design point dengan G-S ratio adalah D10 = 6 d10.b. Untuk pasir dengan ukuran butir tidak seragam (C > 5), maka titik d40 merupakan design point dengan G-S ratio adalah D40 = 6 d40.

Prinsip dari gravel packing adalah menempatkan gravel yang mempunyai ukuran yang benar didepan peforasi formasi yang unconsolidasted ( mudah lepas ) untuk mencegah pergerakan butiran pasir, akan tetapi masih bias melewatkan minyaknya kelubang sumur.Gravel pack merupakan work over yang terbaik untuk single completion dengan zona produksi yang panjang. Pelaksanaannya adalah sebagai berikut :a. Pembersihan perforasi dengan clean fluid sebelum gravel pack dipasang.b. Penentuan ukuran gravel pack sesuai dengan ukuran butiran pasir formasi.c. Squeeze gravel pack kedalam lubang perforasi, digunakan water wet gravel jika digunakan oil placement fluid.d. Produksikan sumur dengan segera setelah packing, aliran produksi dimulai dengan laju produksi rendah kemudian dilanjutkan dengan kenaikan laju produksi sedikit demi sedikit.

Metode ini merupakan pengontrol pasir yang paling sederhana dan paling tua umurnya. Pada prinsipnya, adalah gravel yang ditempatkan pada annulus antara screen/slotted dengan casing/lubang bor, dimaksudkan agar dapat menahan pasir formasi. Gravel pack adalah suatu cara untuk menanggulangi kepasiran yang masuk kedalam sumur dengan memasang kerikil ( gravel ) didepan formasi produktif, dengan cara diinjeksikan, yang mana gravel-gravel itu dapat menahan butiran yang lepas dan berlaku sebagai penyaring.Pemakaian gravel itu baik untuk formasi yang tebal, seragam (uniform) dan halus, keseragaman dan ukuran butiran berhubungan dengan perencanaan ukuran gravel.n. selain perencanaan gravel tergantung pula kepada pengalaman seseorang. Dewasa ini para ahli cenderung untuk memakai gravel berukuran lebih kecil. Didalam penempatan gravel pack dipasang saringan, ukuran saringan tergantung pada distribusi ukuran gravel yang digunakan.

Gambar 5.3Permeabilitas gravel pack setelah berfungsi penyaring

5.2.2. Jenis gravel packJenis gravel pack pada umumnya dapat dibagi dua, yaitu :1. Open hole gravel pack (OHGP)Merupakan gravel pack yang ditempatkan diantara saringan dengan dinding bor pada formasi. Dalam open holegravel pack, casing dicement diatas interval produksi. Formasi produktif dibor dengan lumpur dan di logging.Sesudah logging, lumpur didorong oleh fluida bebas partikel, seperti minyak, garam atu fluida bentuk emulsi. Kemudian lubang terbuka dibawah casing tersebut di underreamed sampai 11 atau 13 inchil, dan kemudian slotted liner serta peralatan gravel packing diturunkan.

Gambar 5.4 Open hole gravel pack

Dalam open hole gravel packing (OHGP) penempatan butiran gravel dilakukan pada annulus antara pipa saringan dengan lubang bor yang telah diperbesar. Sebelum dilakukan penempatan butiran gravel, maka dilakukan perbesaran lubang bor dengan menggunakan underreamer atau hole opener, kemudian dilakukan pembersihan lubang bor dengan fluida polymer sampai bersih, setelah itu maka lubang telah siap untuk dilakukan proses penempatan gravel.

Metode penempatan butiran gravel pada OHGP dapat dilakukan dengan metode reverse circulation atau crossover. Pada umumnya penerapan dengan metode metode tersebut dilakukan untuk interval open hole yang relative kecil atau lubang bor mempunyai deviasi atau sudut kemiringan yang tidak begitu besar (lebih kecil dari )2. Inside Gravel pack (IGP)Inside casing gravel packing atau inside gravel packing (IGP) merupakan metode penempatan gravel dimana gravel ditempatkan diantara casing yang telah diperforasi, dengan screen dan sebagian lagi diluar casing. Jenis IGP ini sering diterapkan pada formasi produktif yang berlapis. Penempatan gravel pada jenis IGP ini dapat dilakukan dengan metode dua tahap ( two stage methods ) dan metode satu tahap ( one stage methods ). Di dalam two stage methods IGP ini terdiri dari tahap pertama, yaitu penggunaan tekanan squeeze untuk menekan gravel kedaerah perforasi. Kemudian tahap kedua, berhubungan dengan sirkulasi gravel kedalam annulus antara casing dan pipa saringan.a. Tahap pertamaTahap pertama dalam two stage methods IGP dilakukan dengan menggunakan metode squeeze dengan ujung terbuka.Tubing diturunkan didepan interval perforasi dan melalui tubing tersebut dipompakan gravel.

