WELL COMPLETION(PENYELESAIAN SUMURAN)

Untuk memproduksi minyak atau gas Untuk memproduksi minyak atau gas seoptimal mungkin pada suatu kurun seoptimal mungkin pada suatu kurun waktu tertentu waktu tertentu

TUJUAN PEMBORAN

Pekerjaan tahap akhir atau penyempurnaan untuk mempersiapkan sumur pemboran menjadi sumur produksi dinamakan well completion. Tujuan dari well completion adalah untuk mendapatkan hasil

produksi optimum dan mengatasi pengaruh negatip dari setiap lapisan produktif

ARTI & TUJUAN WELL COMPLETION

Formation completion

Tubing completion

Wellhead completion

JENIS-JENIS WELL COMPLETION

1. FORMATION COMPLETION

Peralatan pada formation completion dibedakan menjadi tiga :

open hole completion perforated casing completion sand exclution type completion

Merupakan jenis yang amat sederhana dengan casing dipasang sampai puncak formasi produktif yang tidak tertutup secara mekanis, sehingga aliran fluida reservoar dapat langsung masuk ke dalam lubang sumur tanpa halangan

Open-hole completion

1. Fully Penetrating Well

Partially Penetrating Well

dimana :f = faktor penetrasi (D/h)D = Jarak kedalaman penetrasi, ft

)/ln(

)(08.7

weoo

wfe

rrB

PPkhq

)90cos(71

)/ln(

)(08.7ow

weoo

wfef

fh

rf

rrB

PPkhfq

Faktor-Faktor yang mempengaruhi

1. Jumlah Formasi Produktif

2. Problem produksi yang terjadi

3. Kekuatan Formasi

Geometry aliran radialGeometry aliran radial

HH

Partially Penetration Well

Water cone

Oil Oil

Well

Open HoleOpen Hole

Keuntungan :

1. Formasi tidak rusak oleh semen

2. Sumur dapat diperdalam dengan mudah bila diperlukan saat workover

3. Dapat diubah mjd liner completion saat kerja ulang

4. Tidak ada biaya perforasi

Open HoleOpen Hole

Kerugian :

1. Tidak dapat mengisolasi zona-zona produktif

2. Sulit mengontrol gas dan air

3. Sulit melakukan pemilihan zona pada saat stimulasi

4. Diperlukan pembersihan lubang jika formasi lepas-lepas (unconsolidated)

(OPEN HOLE COMPLETION)(OPEN HOLE COMPLETION)

Sementasi Batuan :1. Tingkat sementasi batuan dapat diperkirakan dengan

cara menentukan faktor sementasi. 2. Archie membuat hubungan antara faktor formasi dari

batuan dengan porositas, sebagai berikut :

Dimana :m = sementasi batuan. F = faktor formasi. = porositas batuan. Rw = tahanan air formasi.Ro = tahanan formasi dengan saturasi air 100%.

w

om

R

RFF dan

Klasifikasi Batuan Berdasarkan Faktor Sementasi :

No Rock Description m 1 Unconsolidated Rock 1,3 2 Very Slightly Cemented 1,4-1,5 3 Slightly Cemented 1,6-1,7 4 Moderately Cemented 1,8-1,9 5 Highly Cemented 2,0-2,2

Kandungan Lempung Formasi :

1. Kandungan lempung suatu formasi dapat diperkirakan dengan menggunakan data-data logging.

2. Persamaan yang digunakan adalah sebagai berikut :

Dimana :Vsh = kandungan lempung, fraksi.

SPlog = defleksi SPlog, mV.

SSP = defleksi maksimum SPlog, mV

SSP

SPVsh

log1

Kekuatan Formasi :

Kekuatan formasi (strength formasi) adalah merupakan kemampuan formasi dalam menahan butiran batuan tetap pada tempatnya. Tixier melakukan perhitungan sebagai berikut :

Dimana :

G= shear modulus, psi. 1/Cb = bulk modulus, psi.

Cb = bulk compresibility, psi-. Vsh = kandungan lempung, fraksi.

b = bulk density, gr/cc. tc = transite time, us/ft.

G/Cb = kriteria strength formasi, psi2

> 0,8 x 1012 psi2 (kompak) & < 0,8 x 1012 psi2 (tdk kompak)

4

2210

b2

102

10 1034,1C

G 1034,1

1 1034,1

c

b

c

b

bc

b

txAxBx

txBx

CtxAxG

27,00,125 13

1

12

21

shxVBA

TugasTugas

Formasi Talang Akar, akan dikomplesi dengan data sebagai berikut :

• Porositas dari logging = 30,6 %,

• tahanan Ro = 0,9490,

• Rw = 0,12, b = 2,25 gr/cc,

t = 189 mikro sec/ft,

• SPlog = 45 mV,

• SSP = 70 mV.

Tentukan jenis formation completionnya.

Perforated Casing CompletionPerforated Casing Completion

Casing produksi dipasang menembus formasi produktif, disemen kemudian diperforasi pada interval yang diinginkan. Formasi yang mudah gugur akan ditahan oleh casing. Casing yang telah disemen dengan formasi kemudian dilubangi dengan gun atau bullet perforator ataupun jet perforator

DefinisiDefinisi

Pembuatan lubang menembus casing, semen dan formasi produktif sehingga terjadi komunikasi antara lubang sumur

dengan formasi.

