Bab - I PENDAHULUAN
Gas Lift adalah : suatu metode pengangkatan fluida dari suatu sumur dimana gas dengan tekanan relative cukup tinggi, yang digunakan sebagai media pengangkatan dalam proses mekanismenya.
Metode Gas lift ada beberapa macam antara lain.:
1) Continous Flow ( terus menerus ).
Yaitu dengan menginjeksikan gas secara terus meneru.s. (kontinyu) dengan jumlah kecil dan tekanan besar kedalam tubing atau casing pada kedalaman yang ditentukan untuk maksud " aeration " atau memperingan kolom cairan sehingga memperkecil tekanan didasar sumur yang menyebabkan adanya perbedaan tekanan antara formasi dan dasar sumur yang cukup untuk memperoleh kapasitas produksi yang diinginkan.
2) Intermitten Lift ( selang seling)
Yaitu dengan menginjeksikan gas dalam jumlah dan tekanan yang cukup tinggi secara periodic kedalam tubing untuk mengangkat slug cairan kepermukaan dengan kecepatan maximum untuk mengurangi aeration dan liquid fall back.
3) " U " Tubing
Yaitu dengan penginjeksian gas secara terus menerus dalam jumlah tekanan yang cukup kedalam tubing atau casing pada sumur-sumur yang dangkal, sehingga gas menekan permukaan cairan sampai ujung tubing yang menyebabkan sumur berproduksi secara aeration (tanpa menggunakan katup-katup gas lift).
Instalasi Gas Lift :
1) Closed Installation ( instalasi tertutup ).
Memakai packer dan standing valve pada tubing.
2) Semi Closed Installation ( semi tertutup).
Memakai packer pada tubing, tanpa standing valve.
3) Open Instalattion (Instalasi Terbuka)
Tidak memakai packer dan standing valve.
Fungsi Packer :
1) Mencegah blowing around pada sumur dengan flowing BHP rendah.
2) Menstabilkan permukaan cairan dalam casing untuk mempertinggi pengontrolan gas injeksi.
3) Mencegah proses un loading pada setiap kali sumur dimatikan (ditutup).
Standing valve untuk mencegah cairan kembali tertekan kedalam lapisan pada sumur-sumur dengan BHP rendah.
Gas Lift Flow Menurut Alirannya
1. Casing Flow.
Gas di injeksikan kedalam tubing dan produksi mengalir melalui casing. 2. Tubing Flow.
Gas di injeksikan kedalam casing dan produksi mengalir melalui tubing. Umumnya sumur gas lift dilaksanakan dengan sistim tubing Flow.
Pemakaian Gas Lift.
1. Untuk mengosongkan sumur-sumur minyak tanpa memandang ultimate producing rate yang diperlukan.
2. Untuk " kick off " sumur-sumur yang nantinya akan mengalir secara sembur al am. 3. Untuk mengosongkan air ( cairan ) pada sumur-sumur gas.
Keuntungan – keuntungan Gas Lift .
1. Biaya peralatan untuk instalasi gas lift lebih rendah dibanding artificial (pengangkatan) lainnya terutama pada sumur-sumur yang lebih dalam.
2. Pada instalasi yang sama dapat di design untuk pengangkatan dari kedalaman dekat permukaan (sumur dangkal) dan pengangkatan dari kedalaman akhir (sumur dalam) , untuk produksi yang besar (ribuan) bbl/hari, sampai yang kecil atau kurang dari 1 bbl/hari. Jadi ada flexibilitasnya.
3. Bahan-bahan yang abrasive didalam cairan produksi tidak mempunyai pengaruh apa-apa terhadap peralatan gas lift pada kebanyakan instalasi.
4. Sangat cocok untuk sumur-sumur dengan• GOR tinggi dan pada sumur-sumur miring .
5. Biaya operating lebih rendah dibanding dengan metode artificial yang lain, terutama pada sumur-sumur yang dalam.
Batasan – batasan Gas Lift.
1. Tidak dapat dilaksanakan jika tidak ada gas dalam jumlah dan tekanan yang cukup.
2. Tidak untuk production rate yang tinggi pada sumur-sumur dengan casing yang buruk (kondisinya jelek).
3. Sulit untuk mendesign instalasi gas lift pada lapisan bawah dari dual zone jika lapisan ini beberapa ribu feet dibawah lapisan atas dan mempunyai BHP sangat rendah, terutama jika ukuran casingnya kecil.
4. Gas injeksi yang mempunyai sifat sangat korosif dapat mengganggu operasi gas lift.
Sehubungan dengan PI dan BHP sumur ada 3 katagori design (perencanaan) gas lift.
