EVALUASI METODE PENGANGKATAN BUATAN PADA PROSES DEWATERING SUMUR-SUMUR CBM DI LAPANGAN-X

(1)

Minyak dan Gas Bumi

EVALUASI METODE PENGANGKATAN BUATAN PADA PROSES

DEWATERING

SUMUR-SUMUR CBM DI LAPANGAN-X

Erizka Meirani Waluyo

1)

_{, Gathuk Widiyanto}

2)

_{, Sri Wahyuni}

1)

_{Universitas Trisakti}

[email protected]

2)

_{Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi “LEMIGAS”}

[email protected]

S A R I

Lapangan X terletak pada Formasi Muara Enim dan berlokasi di Muara Enim, Sumatera Selatan. Dengan total sumur pilot 5 sumur yang terdiri dari 3 sumur produksi dengan alat pengangkatan buatan dan 2 sumur suspended. Sumur-sumur CBM di lapangan X tersebut mempunyai beberapa problem produksi dan pemompaan berkaitan dengan proses dewatering. Oleh karena itu dalam tulisan ini akan dibahas mengenai analisa problem pengangkatan buatan pada proses dewatering sumur CBM secara kualitatif dan kuantitatif

Kata kunci: CBM, dewatering, progresive cavity pump (PCP)

1. PENDAHULUAN

Kebutuhan akan gas nasional yang terus meningkat secara signifikan hal ini terutama disebabkan oleh tingginya permintaan di sektor industri. Selain itu, tuntutan akan energi yang ramah lingkungan membuat gas menjadikan sumber daya energi yang paling kompetitif. Kenyataan ini membuat pemerintah terdorong untuk mencari dan mengembangkan sumber gas alternatif. Salah satu potensi sumber gas alternatif adalah Coal Bed Methane (CBM). CBM adalah gas metana yang terjebak di mikropori batubara akibat adanya proses thermogenic atau proses biogenik. Tidak seperti reservoir gas pada umumnya, reservoir CBM bisa jadi struktur yang antiklin ataupun sinklin. CBM terjebak di rekahan batubara dan matrik batubara.

Reservoir CBM memiliki tekanan reservoir yang rendah. Gas metana-nya tersimpan di lapisan-lapisan batubara. Karena berat jenis gas metana lebih rendah daripada berat jenis air maka gas metana terdesak oleh air, oleh karena itu untuk memproduksi gas metana tersebut dilakukan proses de-watering. Dengan proses de-watering ini diharapkan methane dapat segera diproduksikan. Proses de-watering ini memakan waktu cukup lama agar gas metana dapat diproduksikan. Karena tekanan reservoir CBM rendah, pada proses de-watering ini diperlukan pengangkatan buatan untuk mem-produksikan air dalam jumlah besar dalam waktu yang relatif lama.

Pada paper ini kami membahas tentang evaluasi pemilihan metode pengangkatan buatan yang paling tepat pada proses de-watering sumur CBM Lapangan X yaitu sumur CBM E, sumur

(2)

Minyak dan Gas Bumi

68

M&E, Vol. 9, No.3, September 2011

CBM M dan sumur CBM W ini agar gas metananya dapat segera diproduksikan, sesuai dengan karakteristik sumur CBM itu sendiri. Berdasarkan karakteristik dari batubara, maka terpilih 3 kandidat metode pengangkatan buatan yang cocok untuk sumur-sumur CBM Lapangan X, yaitu SRP, ESP dan PCP. Dilakukan analisa melalui 2 tahap yaitu secara analisa kualitatif dan analisa kuantitatif, dalam pemilihan pengangkatan buatan yang cocok ini.

2. TEORI DASAR 2.1. Pengertian CBM

CBM merupakan gas metana yang berada dilapisan batubara. CBM ini tidak berwarna dan juga tidak berbau namun mudah terbakar. Gas Metana ini terbentuk bersama air, nitrogen dan karbondioksida ketika material tertimbun dan berubah menjadi batubara karena perbedaan suhu dan tekanan dan proses kimia selama waktu geologi. Proses ini disebut juga coalification.

CBM adalah model pengambilan gas metana dimana dilakukan proses dewatering atau produksi air terlebih dahulu. Proses dewatering ini dilakukan sampai air yang terkandung dalam reservoir CBM berangsur-angsur menurun dan habis, dan gas metana yang terkandung dalam lapisan batubara mampu keluar sendiri dan secara signifikan meningkat rate-nya.