Perforated CompletionPerforated Completion

Keuntungan :

1. Dapat mengontrol produksi gas dan air

2. Bisa untuk pemasangan komplesi ganda

3. Cocok unt teknik penanggulangan pasir

Kerugian :

1. Ada biaya perforasi

2. Kerusakan formasi pd saat penyemenan

3. Butuh operasi penyemenan yg baik

4. Sumur bisa diperdalam dgn diameter yang kecil

5. Logging tdk bisa diulang

Perforated CompletionPerforated Completion

Jenis-jenis perforatorJenis-jenis perforator

1. Bullet atau gun perforator

2. Jet (shape charge) perforator

Kelakuan perforator dalam batuan formasiKelakuan perforator dalam batuan formasi

Keuntungan penggunaan bullet perforator:Keuntungan penggunaan bullet perforator:

1. Lebih murah dibandingkan dengan jet perforator pada kondisi dimana bullet dapat digunakan

2. Menyebabkan rekahan pada formasi batuan sehingga dapat meningkatkan permeabilitas pada formasi batuan yang tebal

3. Lubang yang dihasilkan berbentuk bulat, sehingga jika tidak diperlukan dapat ditutup dengan klep-klep karet

4. Memberikan penetrasi yang lebih dalam dibandingkan dengan jet perforasi pada formasi batuan yang lunak

Kerugian penggunaan bullet perforator:Kerugian penggunaan bullet perforator:

1. Fracturing yang terjadi bisa menimbulkan kerugian jika formasinya tipis

2. Tidak dapat digunakan pada temperatur tinggi

3. Sukar menembus formasi yang keras

4. Kurang baik digunakan pada sumur yang mempunyai casing berlapis.

Keuntungan penggunaan jet perforatorKeuntungan penggunaan jet perforator

1. Dapat digunakan pada temperatur tinggi (sampai dengan 400oF)

2. Fracture yang terjadi tidak terlalu besar sehingga cocok untuk formasi-formasi tipis

3. Lebih baik dan murah untuk interval perforasi yang panjang, karena untuk sekali penembakan peralatan ini dapat menghasilkan lubang lebih banyak dibandingkan dengan bullet perforator

4. Dapat digunakan pada operasi di dalam tubing

Kerugian penggunaan jet perforator:Kerugian penggunaan jet perforator:

1. Kurang memberikan fracture sehingga tidak dapat menaikkan permeabilitas pada formasi-formasi tebal

2. Jet perforator menghasilkan lubang runcing-runcing sehingga tidak dapat digunakan klep bola untuk menutupnya

3. Biaya operasi lebih mahal dari bullet perforator untuk interval perforasi yang pendek

Kondisi kerja perforasiKondisi kerja perforasi

1. Perforasi underbalance

2. Perforasi overbalance

Permasalahan yang sering timbul dari perforasi Permasalahan yang sering timbul dari perforasi overbalanceoverbalance

1. Kerusakan formasi akan lebih besar sebagai akibat reaksi antara lumpur dengan mineral batuan

2. Lubang hasil perforasi sering tersumbat debris dan runtukan batuan

3. Memungkinkan terjadinya mud loss

4. Clean up lebih sulit dilakukan

2.2. DIAMETER PERFORASIDIAMETER PERFORASI

Gambar samping memperlihatkan Pengaruh Diameter perforasi terhadap productivity ratio untuk berbagai harga Kc/Ku

Productivity Ratio akan meningkat sesuai dengan bertambahnya lubang perforasi

2.2. DIAMETER PERFORASIDIAMETER PERFORASI

Dari gambar tersebut hanya dengan drawdown sebesar 1 psi diinginkan untuk mendorong fluida 100 B/D. memasuki perforasi sepanjang 12 inchi, memerlukan diameter perforasi 3/8 inchi.

2. SKIN DAN PRESSURE DROP PERFORASI2. SKIN DAN PRESSURE DROP PERFORASI

• Laju aliran dari formasi kedalam sumur pada perforted casing completion, dipengaruhi oleh kerusakan (damage) dan lubang perforasi. Untuk selanjutnya masing-masing dinyatakan sebagai skin damage (Sd) dan skin perforasi (Sp).

• Sedangkan hasil dari analisa tes tekanan memberikan harga skin total (St), dimana :

St = Sd + Sp

Untuk menentukan harga Skin Faktor akibat Perforasi (St), KC Hong Membuat Nomogram untuk Simple Patern dan Stagered Patern

Penentuan Sp untuk Simple PaternPenentuan Sp untuk Simple Patern

Penentuan Sp untuk Sategerred PaternPenentuan Sp untuk Sategerred Patern

NOMOGRAM PERHITUNGAN SKIN FACTORUNTUK POLA SEDERHANA, PERFORASI ½ in

NOMOGRAM PERHITUNGAN SKIN FACTORUNTUK POLA SELANG-SELING, PERFORASI ½ in

PENENTUAN SKIN FACTOR AKIBAT PERFORASI DENGAN DIAMETER PERFORASI ¼ DAN ½ in

KURVA PENENTUAN SKIN FAKTOR AKIBAT PEMBORAN (Sd) BILAPENETRASI TIDAK MELAMPAUI RADIUS KERUSAKAN

KURVA PENENTUAN SKIN AKIBAT PEMBORAN (Sd) BILA PENETRASI MELAMPAUI RADIUS KERUSAKAN

TABEL UNTUK POLA PERFORASI SIMPLE DAN STAGGERED

Tabel compresive strengthTabel compresive strength

Pressure Drop PerforasiPressure Drop PerforasiAnggapan-angapan lain yang digunakan dalam mengevaluasi pressure drop melalui lubang perforasi ini adalah :1. Permeabilitas crushed zone atau compact zone (zona sekeliling perforasi adalah :

– 10% dari permeabilitas formasi apabila diperforasi dengan tekanan overbalance (tekanan hidrostatik dalam lubang bor lebih besar daripada tekanan formasi).