1. Sumur-sumur dengan BHP dan PI yang tinggi biasanya didesign untuk semi closed dengan continous flow.
2. Sumur-sumur dengan BHP tinggi dan PI rendah didesign untuk semi closed dengan intermittent flow.
3. Sumur-sumur dengan BHP rendah dan PI tinggi atau rendah didesign dengan closed dengan intermittent flow.
Note :
PI tinggi jika harga PI > 0.5 bbl/day/psi PI rendah jika harga PI < 0,5 bbl/day/psi
BHP tinggi jika dapat menahan kolom cairan sebesar 70% dari total kedalaman sumur.
BHP rendah jika hanya dapat menahan kolom cairan kurang dari 40% dari total kedalaman sumur.
Dengan Gas Lift dapat menyebabkan sumur berproduksi :
Contoh :
Kedalaman sumur = 5.000 ft
THP = 100 psi
Jika pada keadaan :
a) Produksinya air asin SG = 1.07 , Garient tekanan = 0.465 psi / ft. b) Produksi minyak 100% SG = 0.815 , Gradient tekanan = 0.354 psi/ft c) Produksi minyak dengan larutan gas , Gradient tekanan = 0.250 psi/ft Maka pada kondisi :
a) Flowing BHP = 100 + 5.000 ( 0.465 ) = 2.425 psi. b) Flowing BHP = 100 + 5.000 ( 0.354) = 1.870 psi
c) Flowing BHP = 100 + 5.000 ( 0.250 ) = 1.350 psi (catatan dianggap factor gesekan dalam tubing diabaikan).
Dapat dilihat bahwa lebih mudah memproduksikan minyak dari pada air asin, dan lebih mudah lagi memproduksikan minyak dengan larutan gas dari pada minyak melulu, yaitu dari perbedaan flowing BHP nya. Dengan menginjeksikan gas (gas lift) dapat
dibuat gradient tekanan = 0.10 psi/ft sehingga flowing BHP nya = 100 + 5.000 (0.10) = 600 psi. Berarti lebih mudah lagi Jadi dengan gas lift berarti menghasilkan
flowing BHP yang diinjeksikan gas kedalam kolom cairan yang akan diproduksikan.
Kondisi Instalasi Gas Lift yang
baik.
1. Wellhead.
a) Harus stream line untuk mencegah terlalu besarnya keperluan gas injeksi pada continuous flow karena tingginya THP dan mencegah terlalu besarnya gas break through karena penurunan kecepatan " Slug " pada intermittent lift.
b) Crose tee, albow, belokan2 dsb. Harus dikurangi.
c) Jika pada intermittentlift dipergunakan choke untuk mengurangi kapasitas gas dalam system tekanan rendah, choke sedapat mungkin dipasang jauh dari sumur, kalau mungkin di stasiun pengumpul.
2. Flow line.
a) Mempunyai ukuran besar atau lebih besar dari ukuran tubing untuk mengurangi back pressure.
b) Harus selalu bersih dari endapan-endapan perapian atau scale.
3. Tekanan Separator.
Dijaga serendah mungkin, terutama jika flowing BHP nya rendah karena tekanan separator yang terlalu tinggi merugikan dalam hal keperluan gas atau production rate pada Continuous flow.
4. Two Pen Pressure.
Sangat diperlukan untuk mencatat THP dan tekanan gas injeksi, disamping untuk menunjukan operasi gas lift dibawah dan dipermukaan tanah.
5. Kondisi Sumur Sebelum "Unloading "
Sebelum katup-katup gas lift dimasukkan, sumur harus disirkulasikan bersih sampai ke perforasi untuk membuang material-material yang abrasive yang dapat merusak katup-katup gas lift.
6. Saluran Gas Injeksi.
Harus selalu bersih, terutama jika saluran itu baru maka harus dibersihkan dari endapan-endapan bekas-bekas las dsb. Untuk mencegah kerusakan dan membantu alat-alat kontrol dipermukaan, katup-katup gas lift.
Diperlukan sekali dalam perhitungan-perhitungan gas lift terutama : a) Tekanan gas dikedalaman sumur.
b) Volume gas pada tekanan dan temperatur tertentu.
Perbitungan Tekanan Gas di kedalaman Sumur.
Amat penting untuk design dan menganalisa anstalasi gas lift.
