5/25/2018 56163171 Material Balance
1/14
TEKNIK RESERVOIR NO : TR 03.03
JUDUL : PERHITUNGAN CADANGAN
SUB JUDUL : Metode Material Balance
Halaman : 1 / 14
Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
PENENTUAN CADANGAN MINYAK DAN GAS BUMI DENGAN METODE
MATERIAL BALANCE
1. TUJUANMenggunakan metode Material Balanceuntuk menentukan besar cadangan hidrokarbon dan kinerja
reservoir.
2. METODE DAN PERSYARATAN2.1.METODE
Menggunakan persamaan-persamaan Material Balance yang telah diturunkan untuk berbagai
jenis reservoir.
2.2.PERSYARATANTerdapat dalam masing-masing bab.
3. LANGKAH KERJASiapkan data pendukung sesuai kebutuhan menurut kelompok data berikut :
1. Data Produksi :
a. Produksi kumulatif minyak (Qo)
b. Perbandingan gas-minyak kumulatif (Rp)
c. Produksi kumulatif air (Wp)
d. Produksi kumulatif gas (Gp)
2. Data PVT :
a. Faktor volume formasi minyak (Bo)b. Faktor volume formasi gas (Bg)
c. Faktor volume formasi air (Bw)
d. Viskositas air (!w)
e. Kompresibilitas minyak (co)
f. Kompresibilitas air (cw)
g. Kompresibilitas gas (cg)
5/25/2018 56163171 Material Balance
2/14
TEKNIK RESERVOIR NO : TR 03.03
JUDUL : PERHITUNGAN CADANGAN
SUB JUDUL : Metode Material Balance
Halaman : 2 / 14
Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
h. Solution gas oil ratio(Rs)
i. Faktor deviasi gas (Z)
3. Data Petrofisik :
a. Porositas batuan ("o)
b. Kompresibilitas formasi (cf)
c. Saturasi air awal (Swi)
4. Data Tekanan :
a. Tekanan reservoir awal (Pi)
b. Sejarah tekanan reservoir pada saat produksi (cf)
5. Geometri :
a. Jari-jari reservoir minyak (rr)
b. Jari-jari batas luar aquifer (ra)
c. Perbandingan volume tudung gas dengan minyak (m)
3.1.RESERVOIR GAS VOLUMETRIKReservoir hanya terdiri dari gas dan tidak memiliki aquifer. Pada reservoir ini, kompresibilitas
formasi cukup kecil. Metode-metode yang digunakan adalahP/Zdan Havlena-Odeh.
3.1.1. Metode PlotP/Z1. Siapkan tabulasi data produksi gas (Gp), dan data tekanan (P) sebagai fungsi waktu dan
data PVT (Z) sebagai fungsi dari tekanan.
2. Untuk setiap harga tekanan,P, hitungP/Z.
3. Plot P/Z terhadap kumulatif produksi gas, Gp, pada kertas kartesian dan tarik garis
linear melalui titik-titik (Gp,P/Z)j.
4. Perpotongan antara garis linear pada langkah 3 dengan garis P/Z = 0 adalah harga
initial gas-in-place, G, atau IGIP.
5. Sedangkan perpotongan antara garis linear pada langkah 3 dengan garis (P/Z)
abandonment adalah harga cadangan gas.
5/25/2018 56163171 Material Balance
3/14
TEKNIK RESERVOIR NO : TR 03.03
JUDUL : PERHITUNGAN CADANGAN
SUB JUDUL : Metode Material Balance
Halaman : 3 / 14
Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
3.1.2. Metode Havlena-Odeh1. Siapkan tabulasi data produksi gas (Gp) dan data tekanan (P) sebagai fungsi waktu serta
data PVT (Bg) sebagai fungsi dari tekanan.
2. Untuk setiap harga tekanan, hitungFdanE:
gpBGF# (1)
)( gig BBE $# (2)
3. Plot FterhadapE, pada kertas kartesian dan tarik garis linear melalui titik-titik (E, F)j
dimulai dari titik (0,0).