– 40% dari permeabilitas formasi apabila diperforasi dengan tekanan underbalance (tekanan hidrostatik dalam lubang bor lebih kecil daripada tekanan formasi).

2. Ketebalan crushed zone adalah ½ inchi.3. Infinite reservoir, Pwfs tetap pada sisi dari compact zone, sehingga pada close outer boundery konstantanya -3/4 pada Persamaan Darcy dihilangkan.4. Untuk mengevaluasi pressure drop melalui lubang perforasi digunakan persamaan JONES, BLOUNT dan GLAZE.

Pressure Drop PerforasiPressure Drop Perforasi

• Persamaan Jones ,Blount dan Glaze

P = bq + aq = P - P 2wfwfs

pc

pcoo

Lk

rrBb

31000708,0

)/(ln.

]/1/1[)(1030,2

2

214

cpp

oo rrL

Ba

a = Koefisien Laminer

B= koefisien Turbulen

Pwfs = tekanan alir dasar sumur di permukaan formasi, psiPwf = tekanan alir dasar sumur, psiqo = laju aliran minyak per lubang perforasi, STB/hari Bo = faktor volume formasi minyak, bbl/STBρo = densitas minyak, lbm/cuftkc = permeabilitas zone terkompaksi, md

= 0,1 . kf, untuk teknik perforasi overbalanced = 0,4 . kf, untuk teknik perforasi underbalancedkf = permeabilitas formasi, mdrc = jari-jari zone terkompaksi, ft

= rp + 0,5 inchrp = jari-jari lubang perforasi, ftLp = panjang lubang perforasi, inchiβ = faktor turbulensi, ft-1; β =

201,1c

10

k

1033,2

Dimana :

Tentukan pressure drop akibat perforasi bila diketahui data :

• Laju produksi tes, (qt), BFPD = 1575• Interval perforasi, ft = 32• Viskositas minyak, cp = 0,432• Diameter perforasi, inch = 0,25• Faktor Volume Formasi, BBL/STB = 1,53• Panjang penetrasi, inch = 16• Permeabilitas formasi, mD = 50,52• Densitas perforasi, SPF = 6• Densitas minyak, lbm/cuft = 39,21• Diameter casing, inch = 6,366• Diameter lubang sumur, inch = 8 ½• Kondisi perforasi = underbalance

Data PerforasiData Perforasi

Interval PerforasiInterval Perforasi

• Dalam proses produksi minyak dapat terjadi water conning atau Gas Coning, dimana hal ini akan memberikan pengaruh negatif terhadap perolehan minyak.

• Dengan fenomena gas dan water conning tersebut, maka para ahli mencari hubungan antara laju produksi kritis dengan parameter reservoir serta parameter produksi untuk menentukan interval perforasi dan posisinya.

Metode PirsonMetode Pirson• Pirson menurunkan persamaan dalam tujuan

penentuan posisi dan interval perforasi Pada Homogeneous Reservoar sebagai berikut :

Q = 1,535 - K

ln (re / rw) h - (h - D)og

o 2 2( )

o g

o

Laju Kritis Gas Coning

re

D

Zh

Gas

Oil

Metode PirsonMetode Pirson

• Laju Kritis Water Coning

22ow

D -h (re/rw)ln

) - ( 1,535 = Qo

ow

Metoda ChericiMetoda Cherici

• Chierici menurunkan persamaan dalam tujuan penentuan posisi dan interval perforasi Pada Anisotropic Reservoar sebagai berikut :

, ,r

K h 0,003073 =

wDeo

howo2ow

oB

Q

QBo

og2 og ho

oDe g = 0,003073 h

K

r , ,

Laju Kritis Water Coning

Laju Kritis Gas Coning

Dimana :Dimana :

• Qow : laju produksi maksimum minyak tanpa terjadi water conning, STB/hari

• Qog : laju produksi maksimum minyak tanpa terjadi gas conning, Mscfd

• h : ketebalan zona minyak, ft• Kho : permeabilitas efektif horizontal minyak, md : fungsi yang tak berdimensi• fb : b/h : panjang interval perforasi/ketebalan zone minyak • σw : (hcw/h)

• rDe : v

hede k

k

h

rr

• Kvo : permeabilitas efektif verikal minyak, md• hcg : jarak antara GOC-top • hcw : jarak antara WOC-bottom perforasi

Coning Corelation for rde = 5Coning Corelation for rde = 5

Coning Corelation for rde = 10Coning Corelation for rde = 10

Coning Corelation for rde = 20Coning Corelation for rde = 20

Coning Corelation for rde = 30Coning Corelation for rde = 30

Coning Corelation for rde = 40Coning Corelation for rde = 40

Coning Corelation for rde = 60Coning Corelation for rde = 60

Coning Corelation for rde = 80Coning Corelation for rde = 80

Berdasarkan persamaan laju alir kritis, terlihat bahwa Chierici memberikan fungsi tak berdimensi Ψ, yang merupakan fungsi dari sifat fluidanya, dan digunakan untuk menentukan besarnya bidang potensiometri dengan menganggap bahwa aliran mantap

Hubungan antara rDe , fb , dan hcw/h , dengan fungsi tak berdimensi ψ, ditunjukkan dengan Gambar dengan beberapa batasan harga, sebagai berikut:

• 5 ≤ rDe ≤ 80

• 0 ≤ fb ≤ 0.75

• 0.07 ≤ hcw/h ≤ 0.9

Dengan batasan tersebut akan ditemui kesulitan jika akan digunakan pada kondisi lapangan dimana kondisinya yang beragam. Pemakaian persamaan tersebut hanya untuk kasus dimana tidak tersedia grafik yang mewakili kondisi dari data.