53.3 . . dimana :
PV = Pw ( e )
e = 2,718 ( bilangan dasar logaritma naturalis ). Pv = Tekanan gas dikedalaman , psia
Pw = Tekanan gas dipermukaan , psia G = Gravity gas ( udara = 1,0 ) L = Panjang kolom gas , feet
Z = Compressi bilitas factor pada tekanan rata dan temperatur rata-rata dari kolom gas.
T avg = temperatur rata-rata kolom gas, oF Pw, G, L, T avg biasanya diketahui dari hasil pengukuran.
Tekanan gas rata-rata harus dihitung. Jadi penyelesaiannya dari persamaan diatas adalah dengan prosedur " trial & error " yaitu dengan memberikan harga Pv terlebih dahulu ( T avg dan P avg dipakai untuk menentukan Z ).
Jika gradient gas belum diketahui bisa dipakai persamaan dibawah ini : Pv = Pw + 2,5 psi / 100 psig at Pw / 1000 ft of depth.
Contoh soal :
SG gas (G) = 0.75 Panjang kolom gas = 6000 ft
T avg = 88°F = 548°R
Pw = 650 psig = 664,7 psia Berapa Pv di 6000 ft ?
Penyelesaian :
1. Perhitungan Pv di 6000 ft dengan persamaan
Pv = Pw + 2,5 psi / 100 psig at Pw / 1000 ft of depth 650 2,5 650
100
6000 100 747.5 ~ 750
2. 700
3. Dari gambar (a), dengan P avg 700 psig didapat Z = 0.847.
4. Dari gambar (b), dengan Z = 0.847 di dapat Pv = 780 psig di 6000 ft. 5. P avg = 715
6. Dari gambar (a) dengan Pv = 785 psig didapat Z = 0.845.
7. Dari gambar (b) dengan Z = 0.845 didapat Pv = 785 psig di 6000 ft. 8. Cek dengan persamaan :
53.3 . Pv = Pw (e) 53.3 . Pv = 664.7 (e) = 757.7 psia Pv = 783 psig di 6000 ft
Gas Lift Effisiensi Pada Continous Gas Lift.
Didapatkan ada 4 macam kapasitas gas injeksi yang mempunyai arti penting dalam operasi instalasi gas lift yaitu :
1. Kapasitas injeksi dengan tidak adanya aliran , dimana sejumlah gas yang di injeksikan kedalam tubing tidak cukup untuk jumlahnya untuk mengangkat cairan (hanya timbul gelembung-gelembung gas dipermukaan).
2. Kapasitas injeksi dengan maksimum efisiensi, dimana volume gas injeksi mempunyai harga maksimum untuk mengangkat cairan
3. Kapasitas injeksi dan aliran maksimum yang akan mendapatkan production rate maksi mum.
4. Kapasitas injeksi dengan tidak adanya aliran yang disebabkan oleh terlalu besarnya gas injeksi dimana gesekan karena aliran gas mencegah aliran masuk kedalam tubing.
Perhitungan Volume Gas injeksi.
Beberapa pemakaian dari perhitungan volume gas pada instalasi gas lift adalah : 1. Menghitung gas injeksi yang diperlukan untuk mengisi tubing dibawah slug pada
intermittent lift.
2. Menghitung volume gas injeksi pada perubahan-perubahan tekanan casing.
3. Untuk memperkirakan permukaan cairan dalam casing pada intermittent lift dengan didasarkan pada volume gas yang digunakan per siklus.
Menghitung Volume Gas :
. . . Dimana :
P avg = tekanan kolom gas rata-rata , psia Ps = dasar tekanan standard , psia
Qs = Volume gas pada keadaan standard , cuft T avg = Temperatur rata-rata dari kolom gas , °R Ts = Dasar temperatur standard , °R
V = Kapasitas tubing pada kondisi ini, cuft
Z = Compresibilitas factor gas pada P avg dan T avg.
Volume gas Injeksi yang diperlukan pada perubahan tekanan casing tertentu.
Yaitu volume gas injeksi per siklus pada kenaikan dan penurunan tekanan casing yang tertentu.
Hukum Boyle :
2 1 P1 = tekanan terendah, psia atau psig P2 = tekanan tertinggi, psia atau psig Ps = dasar tekanan standard, psia
Qsl = volume gas dalam keadaan standard pada P1 , cuft Qs2 = volume gas dalam keadaan standard pada P2 , cuft
(Qs2 – Qsl ) = volume gas dalam keadaan standard antara tekanan P1 dan P2 , cuft
V = kapasitas gas yang mengisi dalam kondisi ini, cuft
Contoh soal :
Tekanan casing dipermukaan ketika controller terbuka P 1 = 460 psig. Tekanan casing dipermukaan ketika controller menutup P2 = 515 psig Ukuran tubing 2 3/8 inchi.
