DESAIN PEMILIHAN KANDIDAT SUMUR CAPILLARY STRING
BERDASARKAN KRITERIA KEBERHASILAN DI LAPANGAN
SULTAN
LAPORAN TUGAS AKHIR
Oleh:
Sultana Adila Nisa
101316102
FAKULTAS TEKNOLOGI EKSPLORASI DAN PRODUKSI
PROGRAM STUDI TEKNIK PERMINYAKAN
UNIVERSITAS PERTAMINA
2020
D
ESAIN
P
EMIL
IH
A
N
K
AN
D
ID
AT SUM
UR
CAPILL
AR
Y
ST
R
IN
G
BERD
ASA
R
KAN
K
R
ITE
R
IA
K
EBERH
AS
IL
AN
DI L
APA
N
G
A
N
SULTA
N
Su
lt
an
a
Adi
la
Ni
sa
10
13
16
10
2
DESAIN PEMILIHAN KANDIDAT SUMUR CAPILLARY
STRING BERDASARKAN KRITERIA KEBERHASILAN DI
LAPANGAN SULTAN
LAPORAN TUGAS AKHIR
Oleh:
Sultana Adila Nisa
101316102
FAKULTAS TEKNOLOGI EKSPLORASI DAN PRODUKSI
PROGRAM STUDI TEKNIK PERMINYAKAN
UNIVERSITAS PERTAMINA
2020
Universitas Pertamina - i
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Tugas Akhir
: Desain Pemilihan Kandidat Sumur Capillary
String Berdasarkan Kriteria Keberhasilan Di
Lapangan Sultan
Nama Mahasiswa
: Sultana Adila Nisa
Nomor Induk Mahasiswa
: 101316102
Program Studi
: Teknik Peminyakan
Fakultas
: Teknologi Eksplorasi dan Produksi
Tanggal Lulus Sidang Tugas Akhir : 10 Agustus 2020
Jakarta, 17 Agustus 2020
________________
MENGESAHKAN
Pembimbing I
Pembimbing II
I
Osaliana Budiarto, S.Si, M.T
Raka Sudira Wardana, M.T.
119024
116035
MENGETAHUI,
Ketua Program Studi
Dr. Astra Agus Pramana DN
NIP. 116111
Universitas Pertamina - ii
LEMBAR PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir berjudul Desain Pemilihan Kandidat
Sumur Capillary String Berdasarkan Kriteria Keberhasilan Di Lapangan Sultan ini
adalah benar-benar merupakan hasil karya saya sendiri dan tidak mengandung materi
yang ditulis oleh orang lain kecuali telah dikutip sebagai referensi yang sumbernya
telah dituliskan secara jelas sesuai dengan kaidah penulisan karya ilmiah.
Apabila dikemudian hari ditemukan adanya kecurangan dalam karya ini, saya bersedia
menerima sanksi dari Universitas Pertamina sesuai dengan peraturan yang berlaku.
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya menyetujui untuk memberikan kepada
Universitas Pertamina hak bebas royalti noneksklusif (
non-exclusive royalty-free right
)
atas Tugas Akhir ini beserta perangkat yang ada. Dengan hak bebas royalti
noneksklusif ini Universitas Pertamina berhak menyimpan, mengalih
media/format-kan, mengelola dalam bentuk pangkatan data (
database
), merawat, dan
mempublikasikan Tugas Akhir saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai
penulis/pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
Jakarta,
17 Agustus 2020
Yang membuat pernyataan,
Universitas Pertamina - iii
ABSTRAK
Sultana Adila Nisa. 101316102. Desain Pemilihan Kandidat Sumur Capillary String
Berdasarkan Kriteria Keberhasilan Di Lapangan Sultan.
Penelitian ini tentang analisis keberhasilan pemasangan capillary string untuk
mengatasi
liquid loading
di Lapangan Sultan dengan tujuannya untuk mendapatkan
desain kriteria kandidat sumur yang akan dipasang Capillary String selanjutnya.
Metode yang dipergunakan adalah dengan melakukan evaluasi sumur yang telah
dipasang capillary string di Lapangan Sultan dengan melihat sukses rasio Capillary
string, melakukan analisis sumur
critical
dan non
critical
yang bertujuan untuk
mengetahui laju alir produksi minimum suatu sumur untuk dapat mengangkat
liquid
ke permukaan, membuat variabel baru yang dinamakan
factor rate
sebagai parameter
keberhasilan Capillary string, dan kemudian menganalisis nilai
factor rate
dan
ketinggian kolom
liquid
. Hasilnya menunjukan bahwa desain kriteria untuk kandidat
sumur selanjutnya yang akan berhasil dipasang capillary string adalah dengan nilai
factor rate
< 3.5 dan ketinggian kolom
liquid
<3080 ft.
Universitas Pertamina - iv
ABSTRACT
Sultana Adila Nisa. 101316102.Design of Capillary String Well Candidate Selection
Based on Success Criteria in Sultan's Field
This research was about the analysis of the success of installing capillary strings to
overcome
liquid loading
in Sultan's Field with the aim was to get the design criteria for
candidate wells to be the next installed. The method used was to evaluate wells that
had been installed with capillary strings in Sultan's Field by looking at the success of
Capillary string ratio, conducting
critical
and non
critical
wells analysis with the aim
was to determine the minimum production flow rate of a well to be able to lift
liquid
to
the surface, creating new variables called the
factor rate
as the parameter of the success
of the capillary string, and then analyzing the value of the
factor rate
and the height of
the
liquid
column. The results showed that the design criteria for the next well
candidate that would be sucessfully installed capillary string with the
factor rate
was <
3.5 and the height of
liquid
column was <3080ft.
Universitas Pertamina - v
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT karena atas rahmat-Nya sehingga penulis dapat
menyelesaikan laporan Tugas Akhir dengan judul : Desain Pemilihan Kandidat Sumur
Capillary String Berdasarkan Kriteria Keberhasilan di Lapangan Sultan. Laporan Tugas
Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada
Program Studi Teknik Perminyakan Fakultas Teknologi Eksplorasi dan Produksi
Universitas Pertamina.
Dalam kesempatan ini, Penulis juga ingin mengucapkan terimakasih kepada :
1.
Kedua orang tua, Ibu Suhartini dan Ayah Huzaini yang selalu mendoakan penulis
disetiap shalatnya.
2.
Bapak Dr. Astra Agus Pramana DN selaku Ketua Program Studi Teknik Perminyakan
Universitas Pertamina Jakarta.
3.
Ibu Osaliana Budiarto S.Si, M.T. selaku pembimbing I dan Bapak Raka Sudira Wardana
M.T. selaku pembimbing II dari Universitas Pertamina Jakarta
4.
Bapak Fedriando S.T. selaku pembimbing dari Pertamina Hulu Sanga Sanga, Jakarta.
5.
A ferdy, Mbak Nungky, A iman dan Mbak Ani yang telah memberikan motivasi kepada
penulis untuk menyelesaikan skripsi ini.
6.
Dwi, Dewi, Laura, serta semua teman-teman seperjuangan yang sudah berjuang
bersama hingga akhir proses penyelesaian tugas akhir.
7.
Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada seluruh pihak yang tidak dapat
disebutkan satu persatu
Akhir kata, penulis mengucapkan permohonan maaf apabila didalam penulisan
laporan tugas akhir ini masih banyak kekurangan. Penulis berharap semoga Tugas
Akhir ini dapat memberikan manfaat untuk para pembaca di kemudian hari.