Persamaan yang dikembangkan adalah sebagai berikut :

C = −0.31253676 − 0.32957799 ln (rDE )

D = −1.17760395 + 0.19623644 ln (rDE )

E =1.409514123 + 0.00293411 (rDE)0,5 ln (rDE )

F = −0.50297452 + 0.826966176 ( ln rDE/rDE)

ψ = EXP ((C+D EXP (-fb)) +((E + F (fb)0,5 ln hcw/h))

Penentuan Letak dan Interval Penentuan Letak dan Interval PerforasiPerforasi

Tentukan laju produksi kritis minyak Sumur #JTM bila data sumurnya sebagai berikut :

• Tekanan statik (Ps), psia = 2765• Tekanan alir dasar sumur (Pwf), psia = 1936• Tebal zona minyak (h), ft = 128• Permeabilitas minyak (ko), mD = 50,52• Permeabilitas vertikal (kv), mD = 102,5• Viskositas minyak (o), cp = 0,432• FVF minyak (Bo), bbl/STB = 1,53• Densitas air (W), g/cc = 0,978• Densitas minyak (o), g/cc = 0,628• Jari-jari sumur (rW), ft = 0,510• Jari-jari pengurasan (re), ft = 3527• Interval perforasi (hp), ft = 32• Deviasi sumur ( 0), derajat = 61• Laju produksi minyak (q), BOPD = 125

REVERSED CONING REVERSED CONING DENGAN DENGAN DOWNHOLE WATER DOWNHOLE WATER SINK TECHNOLOGYSINK TECHNOLOGY

Dengan adanya lapisan air di bawah reservoir, produksi hidrokarbon dibatasi dengan maksimum dari laju alir kritik. Jika produksi diatas dari laju kritik, akan terjadi water break-through. Setelah breakthrough, fasa air akan mendominasi laju alir total kemudian produksi menjadi tidak ekonomis dan selanjutnya sumur harus ditutup.

Fenomena ini yang disebut dengan water coning. Sampai sekarang, beberapa teknologi telah digunakan untuk mencegah water breakthrough akibat coning.

Metoda tersebut meliputi: menjaga produksi dibawah laju alir kritik, sedapat mungkin melakukan perforasi jauh dari water oil contact (WOC), melakukan injeksi polymer atau gel (teknologi menutup zona air dengan polymer-gel) untuk menutup daerah air di sekitar lubang sumur. Kenyataannya metoda konvensional ini tidak bisa mengatasi water breakthrough dengan baik.

SKEMATIK TERJADINYA WATER CONING DI SUMUR VERTIKAL

Biasanya operasi produksi tidak akan ekonomis jika dibatasi produksi di bawah laju alir kritik.

Perforasi jauh diatas WOC akan mengurangi panjang perforasi sehingga akan memperbesar drawdown sehingga kemingkinan terjadi coning lebih kecil.

Kinerja dari polymer-gel masih menjadi bahan perdebatan, karena dari data lapangan menunjukkan akan bekerja bagus untuk masalah water channeling/fingering dari pada bottom water coning.

Downhole Water Sink TechnologyDownhole Water Sink Technology

Sejak 1991 teknologi DWS dikenalkan dan telah dilakukan pilot test.

Teknologi DWS dipakai pada sumur yang menembus lapisan minyak serta lapisan aquifer dibawahnya. Kemudian, sumur pasang dual-completion baik di minyak maupun air (Gambar 2).

Zona minyak dan air di perforasi dan dipisahkan oleh packer. Selama produksi, minyak mengalir melalui komplesi konventional sedangkan air diproduksikan dari lapisan di bawah WOC mula-mula.

Water cone dapat terjadi karena beda tekanan akibat produksi minyak, tetapi dengan adanya beda tekanan di zona air yang sama maka naiknya zona air dapat dicegah. Sehingga produksi minyak tidak tercampur oleh air karena batas minyak air tetap di bawah perforasi lapisan minyak dan mencegah water breakthrough (Gambar 3).

SKEMATIK DUAL COMPLETION UNTUK SUMUR VERTIKAL

SKEMATIK REVERSED CONING UNTUK SUMUR VERTIKAL

KEPASIRAN

Definisi

Kepasiran adalah ikut terproduksikannya pasir bersama-sama dengan fluida produksi

Latar Belakang

Produksi pasir umumnya terjadi pada formasi berumur tersier, terutama miocene. Karena umumnya formasi produktif di Indonesia berumur tersier, maka banyak dijumpai masalah kepasiran.

FAKTO FAKTOR YANG MEMPENGARUHI TERJADINYA KEPASIRAN

Lingkungan pengendapan pasir pada umumnya terbentuk dalam dua kondisi, yaitu: marine dan non-marine.

Formasi endapan marine umumnya sementasi antar butir adalah mineral calcareous atau siliceus, sehingga membentuk batu pasir yang kokoh dan terkonsolidasi.

Formasi pasir endapan non-marine yang disementasi oleh mineral clay, silt, dan aspal membentuk batu pasir yang lemah dan tidak terkonsolidasi dengan baik.

Pada formasi batu pasir non-marine inilah sering dijumpai terjadinya masalah kepasiran.