Ukuran casing = 5 '/2 incghi
Kedalaman katup operating L =5000 ft Dasar tekanan standard Ps = 14,7 psig
Berapa volume gas injeksi pada 14,7 psia yang digunakan per siklus ? Penyelesaian :
a) kapasitas annulus casing yang diisi gas injeksi Vca = 0,0966 x 5000
= 483 cuft
b ). Volume gas injeksi pada 14,7 psia yang digunakan per siklus 515 460
14,7 483
= 1805 Cuft pada 14,7 Psia Catatan :
1. Persamaan diatas dipergunakan untuk mempercepat perhitungan.
2. Tekanan dipermukaan sebagai pengganti tekanan rata-rata dari kolom gas.
Mekanisme Katup – katup Gas Lift :
Maksud pemakaian katup – katup gas lift adalah :
1. Untuk "un loading" (pengosongan) instalasi gas lift guna mencapai kedalaman titik injeksi dengan tekanan kick off gas yang tersedia (atau memperkecil kick off pressure dan dicapai titik injeksi yang lebih dalam).
2. Untuk meng "gas lift" sumur pada titik injeksi tersebut dengan kapasitas produksi yang diinginkan pada tekanan operating gas injeksi yang tersedia.
3. Memperkecil producing GOR.
4. Meniadakan swabbing job pada sumur-sumur dengan permukaan cairan yang tinggi yang telah diisi dengan air.
Jenis – jenis Katup Gas lift
A. Menurut konstruksinya gas lift valve dibagi menjadi : 1. Standard gas lift valve :
Dipasang pada bagian luar dari mandrell yang disambung dengan tubing,. Untuk memasang dan mengganti katup harus dengan masuk dan cabut tubing.
2. Retrievable gas lift valve :
Dipasang didalam mandrell secara eksentric. Dipasang dan dicabutnya dengan menggunakan wire line (tanpa cabut dan masuk tubing).
B. Menurut cara membukanya gas lift dibagi menjadi : 1. Casing pressure operated.
Tekanan casing merupakan tekanan buka pada katup (bekerja pada bellows).
2. Tubing pressure operated.
Tekanan tubing merupakan tekanan buka pada katup (bekerja pada bellows).
3. Differential valve.
Katup membuka dan menutup berdasarkan perbedaan tekanan tubing dan casing dikedalaman katup.
Reverse Check Valve :
Dipasang pada katup gas untuk mencegah aliran balik melalui katup. Aliran balik menyebabkan rusaknya katup,
Meskipun demikian tekanan tubing dikedalaman katup masih mempunyai efek terhadap tekanan buka katup, karena konstruksinya memang dibuat demikian.
Katup gas lift cara bekerjanya dapat disamakan dengan pressure regulator. Katup gas lift terdiri dari komponen-komponen a.l :
a) Body
b) Loading element (spring, gas atau kombinasi keduanya). c) Response Element (bellows, piston atau diapragma karet). d) Transmision element (stang baja ).
e) Metering element (port atau orifice).
Bellows :
Bellows adalah merupakan jantung dari katup gas lift yang memakai bellows baik dengan spring maupun yang tidak memakai spring.
Jika bellows ini rusak katup tidak dapat digunakan lagi. Cara bekerjanya dan fungsinya dapat disamakan seperti piston.
Muatan dalam bellows biasanya dipakai gas nitrogen sebab mudah didapat, murah, dan tidak korosive, tidak mudah terbakar dan tidak mudah berubah akibat pengaruh tekanan dan temperatur. Sehingga tekanan buka dan tutup katup lebih teliti.
Pemakaian Continous Flow :
1. Untuk meng gaslift sumur-sumur dengan kapasitas tinggi . Jika kapasitas dari tubing dilampaui, dianjurkan untuk di design secara casing flow.
2. Untuk sumur-sumur yang BHFP nya menyebabkan masuknya pasir dan air kedalam sumur.
3. Untuk sumur-sumur yang membawa pasir untuk mencegah penyumbatan pasir dalam tubing.
4. Untuk menggaslift sumur-sumur yang minyaknya mempunyai viscositas tinggi (kental).
5. Untuk menggas lift sumur-sumur yang ukuran stringnya kecil.
6. Untuk menggaslift sumur-sumur yang mempunyai GLR tinggi meskipun produksinya kecil.
Keuntungan keuntungan Continous Gas Lift :
1. Energi dari ekspansi gas injeksi dan gas dari formasi dapat digunakan untuk proses pengangkatan.
3. Pada kenyataan instalasi continous flow hanya memerlukan choke (jepitan) untuk pengontrolan gas injeksi.
Flowing pressure gradient curve
Merupakan pengolahan data dan hasil perhitungannya dibuat grafik antara kedalaman dan tekanan Pemakaian utama dari gradient curve dalam instalasi continous flow untuk menentukan :
1. Kedalaman titik injeksi. 2. Keperluan gas injeksi.
3. GLR injeksi pada berbagai tekanan gas injeksi yang berbeda. 4. Pengaruh well head pressure pada keperluan gas injeksi.