Jakarta, 17 Agustus 2020
Universitas Pertamina - vi
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ... i
LEMBAR PERNYATAAN ... ii
ABSTRAK ... iii
ABSTRACT ... iv
KATA PENGANTAR ... v
DAFTAR ISI ... vi
DAFTAR TABEL ... viii
DAFTAR GAMBAR ... ix
BAB I ... 1
PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang ... 1 1.2. Rumusan Masalah ... 2 1.3. Batasan Masalah ... 2 1.4. Tujuan Penelitian ... 2 1.5. Manfaat Penelitian ... 2 1.6. Lokasi Penelitian ... 31.7. Waktu Pelaksanaan Penelitian ... 3
BAB II ... 5
TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1. Aliran Multifasa ... 5
2.2. Liquid loading ... 6
2.2.1. Turner rate ... 8
2.2.2. Metode untuk menanggulangi liquid loading ... 8
2.3. Capillary String Foam Injection ... 10
2.3.1. Prinsip Kerja Capillary String Foam Injection ... 11
2.3.2. Peralatan Capillary String ... 12
2.4. Busa ... 13
2.4.1. Kestabilan Busa ... 14
2.4.2. Istilah Pada Desain Capillary String ... 14
2.4.3. Faktor yang Mempengaruhi Kestabilan Busa ... 15
2.5. Prosedur Penginjeksian Surfaktan melalui Capillary String ... 15
2.6. Penelitian Sebelumnya Mengenai Capillary String ... 16
2.6.1. Sumur gas di Kalimantan Timur ... 16
2.6.2. Sumur Gas di San Juan Basin ... 17
Universitas Pertamina - vii
METODE PENELITIAN ... 19
3.1. Bentuk Penelitian ... 19
3.2. Metode Pengumpulan Data ... 19
3.3. Metode Analisis Data ... 19
3.4. Flowchart... 20
3.5. Data Penelitian... 20
3.5.1. Timeline pemasangan Capillary String ... 21
3.5.2. Data Bottom Hole Pressure... 21
3.5.3. Data Laju Alir Produksi ... 21
3.5.4. Data Kumulatif Produksi ... 21
3.5.5. Data Wellhead Pressure ... 22
3.5.6. Data Sketsa Sumur ... 22
3.5.7. Data Ketinggian kolom Liquid dan tipe fluida di dalam sumur ... 22
BAB IV ... 24
HASIL DAN PEMBAHASAN ... 24
4.1. Evaluasi hasil Produksi setelah Dipasang Capillary String ... 24
4.2. Analisis Keberhasilan Berdasarkan Kategori Sumur Critical Dan Non Critical 29 4.3. Analisis Keberhasilan Berdasarkan Ketinggian Kolom Liquid dan Jenis Fluida 31 4.3.1. Ketinggian Kolom Liquid ... 32
4.3.2. Tipe Fluida ... 33
4.4. Factor rate ... 36
4.5. Analisis Factor rate dan Ketinggian Kolom Liquid Sebagai Parameter Penting Untuk Calon Sumur Capillary String ... 36
BAB V ... 39
KESIMPULAN DAN SARAN ... 39
5.1. Kesimpulan ... 39
5.2. Saran ... 39
DAFTAR PUSTAKA ... 41
Universitas Pertamina - viii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Komparasi Kelebihan dan Kekurangan Surfaktan..
………13
Tabel 3.1. Data Penelitian………..22
Tabel 4.1 Kondisi sumur setelah pemasangan Capillary string………
.
…………28
Universitas Pertamina - ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Rezim Aliran Multifasa dalam Sumur Gas (Sankar Subhashini, 2019) ... 6
Gambar 2.2. Tahap
Liquid loading
(Akmal, 2010) ... 7
Gambar 2.3. Mekanisme Pemilihan Metode Delikuifikasi (Suhendar, 2013) ... 9
Gambar 2.4. Skema Capillary String (Suhendar, 2013) ... 10
Gambar 2.5. Skema Capillary String (Kalwar, 2017) ... 12
Gambar 2.6. Capillary String (Pertamina Hulu Sanga Sanga, 2019) ... 13
Gambar 2.7. Grafik Laju Alir Sebelum dan Setelah Pemasangan Capillary String
(Suhendar, 2013) ... 16
Gambar 3.1.
Flowchart
... 20
Gambar 3.2. Grafik Pwellhead ... 22
Gambar 4.1. Hasil Evaluasi Sumur Setelah Pemasangan Capillary String ... 24
Gambar 4.2. Grafik Laju Alir Sebelum & Sesudah Pemasangan Capillary String dan
Kumulatif Produksi ... 25
Gambar 4.3. Durasi Instalasi Capillary String ... 27
Gambar 4.4. Grafik Turner rate
dan Laju Alir Sebelum Pemasangan Capillary String... 30
Gambar 4.5. Klasifikasi Sumur
Critical
dan Non
Critical
... 31
Gambar 4.6. BHP dan Ketinggian Kolom
Liquid
... 32
Gambar 4.7. Ketinggian Kolom
Liquid
... 32
Gambar 4.8. Ketinggian Kolom
Liquid
Sumur Lapangan Sultan ... 33
Gambar 4.9. Tipe Fluida ... 34
Gambar 4.10. Jenis Fluida dan Evaluasi Sumur di Lapangan Sultan ... 35
Universitas Pertamina - 1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Lapangan-lapangan gas yang berada di Pertamina Hulu Sanga Sanga merupakan lapangan yang tidak hanya memproduksi jenis minyak tetapi juga memproduksi hidrokarbon jenis gas. Salah satu lapangan yang memiliki produksi gas yang tinggi adalah Lapangan Sultan. Sumur – sumur yang berada di lapangan ini merupakan sumur dengan berbagai zona produksi.
Lapangan Sultan merupakan lapangan yang akan difokuskan pada penelitian ini. Lapangan Sultan adalah lapangan yang sudah cukup lama berproduksi kurang lebih 30 tahun dan memproduksi hidrokarbon jenis gas. Seiring berjalannya waktu, tekanan reservoir akan mengalami depleted, yang menyebabkan produktivitas dari sumur yang ada di Lapangan Sultan ini mengalami penurunan produksi. Menurunnya produktivitas dari sumur ini menimbulkan masalah. Masalah yang biasa terjadi pada sumur yang produktivitasnya menurun antara lain terjadinya liquid loading. Liquid loading merupakan peristiwa terakumulasinya cairan di dasar sumur yang disebabkan karena penurunan kemampuan gas untuk mengangkat cairan.
Terjadinya liquid loading menyebabkan terhambatnya gas terproduksi ke permukaan sehingga laju produksi gas akan menurun. Jika hal ini terus terjadi, maka akan mencaoai kondisi terburuk, yaitu sumur akan abandoned.(Sankar Subhashini, 2019)
Liquid loading dapat diatasi dengan berbagai metode, yaitu metode Gas lift, Beam Pump Unit, Velocity String, Wellhead Compressor (WHC), Plunger lift, dan Capillary string. berdasarkan keberhasilan metode Capillary string yang sebelumnya telah dipasang di Pertamina Hulu Sanga Sanga, maka penulis memfokuskan penelitian terhadap metode Capillary string. Metode capillary string merupakan metode yang digunakan untuk menginjeksikan surfactant ke dalam sumur untuk menurunkan densitas cairan sehingga cairan akan terangkat ke permukaan dan liquid loading yang terjadi di dalam sumur dapat teratasi. Metode capillary string merupakan metode yang ekonomis karena pemasangan metode ini tidak membutuhkan downhole equipment.
Metode ini juga telah dilakukan di San Juan Basin reservoir dan cukup berhasil digunakan untuk sumur – sumur gas yang memiliki PI yang tinggi dan jenis air terproduksi yang compatible terhadap surfaktan. (McWilliams, 2005)
Selain dilakukan pilot project di San Juan Basin, pemasangan capillary string dilakukan di Kalimantan Timur. Terdapat 5 sumur yang dilakukan pemasangan capillary string dengan laju alir rata-rata produksi sumur 1-1.5 MMSCFD. Setelah dilakukan pemasangan capillary string, laju alir produksi pada sumur ini menjadi 4 MMSCFD dan terus mengalir secara kontinyu dan stabil pada laju alir produksi sebesar 2MMSCFD. (VICO, Indonesia, 2013)
Aplikasi Capillary string di Pertamina Hulu Sanga Sanga sudah dilakukan kurang lebih sejak 10 tahun yang lalu. Namun pada kenyataannya, belum diketahui secara jelas desain kriteria dalam memilih sumur yang dipasang Capillary String. Penelitian ini mengobservasi sumur gas yang menggunakan capillary string sebagai metode untuk menghilangkan liquid loading dan menganalisis beberapa sumur yang tidak mengalami kenaikan laju produksi setelah dilakukan pemasangan Capillary string. Dari analisis sumur-sumur yang menggunakan metode capillary string, maka didapatkan kriteria seleksi untuk calon sumur selanjutnya yang akan dipasang
Universitas Pertamina - 2 capillary string. Dengan adanya kriteria seleksi ini, diharapkan sumur yang termasuk dalam seleksi kriteria dapat berhasil mengatasi liquid loading dengan menggunakan capillary string.
1.2.
Rumusan Masalah
a. Bagaimana hasil performa sumur-sumur yang ada di Lapangan Sultan setelah pemasangan Capillary String?
b. Bagaimana kriteria keberhasilan sumur untuk diinjeksikan surfaktan dengan capillary string?
c. Bagaimana kriteria seleksi kandidat sumur yang akan dilakukan pemasangan capillary string?
1.3.
Batasan Masalah
Ruang lingkup yang akan difokuskan pada penelitian ini berfokus pada :
a. Evaluasi keberhasilan metode capillary string dilakukan dengan menggunakan data laju alir produksi, ketinggian kolom liquid dan jenis fluida di dalam sumur di Lapangan Sultan. b. Konsentrasi dan jumlah surfaktan diasumsikan sama.
c. Desain kriteria keberhasilan dalam mengatasi liquid loading dengan menggunakan metode capillary string untuk sumur selanjutnya di Lapangan Sultan.
1.4.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk :
a. Mengetahui performa sumur setelah dilakukan pemasangan capillary string.
b. Dapat mengetahui kriteria sumur yang tepat untuk diinjeksikan surfaktan dengan metode capillary string.
c. Menentukan desain kriteria sumur yang tepat agar dapat diterapkan pada sumur selanjutnya yang akan dipasang capillary string.