Terdapat beberapa faktor yang menyebabkan terjadinya kepasiran, dimana selain diakibatkan oleh laju produksi yang tidak dikendaiikan juga dipengaruhi oleh kondisi formasi itu sendiri, yang meliputi:

1.Sementasi batuan ( Lihat komplesi sumur)

2. Kekuatan formasi ( Lihat komplesi sumur)

3. Tegangan (stress) yang bekerja di sekitar lubang bor

4. Penurunan (draw-down) tekanan formasi

SEBAB – SEBAB PASIR IKUT TERPRODUKSI

1. Apabila produksi sumur sangat besar akan menyebabkan tidak terbentuknya busur pasir (sand-arch).

2. Sementasi pasir terlarut oleh air formasi apabila kadar air produksi melebihi 10 %.

3. Turunnya tekanan reservoir menyebabkan kenaikan relatif tekanan overburden sehingga menghancurkan formasi.

Laju produksi kritis terhadap kepasiran

Dimana :

Qz = laju produksi kritis, STB/day

kz = permeabilitas batuan, mD

Nz = jumlah lobang perforasi

Gz = modulus geser

Bz = faktor volume formasi fluida, bbl / STB

µz = viskositas fluida, cp

Az = luas kelengkungan pasir formasi, sq-ft

At = luas kelengkungan pasir pada kondisi test, sq-ft

tzz

zzzzs AB

AGNkxQ

610025.0

Peramalan kemungkinan sumur akan memproduksi pasir

1. Bandingkan log akustik dan density sumur-sumur di sekitarnya dengan kerapatah perforasi sama. Apabila terdapat kesamaan, amati pengaruh laju

produksi terhadap gejala kepasiran. Laju produksi bebas kepasiran menjadi pedoman laju

produksi sumur yang bersangkutan.

2. Seperti bagian 1 tetapi kerapatan perforasinya boleh berlainan.

3. Analogi pengalaman produksi dari daerah yang bersangkutan untuk formasi yang sama.

Persoalan yang dihadapi karena sumur kepasiran

1. Akumulasi pasir (sand bridge) di perangkat produksi sumur dapat mematikan sumur.

2. Dapat menimbulkan kerusakan pada perangkat produksi sumur seperti, pompa,katup, jepitan, pipa salur di permukaan dan fasilitas produksi lainnya.

3. Menyebabkan persoalan pembuangan pasir.

4. Selubung dapat collapse akibat tidak ratanya pembebanan axial.

PENANGGULANGAN KEPASIRAN DENGAN PENANGGULANGAN KEPASIRAN DENGAN GRAVEL PACKGRAVEL PACK

Gravel pack merupakan salah satu metode sand control yang paling banyak digunakan sampai saat ini.

Tujuan dari gravel packing adalah untuk mencegah produksi pasir dari formasi yang unconsolidated atau weakly cemented tetapi rate produksi dari sumur tersebut masih cukup besar.

Prinsip gravel pack adalah mencegah terproduksinya pasir dengan memasang gravel yang mempunyai permebilitas yang tinggi tetapi tidak dapat dilevvati oleh partikel pasir formasi.

Supaya gravel tidak terlepas dari tempatnya maka dipasang screen, slotted liner atau prepacked screen.

Untuk memaksimalkan produktivitas sumur maka harus diusahakan sekecil mungkin tercampurnya pasir formasi dan gravel.

Biasanya ukuran partikel pasir formasi lebih besar dari pori-pori yang dibentuk oleh butiran gravel sedangkan ukuran lubang screen dibuat lebih kecil dari ukuran butiran gravel.

Prinsip gravel packPrinsip gravel pack

Pemakaian garvel itu baik untuk formasi yang tebal, seragam (uniform) dan halus.

Keseragaman dan ukuran butiran berhubungan dengan perencanaan ukuran gravel.

Selain itu perencanaan gravel tergantung pula kepada pengalaman seseorang.

Dewasa ini para ahli cenderung untuk memakai gravel berukuran lebih kecil.

Keuntungan penggunaan gravel pack antara lain :

1. Efektif digunakan pada zona produksi yang intervalnya

panjang

2. Dapat digunakan untuk sumur yang sudah lama dan telah memproduksi pasir

3. Mempunyai permeabilitas yang relatif linggi dan dapat diterapkan pada formasi yang mempunyai permeabilitas bervariasi.

Kekurangan gravel pack antara lain :

1. Berkurangnya diameter lubang sumur karena adanya screen di dalam lubang sehingga dapat mengganggu operasi yang lain

2. Screen yang digunakan harus tahan terhadap korosi dan erosi yang disebabkan oleh fluida produksi.

Gravel pack merupakan workover yang terbaik untuk single completion dengan zone produksi yang panjang.

Pelaksanannya 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 ke dalam lubang perforasi, gunakan water wet gravel

d. Produksikan sumur dengan segera setelah packing, aliran produksi dimulai dengan laju produksi rendah kemudian dilanjutkan dengan kenaikan laju produksi sedikit demi sedikit.

Jenis Gravel packJenis Gravel pack

Terdapat dua jenis gravel pack yaitu:

1.Internal Gravel pack (IGP) atau Cased-Hole Gravel pack

Cased-Hole Gravel pack mulai digunakan sekitar pertengahan tahun 1970 dan biasanya digunakan untuk sumur yang memproduksi minyak ringan atau minyak sedang (medium oil) maupun untuk sumur gas.

Gravel pack yang ditempatkan antara casing yang diperforasi dengan pipa saringan.

Screen digantung seperti liner tanpa di semen dan ruang antara screen dan formasi diisi dengan gravel.

Fluida produksi untuk mencapai lubang sumur harus mengalir melalui lubang perforasi yang dipenuhi oleh gravel kemudian melewati gravel dan screen.