Gambar 5.5 Packer location

Dengan menggunakan tekanan fluida melalui tubing dan annulus, gravel akan masuk kedalam perforasi. Untuk memperkecil kecenderungan percampuran gravel dan pasir formasi, umumnya digunakan gravel dengan fluida pembawa yang berkonsentrasi tinggi (viscous).

Gambar 5.6 Wash Downb. Tahap kedua Tahap kedua merupakan tahap penempatan gravel diantara pipa saringan dengan casing, kompaksi terbaik dapat dicapai dengan gravel berkonsentrasi rendah didalam fluida pembawa yang viuscous.

Beberapa metode atau type operasi penempatan gravel dalam IGP maupun OHGP antara lain :1. Metode wash downDalam metode wash down ini gravel diendapkan sampai pada suatu ketinggian tertentu diatas perforasi. Kemudian screen (saringan) dan liner serta wash pipe diturunkan, sehingga saringan dapat menembus gravel.Setelah mencapai dasar, gravel dibiarkan mengendap disekeliling saringan. Metode ini juga dapat digunakan pada open hole completion dengan interval kurang dari 30 ft. dengan metode ini diharapkan gravel dapat disqueeze (ditekan) ke lubang perforasi, sehingga terjadi pengepakan yang baik.

2. Metode reverse circulationMetode ini dilakukan dengan memompakan gravel melalui annulus antara casing dan string, kemudian fluida pendorong akan kembali keatas melalui screen dan kepermukaan melalui string.

Gambar 5.7 Reverse ciculation

Metode ini biasanya digunakan saat regravel (teknik perbaikan penempatan gravel) untuk mengisi gravel antara casing dan string. Sewaktu gravel dipompakan kedalam sumur sering terjadi kontaminasi didalam annulus, sehingga memungkinkan terbentuknya kerak /scale pada casing. Dengan adanya kerak atau kotoran itu akan bercampur dan mengendap didalam gravel pack. Percampuran kotoran tersebut dapat mengakibatkan permeabilitas pengepakan berkurang.

3. Metode crossover toolMetode crossover tool dilakukan dengan cara mensirkulasikan gravel melalui tubing dengan batuan pompa melewati packer dan crossover pipe dan kembali kepermukaan melalui annulus antara tubing dan casing.

Gambar 5.8 Croos Over

Pada saat penempatan gravel telah selesai, maka telltale screen akan menutup, dimana hal ini ditunjukkan dengan naiknya tekanan. Keuntungan yang didapat dengan menggunakan metode crossover tool, diantaranya adalah :1) Mud filtrate atau kerak yang terdapat pada casing tidak tergesek dan jika seandainya terjadi gesekan, maka hasil kotoran dari gesekan itu tidak bercampur dengan gravel.2) Pada bagian atas pada zona perforasi atau bagian casing yang kurang baik dapat mengatasi berkurangnya tekanan.3) Karena volume string jauh lebih kecil daripada volume annulus antara casing dan string, maka laju pemompaan yang sama, kecepatan fluida yang lebih besar didalam drillpipe atau tubing akan mengurangi waktu penempatan gravel didalam annulus dan memungkinkan untuk membentuk pengepakan atau pemisahan gravel secara efektif.4) Metode ini memberikan kontrol yang tepat antara volume fluida yang dipompakan dan letak gravel didalam string.

4. Metode modifiedMetode ini merupakan modifikasi, dimana peralatan crossover diganti dengan dengan alat bypass yang dipasang didalam tubing dibawah packer dan dapat merubah aliran kedalam annulus antara screen dan casing pada saat bypass terbuka. Alat bypass dibuka dengan menjatuhkan bola besi. Packer di set dan gravel disqueeze kedalam perforasi tanpa sirkulasi, metode ini merupakan modifikasi dari metode crossover.

Gambar 5.9 Modified

1