1.5.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat dan pengalaman untuk mahasiswa yang menjalaninya. Dalam hal ini, manfaat yang didapat seperti mendapatkan ilmu tentang menganalisis sebuah data, menemukan variable baru untuk mempermudah dalam menganalisis data, mendapatkan pengetahuan baru tentang teknologi yang digunakan dan memiliki pengetahuan dan kemampuan dalam menanggulangi terakumulasinya likuid di dalam sumur.
Diluar dari hal keteknisan, diharapkan dalam melaksanakan tugas akhir mahasiswa mendapatkan softskill seperti critical thinking yaitu belajar berpikir kritis untuk menyelesaikan suatu masalah, teamwork yaitu cara bekerjasama untuk memecahkan sebuah masalah, dan juga belajar untuk mengemukakan pendapat untuk menyelesaikan suatu masalah.
Universitas Pertamina - 3
1.6.
Lokasi Penelitian
Penelitian Tugas Akhir dilaksanakan di Pertamina Hulu Sanga Sanga. Lokasi penelitian Tugas Akhir :
Nama perusahaan : PT. PERTAMINA HULU SANGA SANGA
Alamat Kantor Pusat : Jl. Gatot Subroto no 42 RT 3 / RW 2, Kuningan Barat, Kec. Mampang Prapat, Jakarta Selatan, Daerah Khusus Ibukota Jakarta.
1.7.
Waktu Pelaksanaan Penelitian
Pelaksanan penelitian dilaksanakan selama 2 bulan dari 17 Febuari 2020 sampai dengan 16 April 2020, sesuai dengan waktu yang telah disetujui oleh Pertamina Hulu Sanga Sanga.
Universitas Pertamina - 5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Delikuifikasi merupakan metode yang digunakan pada sumur gas untuk memproduksi cairan akibat liquid loading. Liquid loading dalam sumur gas adalah peristiwa terakumulasinya suatu cairan dalam sumur gas sebagai akibat kecepatan gas tidak mampu membawa butir-butir cairan ke permukaan. cairan yang terakumulasi di dasar sumur memberikan back pressure ke lapisan yang masih potensial sehingga menyebabkan tekanan alir di dasar sumur meningkat. Hal ini yang membuat laju alir produksi gas menurun dikarenakan kecilnya drawdown di dasar sumur. Selain itu, akumulasi cairan di dasar sumur juga menyebabkan menurunnya kecepatan aliran gas sehingga kondisi liquid loading semakin parah dan pada akhirnya sumur akan mati. (Akmal, 2010)
2.1.
Aliran Multifasa
Liquid loading adalah salah satu penyebab paling umum dari penurunan produksi dalam sumur gas. Jika liquid loading tidak diatasi dengan baik, maka sumur akan cepat mati. Untuk mengetahui efek cairan dalam sumur gas, perlu dipahami aliran dalam saluran vertikal. Aliran multifasa dalam saluran vertikal biasanya diwakili oleh empat rezim aliran dasar yaitu Bubble Flow, Slug Flow, Slug Annular Transition Flow, dan Annular-Mist Flow. (Sankar Subhashini, 2019)
1. Bubble flow
Bubble flow atau aliran gelembung, dimana pipa hampir sepenuhnya diisi dengan cairan. Terdapat gas dalam bentuk gelembung kecil pada cairan sehingga dapat menyebabkan penurunan tekanan dalam cairan. Pada fase ini, likuid merupakan fase kontinu yang terdapat di dalam tubing dan sekaligus menentukan gradient tekanan. Gelembung gas yang terdapat di dalam tubing dapat menyebabkan penurunan tekanan.
2. Slug Flow
Slug flow merupakan jenis aliran gas yang mengalir membentuk gelembung besar (terkadang gelembung kecil terdistribusi di dalam cairan). Pada aliran ini, gelembung gas mengembang dan bergabung menjadi gelembung yang lebih besar. slug gas dapat menyebabkan penurunan pada tekanan gradient sehingga fase cair dan gas dalam aliran ini menentukan gradient tekanan.
3. Annular Transition Flow
Pada pola aliran ini aliran berubah dari fasa cair kontinu menjadi fasa gas kontinu. Terbentuk lapisan cairan tipis pada dinding pipa dan sejumlah cairan seperti gumpalan yang tidak teratur pada tengah pipa. Terjadi perubahan
4. Annular-Mist Flow
Pada pola aliran ini, gas merupakan fase dominan dalam sumur dan bersifat kontinu. Fase cair akan cenderung berada didaerah yang bersentuhan dengan pipa. Sedangkan aliran gas berada di tengah. Gradient tekanan pada aliran ini ditentukan oleh fasa gas. Pada gambar 2.1 merupakan rezim aliran multifasa dalam sumur gas.
Universitas Pertamina - 6 Gambar 2.1. Rezim Aliran Multifasa dalam Sumur Gas (Sankar Subhashini, 2019)
2.2.
Liquid loading
Liquid loading merupakan peristiwa terakumulasinya liquid di dalam sumur. Liquid loading sangat mempengaruhi sumur gas karena apabila liquid terakumulasi dalam sumur gas maka akan menghambat laju produksi gas dan dapat mematikan sumur. Proses terjadinya liquid loading adalah sebagai berikut :
1. Tahap Pertama : saat awal produksi, sumur gas pada umumnya masih memiliki tekanan reservoir yang tinggi. Sehingga gas mampu mengangkat cairan ke permukaan. Pada tahapan ini, kecepatan gas lebih besar atau sama dengan kecepatan gas minimum sehingga mampu mengangkat liquid secara kontinu ke permukaan. Gambar (a) memperlihatkan droplet liquid yang tersuspensi dalam kecepatan gas yang tinggi selama ditransportasikan ke permukaan.
2. Tahap kedua : dengan berjalannya waktu, tekanan reservoir akan berkurang sehingga akan mempengaruhi laju alir gas. Kecepatan gas untuk mendorong cairan ke permukaan akan berkurang karena turunnya kecepatan alir gas. Pada tahapan ini, kecepatan gas akan turun dibawah kecepatan gas kritis yang diperlukan untuk mengangkat cairan. Kemudian droplet cairan yang tersuspensi dalam fasa gas mulai turun dan terakumulasi di dasar sumur. Hal ini akan menghalangi flow area efektif bagi gas dan mengganggu proses produksi gas. Gambar (b) memperlihatkan bahwa cairan mulai terakumulasi dasar sumur.
3. Tahap ketiga : pada tahapan ketiga, terlihat akumulasi cairan didasar sumur seakan-akan membentuk downhole choke, akan menurunkan flow area bagi fasa gas. Karena kecepatan gas berbanding terbalik dengan flow area, maka kecepatan gas akan meningkat. Pengurangan flow area akan mengakibatkan pressure drop yang lebih besar melalui akumulasi cairan. Pressure drop tersebut akan terus bertambah sampai tekanan downstream mendapatkan tekanan yang diperlukan untuk mengangkat cairan melalui tubing ke permukaan. Gambar (c) memperlihatkan slug cairan selama terbawa ke permukaan.
4. Tahap empat : biasanya sebuah sumur akan mengalami siklus bolak balik antara tahap 2 dan tahap 3. Dengan berjalannya waktu, selisih waktu antara slug cairan yang terproduksi ke permukaan akan semakin besar. hal ini dikarenakan bertambahnya waktu yang
Universitas Pertamina - 7 diperlukan tekanan reservoir untuk mendorong slug cairan ke permukaan. Sehingga, penambahan back pressure yang semakin mendesak ke formasi oleh akumulasi cairan akan menghalangi tekanan reservoir. Akibat peristiwa ini, sumur akan terbad up dan mati seperti yang diperlihatkan pada gambar (d).Pada gambar 2.2 merupakan gambar tahap liquid loading.
Gambar 2.2. Tahap Liquid loading (Akmal, 2010) Timbulnya liquid loading di dalam sumur dapat ditandai dengan adanya :
1. Timbulnya liquid slug pada permukaan sumur. 2. Peningkatan tekanan casing
3. Penurunan tekanan casing namun produksi gas tinggi atau sebaliknya, peningkatan tekanan casing namun produksi gas rendah.
Kasus liquid loading dapat diperkirakan dengan melihat gejala-gejala seperti diatas. Selain itu, liquid loading juga dapat diidentifikasi dengan menggunakan acuan kecepatan gas minimum, dimana butir cairan akan terangkat jika kecepatan gas lebih besar dari kecepatan jatuh bebas cairan (terminal velocity). Pengembangan persamaan kecepatan gas minimum dilakukan oleh Turner berdasarkan kecepatan terminal cairan. Cairan dianggap berbentuk droplet spheroid = dal dan selama pengangkatan butiran cairan tersebut tidak boleh pecah. Berikut ini adalah pengembangan persamaan kecepatan gas minimum yang diturunkan oleh Turner.