5. Pengaruh ukuran tubing pada production rate dan keperluan gas injeksi.
6. Maksimum production rate dengan tekanan gas injeksi yang tertentu dan volume gas injeksi yang tak terbatas.
7. Kedalaman titik injeksi yang maksimum sebelum dilaksanakan intermittent lift.
8. Flowing BHP pada continous flow dan flowing wells.
Data data yang diperlukan sebelum menggunakan flowing pressure gradient curve adalah :
1. Ukuran tubing. 2. Production rate. 3. WOR (water oil ratio).
4. Temperature flowing rata-rata. 5. GOR
6. Flowing well head tubing pressure. 7. Flowing BHP pada kedalaman tertentu.
Jika data sumur berbeda dengan data pada gradient curve maka suatu factor koreksi untuk production rate dan flowing well head pressure yang tertentu dengan persamaan :
Cor. Factor = actual GOR / Chart GLR.
Perkiraan Maksimum Production rate :
Faktor – factor yang mempengaruhi production rate adalah : 1. Kedalaman pengangkatan.
2. Ukuran tubing. 3. Tekanan gas injeksi. 4. Volume gas injeksi.
5. Injection gas break through dan liquid fall back.
6. Kapasitas gas yang melalui katup operating atau katup-katup gas lift. 7. Karakteristik BI-ITP build up dari sumur.
8. Kondisi sumur misalnya emulsi dll.
9. Volume cairan yang diproduksikan persiklus.
Jumlah siklus injeksi gas maksimum perhari dapat diperkirakan untuk 1 siklus = 3 menit per 1000 ft kedalaman.
Bab - II
CARA KERJA KATUP GAS LIFT
1. Apabila tekanan gas dari casing melebihi dari tekanan bellows pada katup gas lift, maka katup terbuka sehingga minyak di dalam tubing di atas katup ke 1 tersebut bercampur dengan gas sehingga menjadi kabut (aeration) sehingga SG minyak menjadi ringan dan kabut minyak naik ke atas dan terproduksi.
2. Gas dalam casing berkurang sehingga valve menutup dan gas terus ke bawah Karena tekanan katup 1 lebih tinggi dari katup 2 maka katup 2 membuka dan masuk ke dalam tubing dan menyebabkan minyak mengabut dan terangkat sampai kepermukaan.
3. Demikian cara kerja katup gas lift seterusnya, sampai dengan katup terakhir yaitu yang paling bawah dimana hanya satu katup saja yang bekerja. Dan katup tersebut disebut katup operasi atau sering kita memakai reverse check valve atau PHV (pin hole coller = lubang yang dibuat pada socket tubing).
4. Perencanaan katup gas lift katup 1 (paling atas) didesign dengan tekanan paling tinggi makin ke bawah tekanan katup makin berkurang, sehingga akhirnya katup operasi yang mempunyai tekanan kerja paling kecil.
Perhatian gambar cara kerja katup.
Tata Cara Restarting pada sumur-sumur gas lift
1. Tutup gas injeksi, dan buang tekanan tubing dan casing.
2. Setelah kosong, buka gas injeksi pelan-pelan sampai sumur kembali unloading (menyembur) dan perhatikan serta catat tekanan casing.
3. Bila sumur telah menyembur perhatikan semburannya, maka pada waktu katup pertama membuka sumur akan menyemburkan cairan (mengabut).
4. Biasanya sumur terus mengecil, tidak lama kemudian sumur akan menyemburkan cairan kembali (mengabut), yang mana berarti katup kedua sedang bekerja atau membuka.
5. Kemudian sumur akan mengecil kembali dan tidak beberapa lama sumur akan menyembur kembali, yang berarti katup ketiga sedang bekerja.
6. Begitu seterusnya sampai akhirnya apabila sudah sampai pada katup operasi sumur akan menyembur dengan normal.
7. Atur gas sesuaikan dengan semburan yang terbaik. Dimana kabut merupakan campuran gas dengan cairan yang homogeny.