4. Hitung kemiringan garis linear yang diperoleh dari butir 3, yang harganya sama dengan
initial gas-in-place, G, atau IGIP.
3.2.RESERVOIR GAS TEKANAN ABNORMALReservoir gas dengan tekanan normal memiliki gradien tekanan awal yang berkisar antara 0.43
dan 0.5 psi/ft. Reservoir yang memiliki gradien tekanan yang lebih besar disebut memiliki
tekanan abnormal.
Pada reservoir gas dengan tekanan abnormal gradien tekanan awal dapat mencapai 0.85 psi/ft.
Kompresibilitas formasi bisa mendekati harga kompresibitas gas. Oleh karena itu kompresibilitas
formasi dan kompresibitas air perlu dipertimbangkan dalam perhitungan material balance.
3.2.1. Metode Ramagost dan Farshad1. Siapkan tabulasi data produksi gas (Gp), dan data tekanan (P) sebagai fungsi waktu serta
data PVT (Z, cw) sebagai fungsi dari tekanan, kompresibilitas formasi (cf), dan saturasi
air awal (Swi)
2. Untuk setiap harga tekanan,P, hitung harga YdanX:
%%&
'
(()
*+%
&
'()
*
$
,$# P
S
cSc
Z
PY
wi
fwiw
11 (3)
pGX# (4)
3. Plot YterhadapXpada kertas kartesian dan tarik garis linear melalui titik-titik (X, Y)j.
5/25/2018 56163171 Material Balance
4/14
TEKNIK RESERVOIR NO : TR 03.03
JUDUL : PERHITUNGAN CADANGAN
SUB JUDUL : Metode Material Balance
Halaman : 4 / 14
Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
4. Perpotongan antara garis linear pada langkah 3 dengan garis Y = 0 adalah harga initial
gas-in-place, G, atau IGIP.
5. Sedangkan perpotongan antara garis linear pada langkah 3 dengan garis Yyang dihitung
pada tekanan abandonmentadalah harga cadangan gas.
3.2.2. Metode Roach1. Siapkan tabulasi data produksi gas (Gp), dan data tekanan (P) sebagai fungsi waktu serta
data PVT (Z, cw) sebagai fungsi dari tekanan, kompresibilitas formasi (cf), dan saturasi
air awal (Swi)
2. Untuk setiap harga tekanan,P, hitung harga YdanX:
PP
ZP
ZP
Yi
i
$
$
#
1)/(
)/(
(5)
PP
GZP
ZP
Xi
pi
$#
)/(
)/(
(6)
3. Plot YterhadapXpada kertas kartesian dan tarik garis linear melalui titik-titik (X, Y)j.
4. Hitung kemiringan garis linear (ml) yang diperoleh dari butir 3, yang harganya sama
dengan inversedari initial gas-in-place, G, atau IGIP :
lmG /1# (7)
5. Sedangkan perpotongan garis linear yang diperoleh dari butir 3 denganX = 0 harganya
sama dengan %&
'()
*
$
,
wi
fwwi
S
ccS
1.
3.2.3. Metode Havlena-Odeh1. Siapkan tabulasi data produksi gas (Gp), dan data tekanan (P) sebagai fungsi waktu serta
data PVT (Bg, cw) sebagai fungsi dari tekanan, kompresibilitas formasi (cf), dan saturasi
air awal (Swi)
2. Untuk setiap harga tekanan, hitungFdanE:
gpBGF# (8)
5/25/2018 56163171 Material Balance
5/14
TEKNIK RESERVOIR NO : TR 03.03
JUDUL : PERHITUNGAN CADANGAN
SUB JUDUL : Metode Material Balance
Halaman : 5 / 14
Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
PS
cScBBBE
wi
fwiw
gigig +%&
'()
*
$
,,$#
1)( (9)
3. Plot FterhadapE, pada kertas kartesian dan tarik garis linear melalui titik-titik (E, F)j
dimulai dari titik (0,0).