Kecepatan gas minimum adalah : 𝑉𝑡 = 1.92 𝜎1/4(𝜌𝑙−𝜌𝑔)1/4
𝜌𝑔1/2 𝑓𝑡/𝑠𝑒𝑐……….……(2.1)
Dimana :
Vt = kecepatan gas minimum, ft/sec ⍴L = densitas liquid, lbm/cuft
Universitas Pertamina - 8 ⍴g = densitas gas, lbm/cuft
ℴ = tegangan permukaan, dynes/cm (Turner, 1969)
2.2.1.
Turner rate
Turner rate atau laju alir kritis merupakan laju alir minimum yang digunakan untuk mengangkat liquid ke permukaan. Perhitungan Turner rate dilakukan untuk mengetahui laju alir produksi minimum di tiap sumur yang ada di Lapangan Sultan. Rumus perhitungan Turner rate yang digunakan adalah :
𝑞 = (5.684𝑃𝑑𝑡𝑖2)𝑥 (5.34(67−0.0031𝑃))1/4
(0.0031𝑃1/2) ……….(2.2)
Dimana,
q = Turner rate (MMscfd) P = wellhead pressure (psi)
dti = inner diameter tubing (inch)
2.2.2.
Metode untuk menanggulangi
liquid loadingSumur gas yang mengalami liquid loading dapat diatasi dengan beberapa metode seperti berikut :
a. Capillary String Foam Injection
Capillary string merupakan alat yang digunakan untuk menginjeksikan chemical ke dalam sumur. Liquid yang semula tidak mampu terangkat keatas akan membuat gas juga tidak terangkat ke permukaan. Sehingga gas akan terperangkap di dalam sumur. Hal ini yang membuat laju produksi gas menurun. Capillary string akan menginjeksikan chemical yang mampu bereaksi dengan liquid di setiap sumur gas. Chemical akan membentuk busa apabila bereaksi dengan liquid. Karena perubahan bentuk dari yang semula liquid menjadi busa, maka akan berpengaruh terhadap densitas dari liquid. Menurunnya densitas dari liquid akan membuat liquid dapat terangkat ke permukaan sehingga gas yang terperangkap di dalam sumur juga mampu terangkat ke permukaan. Metode ini merupakan metode yang digunakan dalam tugas akhir ini. (Suhendar, 2013, p. 3)
b. Gas lift
Metode ini dapat digunakan baik secara kontinu ataupun intermittent. Pada metode ini, diinjeksikan gas yang bertekanan tinggi (minimum 250 psi) ke dalam sumur untuk mengangkat cairan yang ada di dalam sumur agar terangkat ke permukaan. (E.Brown, 1980, pp. 95-96)
c. Beam Pump Unit
Metode ini dilakukan dengan cara memompakan cairan melalui tubing dan gas diproduksi melalui annulus. Tubing ditempatkan di bagian dekat dengan perforasi bagian bawah atau di bawah perforasi. Hal ini mencegah terjadinya kerusakan pompa akibat gas yang berada di dalam pompa. (E.Brown, 1980, pp. 9-12)
Universitas Pertamina - 9 Merupakan sebuah tubing string dengan diameter lebih kecil di dalamnya. Hal ini bertujuan untuk mengurangi daerah alir sehingga meningkatkan velocity gas dan liquid terangkat ke permukaan. Metode ini mampu mencegah terproduksinya liquid di dalam sumur gas.
e. Wellhead Compressor (WHC)
Merupakan compressor yang dipasang di wellhead yang berguna untuk menurunkan tekanan di wellhead sehingga mempermudah gas mengalir ke permukaan. Batasan sumur yang ingin dipasang WHC diantaranya liquid terproduksi (WHC memiliki scrubber namun kapasitasnya terbatas karena diletakkan di wellhead), membutuhkan tempat dan methane number (untuk menyatakan kualitas gas) (Suhendar, 2013, p. 4)
f. Plunger Lift
Merupakan pengangkatan liquid di dalam sumur minyak atau sumur gas. Umumnya diaplikasikan di sumur yang sudah depleted. Metode ini menggunakan Plunger baja dengan sebuah katup yang ditempatkan dalam rangkaian tubing. Pada bagian bawah tubing adalah tempat pembuka dimana gas dan liquid dapat masuk ke dalam tubing. Ketika plunger ditempatkan dibawah tubing, tubing ditutup dan seluruh produksi melalui annulus. Tekanan casing akan naik dan hal ini membuat plunger bergerak dan mendorong liquid ke permukaan. Sebuah katup (motor valve) digunakan untuk mengontrol siklus laju alir plunger. (E.Brown, 1980, p. 483)
Berikut merupakan beberapa langkah yang dilakukan untuk mempertimbangkan metode yang digunakan dalam mengatasi liquid loading:
Universitas Pertamina - 10
2.3.
Capillary String
Foam Injection
Capillary string foam injection merupakan metode yang dapat digunakan untuk mengatasi masalah liquid loading. Dalam studi ini, capillary string merupakan string yang berdiameter kurang lebih 1/4” yang dimasukkan ke dalam tubing sebagai penghantar surfaktan untuk mengatasi liquid loading di dalam sumur dan mengoptimalkan produksi sumur yang mengalami penurunan tekanan reservoir.
Foam injection merupakan metode yang cukup mudah dan murah untuk dilakukan dalam
mengatasi liquid loading dalam sumur gas. Foam injection sangat mudah digunakan karena tidak memerlukan modifikasi peralatan downhole dan peralatan permukaan. Foaming agent akan membentuk emulsi gas dan cairan dimana gelembung gas akan terpisah satu sama lain oleh liquid film. Tujuan digunakannya Foaming agent adalah untuk menciptakan ikatan molekul antara fasa gas dan fasa cair sehingga cairan yang terakumulasi dapat ditransportasikan ke permukaan dalam bentuk slurry foam.
Karakteristik fluida dan kondisi aliran sumur adalah dua hal yang mempengaruhi foaming agent. Dalam hal ini, penting dilakukan pengujian laboratorium untuk menentukan foaming agent yang digunakan dan konsentrasi pencampurannya. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kinerja injeksi surfactant terhadap aliran di dalam sumur. Penanganan pada aliran kontinu dilakukan dengan cara menginjeksikan surfaktan ke dalam capillary string. Metode ini membutuhkan regulasi pipa yang baik agar surfaktan dapat ditransportasikan sampai ke kedalaman tubing intake. Berikut ini merupakan proses pengangkatan liquid dengan metode capillary string :
Gambar 2.4. Skema Capillary String (Suhendar, 2013)
Hal – hal yang harus diperhatikan dalam penginjeksian surfaktan menggunakan capillary string :
Universitas Pertamina - 11 1. Tekanan dan Temperatur
2. Jumlah surfaktan yang cukup untuk diinjeksikan melalui capillary string
3. Surfaktan yang diinjeksikan ke dalam sumur harus membentuk busa ketika bereaksi dengan likuid.
4. Karakteristik fluida
Metode capillary string merupakan salah satu metode penanggulangan liquid loading yang memiliki kelebihan dari metode delikuifikasi lain. Kelebihan dari metode ini antara lain : 1. Meminimalisir well intervention yang disebabkan oleh scale, paraffin, dan korosi. 2. Dapat dilakukan penyesuaian volume chemical untuk mengubah laju produksi sumur. 3. Capillary string sangat mudah dipasang
4. Tidak membutuhkan treatment khusus dan shut in time.
5. Dapat menyesuaikan dosis chemical yang diinjeksikan sesuai dengan kondisi sumur. (Pertamina Hulu Sanga Sanga, 2019)
Adapun kekurangan dari metode ini yaitu :
1. Pemasangan capillary string memiliki batas maksimum deviasi.
2. Harus memperhatikan jenis busa yang digunakan dan frekuensi pemakaian dari foaming agent. Karena hal ini akan mempengaruhi keefektifan dari foaming agent.
2.3.1.
Prinsip Kerja Capillary String Foam Injection
Capillary string merupakan suatu string yang dapat digulung dan bersifat elastis yang terbuat dari baja berukuran ¼ inchi. Dilakukan pemeriksaan dengan menggunakan capillary coiled tubing unit yang disambungkan ke sebuah tanki yang berisi chemical atau surfaktan yang kemudian dipompakan di permukaan. Kondisi ini dilakukan saat sumur dalam keadaan flowing. (Kalwar, 2017)
Prinsip kerja dari capillary string foam injection adalah untuk menginjeksikan surfaktan dengan menggunakan capillary string agar gas dapat terproduksi ke permukaan. Prinsip kerja dari Capillary String terbagi menjadi 2 proses yaitu injeksi surfaktan dan proses kerja capillary string. Proses injeksi surfaktan adalah :
a. Surfaktan diinjeksi kedalam sumur dengan menggunakan control line, wireline retrievable safety valve, foam injection back pressure valve, capillary tubing, dan downhole foam injection valve.
b. Capillary string yang berdiameter ¼” dirunning di dalam tubing atau casing.
c. Setelah dipasang di kedalaman tertentu, capillary string akan menginjeksikan surfaktan. Terdapat fasilitas permukaan sebagai indikator surfaktan yang diinjeksi.
