PENGENALAN METODE PRODUKSI ARTIFICIAL LIFT 3.1. Metoda Produksi Pengangkatan Buatan ( Artificial Lift )
3.1.1. Gas Lift
3.1.1.1. Prinsip Kerja Gas Lift
Ditinjau dari cara penginjeksian gasnya ke dalam sumur, injeksi gas dapat dibedakan menjadi dua cara, yaitu :
1. Continous Gas Lift, dimana gas diinjeksi secara terus-menerus ke dalam annulus dan melalui valve yang dipasang pada tubing, gas masuk ke dalam tubing tersebut.
2. Intermittent Gas Lift, dimana gas hanya diinjeksikan pada setiap selang waktu tertentu sehingga injeksi gas merupakan suatu siklus injeksi.
Tabel III-1
Kriteria Penentuan Sistem Injeksi
PI BHP Sistem Injeksi
Tinggi Tinggi Continous Tinggi Rendah Intermittent Rendah Tinggi Intermittent Rendah Rendah Intermittent
Keterangan Tabel III-1 :
a) PI tinggi bila harganya lebih besar dari 0,5 bpd/psi. b) PI rendah bila harganya lebih kecil dari 0,5 bpd/psi.
c) BHP tinggi bila dapat mengangkat kolom cairan minimum 70 % dari kedalaman sumur.
d) BHP rendah bila kolom cairan yang terangkat kurang dari 70 % atau minimum 40 % dari kedalaman sumur.
Pertimbangan utama yang digunakan dalam menentukan cara penginjeksian gas di atas didasarkan pada tekanan dasar sumur (BHP) dan Productivity Index (PI). Tabel III-1 menunjukkan kriteria dalam menentukan cara atau sistem injeksi. 1. Continous Gas Lift
Continuos Gas Lift merupakan proses pengangkatan fluida dari suatu sumur dengan cara menginjeksikan gas yang bertekanan relatif lebih tinggi secara terus menerus kedalam tubing dengan maksud untuk meringankan kolom cairan yang ada didalam tubing. Karena penginjeksian dilakukan secara kontinyu, maka memerlukan kesetimbangan aliran minyak dari formasi kedalam lubang sumur dengan rete yang cukup tinggi. Gambar 3.1 menunjukkan suatu operasi dari continuous gas lift.
Apabila dapat diperkirakan besarnya gradien tekanan aliran rata-rata dibawah dan diatas titik injeksi, maka Pwf dapat dihitung dengan persamaan :
Pwf = Pt + Gfa L + Gfb (D-L)... ...(3.1) dimana :
Pwf = Tekanan alir dasar sumur, psi Pwh = Tekanan pada Well Head, psi
Gfa = Gradien tekanan rata-rata di atas titik injeksi, psi/ft Gfb = Gradien tekanan rata-rata di bawah titik injeksi, psi/ft
L = Kedalaman titik injeksi, ft D = Kedalaman sumur total, ft
Gambar 3.1. Mekanisme Operasi Continous Gas Lift
Dengan demikian dasar dari perencanaan gas lift adalah menetukan Pwf yang diperlukan supaya sumur dapat berproduksi dengan rate yang diinginkan, yaitu dengan cara menginjeksikan gas pada kedalaman tertentu di dalam tubing.
Sesuai dengan fungsinya, katup-katup gas lift terdiri dari :
1. Katup Unloading, yaitu sebagai jalan masuk dari annulus ke tubing, untuk mendorong cairan yang semula digunakan untuk mematikan sumur.
2. Katup Operasi, yaitu sebagai jalan masuk gas dari annulus ke tubing untuk mendorong fluida reservoir ke permukaan.
3. Katup Tambahan, yaitu sebagai katup operasi jika Ps turun.
Pada tahap pertama, injeksi gas akan mengaktifkan katup-katup unloading sehingga cairan untuk mematikan sumur akan terangkat ke permukaan dan level cairan dalam annulus turun. Kemudian katup unloading secara bergantian bekerja dan level cairan dalam annulus akan mencapai katup operasi. Gas injeksi akan masuk ke dalam tubing secara kontinyu jika tekanan injeksi gas dalam annulus lebih besar dari tekanan aliran dalam tubing. Oleh karena itu letak katup operasi ditempatkan pada kedalaman sehingga tekanan alir dalam tubing lebih kecil dari tekanan injeksi gas di annulus. Penempatan katup operasi ini ditentukan dari titik keseimbangan, yaitu titik dimana tekanan aliran di dalam tubing sama dengan tekanan injeksi gas di annulus, setelah dikurangi dengan tekanan differensial 100 psi.