4. Hitung kemiringan garis linear yang diperoleh dari butir 3, yang harganya sama dengan
initial gas-in-place, G, atau IGIP.
3.3.RESERVOIR GAS DENGAN WATER DRIVEDaya dorong air berasal dari perembesan air aquiferke lapisan gas yang berdampingan. Langkah
perhitungan dimulai dengan memilih persamaan perembesan air dengan aliran mantap (steady
state) atau aliran tidak mantap (unsteady state).
Aliran mantap : - ./ $#t
sie dPPKW0
0 (10)
Aliran tidak mantap : )( Dse tQPBW 1+# (11)
3.3.1. Model Perembesan Air Mantap
1. Siapkan tabulasi data produksi (Gp, Wp), dan data tekanan (P) sebagai fungsi waktu serta
data PVT (Bg) sebagai fungsi dari tekanan.
2. Hitung harga integral dari persamaan (10) dengan menggunakan persamaan berikut :
- ./%%&
'
(()
*223
4556
7 ,$+#$#
$t
jj
jxi
PPPtdPPtI
0
1
02
)( 0 (12)
Catatan :
1. Bila tabulasi data dibuat untuk tiap kuartal, maka!tjadalah sama besar.
2. !tjadalah selang waktu antara tekananP 1$j danPj.
3. Harga tekanan untuk menghitungI(t) diambil pada batas minyak-air pada kondisi
awal (original water-oil contact).
3. Untuk setiap harga tatauPhitungFdanEmenggunakan persamaan :
wpgp BWBGF ,# (13)
5/25/2018 56163171 Material Balance
6/14
TEKNIK RESERVOIR NO : TR 03.03
JUDUL : PERHITUNGAN CADANGAN
SUB JUDUL : Metode Material Balance
Halaman : 6 / 14
Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
PS
cScBBBE
wc
fwcw
gigig +%&
'()
*
$
,,$#
1)( (14)
EFY /# (15)
EtIX /)(# (16)
4. Plot Y terhadap X pada kertas grafik kartesian dan perhatikan penyebaran titik-titik
tersebut. Bila penyebaran titik menunjukkan kecenderungan hubungan yang linear,
maka pilihan model perembesan air yang mantap sudah tepat. Lanjutkan dengan
langkah berikut 5. Kalau tidak, lanjutkan dengan langkah 7.
5. Tentukan titik potong garis linear dari butir 4 dengan sumbu Y. Harga Y pada titik
potong itu sama dengan initial gas-in-place.
6. Hitung kemiringan garis linear yang diperoleh pada butir 4. Harga kemiringan ini sama
dengn konstanta perembesan air (K) dan besarnya perembesan air dapat dihitung dengan
persamaan :
)()( tIKtWe 8# (17)
7. Bila plot Y terhadap X tidak menunjukkan kecenderungan hubungan yang linear
gunakan model perembesan air yang tidak mantap.
3.3.2. Model Perembesan Air Tidak Mantap
Penyiapan data produksi, tekanan, dan PVT sama seperti butir 1 (Model Perembesan Air
Mantap). Langkah perhitungan selanjutnya dimulai dengan menentukan hargaI(t) :
)()( DtQPtI 1+# (18)
1. Untuk setiap selang tekanan hitung harga !Pj, dengan menggunakan persamaan berikut
:
- .10211 PPP $#+ (19)
dan untukj> 1 :
jjj PPP $#+ $221 (20)
Pembagian selang tekanan dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
5/25/2018 56163171 Material Balance
7/14
TEKNIK RESERVOIR NO : TR 03.03
JUDUL : PERHITUNGAN CADANGAN
SUB JUDUL : Metode Material Balance
Halaman : 7 / 14
Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
Catatan :
Tekanan (P) diukur di batas minyak-air pada kondisi awal (original water-oil
contact).