2.2. Karakteristik Reservoir CBM

Reservoir CBM sangat berbeda dengan reservoir lapangan minyak dan gas. CBM adalah gas yang tersimpan karena adsorpsi dalam micropore batubara. Gas tersebut juga disebut dengan sweet gas, karena tidak ada kandungan H₂S. CBM sangat berbeda dari sandstone gas reservoir, di mana gas metana yang tersimpan didalam batubara adalah akibat suatu proses yang disebut dengan A dsorption. Salah satu ciri

yang menonjol dari batubara adalah tekstur pori-pori mikronya, yang memainkan peranan penting dalam banyak sifat kimia-fisik batubara seperti kapasitas penyimpanan (penahanan) gasnya. Gas metana berada menempel pada micropore batubara (matrix). Fracture (rekahan) pada batubara disebut cleats.

Gambar 1. Cleats atau Rekahan Batubara

Cleats atau rekahan batubara tersebut dapat juga berisi gas bebas atau gas yang tersaturasi air. Sistem tersebut disebut dengan Dual Porosity Reservoirs.

Gambar 2. Sistem Reservoir Dual Porosity

(3)

Minyak dan Gas Bumi

ekanan dari batuan diatasnya dan air di dalam

rekahan-rekahan batubara (cleat) menahan gas metana untuk tetap menyatu dalam lapisan batubara. Reservoir CBM yang merupakan batubara yang tidak mempunyai pori seperti pori pada batuan reservoir migas. Oleh karena itu, perlu dilakukan upaya stimulasi sumur setelah sumur selesai dibor.

Karakteristik batubara yang mempunyai potensi besar CBM dan dapat diproduksikan adalah sebagai berikut:

a. Umumnya mempunyai kandungan gas yang tinggi, yakni dalam kisaran 15-30 m3. b. Mempunyai permeabilitas yang bagus,

umumnya dalam kisaran 30-50 mD. c. Kedalamannya dangkal.

d. Coal rank. Umumnya diproduksi dari batubara Bitumenous, namun tidak tertutup kemungkinan untuk memproduksi gas dari batubara Anthracite.

Kelas Grup Singkatan

Anthracitic Meta-Anthracite Ma

Anthracite An

Semianthracite Sa

Bituminous Low Volatile Lvb

Medium Volatile Mvb

High Volatile A hvAb

High Volatile B hvBb

High Volatile C hvCb

Subbituminous Subbituminous A subA

Subbituminous B Sub

Subbituminous C subC

Lignitic Lignite A ligA

Lignite B ligB

Tabel 1. Pengelompokan Peringkat Batubara

3. KARAKTERISTIK PRODUKSI CBM

Kebanyakan sumur-sumur CBM di dunia mempunyai kedalaman yang dangkal berkisar antara 1900-3300 ft, namun ada juga yang mempunyai kedalaman diatas 4000 ft. biasanya lapisan batubara terdapat dikedalaman kurang dari 4000 ft, sehingga pengeboran untuk sumur-sumur CBM relatif lebih mudah.

Secara umum tipe dan model sumur serta komplesi sumur CBM sama saja dengan sumur migas. Perbedaan mendasar sumur CBM hanyalah pada reservoir. Untuk bottomhole equipmentnya pun hampir sama, hanya mungkin spesifikasinya yang agak berbeda tergantung dari sifat fisik dan kimia fluida air.

4. PROSES DEWATERING SUMUR CBM

Tahap awal produksi gas metana adalah sebagian besar memproduksi air. Sampai pada akhirnya volume air menurun dan produksi gas meningkat. Bergantung ada kondisi geologi dan jenis pompa yang digunakan, mungkin perlu beberapa tahun untuk memproduksi gas secara penuh. Secara umum, reservoir batubara yang semakin dalam memiliki sedikit air, sehingga semakin cepat menghasilkan gas.

Ada 3 tahapan utama dalam memproduksi CBM, yaitu (1) dewatering stage, dimana sejumlah besar air akan diproduksi bersama dengan sejumlah kecil CBM, (2) stabil stage, tahapan ini merupakan tahapan produksi yang stabil yang terjadi setelah pengurangan tekanan reservoir setelah tahap pertama dilakukan, dimana pada tahap ini sejumlah gas yang diproduksi akan meningkat sedangkan jumlah air yang diproduksi akan menurun, dan (3) decline stage, yaitu terjadi penurunan jumlah gas yang diproduksi serta produksi air yang tetap rendah.

(4)

Minyak dan Gas Bumi

70

Gambar 3. Tahap Pengembangan CBM

Untuk itu maka pada sumur CBM, begitu selesai komplesi maka langsung dipasang pompa atau artificial lift untuk proses dewatering. Umumnya diset setelah dilakukan fracturing coal seam CBM.