Dengan masuknya gas injeksi melalui katup operasi maka perbandingan gas cairan di atas titik injeksi akan lebih besar daripada perbandingan gas cairan di bawah titik injeksi. Dengan demikian dasar perencanaan gas lift adalah penentuan
Pwf yang diperlukan agar sumur dapat berproduksi dengan rate yang diinginkan, yaitu dengan cara menginjeksikan gas pada kedalaman tertentu di dalam tubing.
Diagram tekanan kedalaman seperti terlihat pada Gambar 3.2. memberikan gambaran yang lebih jelas mengenai continous gas lift dan merupakan dasar perencanaan.
Umumnya perencanaan continous gas lift bertolak dari laju produksi yang diinginkan. Apabila indeks produktivitasnya dan tekanan statik terbaru diketahui, maka tekanan alir dalam sumur yang sesuai dengan laju produksi yang diinjeksikan dapat dihitung.
Apabila perbandingan gas cairan dari formasi diketahui, maka kurva gradien tekanan aliran mulai dari dasar sumur dapat digambarkan. Berdasarkan tekanan injeksi gas yang tersedia, garis gradien gas dalam annulus dapat digambarkan dan titik keseimbangan antara tekanan gas dalam annulus dengan tekanan alir dalam tubing dapat ditentukan. Kemudian letak katup operasi dapat pula ditentukan pada kedalaman yang mempunyai tekanan alir dalam tubing 100 psi lebih kecil dari tekanan injeksi gas. Apabila tekanan alir di kepala sumur tertentu, maka perlu diinjeksikan sejumlah gas tertentu, sehingga memberikan perbandingan gas cairan titik injeksi yang tepat dan menghasilkan gradien aliran di atas titik injeksi yang diinginkan. Gradien aliran harus menghasilkan penurunan tekanan sedemikian rupa sehingga tekanan aliran di permukaan sama dengan tekanan di kepala sumur. Berdasarkan perbandingan gas cairan yang diperoleh tersebut serta GLRf, maka jumlah gas yang diinjeksikan dapat dihitung.
Gambar 3.2.Ilustrasi Sumur Dengan Laju Aliran Yang Kontinyu
Pada keadaan sebenarnya, pressure traverse yang digunakan tidak selalu tepat dengan hasil pengukuran gradien aliran di dalam sumur. Kesalahan dapat berkisar antara 10 – 20 %. Dengan demikian akan terjadi pula kesalahan dalam menempatkan katup operasi. Untuk mengatasi kesalahan ini perlu ditambah katup-katup pada selang di atas dan di bawah katup operasi. Selang ini disebut dengan Bracketing Envelope. Perencanaan continous gas lift meliputi :
1. Penentuan titik injeksi. 2. Penentuan jumlah gas injeksi.
3. Penentuan kedalaman katup-katup sembur buatan 2. Intermittent Gas Lift
Proses pengangkatan cairan pada intermittent gas lift berbeda dengan continous gas lift. Pada continous gas lift, kolom cairan dicampur dengan gas injeksi untuk mengurangi gradien kolom cairan sehingga tekanan aliran di dalam
tubing turun. Sedangkan pada intermittent gas lift, gas diinjeksikan dengan tekanan tinggi (lebih besar dari tekanan kolom cairan), sehingga cairan terangkat akibat pengembangan dan pendorongan gas injeksi, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 3.2 Kelakuan tekanan dasar sumur selama proses tersebut ditunjukkan dalam Gambar 3.3
Intermittent gas lift merupakan proses yang berulang dan dapat dibagi dalam tiga periode (seperti yang terlihat dalam Gambar 3.3), yaitu :