Penurunan tekanan reservoir menyebabkan gas tidak mampu mendorong liquid ke permukaan sehingga menyebabkan gas terperangkap di dalam sumur. Surfaktan yang diinjeksikan ke dalam sumur akan bereaksi dengan liquid sehingga membentuk foam atau busa. Perubahan bentuk dari liquid menjadi busa akan berpengaruh terhadap densitas, tegangan permukaan dan tekanan hidrostatik. Terbentuknya busa akan mengurangi densitas, tegangan permukaan dari kolom cairan dan mengurangi tekanan hidrostatik yang
Universitas Pertamina - 12 mempengaruhi kecepatan gas kritis yang dibutuhkan untuk mengangkat liquid ke permukaan dan meningkatkan produksi gas. (Kalwar, 2017)
Gambar 2.5. Skema Capillary String (Kalwar, 2017)
2.3.2.
Peralatan Capillary String
Alat – alat yang digunakan pada metode capillary string adalah : a. Electrical Control Box
Alat yang digunakan sebagai pusat pengontrol komponen listrik yang terdiri dari sebuah motor starter, motor overload protector, dan sebuah programmable logic controller.
b. Solar cell
Alat yang digunakan untuk mengumpulkan cahaya matahari yang nantinya akan diubah menjadi tenaga listrik yang disimpan didalam baterai.
c. Baterai
Berfungsi sebagai penyimpan hasil perubahan energi cahaya menjadi energi listrik. d. Pressure Switch
Berfungsi sebagai pengontrol motor untuk membatasi tekanan pada sistem. e. Pressure Gauge
Berfungsi sebagai petunjuk sistem pressure secara aktual di lapangan. f. Chemical Drum
Merupakan alat yang berfungsi sebagai tempat sementara surfaktan sebelum diinjeksikan ke dalam sumur.
g. Lubricator
Alat yang berfungsi sebagai alat penghubung antar pipa dari capillary string dengan chrismast tree atau dual string.
Universitas Pertamina - 13 Merupakan tubing ukuran ¼” yang berfungsi sebagai penghantar surfaktan ke lubang sumur.
i. Kabel
Sebagai penghubung dan sebagai tempat mengalirnya arus listrik dari baterai ke elektrik motor.
j. Elektrik Motor (Pompa Sentrifugal)
Pemilihan pompa sentrifugal bertujuan agar surfaktan membentuk aliran turbulensi yang akan mempermudah surfaktan bercampur dengan air dan juga bertujuan untuk mempercepat proses pembentukan busa.
Gambar 2.6. Capillary String (Pertamina Hulu Sanga Sanga, 2019)
2.4.
Busa
Busa merupakan gas yang terdispersi di dalam lapisan cairan yang saling berhubungan. (Farajzadeh, A, & R, 2012) Busa menurut bentuk, umumnya dibedakan menjadi dua jenis. Jenis busa yang pertama, berbentuk sfera dengan selaput pemisah yang agak tebal dan cairan yang lebih pekat. Jenis yang kedua adalah busa yang merupakan fasa yang membentuk polyhedron dan dipisahkan dengan selaput fim. Pembentukan busa terjadi Ketika liquid yang terdiri dari konsentrasi surfaktan mengalami kontak dengan gas. Busa berfungsi untuk membantu mengangkat fluida ke permukaan. (Farajzadeh, A, & R, 2012)
Pemanfaatan surfaktan pada sumur gas berfungsi untuk menurunkan tegangan antar muka, dimana surfaktan yang diinjeksikan akan bereaksi dengan air dan akan membentuk busa. Berikut adalah kelebihan dan kekurangan dari penggunaan surfaktan untuk mengatasi liquid loading.
Universitas Pertamina - 14 Tabel 2.1. Komparasi Kelebihan dan Kekurangan Surfaktan (James F. Lea, 2008)
Kelebihan Kekurangan
Tidak membutuhkan downhole equipment
Penggunaan surfaktan dapat menimbulkan masalah emulsi liquid atau pembebanan berlebih pada busa
Dapat digunakan pada sumur dengan laju alir produksi yang rendah dimana gas velocity mencapai 100 - 1000 fpm pada production string
Kecenderungan pembentukan busa bergantung pada kondisi sumur. Jika sumur memproduksi > 50% kondensat, maka penggunaan surfaktan tidak efektif
Busa cenderung lebih sederhana dan metode yang cukup murah untuk sumur dengan laju alir yang rendah.
2.4.1.
Kestabilan Busa
Kestabilan busa bergantung dari sifat fisik dan kimia dari surfaktan yang digunakan. Busa merupakan suatu wujud zat yang metastable, maka dari itu semua busanya akan pecah, cepat atau lambat. Pecahnya busa merupakan akibat dari menipisnya lapisan cair yang membentuk busa tersebut seiringnya waktu dan dapat juga dipengaruhi oleh temperatur atau salinitas larutan yang dipakai. Dalam hal ini, keberadaan minyak pada busa juga mempengaruhi kestabilan busanya, tipe surfaktan dan konsentrasi surfaktan juga mempengaruhi kestabilan busanya serta interaksi busa tersebut dengan minyak. (Belhaij A, 2014)
Faktor yang mempengaruhi mobilitas busa adalah kualitas busa. Kualitas busa merupakan faktor penting untuk menjaga kestabilan busa. Kualitas busa yang baik akan membuat ikatan busa menjadi lebih kuat. Dalam proses EOR, kestabilan busa berkisar antara 70%-95%. Karena semakin baik kualitas busa maka akan semakin banyak minyak yang diperoleh.
Terdapat dua jenis busa berdasarkan proses pembentukan busa. Dua jenis busa tersebut adalah :
a. Busa Basah
Busa ini termasuk busa yang kurang stabil dikarenakan busa yang terbentuk tidak dapat bertahan lama. Biasanya busa yang terbentuk tidak memerlukan waktu yang lama untuk mencair
b. Busa kering
Termasuk jenis busa yang stabil dikarenakan busa ini mampu menghasilkan ikatan yang solid. Busa ini merupakan busa yang mampu bertahan lama.
2.4.2.
Istilah Pada Desain Capillary String
a. Build Up TimeUniversitas Pertamina - 15 Merupakan waktu yang digunakan untuk busa terbentuk sempurna. Semakin cepat busa yang terbentuk, maka semakin cepat masalah liquid loading teratasi. (Pertamina Hulu Sanga Sanga, 2019)
b. Travelling Time
Merupakan waktu yang ditempuh fasa liquid dari sumur hingga ke permukaan. Liquid akan terproduksi bersama dengan gas, sehingga waktu yang ditempuh oleh liquid dipengaruhi oleh gas. Semakin tinggi laju alir gas, maka waktu yang ditempuh untuk liquid mencapai ke permukaan akan semakin singkat. (Pertamina Hulu Sanga Sanga, 2019) c. Half Life Time
Merupakan waktu yang diperlukan busa untuk mencapai volume setengahnya dikarenakan perubahan bentuk busa yang kembali menjadi liquid. Busa yang baik adalah busa yang memiliki half life time yang besar. (Pertamina Hulu Sanga Sanga, 2019)
2.4.3.
Faktor yang Mempengaruhi Kestabilan Busa
Beberapa faktor yang mempengaruhi kestabilan busa antara lain : suhu, tekanan, elektrolit, jenis surfaktan, konsentrasi surfaktan, salinitas air formasi, dan kualitas busa.
a. Suhu
Suhu sangat mempengaruhi kestabilan busa. Pada umumnya, suhu reservoir berada pada 600F – 3920F. apabila suhu meningkat, maka busa akan mengalami degradasi atau
penurunan kestabilan.
b. Tekanan
Adanya tekanan mempengaruhi busa yang terbentuk. Busa terbentuk dari lapisan tipis cairan yang terdapat gas di dalamnya. Bila tekanan di dalam busa semakin besar, maka akan terbentuk busa yang stabil dan kuat.
c. Jenis Surfaktan
Jenis surfaktan yang digunakan merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi kestabilan busa. Berdasarkan jenisnya, surfaktan beranion merupakan surfaktan yang memiliki kestabilan busa yang lebih baik dari jenis-jenis surfaktan yang lain.
d. Konsentrasi Surfaktan
Faktor lain yang mempengaruhi kestabilan busa adalah konsentrasi surfaktan. Konsentrasi surfaktan memiliki pengaruh besar terhadap terjadinya adsorpsi oleh batuan reservoir.
e. Salinitas Air Formasi
Air formasi sebenarnya merupakan air asin yang mempunyai kandungan natrium klorida (NaCl) sebesar 60-80%. Semakin tinggi salinitas air, semakin cepat busa akan hilang dan Kembali menjadi liquid. Hal ini membuat kandungan NaCl sangat mempengaruhi kestabilan busa.
2.5.
Prosedur Penginjeksian Surfaktan melalui Capillary String
Prosedur yang dilakukan dalam penginjeksian surfaktan melalui Capillary string adalah sebagai berikut :
Universitas Pertamina - 16 1. Sumur dilakukan shut in terlebih dahulu dengan metode build up, sehingga laju alir gas
menjadi tinggi sehingga memiliki daya dorong terhadap air.