5. PEMBAHASAN

Sumur-sumur CBM Lapangan X mempunyai kedalaman yang dangkal dengan tekanan reservoir yang rendah. Selain itu laju alir yang kecil dan water cut yang tinggi sehingga perlu dianalisa kembali metode pengangkatan buatan yang ada sebelumnya.

Berikut adalah data uji sumur-sumur CBM Lapangan X: Sumur CBM E Sumur CBM M Sumur CBM W Kedalaman (ft) 2997 3072 3100 Q (BPD) 25 72 17 Pwf (psia) 276 310 487 Pr (psia) 297 367 506 Water cut (%) 100 100 99 Temperatur (0_{F) 123}₁₂₃₁₂₅ pH @ 770_{F 7.75}_7.70_7.65

5.1. Evaluasi Secara Kualitatif

Evaluasi secara kualitatif dilakukan dengan membandingkan beberapa parameter seperti lokasi, produktifitas sumur, kadar air, kondisi tekanan alir dasar sumur, kedalaman sumur dan temperature reservoir pada masing masing metode pengangkatan buatan. Metode pengangkatan buatan yang dianalisa secara kualitatif adalah Sucker Rod Pump (SRP), Electric Submergible Pump (ESP) dan Progresive Cavity Pump (PCP).

Parameter-Parameter Pompa SRP ESP PCP Lokasi Ya Ya Ya Produktifitas Sumur < 100 BPD Ya Tidak Ya

Kadar Air yang Tinggi Tidak Ya Ya

Tekanan Alir Dasar

Sumur yang rendah Ya Ya Ya

Kedalaman yang

Dangkal Ya Ya Ya

Temperatur <250 F Ya Ya Ya

5.2. Evaluasi Secara Kuantitatif

Berikut adalah perhitungan masing-masing sumur CBM Lapangan X.

a. Sumur CBM E

Dengan Q sebesar 25 bpd, Pr 297 psia dan pwf 276 psia maka didapat harga PI adalah:

PI = Q/(Pr-Pwf) = 25/(297-276) = 1.190

Setelah itu dibuat IPR dengan memplot laju alir dan Pwf sehingga didapat laju maksimum 353,57 bpd.

(5)

Minyak dan Gas Bumi

Pwf (psia) Q (bpd) 297 0.00 250 55.95 239 69.05 200 115.48 150 175.00 100 234.52 50 294.05 0 353.57

Setelah diketahui laju alir maksimum dan kedalaman sumur, dengan menggunakan metode Quick Selection, pompa yang sesuai untuk sumur CBM E adalah pompa Moyno 40-N-165 yang berproduksi 165 BPFD per 100 RPM dengan elektrik motor sebesar 7.5 HP. Berdasarkan pH maka dipilih stator jenis RM-102 Elastomer dan rotor jenis Platted Alloy Steel Rotor. Kemudian total dynamic head (TDH) dihitung sebagai berikut:

TDH = PFL (ft) + Flow line press (psi) x 2,31 (ft/psi)

= 1646.95 + 31.7 x 2,31 = 1720.177 ft

TDH untuk menentukan RPM pompa dengan chart Performance Data 40-N-165 diperoleh

kecepatan pompa sebesar 200 RPM. Dengan chart maka dapat ditentukan ukuran rod yang digunakan adalah 7/8 in dengan drive head tipe right angel DH 20.

b. Sumur CBM M

Dengan Q sebesar 72 bpd, Pr 367 psia dan pwf 310 psia maka didapat harga PI adalah:

PI = Q/(Pr-Pwf) = 72/(367-310) = 1.263

Setelah itu dibuat IPR dengan memplot laju alir dan Pwf sehingga didapat laju maksimum 463,58 bpd. Pwf (psia) Q (bpd) 367 0.00 300 84.63 250 147.79 200 210.95 150 274.11 100 337.26 50 400.42 0 463.58

(6)

Minyak dan Gas Bumi

72

Setelah diketahui laju alir maksimum dan kedalaman sumur, dengan menggunakan metode Quick Selction, pompa yang sesuai untuk sumur CBM M adalah pompa Moyno 40-N-165 yang berproduksi 165 BPFD per 100 RPM dengan elektrik motor sebesar 15 HP. Berdasarkan pH maka dipilih stator jenis RM-102 Elastomer dan rotor jenis Platted Alloy Steel Rotor. Kemudian total dynamic head (TDH) dihitung dan didapat sebagai berikut:

= 1726.84 + 15.9 x 2,31 = 1756.906 ft

TDH untuk menentukan RPM pompa dengan chart Performance Data 40-N-165 diperoleh kecepatan pompa sebesar 300 RPM. Dengan chart maka dapat ditentukan ukuran rod yang digunakan adalah 7/8 in dengan drive head tipe right angel DH 20.

