3.2.2.1.3. Fluida Perekah
Fluida perekah adalah suatu cairan yang digunakan untuk menghantarkan daya pompa ke batuan formasi, dan juga berfungsi sebagai pembawa material pengganjal ke dalam rekahan. Untuk itu fluida perekah dipompakan pada beberapa tingkat atau stages, yang masing-masing mempunyai fungsi tersendiri. Dalam pengerjaannya biasanya dimulai dengan pre-pad, pad kemudian slurry dengan proppant, dan yang terakhir flush.
Prepad, yaitu fluida dengan viskositas rendah dan tanpa proppant, biasanya minyak air atau foam dengan gel berkadar rendah atau friction reducer agent, fluid loss additive dan surfactant atau KCl untuk
mencegah damage, dan ini dipompakan di depan untuk membantu memulai membuat rekahan. Viskositas yang rendah dapat masuk ke dalam matrik dan lebih mudah dalam mendinginkan formasi untuk mencegah degradasi gel. Tetapi prepad tidak dipakai untuk temperatur reservoir relatif rendah atau gradien rekah relatif juga rendah.
Pad, fluida dengan viskositas lebih tinggi dan tanpa proppant, dipompakan untuk membuka rekahan dan membuat persiapan agar rekahan dapat dimasuki slurry dengan proppant. Viskositas yang lebih tinggi mengurangi leakoff (kebocoran fluida meresap masuk ke dalam formasi). Pad diperlukan dalam jumlah yang cukup agar tidak terjadi 100% leakoff sebelum rekahan terjadi dan proppant ditempatkan.
Slurry dengan proppant, dimana proppant dicampur dengan fluida viskos, proppant ditambahkan sedikit demi sedikit selama pemompaan pada fluida viskos dan penambahan proppant ini dilakukan sampai harga tertentu pada alirannya (yang tergantung pada karakteristik formasi, sistim fluida dan gelling agent).
Flush, yaitu fluida yang dipompakan dibelakang slurry dengan propant untuk mendesak slurry masuk ke dalam formasi.
3.2.2.1.3.1. Rheology Fluida Perekah
Pada perekahan hidrolik, rheology digunakan untuk mendapatkan
viskositas yang cukup. Ada tiga macam fluida, yaitu Newtonian, Bingham Plastic, 132
Log n Log K
dan Power Law. Gambar 3.11 memperlihatkan plot (shear stress) vs (shear rate) untuk tiga macam fluida
Untuk fluida Newtonian:
= (du/dy) = ……….… (3-33) dimana adalah viskositas (cp), adalah shear rate (sec-1)
Untuk fluida perekah yang berlaku adalah Power Law :
= K ’n ……….……….. (3-34)
dan pada Gambar 3.12. disebelah kiri adalah pada kertas biasa sedangkan yang kanan adalah pada kertas log-log. K adalah consistency index (lbf.-secn’/ft2) dan n
adalah power law index. Gambar 3.11.
Harga Shear Rate vs Shear Stress
(Tjondrodiepoetro, Bambang.,“Stimulation (Acidizing and Hydraulic Fracturing”) Fluida perekah yang bersifat Power Law adalah sensitive terhadap
temperatur tinggi. Polymer dapat mengalami degradasi dengan cepat dan viskositas turun karena kenaikan temperatur.
Newtonian Power Law Bingham _Plastic
133
Gambar 3.12.
Plot dari Power Low dengan Linier dan Log
(Tjondrodiepoetro, Bambang.,“Stimulation (Acidizing and Hydraulic Fracturing”) 3.2.2.1.3.2. Sifat Dan Komposisi Fluida Perekah
Selain digunakan untuk memulai rekahan dan memperluas rekahan, fluida perekah harus dapat memperlebar rekahan, mentransport dan menempatkan propant, mempunyai sifat low fluid loss (kehilangan fluidanya sedikit) waktu crosslinknya terkontrol dan tidak mahal. Juga tidak menyebabkan friksi yang besar ditubing, mudah dibersihkan dengan clean up, kompatibel dengan formasi dan fluidanya, mudah dicampur dan aman untuk personalia.
Komposisi fluida perekah terdiri dari :
1. Fluida dasar yang dapat berupa minyak, air, campuran air/alkohol, emulsi, foam dan kombinasi dari bahan-bahan tersebut. Fluida dasar dipilih karena sifat formasi, clay contentnya, reservoir minyak atau gas, ada parafine/asphaltene, tekanan reservoir, dan pengalaman masa lalu sukses/tidak serta harganya.
2. Crosslinker, diperlukan untuk meningkatkan viskositas dengan pengikatan satu molekul atau lebih. Fluida liner akan mengalami penurunan viskositas temperatur atau kalau shear bertambah. Kalau viskositas berkurang maka propant dapat mengendap sehingga digunakan crosslink agent, yang biasannya organometalic atau transition metal compound yang biasanya borate, titan dan zircon.
3. Breaker (pemecah), yaitu untuk memecahkan rantai polymer sehingga kembali menjadi encer (viskositasnya kecil) setelah penempatan propant agar produksi aliran minyak kembali mudah untuk dilakukan.
134
4. Viskosity stabilizer, merupakan suatu zat tambahan untuk menjaga penurunan viskositas pada polysaccharide gels (fluida perekah) yang dilakukan pada temperatur tinggi untuk waktu yang lama diatas 2000F.