2. Melakukan pemasangan Capillary string melalui tubing saat kondisi sumur aktif.
3. Melakukan running pada surfaktan ke dalam lubang sumur di posisi tengah pada ketinggian kolom liquid
4. Foam diinjeksikan sampai kolom fluida penuh di sepanjang annulus secara terus menerus hingga berbentuk busa
5. Hal ini dilakukan berulang kali hingga produksi liquid berkurang dan gas dapat terproduksi ke permukaan.
2.6.
Penelitian Sebelumnya Mengenai Capillary String
2.6.1.
Sumur gas di Kalimantan Timur
Capillary string dilakukan pada tahun 2006 di 5 sumur yang ada di lapangan yang ada di Kalimantan Timur. Sumur tersebut memiliki laju alir produksi dari 1-1.5 MMSCFD.
Gambar 2.7. Grafik Laju Alir Sebelum dan Setelah Pemasangan Capillary String (Suhendar, 2013)
Dari grafik 2.7, setelah pemasangan capillary string, laju alir produksi naik menjadi 4 MMscfd dan selanjutnya laju alir produksi mengalir stabil pada 2 MMscfd. Kunci keberhasilan percobaan pemasangan capillary string terdapat pada seleksi kandidat sumur dan pengujian surfaktan di laboratorium. (Suhendar, 2013)
Universitas Pertamina - 17
2.6.2.
Sumur Gas di San Juan Basin
Sumur yang ada di San Juan Basin mengalami penurunan produksi yang disebabkan terakumulasinya liquid di dalam sumur. Dilakukan pemasangan capillary string pada dua sumur yang masih potensial namun memiliki tipe fluida yang berbeda. Sumur 1 dengan jenis fluida kondensat dan air dengan kandungan kondensat lebih banyak dari air. Pada peristiwa ini sumur tersebut kurang menunjukan respon positif karena surfaktan yang kurang bereaksi terhadap fluida yang ada di dalam sumur tersebut.
Sumur 2 dengan jenis fluida air berhasil mengatasi liquid loading dengan capillary string. setelah pemasangan capillary string, laju alir produksi sumur mengalami kenaikan yang semula 0.05 MMscfd setelah pemasangan capillary string menjadi 0.2 MMscfd dan stabil pada laju alir produksi 0.1 MMscfd. (McWilliams, 2005)
Universitas Pertamina - 19
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1.
Bentuk Penelitian
Penelitian atau pelaksanaan tugas akhir dilakukan dalam bentuk melakukan observasi atau analisis data produksi lapangan yang sudah ada. Penelitian ini dilakukan dengan mengamati data sumur produksi gas yang telah terpasang metode capillary string di berbagai sumur di Lapangan Sultan. Analisis data dilakukan untuk mengetahui keberhasilan penggunaan metode Capillary String di berbagai sumur produksi gas di Lapangan Sultan. Diperlukan analisis data sebagai bahan pembelajaran bagi perusahaan dan juga sebagai evaluasi untuk mengatasi liquid loading yang terjadi dalam sumur gas.
Untuk penulis, dengan melakukan observasi keberhasilan metode capillary string di berbagai sumur gas akan sangat bermanfaat dan juga dapat menambah pengalaman untuk mengatasi liquid loading yang terjadi dalam sumur gas. Dengan melakukan analisis terhadap sumur yang telah terpasang capillary string maka dapat menambah informasi yang akan sangat berguna bagi penulis untuk ke depannya.
3.2.
Metode Pengumpulan Data
Metode pengumpulan data atau metode penelitian dalam kasus ini untuk mengetahui keberhasilan dari metode Capillary String untuk mengatasi masalah liquid loading di lapangan Sultan. Metode pengumpulan data dilakukan dengan cara :
1. Analisis data BHP, data laju alir sebelum dan sesudah pemasangan capillary string, data akumulasi laju alir setelah pemasangan capillary string, dan data ketinggian kolom liquid. 2. Studi literatur
3. Paper yang mendukung
4. Diskusi
Dengan mengumpulkan data dari berbagai referensi tersebut, diharapkan penulis mampu menyelesaikan tugas akhir dengan baik dan dapat memberikan referensi yang sesuai untuk khalayak ramai khususnya di Teknik Perminyakan Universitas Pertamina.
3.3.
Metode Analisis Data
Metode analisis data dalam penelitian ini, penulis menggunakan alur berpikir sebagai berikut:
1. Mengumpulkan data a. Data BHP
b. Rasio keberhasilan metode capillary string dari laju alir produksi dan kumulatif produksi Syarat : 1. Kenaikan laju alir sebelum dan setelah pemasangan capillary string > 0.1
MMSCFD
2. Nilai kumulatif produksi > 64 MMscf
2. Menganalisis keberhasilan sumur berdasarkan kategori sumur critical & non critical Bertujuan untuk mengetahui laju alir minimum suatu sumur untuk dapat mengangkat liquid ke permukaan.
Universitas Pertamina - 20 4. Membuat variabel baru yang dinamakan factor rate sebagai parameter keberhasilan
capillary string
5. Menganalisis nilai factor rate dan ketinggian kolom liquid
6. Menentukan seleksi kriteria untuk sumur – sumur selanjutnya yang akan dipasang capillary string untuk mengatasi liquid loading.
3.4. Flowchart
Untuk mempermudah tahapan yang dilakukan untuk menganalisis keberhasilan sumur, berikut flowchart tahapan pengerjaan analisis keberhasilan pemasangan Capillary String.
Gambar 3.1. Flowchart
3.5.
Data Penelitian
Dalam melakukan penelitian, penulis menganalisis data untuk mendapatkan desain kriteria untuk sumur selanjutnya yang akan dipasang capillary string. berikut merupakan data yang digunakan untuk menganalisis keberhasilan capillary string.
Universitas Pertamina - 21 Tabel 3.3 Data Penelitian
3.5.1.
Timeline
pemasangan Capillary String
Lapangan Sultan merupakan lapangan yang berada di Blok Sanga – Sanga Kalimantan Timur. Terdapat 20 sumur berbeda yang dianalisis pada lapangan ini dengan waktu pemasangan dan zona yang berbeda-beda.
Analisis keberhasilan capillary string dilakukan pada sumur gas dengan waktu pemasangan capillary string dimulai pada tahun 2007 sampai dengan 2018. Dalam tabel diatas dapat dilihat bahwa terdapat beberapa sumur yang sampai saat ini masih terus dipasang capillary string, namun banyak juga sumur yang sudah tidak lagi dipasang capillary string.
Penelitian ini, menggunakan data data seperti data BHP, P wellhead, kumulatif produksi gas setelah dilakukan pemasangan capillary string, laju alir sebelum dan setelah dilakukan pemasangan capillary string, dan lain-lain.
3.5.2.
Data
Bottom Hole Pressure
Analisis data ini dilakukan untuk mengetahui data tekanan dibawah sumur sebelum dilakukan pemasangan capillary string. BHP surveys adalah pengukuran tekanan dasar sumur yang dalam hal ini mencerminkan tekanan reservoir dan temperatur sumur dengan menggunakan alat EMR (electrical memory recorder).
3.5.3.
Data Laju Alir Produksi
Salah satu faktor yang mengkategorikan sumur tersebut berhasil atau tidak untuk mengatasi liquid loading dengan Capillary string dapat dilihat dari laju alir sebelum dan sesudah pemasangan capillary string di sumur tersebut. Ketika laju alir gas tiba-tiba menurun maka ini akan diindikasikan adanya liquid yang membuat gas tidak mampu mengalir ke permukaan. Namun, pendekatan ini harus didukung dengan mengevaluasi data lain seperti data kumulatif produksi sumur.
3.5.4.
Data Kumulatif Produksi
Data kumulatif produksi yang dilakukan analisis merupakan data yang didapat setelah capillary string dipasang di dalam sumur sampai dengan waktu pullout capillary string.
Keterangan Satuan Range
Bottom hole Pressure Psi 1000-3000
Kumulatif Produksi MMSCF 0-2700
Diameter tubing inch 1.995, 2.992, 4
P wellhead psi 30-200
Ketinggian kolom liquid ft 0 – 5100
Universitas Pertamina - 22
3.5.5.
Data
Wellhead Pressure
Wellhead pressure merupakan tekanan kepala sumur yang berada di permukaan. Analisis
data tekanan wellhead dilakukan sebelum pemasangan capillary string dilakukan.
Gambar 3.2. Grafik Pwellhead
Dari data diatas, terdapat berbagai variasi data tekanan wellhead di berbagai sumur di Lapangan Sultan.
3.5.6.
Data Sketsa Sumur
Sketsa sumur dari masing-masing sumur yang akan dilakukan pemasangan capillary string berguna untuk mengetahui diameter tubing dari sumur tersebut. Diameter tubing tersebut berguna untuk menghitung Turner rate atau critical rate dari tiap sumur yang akan dipasang capillary string.
3.5.7.