2. Hitung harga tDuntuk setiap harga tdengan menggunakan persamaan :
2578.0
rw
Drc
tkt
"!# (21)
Catatan :
a. Perkiraan jari-jari reservoir minyak (rr) berdasarkan kontur batas minyak air pada
peta isopach.
b. Harga kompresibilitas (c) adalah :
fw ccc ,#
(22)
c. Perkiraan parameter tD seteliti mungkin untuk perkiraan permulaan konstanta
persamaan (21), yaitu :
2578.0
rw cr
k
"!9# (23)
5/25/2018 56163171 Material Balance
8/14
TEKNIK RESERVOIR NO : TR 03.03
JUDUL : PERHITUNGAN CADANGAN
SUB JUDUL : Metode Material Balance
Halaman : 8 / 14
Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
3. Perkirakan harga ra/rr. Laju penurunan tekanan reservoir (dP/dt) dapat dijadikan
indikasi ukuran aquifer. Laju penurunan tekanan yang rendah dapat diartikan ukuran
aquiferyang sangat besar.
4. Berdasarkan harga tD dan ra/rr, hitung Q(tD) dengan bantuan Tabel 1. Gunakan
interpolasi kalau harga tDtidak ada pada tabel tersebut.
5. Hitung hargaI(tD) berdasarkan persamaan :
)()( DtQPtI 1+# (18)
sebagai berikut.
Dari butir 1, 2 dan 3 susun tabulasi :
tD +P Q(tD) I(tD)
0 - - -
tD1 +P1 Q(tD)1 I(tD)1
tD2 +P2 Q(tD)2 I(tD)2
tD3 +P3 Q(tD)3 I(tD)3
tD4 +P4 Q(tD)4 I(tD)4
. : :
. . :
. . :
tDj +Pj Q(tD)j I(tD)j
HargaI(tD) dihitung sesuai dengan persamaan berikut :
111 )()( DD tQPtI +# (24)
12212 )()()( DDD tQPtQPtI +,+# (25)
1322313 )()()()( DDDD tQPtQPtQPtI +,+,+# (26)
12132
23121
)()()(
...)()()()(
DjDjDj
jDjDjDjD
tQPtQPtQP
tQPtQPtQPtI
+,+,+,
,+,+,+#
$$
$$
5/25/2018 56163171 Material Balance
9/14
TEKNIK RESERVOIR NO : TR 03.03
JUDUL : PERHITUNGAN CADANGAN
SUB JUDUL : Metode Material Balance
Halaman : 9 / 14
Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
6. Untuk setiap harga tatauPhitungFdanEmenggunakan persamaan :
wpgp BWBGF ,# (13)
PS
cScBBBE
wc
fwcw
gigig +%&
'()
*
$
,,$#
1)( (14)
EFY /# (15)
EtIX /)(# (16)
7. Plot Y terhadap X pada kertas grafik kartesian dan perhatikan penyebaran titik-titik
tersebut. Bila penyebaran titik menunjukkan kecenderungan hubungan yang linear,maka model perembesan air yang dipilih sudah tepat.
8. Tentukan titik potong garis linear dari butir 7 dengan sumbu Y. Harga Y pada titik
potong itu sama dengan initial gas-in-place.
9. Hitung kemiringan garis linear yang diperoleh pada butir 7. Harga kemiringan ini sama
dengn konstanta perembesan air (B), dan besarnya perembesan air dapat dihitung
dengan persamaan :
)()( tIBtWe 8# (27)
3.4.RESERVOIR MINYAK BERDAYA DORONG DEPLETIONReservoir tidak memiliki tudung gas primer, sehingga langkah perhitungan disusun sebagai
berikut :
1. Siapkan tabulasi data produksi gas (Np, Rp), dan data tekanan (P) sebagai fungsi waktu serta
data PVT (Rs,Bg, Bo, cw) sebagai fungsi dari tekanan.