Umumnya adalah metanol dan Natrium thiosulfate.
5. Fluid loss additive, Fluid loss sangat penting untuk dikurangi, untuk formasi homogen biasanya filter cake telah cukup. Material yang dipakai antara lain: pasir 100 mesh, silika fluor (325 mesh) oil soluble resin, adomite regain, diesel 2-5% (diemulsikan), unrefined guar dan karaya gums.
6. Surfactant, Surfactant mempunyai dua sisi yang satu menghadap ke fluida pertama dan yang lain yang kedua sehingga antara kedua fluida dapat
formasi dan mempermudah terjadinya rekahan.
7. Buffers (pengontrol pH), pada pencampuran setempat, polymer dalam bentuk powder ditambah fluida dasar. Untuk bisa terpisah dengan baik pH harus sekitar 9, yang didapat dari pencampuran dengan basa.
8. Radioactive tracers, Zat radioaktif (antimon, iridium, scandium) ditambahkan (0.5 – 1.0 millicuries/1000 lb proppant). Dengan ini maka akan ditentukan zona rekahan yang dilakukan dengan Gamma Ray log. 9. Biocides, Bakteri menyerang organik polymer, merusak ikatannya dan mengurangi viskositasnya. Jadi perlu ditambahkan anti bakteri seperti glutaraldehyde, chlorophenates, quaternary amines dan isothiazoline. 10. Pengecil Friksi, Friction reducer hanya dipakai kalau aliran mungkin akan turbulen, karena aliran turbulen menyebabkan kehilangan tekanan yang besar.
11. Clay stabilizer, aliran dari fluida perekah dengan perubahan tekanan/temperatur dapat menyebabkan clay terlepas dan bermigrasi sehingga merusak formasi.
135
12. Cross linker control agent, Mengatur waktu crosslink, misalnya untuk menghambat terjadinya crosslink, acetinate yang dilarutkan, terutama pada T-crosslink.
13. Iron Control Agen. Sama seperti pada pengasaman, ion Fe3+ harus
dicegah karena bisa menimbulkan pengendapan.
14. Parafin Control, dengan parafin dispersant atau dipanaskan atau crystal pencegah pengendapan parafin di tubing. Atau kombinasi parafin
inhibitor dan dispersant.
15. Scale Inhibitor, Inhibitor Phosphonate atau Acrylate.
16. Extender. Zat tersebut digunakan untuk mempermudah produksi kembali setelah fasa perekahan selesai, terutama bila tekanan dasar sumur kecil. Energi yang ada akan lebih cepat dalam mengeluarkan kembali sisa material untuk perekahan tersebut sehingga tidak menyebabkan formation damage.
3.2.2.1.3.3. Koefisien Fluida Perekah
Koefisien fluida perekah (C) untuk setiap jenis sistem aliran besarnya tergantung pada karakteristik fluida perekah, fluida reservoir dan batuannya. Koefisien fluida perekah yang rendah berarti sifat fluid lossnya juga rendah, dengan demikian akan memberikan luas rekahan terbesar untuk volume fluida dan laju injeksi tertentu. Fluid loss adalah kehilangan fluida karena fluidanya masuk meresap kedalam formasi karena tingginya tekanan di formasi dan dapat mengakibatkan volume rekahan yang akan terjadi berkurang serta proppant akan bridging atau screen out (terhenti dan mengendap). Karena itu efektivitas setiap fluida perekah akan berbeda tergantung dari jumlah fluid loss yang terjadi selama berlangsungnya treatment. Penilaian fluid loss ada dua:
Fluid Efficiency (Pengukuran total/global) volume yang dipompakan
volume rekahan ……….. (3-35) Koefisien Leakoff (pengukuran setempat)
VL = Ctot / t + spurt ……….. (3-36)
1. Fluida Pengontrol Viskositas
Besarnya koefisien fluida perekah jenis ini dinyatakan dengan persamaan:
Dimana k adalah permeabilitas dalam Darcy, adalah porositas, adalah viskositas fluida perekah (cp), P adalah perbedaan tekanan pada
permukaan rekahan [(Gf x D) – Ps] psi, Gf adalah gradien rekah (psi/ft), D kedalam rekahan (ft), dan Ps adalah Tekanan reservoir (psi).
2. Fluida Pengontrol Reservoir
Yang termasuk fluida perekah jenis ini adalah fluida dengan viskositas rendah dan fluid loss tinggi, yaitu sifat fisik yang hampir identik dengan fluida reservoir. Dalam hal ini laju fluid lossnya dikontrol oleh viskositas dan kompresibilitas reservoir. Persamaannya adalah:
Dimana Cf adalah kompresibilitas fluida reservoir, psi-1
3. Fluida Pembentuk Dinding
Penggunaan additive modern untuk membatasi fluid loss melahirkan kelas ketiga dari fluida perekah. Fluida ini membentuk filter cake pada permukaan rekah . Pengaruh terbentuknya dinding oleh fluida perekah terhadap luas rekahan dinyatakan dalam persamaan:
Dimana Af luas media test (Cm1/2) dan m didapat dari (2.254 k Af 2 c
P/)1/2 atau dapat ditentukan dari slope plot antara volume filtrat terhadap
t1/2 pada test fluid loss dari fluida perekah.
Pada proses produksi reservoir dimana dijumpai adanya saturasi gas,