Data Ketinggian kolom
Liquid
dan tipe fluida di dalam sumur
Ketinggian kolom liquid didapatkan dari selisih antara kedalaman sumur dengan ketinggian liquid level. Sedangkan untuk tipe fluida didapatkan dengan memperhatikan gradien tiap sumur dari pengujian BHP.
Universitas Pertamina - 24
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1.
Evaluasi hasil Produksi setelah Dipasang Capillary String
Keberhasilan metode capillary string untuk mengatasi liquid loading yang terjadi di sumur yang ada di Lapangan Sultan adalah berdasarkan perbandingan antara laju alir sebelum dan setelah pemasangan capillary string dan nilai kumulatif produksi yang didapat dari setelah pemasangan capillary string. kategori sumur yang berhasil ditentukan dari :
1. Kenaikan laju alir dari sebelum pemasangan dan setelah pemasangan capillary string >0.1 MMscfd.
Kategori ini didasarkan pada standar laju alir produksi yang ada di Lapangan Sultan. sumur – sumur yang dirasa cukup stabil dan berhasil dilakukan pemasangan capillary string adalah dengan memiliki kenaikan laju alir produksi minimal 0.1 MMscfd. sementara untuk sumur yang kenaikan laju alir produksinya lebih rendah dari 0.1 MMscfd tidak mampu mempertahankan laju alir produksinya sehingga dikategorikan sebagai sumur yang gagal.
2. Nilai kumulatif produksi > 64 MMscf
Kategori yang kedua ini didasarkan pada nilai kumulatif produksi pada sumur yang ada di Lapangan Sultan. kumulatif produksi yang digunakan adalah nilai kumulatif produksi setelah dilakukan pemasangan capillary string sampai saat sumur melakukan pullout capillary string. nilai kumulatif produksi sebesar 64 MMscf merupakan nilai minimum sumur dilakukan pemasangan capillary string dikarenakan nilai ini merupakan batas limit keekonomian sumur. Untuk sumur yang memiliki nilai kumulatif produksi <64 MMscf dirasa terlalu rendah sehingga tidak ekonomis untuk diproduksikan.
Gambar 4.1. Hasil Evaluasi Sumur Setelah Pemasangan Capillary String
Dari hasil evaluasi sumur yang telah dipasang capillary string, sebanyak 60% sumur merupakan sumur berhasil dan sebanyak 40% sumur gagal dipasang capillary string untuk mengatasi liquid loading. Sumur – sumur yang berhasil tersebut terdiri dari 11 sumur yaitu
Universitas Pertamina - 25 sumur S9 sampai dengan sumur S20. Sedangkan sumur yang gagal adalah sumur S1 sampai dengan S8.
Sumur – sumur yang berhasil ini dikategorikan berdasarkan syarat kenaikan laju alir produksi setelah pemasangan capillary string >0.1 MMscfd dengan kumulatif produksi >64 MMscf. Untuk sumur yang gagal kenaikan laju alir produksi berada diantara nilai -1 sampai dengan 0.005 MMscfd. Untuk sumur yang memiliki kenaikan laju alir yang minus artinya setelah dipasang capillary string, laju alir gas semakin turun adalah sumur S2 sebesar -0.092 MMscfd, S6 sebesar -0.052 MMscfd, dan S7 -0.215 MMscfd. Untuk sumur yang memiliki kenaikan laju alir produksi antara 0 – 0.005 MMScfd adalah sumur S1 sebesar 0.005 MMscfd, S3 sebesar 0.005 MMscfd, S4 sebesar 0.004 MMscfd, dan sumur S5 dan S8 yang memiliki kenaikan laju alir 0MMscfd.
Untuk sumur yang berhasil terdapat beberapa sumur yang memiliki nilai kenaikan laju alir < 0.1 MMscfd namun tetap dikategorikan sebagai sumur yang berhasil. Sumur tersebut adalah sumur S9, S10, S13, S15, S17, dan S20. Dikategorikan sebagai sumur yang berhasil dengan melihat pertimbangan jumlah kumulatif produksi > 64 MMscf.
Gambar 4.2. Grafik Laju Alir Sebelum & Sesudah Pemasangan Capillary String dan Kumulatif Produksi
Kumulatif produksi pada analisis ini dilakukan sepanjang awal pemasangan capillary string sampai dengan pullout Capillary String. Sumur yang memiliki kenaikan laju alir produksi yang tinggi setelah dilakukan pemasangan metode capillary string adalah sumur S18 dengan laju alir produksi sebelum pemasangan capillary string sebesar 0.958 MMscfd dan setelah dilakukan pemasangan capillary string menjadi 1.94 MMscfd. kenaikan laju alir produksi pada sumur ini sebesar 0.982 MMscfd. Sumur kedua yang mengalami kenaikan laju alir produksi yang tinggi yaitu sumur S11. Sebelum dilakukan pemasangan capillary string, sumur ini memiliki laju alir produksi sebesar 0.835 MMscfd, kemudian setelah dilakukan pemasangan
Universitas Pertamina - 26 capillary string laju alir produksi sumur ini sebesar 1.32 MMscfd sehingga kenaikan laju alir pada sumur ini sebesar 0.485 MMscfd.
Sumur selanjutnya yaitu sumur S19. Sumur ini memiliki laju alir produksi sebesar 0.403 MMscfd sebelum dilakukan pemasangan capillary string. setelah dilakukan pemasangan capillary string, laju alir produksi gas sumur S19 adalah sebesar 0.727 MMscfd. kenaikan laju alir produksi sumur S19 adalah sebesar 0.324 MMscfd. sumur terakhir yang mengalami kenaikan laju alir produksi yang besar adalah sumur S16 dengan nilai kenaikan laju alir produksi sebesar 0.17 MMscfd. sumur yang semula no flow dengan laju alir produksi gas sebesar 0 MMscfd setelah dilakukan pemasangan capillary string menjadi flow dengan laju alir produksi sebesar 0.17 MMscfd.
Sebanyak 20% sumur memiliki nilai kumulatif produksi >1000 MMscf yaitu sumur S10 sebesar 1854.43 MMscf, S11 dengan kumulatif produksi sebesar 2691.04 MMscf, S15 dengan kumulatif produksi sebesar 1260.03 MMscf, dan S17 memiliki kumulatif produksi sebesar 1143.85 MMscf. Sebanyak 35% sumur memiliki nilai kumulatif produksi >100 MMscf yaitu sumur S9 sebesar 738.26 MMscf, sumur S12 dengan kumulatif produksi sebesar 650.34 MMscf, sumur S13 sebesar 158.8 MMscf, S16 dengan nilai kumulatif produksi sebesar 433.43 MMscf, sumur S18 dengan nilai kumulatif produksi sebesar 278.539 MMscf, sumur S19 sebesar 395.89 MMscf dan sumur S20 dengan nilai kumulatif produksi sebesar 212.28 MMscf.
Sebanyak 45% sumur yang memiliki nilai kumulatif produksi <64 MMscf yang mayoritas sebagai sumur gagal adalah sumur S1 sebesar 63.06 MMscf, sumur S2 dengan nilai kumulatif produksi sebesar 23.53 MMscf, sumur S3 dengan nilai kumulatif produksi sebesar 4.13 MMscf, sumur S4 dengan nilai kumulatif produksi sebesar 3.38 MMscf, S5 dengan kumulatif produksi sebesar 0 MMscf, sumur S6 dengan nilai kumulatif produksi sebesar 0.06 MMscf, sumur S7 memiliki nilai kumulatif produksi sebesar 1.99 MMscf, sumur S8 sebesar 13.3 MMscf dan untuk sumur yang dikategorikan berhasil dengan nilai kumulatif produksi <64 MMscf yaitu sumur S14 dengan nilai kumulatif produksi sebesar 37.96 MMscf.
Dari hasil evaluasi sumur yang dipasang capillary string, nilai laju alir setelah pemasangan capillary string sangat berpengaruh untuk menentukan keberhasilan pemasangan capillary string di suatu sumur. Apabila laju alir produksi setelah pemasangan capillary string nilainya lebih kecil dari laju alir sebelum pemasangan capillary string maka sumur tersebut dinyatakan sumur yang gagal mengatasi liquid loading dengan menggunakan metode capillary string. hal ini terjadi pada sumur – sumur yang gagal yaitu sumur S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, dan S8.
Untuk sumur dengan nilai kumulatif produksi <64MMscf tetapi dikategorikan sebagai sumur yang berhasil dilakukan pemasangan capillary string terjadi pada sumur S14. Untuk sumur S14, sumur ini memiliki nilai kenaikan laju alir yang baik dan jumlah kumulatif produksi yang kecil. Namun, sumur S14 tetap dikategorikan sebagai sumur yang berhasil untuk mengatasi liquid loading dengan capillary string. Jika dilihat dari data production history sumur S14, sumur ini mengalami kenaikan laju alir produksi sebesar 0.1 MMscfd. Laju alir setelah pemasangan capillary string stabil pada 0.43 MMscfd tetapi setelah beberapa waktu diproduksikan, sumur ini mengalami penurunan laju alir secara tiba-tiba yang cukup jauh yaitu hanya berproduksi sebesar 0.02 MMscfd. Hal ini membuat sumur ini dikategorikan sebagai sumur yang berhasil karena sudah mampu menaikkan laju alir produksi meskipun nilai kumulatif produksi kecil karena terjadi peristiwa yang tidak terduga pada sumur tersebut.