2. Untuk setiap harga tekanan, hitungFdanEodan Efwdengan menggunakan persamaan :
gspop BRRBNF $,# (28)
- . gssioioo BRRBBE $,$# )( (29)
- .PPS
cScBE i
wi
fwiw
oifw $$
,#
1 (30)
fwo EEX ,# (31)
Jadi untuk setiap harga tekananPjdiperolehFj,EojdanEfwj(Xj).
5/25/2018 56163171 Material Balance
10/14
TEKNIK RESERVOIR NO : TR 03.03
JUDUL : PERHITUNGAN CADANGAN
SUB JUDUL : Metode Material Balance
Halaman : 10 / 14
Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
3. Plot F terhadap X, pada kertas grafik kartesian dan tarik garis linear melalui titik-titik (X, F)j
dimulai dari titik (0,0).
4. Hitung kemiringan garis linear yang diperoleh dari butir 3, yang harganya sama dengan volume
minyak awal di tempat atau initial oil-in-place(N).
3.5.RESERVOIR MINYAK BERDAYA DORONG AIRReservoir tidak memiliki tudung gas primer. Daya dorong air berasal dari perembesan air aquifer
ke lapisan minyak yang berdampingan. Langkah perhitungan dimulai dengan memilih persamaan
perembesan air dengan model aliran mantap (steady state) atau aliran tidak mantap (unsteady
state), yang dibahas pada bagian 3.3.
1. Siapkan tabulasi data produksi gas (Np, Wp, Rp), dan data tekanan (P) sebagai fungsi waktu
untuk selang yang sama, misalnya tiap tahun (kuartal) serta data PVT (Rs, Bg, Bo, Bw, cw)
sebagai fungsi dari tekanan.
2. Hitung hargaI(t) untuk model perembesan air mantap atau model perembesan air tidak mantap
seperti yang telah diuraikan pada bagian 3.3.
3. Untuk setiap harga tatauPhitungF,Eo, danEfwdengan menggunakan persamaan :
wpgspop BWBRRBNF ,$,# (32)
- . gssioioo BRRBBE $,$# )( (33)
- .PPS
cScBE i
wi
fwiw
oifw $$
,#
1 (34)
fwo EE
FY
,# (35)
fwo EE
tIX
,#
)( (36)
Catatan :
a. UntukP>Pb,Rp=Rs=Rsi
b. UntukP
5/25/2018 56163171 Material Balance
11/14
TEKNIK RESERVOIR NO : TR 03.03
JUDUL : PERHITUNGAN CADANGAN
SUB JUDUL : Metode Material Balance
Halaman : 11 / 14
Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
4. Plot Y terhadap X pada kertas grafik kartesian dan perhatikan penyebaran titik-titik tersebut.
Bila penyebaran titik menunjukkan kecenderungan hubungan yang linear, maka model
perembesan air yang dipilih sudah tepat.
5. Tentukan titik potong garis linear dari butir 4 dengan sumbu Y. Harga Ypada titik potong itu
sama dengan volume minyak awal di tempat (N).
6. Hitung kemiringan garis linear yang diperoleh pada butir 7. Harga kemiringan ini sama dengan
konstanta perembesan air (K untuk model perembesan air mantap dan B untuk model
perembesan air tidak mantap) dan besarnya perembesan air dapat dihitung dengan persamaan
17 atau persamaan 27 :
)()( tIKtWe 8# (17)
)()( tIBtWe 8# (27)
3.6.RESERVOIR MINYAK BERDAYA DORONG TUDUNG GASReservoir minyak ini termasuk reservoir jenuh dengan tekanan reservoir awal sama dengan
tekanan jenuh dari hidrokarbon. Dalam pembahasan selanjutnya reservoir ini tidak mengandung
daya dorong air. Langkah perhitungan mengikuti runtutan berikut ini :
1. Siapkan tabulasi data produksi gas (Np, Rp), dan data tekanan (P) sebagai fungsi waktu untuk
selang yang sama, misalnya tiap tahun (kuartal) serta data PVT (Rs, Bg, Bo) sebagai fungsi
dari tekanan.