c. Sumur CBM W

Dengan Q sebesar 17 bpd, Pr 506 psia dan pwf 487 psia maka didapat harga PI adalah: PI = Q/(Pr-Pwf)

= 72/(367-310) = 1.263

Setelah itu dibuat IPR dengan memplot laju alir dan Pwf sehingga didapat laju maksimum 452.74 bpd. Pwf (psia) Q (bpd) 367 0.00 300 84.63 250 147.79 200 210.95 150 274.11 100 337.26 50 400.42 0 463.58

Setelah diketahui laju alir maksimum dan kedalaman sumur, dengan menggunakan metode Quick Selction, pompa yang sesuai untuk sumur CBM W adalah pompa Moyno 40-N-165 yang berproduksi 165 BPFD per 100 RPM dengan elektrik motor sebesar 15 HP. Berdasarkan pH maka dipilih stator jenis RM-102 Elastomer dan rotor jenis Platted Alloy Steel Rotor. Kemudian total dynamic head (TDH) dihitung dan didapat sebagai berikut:

= 1726.84 + 15.9 x 2,31 = 1756.906 ft

TDH untuk menentukan RPM pompa dengan chart Performance Data 40-N-165 diperoleh kecepatan pompa sebesar 300 RPM. Dengan chart maka dapat ditentukan ukuran rod yang digunakan adalah 7/8 in dengan drive head tipe right angel DH 30.

(7)

Minyak dan Gas Bumi

6. KESIMPULAN

1) Penggunaan pompa sebelumnya pada sumur-sumur CBM Lapangan X kurang efektif dibandingkan dengan penggunaan metode progressive cavity pump. Penggunaan pompa PCP ini didasarkan pada karakteristik reservoir sumur-sumur CBM Lapangan X yang produktifitas sumurnya rendah dan memiliki watercut sangat tinggi.

2) Dilakukan analisa pemilihan ulang pompa pada sumur-sumur CBM Lapangan X untuk meningkatkan kembali produksi sumurnya. Ada 2 analisa yg dilakukan, yang pertama adalah analisa kualitatif setelah itu pompa yang terpilih dianalisa secara kuantitatif. 3) Setelah dilakukan evaluasi secara kualitatif

didapat pompa yang cocok adalah metode progressive cavity pump.

4) Pada evaluasi secara kuantitatif pompa cavity yang cocok untuk sumur CBM E, sumur CBM M dan sumur CBM W adalah pompa 40-N-165 dengan jenis RM-102 Elastomer pada stator dan jenis rotornya adalah chrome plated alloy steel rotor.

DAFTAR PUSTAKA

"Down Hole Pump Training", R&M Energy Systems.

"Well File: Lapangan X, Sumatera Selatan", PPPTMGB LEMIGAS.

Cockcroft, Peter, "Coal Bed Methane In Indonesia", Luncheon Talk Indonesian Petroleum Association (IPA), Jakarta, 2008.

Mukti MM., Ir. Nazimudin, Ir. Rini Setiati MT., "Panduan Metode Penulisan Ilmiah", Program Studi Teknik Perminyakan, Universitas Trisakti, Jakarta 2009.

Nurizky, Hasriadi, "Evaluasi Perencanaan Progressive Cavity Pump pada Lapangan Kenali Asam", Tugas Akhir-Jurusan Teknik Perminyakan Universitas Trisakti, Jakarta, 2005.

Putranto, Suryo Adi, "Evaluasi Electric Submergible Pump (ESP) Sumur KAS-189 Dan Kas 244 Di Lapangan Kenali Asam Pertamina UBEP Jambi", Tugas Akhir-Jurusan Teknik Perminyakan Universitas Pembangunan Nasional, Yogyakarta, 2007. Rogers, Dr. Rudy E., et al, Coalbed Methane: Principles and Practices, Third Edition, Oktibbeha Publishing Co. LLC, USA, 2007. Sitaresmi, Ratnayu, dkk, " Metode Peramalan Kelakuan dan Produksi Gas Metana Batubara Menggunakan Korelasi Dari Data Produksi Aktual", IATMI, Jakarta, 2008. Tuti Fitria, "Evaluasi Effisiensi Kinerja Sucker

Rod Pump (SRP) dengan Melakukan Perencanaan ulang Pompa Di Lapangan "ALTI"", Kolokium II-Jurusan Teknik Perminyakan Universitas Islam Riau, Pekanbaru, 2008.

Wahyudi, Panca, dkk, "Proses Uji Produksi (Dewatering) Lanjutan Untuk Menghasilkan Gas Metana Dari Sumur Batubara", PPPTMGB LEMIGAS, Jakarta, 2008.