Hal ini akan sangat mempengaruhi produktifitas sumur yang ditentukan oleh hambatan yang diterima oleh aliran fluida.

Aliran fluida akan mengalami hambatan paling besar pada bagian perforasi dimana pola aliran berubah menjadi linier

dari pola radial

Skema Cased hole (Internal) gravel pack

Kesulitan yang sering dijumpai dalam operasi gravel pack adalah bagaimana mentrasport dan meletakan gravel di dalam lubang perforasi.

Ukuran gravel dipilih agar memberikan permeablitas yang maksimum namun masih dapat menahan aliran partikel pasir dari formasi agar tidak terjadi pencampuran partikel pasir dan gravel yang akan menurunkan permeabiltas gravel.

Susunan gravel didalam annulus maupun didalam lubang perforasi harus ketat (tight) tanpa kekosongan.

Screen didesain agar memberikan hambatan sekecil mungkin terhadap aliran fluida produksi namun masih dapat berfungsi secara optimum untuk mencegah gravel terlepas dan masuk ke tubing string.

Screen harus diletakkan ditengah lubang dan terbuat dari bahan yang tahan terhadap korosi maupun erosi.

2. Open hole Gravel pack (OHGP)

Gravel pack ditempatkan di antara saringan dengan dinding bor pada formasi produktif.

Casing produksi diletakkan di atas zona produksi atau dilakukan milling out sepanjang zona produksi.

Gravel ditempatkan antara screen dan formasi.

Underreaming dilakukan untuk menghilangkan damage akibat proses pemboran dan untuk mengurangi hambatan aliran dengan jalan memperlebar jari-jari lubang sumur.

Underreaming dan perluasan lubang sumur menstimulasi sumur secara efektif untuk menghasilkan skin yang negatif dalam analisa aliran radial.

Seperti halnya dalam internal gravel pack aliran fluida produksi harus melewati gravel dan screen sebelum mencapai lubang sumur.

Namun pola aliran fluida yang terjadi adalah tidak seperti dalam internal gravel pack yang mengalami perubahan dari pola aliran radial menjadi linier di lubang perforasi.

Secara umum EGP memberikan produktifitas sumur yang relatif lebih baik.

External gravel pack

Pertimbangan Dalam Perencanaan Gravel packPertimbangan Dalam Perencanaan Gravel pack

Ada beberapa packtor yang perlu dipertimbangkan di dalam perencanaan gravel pack, yaitu:

1. Ukuran gravel pack yang tersediaGravel pack tersedia dalam beberapa ukuran. Apabila ukuran gravel hasil perhitungan tidak lersedia, umumnya memakai ukuran yang lebih kecil.

Kadang-kadang memakai ukuran yang lebih besar apabila ukuran yang lebih kecil tidak tersedia. tabel berikut memperlihatkan ukuran gravel yang tersedia.

Tabel Ukuran gravel pack yang tersedia

Ukuran gravel/in, U.S.mesh Diameter median, in

0.006x0.017 40/100 0.012

0.008x0.017 40/70 0.013

0.010x0.017 40/60 0.014

0.017x0.033 20/40 0.025

0.023x0.047 16/30 0.035

0.033x0.066 12/20 0.050

0.039x0.066 12/18 0.053

0.033x0.079 10/20 0.056

0.047x0.079 10/16 0.063

0.066x0.094 8/12 0.080

0.079x0.132 6/10 0.106

2. Angularitas dan Besar Butir Gravel

Permeabilitas dan kompaksi gravel dapat dipengaruhi oleh angularitas dan besar butir.

Suman mengemukakan angularitas secara relatif tidak begitu mempengaruhi terhadap permeabilitas gravel. Akan tetapi Archie mengemukakan bahwa permeabilitas angular jauh lebih besar dibandingkan dengan permeabilitas yang bundar.

Tabel Angularitas dan besar Butir gravel

8 -12 10 - 20 10 - 20 10 - 30 20 - 40 40 -60

Angular Angular round round round round

K, Darcys 1745 881 325 191 121 45

Porosity, % 36 36 32 33 35 32

3. Kebasahan Gravel

Suman mengutip bahwa perubahan kebasahan gravel dari basah air ke oil wet, terutama pada perbandingan viskositas air minyak yang besar.

Minyak kadang-kadang bersifat senyawa polar yang apabila diserap oleh permukaan gravel, menyebabkan gravel cenderung bersifat oil wet.

Oleh karena itu, jika minyak digunakan sebagai fasa kontinu unluk fluida pembawa dalam penempatan gravel, material gravel sebaiknya dibasahi dulu dengan air sebelum diinjeksikan ke dalam sumur.

Pemilihan GravelPemilihan Gravel

Pemilihan gravel pack yang tepat sangat menentukan keberhasilan dalam menangani masalah kepasiran.

Untuk itu perlu diketahui ukuran butiran dan distribusi penyebaran partikel pasir formasi

Untuk menentukan ukuran pasir formasi maka perlu diadakan pengambilan sampel yang kemudian dianalisa di

laboratorium.

Beberapa metoda pengambilan sampel pasir formasi dengan tingkat kepercayaan dari yang tertinggi sampai yang terendah dapat diurutkan antara lain adalah :

a.Convensional core Didapat dari rubber sleeve core barrel, dan hasilnya cukupbaik serta dapat dipercaya karena mempunyai recovery core yang tinggi.

b. Sidewall core Didapat melalui electrical wire line, dan hasil yang diperoleh cukup dapat dipercaya karena sampel dapat diambil di setiap kedalaman.

c. Bailed sampling Dioperasikan melalui convensional wireline dan hasilnya kurang dapat dipercaya,karena keharusan mengangkat drill pipe dalam memperoleh core.

d. Produced sand Hasil yang diperoleh kurang dapat dipercaya, karena pasir formasi yang didapatkan hanya yang berukuran kecil.