2. Untuk setiap harga tatauP, hitungF,Eo, danEgdengan menggunakan persamaan :
. gspop BRRBNF $,# (28)
- . gssioioo BRRBBE $,$# )( (29)
22
3
4
55
6
7$# 1
gi
goig
B
BBE (37)
oEFY /# (38)
og EEX /# (39)
3. Plot YterhadapXpada kertas grafik kartesian dan tarik garis linear melalui titik-titik (X, Y).
4. Titik potong garis linear Ydari butir 3 adalah harga volume minyak awal di tempat (N) dan
kemiringannya adalah m N. Jadi ukuran tudung gas (m) dapat dihitung.
5/25/2018 56163171 Material Balance
12/14
TEKNIK RESERVOIR NO : TR 03.03
JUDUL : PERHITUNGAN CADANGAN
SUB JUDUL : Metode Material Balance
Halaman : 12 / 14
Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
4. DAFTAR PUSTAKA
1.Craft, B. C. dan Hawkins, M. F. : Applied Petroleum Engineering, Prentice-Hall Inc., N. J., 1959.2.Dake, L. P. : Fundamentals of Reservoir Engineering, Elsevier Publ. Co., New York, 1978.3.Havlena, D. dan Odeh, A. S. : The Material Balance as an Equation of Straight Line-Part II, Field
Cases, JPT July 1964, 815-822.
4.Hurst, W. : Technical Note-The Material Balance Equation, SPE 4920, 1974.5.Pletcher, J. L. : Improvements to Reservoir Material-Balance Methods, SPE Reservoir Evaluation
& Engineering Journal (February 2002), 49-59.
6.Lee, W. dan Wattenbarger, R. A. : Gas Reservoir Engineering, SPE Richardson, Texas, 1996.
5/25/2018 56163171 Material Balance
13/14
TEKNIK RESERVOIR NO : TR 03.03
JUDUL : PERHITUNGAN CADANGAN
SUB JUDUL : Metode Material Balance
Halaman : 13 / 14
Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
5. DAFTAR SIMBOL
B = konstanta perembesan air tidak mantap, bbl/psi
Bg = faktor volume formasi gas, bbl/SCF
Bo = faktor volume formasi minyak, bbl/STB
Bw = faktor volume formasi air, bbl/STB
co = kompresibilitas minyak, psi-1
cw = kompresibilitas air, psi-1
cf = kompresibilitas formasi, psi-1
G = volume gas awal di tempat (initial gas-in-place), SCF
Gp = produksi gas kumulatif, SCF
k = permeabilitas, mD
K = konstanta perembesan air mantap, bbl/psi/konstanta
m = perbandingan volume tudung gas terhadap volume zone minyak, fraksi
N = volume minyak awal di tempat (initialoil-in-place), STB
Np = produksi minyak kumulatif, STB
P = tekanan reservoir, psi
Pi = tekanan awal, psi
Q(t) = faktor perembesan, tidak berdimensi
Rp = perbandingan gas-minyak kumulatif, SCF/STB
rr = jari-jari reservoir, ft
ra = jari-jari luar aquifer, ft
Rs = faktor kelarutan gas, SCF/STB
Rsi = faktor kelarutan gas awal, SCF/STB
Sw = saturasi air, fraksi
Swi = saturasi awal air, fraksi
t = waktu sejak reservoir diproduksikan, kuartal
tD = faktor waktu, tidak berdimensi
We = perembesan air kumulatif, bbl
Wp = produksi air kumulatif, STB
5/25/2018 56163171 Material Balance
14/14
TEKNIK RESERVOIR NO : TR 03.03
JUDUL : PERHITUNGAN CADANGAN
SUB JUDUL : Metode Material Balance
Halaman : 14 / 14
Revisi/Thn : 2/ Juli 2003
Manajemen Produksi Hulu
Huruf Yunani :
" = porositas, fraksi
w! = viskositas air, cp