Universitas Pertamina - 27 Untuk mengetahui rentang waktu pemasangan capillary string pada masing – masing sumur, maka dilakukan plot grafik antara durasi instalasi dan nilai kumulatif produksi. Berikut merupakan grafik antara nilai kumulatif produksi dengan waktu pemasangan capillary string.
Gambar 4.3. Durasi Instalasi Capillary String
Pemasangan capillary string di 20 sumur yang ada di Lapangan Sultan dilakukan dengan waktu pemasangan yang berbeda-beda. Berdasarkan grafik 4.3 diatas, sumur – sumur di Lapangan Sultan memiliki rentang waktu pemasangan yang bervariasi. Beberapa sumur masih belum melakukan pullout artinya sumur tersebut masih menggunakan metode capillary string hingga saat ini. Sumur yang belum melakukan pullout adalah sumur S9, S10, S18 dan S19. Untuk sumur S9 dilakukan pemasangan capillary string pada tahun 2007, sumur S10 dilakukan pemasangan capillary string pada tahun 2009, dan sumur S18 dan S19 melakukan pemasangan capillary string di tahun yang sama yaitu tahun 2018.
Pemasangan capillary string di Lapangan Sultan dimulai dari tahun 2007 hingga tahun 2018. Dengan durasi pemasangan capillary string diatas 100 hari pemasangan. Terdapat 1 sumur yang memiliki rentang waktu yang sangat pendek yaitu hanya 50 hari dilakukan pemasangan capillary string, hal ini terjadi pada sumur S7, sumur yang semula memiliki laju alir produksi sebesar 0.215 MMscfd setelah dilakukan pemasangan capillary string tidak memiliki laju alir produksi sama sekali sehingga pada hari ke -50 sumur tersebut dilakukan pullout capillary string.
Untuk sumur yang dikategorikan gagal, durasi pemasangan capillary string bervariasi. Sebanyak 50% sumur yang dikategorikan sebagai sumur yang gagal memiliki rentang waktu pemasangan diatas 500 hari yaitu sumur S1 selama 727 hari, S2 selama 740 hari, S5 selama 509 hari, dan S8 dilakukan pemasangan selama 695 hari. Sebanyak 50% dari jumlah keseluruhan sumur gagal yang durasi instalasi capillary string dibawah 500 hari adalah sumur S3, S4, S6 dan S7. Sumur S3 dilakukan pemasangan capillary string selama 287 hari, S4 selama 362 hari, S6 selama 122 hari dan S7 selama 50 hari.
Universitas Pertamina - 28 Sebanyak 16% sumur dari total sumur yang dikategorikan berhasil dengan durasi pemasangan capillary string dibawah 1000 hari yaitu sumur S20 selama 773 hari dan S14 selama 287 hari. Sebanyak 42% sumur yang dikategorikan sebagai sumur yang berhasil memiliki rentang waktu pemasangan capillary string diatas 1000 hari. Sumur tersebut adalah S11 dengan waktu selama 1739 hari, S13 selama 1095 hari, S15 selama 1961 hari, S16 selama 1564 hari, dan S17 selama 1981 hari. Untuk 42% sumur yang belum melakukan pullout capillary string S9,S10, S12, S18 dan S19 sampai saat ini masih belum melakukan pullout capillary string(sampai dengan tahun 2018). Semakin lama waktu pemasangan capillary string, maka semakin besar nilai kumulatif produksi yang dihasilkan.
Berdasarkan grafik antara kumulatif produksi dan laju alir produksi sebelum-sesudah pemasangan capillary string, terdapat 5 kondisi sumur terjadi setelah pemasangan capillary string.
Tabel 4.1. Kondisi Sumur setelah Pemasangan Capillary String.
Pra-CS Pasca-CS Nama Sumur persentase hasil
analisis
no flow no flow S4, S5 10% gagal
no flow flow S16 5% berhasil
flow flow S9, S10, S11, S12, S13, S14, S15, S17, S18,
S19, S20 55% berhasil
flow flow S1, S3, S6 15% gagal
flow no flow S2, S7, S8 15% gagal
Keterangan : flow : keadaan dimana gas dapat mengalir ke permukaan No flow : keadaan dimana gas tidak dapat mengalir ke permukaan
Sumur yang sebelumnya no flow dan setelah dilakukan pemasangan capillary string tetap no flow dan termasuk kategori gagal adalah sumur S4 dan S5. Kondisi kedua yaitu sumur yang semula no flow kemudian setelah dipasang capillary string menjadi flow dan dikategorikan sebagai sumur yang berhasil adalah sumur S16. Sumur yang semula flow diatas 0.1 MMSCFD dan dilakukan pemasangan capillary string tetap flow dikategorikan berhasil adalah sumur S9, S10, S11, S12, S13, S14, S15, S17, S18, S19, dan S20. Untuk sumur yang awalnya flow kemudian kondisinya tetap flow namun dikategorikan sebagai sumur yang gagal adalah sumur S1,S3, dan S6. Sumur – sumur ini dikategorikan sebagai sumur yang gagal dikarenakan kenaikan laju alir produksi kurang dari 0.1 MMscfd. untuk kondisi sumur yang terakhir adalah sumur yang sebelum dipasang capillary string flow dan setelah dipasang capillary string menjadi no flow yaitu sumur S2, S7 dan S8. Penyebab sumur yang semula flow dengan laju alir kecil menjadi no flow setelah dilakukan pemasangan capillary string dikarenakan tipe fluida pada sumur ini kurang bereaksi dengan surfaktan.
Universitas Pertamina - 29 10% sumur yang dikategorikan sebagai sumur yang gagal karena dari keadaan flow menjadi no flow adalalah sumur S4 dan S5. Sumur ini memiliki laju alir < 0.1 MMscfd yaitu 0 MMscfd dan setelah dilakukan pemasangan capillary string, tetap tidak ada gas yang terproduksi ke permukaan. selain dari laju alir setelah pemasangan capillary string, maka dilihat dari nilai kumulatif produksi dari sumur tersebut. terlihat bahwa sumur S4 memiliki nilai kumulatif produksi yang kecil yaitu 3.38 MMscf dalam kurun waktu pemasangan capillary string sampai ditarik kembali metode capillary string ini yaitu selama 362 hari.
Terdapat 5% sumur yang berhasil mengatasi liquid loading dengan metode capillary string yaitu sumur S16, sumur yang semula tidak terdapat gas yang terproduksi ke permukaan, setelah dilakukan pemasangan capillary string memiliki laju alir produksi sebesar 0.17 MMscfd. Memiliki cumulative produksi sebesar 433,43 MMscf selama 1564 hari pemasangan capillary string,
55% sumur yang berhasil merupakan sumur-sumur yang pada sebelum dilakukan pemasangan capillary string memiliki nilai laju alir produksi > 0.1 MMscfd dan kumulatif produksi > 64 MMscf. Untuk sumur-sumur yang berhasil ini, ada beberapa sumur yang sampai saat ini belum dilakukan pullout, artinya metode capillary string masih terpasang di sumur tersebut sampai saat ini. Sumur yang belum melakukan pullout adalah sumur S9, S10, S18, dan S19. Untuk sumur yang lain seperti sumur S11, S12, S13, S14, S15, S16, S17, dan S20 merupakan sumur yang sudah melakukan pullout Capillary string dengan rentang waktu pemasangan capillary string diatas 773 hari.
Terdapat 1 sumur yang dikategorikan sebagai sumur yang berhasil yaitu sumur S14 dengan nilai kumulatif produksi sebesar 37.96 MMscf dengan rentang waktu pemasangan capillary string 287 hari. Sumur ini dikategorikan berhasil karena sumur ini mampu mengalirkan laju produksi gas yang stabil yaitu sebesar 0.33 MMscfd secara kontinyu.
Meski ada sumur yang flow baik sebelum dan setelah pemasangan capillary string, dikategorikan sebagai sumur yang gagal dikarenakan sumur ini memiliki nilai kenaikan laju alir kurang dari 0.1 MMscfd. setelah dilakukan pemasangan capillary string nilai kumulatif produksi berada < 64 MMscf dengan rentang waktu pemasangan capillary string yang berbeda, dimulai dari range 50-700 hari waktu pemasangan.
4.2.
Analisis Keberhasilan Berdasarkan Kategori Sumur
Critical
Dan Non
Critical
Turner rate atau critical rate adalah laju alir gas minimum untuk mentransportasikan liquid ke permukaan. Kategori sumur critical dan non critical dilihat dari diferensial antara turner rate dan laju alir sebelum pemasangan capillary string. Berikut merupakan grafik antara Turner rate dan laju alir sebelum pemasangan capillary string.