JENIS PASIRJENIS PASIR

1. Pasir layang (quick sand), yaitu pasir yang mudah melayang di fluida sehingga menyebabkan terproduksi

bersama fluida.

2. Pasir mampat (packed sand) yaitu pasir dengan sementasi rendah dan berongga. Bila padatan pasir ini pecah dapat menimbulkan masalah kepasiran periodik.

3. Pasir gugur (friable) yaitu pasir dengan sementasi cukup, tetapi mudah ter-erosi aliran fluida. Gejala nyata adalah bila produksi stabil maka jumlah pasir terproduksi berkurang.

Penentuan ukuran gravelPenentuan ukuran gravel

Perencanaan penentuan ukuran gravel yang tepat dan optimum dalam menahan pasir telah dikembangkan oleh beberapa ahli; antara lain Schwartz dan Saucier.

Dalam desainnya Schwartz berdasarkan keseragaman butiran formasi produktif sedangkan Saucier mendasarkandesainnya kepada konsep median ukuran butiran.

Kecenderungan ahli akhir-akhir ini untuk merekomendasikan gravel yang lebih kecil dengan tujuan untuk menahan invasi pasir lebih ketat.

Penurunan Permebilitas Gravel karena Invasi pasir

Persyaratan Gravel rekomendasi APIPersyaratan Gravel rekomendasi API

1. Kebulatan dan kebundaran 0,6 atau lebih dari skala Krumben

2. Pembatasan kelarutan terhadap asam tidak boleh larut lebih dari 1 % dalam 12 % HCL atau 3 % HF

3. Kandungan kwarsa 98 % atau lebih

4. Kekuatan butiran (dalam standar tes laboratorium) bila diberi tekanan 2000 psi selama 2 menit tidak boleh rusak lebih dari 4 % untuk ukuran 12/20, 16/30, 20/40 mesh atau 2 % untuk ukuran 30/50 dan 40/60 mesh

Analisa Butiran Pasir Analisa Butiran Pasir

Untuk menentukan penyebaran (distribusi) batuan formasi produktif, dengan sieve Analysis Langkah kerjanya adalah sebagai berikut :

a) Ambil contoh batuan yang sudah kering

b) Sediakan dan timbang 100 atau 200 gram sampel tersebut.

c) Sediakan sieve analysis yang telah bersih

d) Susunlah sieve di atas alat pengguncang dengan mangkuk pada dasar, sedangkan sieve diatur dari yang paling halus di atas mangkuk dan yang paling besar pada puncak

e) Tuangkan dengan hati-hati sampel kedalam sieve yang

paling atas, kemudian pasang tutup dan kencangkan

bagian penguatnya.

f) Guncangkan selama 30 menit.

g) Tuangkan isi sieve yang paling kasar (atas) ke dalam

mangkuk

h) Tuangkan isi sieve yang paling halus berikutnya ke dalam mangkuk tadi juga, kemudian timbang berat kumulatifnya. Teruskan cara tersebut sampai isi seluruh sieve ditimbang secara kumulatif

i) Dari berat timbangan secara kumulatif dapat dihitung juga berat sampel dalam tiap tiap sieve dengan mengurangi suatu berat kumulatif sebelumnya. Dari hubungan antara prosentase butiran yang lolos dengan diameter saringan dalam skala logaritma, dapat diketahui kurva sebaran pembagian ukuran butiran yang dapat menunjukan keseragaman sampel

Kurva Hubungan Diameter Butiran Pasir vs Prosen KumulatifKurva Hubungan Diameter Butiran Pasir vs Prosen Kumulatif

Tiga karakteristik dari kurva distribusi ukuran butiran yang seringkali digunakan untuk menggambarkan deskripsi pasir yaitu :

a.Median, d50, yaitu diameter butir pada titik 50% pada kurva Median = d50

b. Koefisien kekompakan (sorting coeficient) yang didefmisikan oleh Corelab sebagai berikut :

∂ = (d25)0.5/d75

c. Koefisien keseragaman (uniformity confident)

C = d40/d90

Jika C < 3 maka pasir seragam Jika C > 5 maka pasir tidak seragamJika C < 10 maka pasir sangat tidak seragam

Jenis Saringan Yang dapat Dipakai

Dalam industri digunakan 3 macam saringan1. Slotted pipe Pipa mempunyai lubang irisan membujur atau melintang.

Keuntungannya adalah murah. Kerugiannya adalah ukuran slot terkecil relatif masih

terlalu besar untuk gravel terbesar, pipa mudah terkena korosi, dan mudah terkikis.

2. Wire Wrapped Screen Kawat stainles steel dilllitkan pada pipa. Tapisan ini adalah yang paling umum dipakai.

3. Prepacked Screen. Gravel yang resin coated sudah ditempatkan di antara 2

tapisan sebelum dipasang disumur. Cocok digunakan untuk interval panjang karena mudah Penempatannya.

JENIS “SLOTTED PIPE”

WIRE-WRAPPED SCREEN

Ukuran Screen yang Digunakan Berdasarkan Ukuran Range Gravel. 18)

Gravel Size (U.S. Mesh)

Gravel Size (inch)

Screen Gauge (inch)

Screen Gauge (inch 10 3)

40/60 30/50 20/40 16/30 12/20 06/16

0.0165 0.0093 0.0230 0.0120 0.0330 0.0165 0.0470 0.0230 0.0660 0.0330 0.0940 0.0470

0.008 0.010 0.012 0.016 0.020 0.028

08 10 12 16 20 28

Teknik Penempatan Gravel Dan ScreenTeknik Penempatan Gravel Dan Screen

Penempatan gravel dapat dilakukan dengan 3 cara:

1. Wash down Method.

Tempatkan gravel di dalam selubung sampai di atas perforasi. Masukkan rangkaian screen dengan wash pipe dan push down shoe ke lubang sumur sambil sirkulasi lurus dan tempatkan saringan sampai di depan perforasi. Metode ini tidak cukup memadatkan gravel di anulus dan akan menyortir ukuran gravel. Cara ini hanya baik untuk selang perforasi di bawah 10 ft.

WASHDOWN TECHNIQUE

2. Sirkulasi terbaik (Reverse circulation)

Screen dan liner diturunkan di sekitar perforasi. Bubur gravel dipompakan melalui anulus dengan sirkulasi terbaik. Gravel akan terperangkap di anulus. Cara ini tidak baik untuk sumur miring

REVERSE CIRCULATION TECHNIQUE

3. Crossover Method.

Masukkan rangkaian saringan dan penyekat dengan liner setting tool tempatkan saringan tepat di depan perforasi.

Biasanya panjang tapisan ditambah 5 ft di atas dan 5 ft di bawah selang perforasi dan diberi pipa buta 1.5 kali panjang tapisan.

Adonan gravel dipompakan dan disirkulasi lurus. Sirkulasi lurus tersebut akan menjadi sirkulasi terbalik setelah melewati crossover. Adonan gravel akan terbawa menuju anulus tapisan dan selubung. Cabut rangkaian liner setting tool

CROSSOVER SYSTEM

CROSSOVER SYSTEM

Kurva Hubungan Diameter Butiran Pasir vs Prosen KumulatifKurva Hubungan Diameter Butiran Pasir vs Prosen Kumulatif

Perhitungan pressure drop pada gravel packPerhitungan pressure drop pada gravel pack

Untuk menentukan pressure drop pada gravel pack completion, digunakan Pers Jones, Blount dan Glaze sbb:

Pwfs – Pwf = aq2 + bq = P

Dimana :

2

213 1008.9

A

LBxa oo

Akx

LBb

g

oo310127.1

55.0

71047.1

gk

x

Pwf = tekanan aliran dasar sumur, psi

Pwfs = tekanan aliran dasar sumur pada permukaan pasir, psiQ = laju aliran, bbl

Bo = faktor volule formasi, bbl/stb

o = densitas minyak, lb/cuftL = length of linear flow path, ft

Kg = permeabilitas gravel, mdA = luas area perforasi, ft2

β = faktor turbulensi, ft-1

Pengaruh Pengaruh Gravel pack Gravel pack Terhadap ProduktivitasTerhadap Produktivitas

Adapun yang berhubungan dengan produktivitas secara langsung adalah permeabilitas.

Pengaruh pemasangan gravel dapat dihitung sebagai berikut: misalkan gravel menempati ruangan sampai jarak r dari pusat sumur dan membentuk susunan seri yang konsentris dengan formasi produktif.

Rumus Darcy untuk aliran radial adalah:

q = (2π K h ΔP)/(μo Ln (re/rw))

D.D. Sparlin menurunkan rumus permeabilitas rata-rata dari susunan seri radial untuk dua lapisan. adalah :

Laju produksi fluida melalui media gravel

)/ln/1)/ln(/1

)/ln(

21 gewg

weavg rrkrrk

rrk

))/ln(/1)/ln(/1(

2

21 gewgg rrkrrk

PhQ

Prinsip gravel packPrinsip gravel pack

Perbandingan laju produksi dengan gravel terhadap laju produksi tanpa gravel

dimana :Qg = laju produksi dari media gravel pack (bbl/d)Q = laju produksi lanpa gravel pack (bbl/d)

k1 = permeabilitas dari media gravel (md)

k2 = permeabilitas formasi (md)r = jari-jari media gravel (in)

re = jari-jari pengurasan minyak (in)

rw = jari-jari produksi (in)

)/ln()/ln(/

)/ln(

12 gewg

weg

rrrrkk

rr

Q

Q

Evaluasi keberhasilan pemasangan gravelEvaluasi keberhasilan pemasangan gravel

1. Dengan mengetahui harga skin sebelum

dan sesudah pemasangan gravel

2.Dengan mengetahui perbandingan

produktifitas formasi

23.3

log151.1 2

1

wto

wfjam

rC

k

m

PPS

wfPp

qPI

*

Berdasarkan sieve analisis diketahui distribusi besar butir pasir formasi sbb:

Tentukan berapa ukuran gravel dan screen yang sesuai

Ukuran Butir Berat SampleUS Mesh gram

12 0,994520 2,061240 3,320870 15,025

100 36,966140 12,146200 1,8385

<200 2,7974

Suatu sumur minyak dengan data-data sebagai berikut:

• Diameter screen, in : 2,40• Ketebalan diperforasi, ft : 62,80• Kerapatan perforasi, spf : 6• Diameter perforasi, in : 0,33 • Diameter lubang bor, ft : 0,58• Viscositas minyak, cp : 3,58• Densitas minyak, gr/cc : 0,86• Faktor volume formasi, bbl/srb : 1,04 P gravel pack @ q = 100 bbl, psi : 1,848 P gravel pack @ q = 150 bbl, psi : 2,831

Tentukan berapa permeabilitas gravelnya