BAB III BAB III IDENTIFIKASI
IDENTIFIKASI PROBLEM PROBLEM KEPASIRAN SERTA KEPASIRAN SERTA PERENCANAANPERENCANAAN PENCEGAHAN DAN PENANGGULANGANNYA
PENCEGAHAN DAN PENANGGULANGANNYA
3.1
3.1 Problem KepasiranProblem Kepasiran Problem
Problem kepasiran terjadi akibat rusaknya kestabilan ikatan dari butir-butir kepasiran terjadi akibat rusaknya kestabilan ikatan dari butir-butir pasir
pasir yang disebabkan yang disebabkan oleh oleh adanya adanya gaya gaya gesek sgesek serta erta tumbukan tumbukan yang yang ditimbulkanditimbulkan oleh suatu aliran dari fluida dimana laju aliran yang terjadi melampaui batas oleh suatu aliran dari fluida dimana laju aliran yang terjadi melampaui batas maksimal dari laju alir kritis yang diperbolehkan, sehingga butiran-butiran pasir maksimal dari laju alir kritis yang diperbolehkan, sehingga butiran-butiran pasir ikut terproduksi bersama-sama dengan minyak ke permukaan.
ikut terproduksi bersama-sama dengan minyak ke permukaan.
Ikut terproduksinya pasir bersama fluida produksi merupakan
Ikut terproduksinya pasir bersama fluida produksi merupakan problem problem yang yang sering dihadapi di lapangan minyak, yang biasanya berhubungan dengan formasi sering dihadapi di lapangan minyak, yang biasanya berhubungan dengan formasi dangkal berumur
dangkal berumur transientransien, dan pada beberapa daerah, dan pada beberapa daerah problem problem kepasiran dijumpai kepasiran dijumpai pada
pada kedalaman kedalaman 12.000 12.000 ft ft atau atau lebih. lebih. Hal Hal ini ini disebabkan disebabkan karena karena sumur-sumursumur-sumur berproduksi
berproduksi dari dari lapisanlapisan unconsolidated unconsolidated (mudah lepas), sehingga dapat (mudah lepas), sehingga dapat mengganggu produ
mengganggu produktivitas sumur serta dapat merktivitas sumur serta dapat merusak peralatan produksi.usak peralatan produksi. ProblemProblem ini disebabkan
ini disebabkan karena adanya karena adanya butiran berukuran pasir disekitar sumur terbbutiran berukuran pasir disekitar sumur terbawa olehawa oleh aliran fluida dan akan tertimbun didasar sumur (untuk butiran yang besar) atau aliran fluida dan akan tertimbun didasar sumur (untuk butiran yang besar) atau terbawa ke permukaan (untuk butiran yang kecil).
terbawa ke permukaan (untuk butiran yang kecil).
Hal ini berarti bahwa pekerjaan komplesi sumur adalah merupakan Hal ini berarti bahwa pekerjaan komplesi sumur adalah merupakan pertimbangan
pertimbangan atau atau perhatian perhatian serius serius pada pada zona-zona zona-zona dimana dimana ada ada kecenderungankecenderungan untuk memproduksi pasir. Seringkali
untuk memproduksi pasir. Seringkali problem problem terproduksinya pasir ditimbulkan terproduksinya pasir ditimbulkan oleh kekurangan maupuan dari hasil pekerjaan komplesi sumur.
oleh kekurangan maupuan dari hasil pekerjaan komplesi sumur.
Jumlah pasir yang terbawa tergantung pada kecepatan aliran dan
Jumlah pasir yang terbawa tergantung pada kecepatan aliran dan pressure pressure drop
drop disekitar lubang sumur. Untuk kecepatan aliran yang rendah ataudisekitar lubang sumur. Untuk kecepatan aliran yang rendah atau pressure pressure drop
drop kecil, pasir yang terlepas sudah merupakan gumpalan-gumpalan kecil, kecil, pasir yang terlepas sudah merupakan gumpalan-gumpalan kecil, sehingga akan mempercepat terjadinya kerusakan formasi. Sebelum membahas sehingga akan mempercepat terjadinya kerusakan formasi. Sebelum membahas mengenai penyebab terjadinya dan cara penanggulangan
diuraikan sedikit mengenai beberapa faktor yang mempengaruhi kestabilan diuraikan sedikit mengenai beberapa faktor yang mempengaruhi kestabilan formasi, karena jumlah pasir yang terbawa oleh fluida produksi tergantung kepada formasi, karena jumlah pasir yang terbawa oleh fluida produksi tergantung kepada faktor-faktor ini.
faktor-faktor ini. 3.1.1
3.1.1 Identifikasi Problem KepasiranIdentifikasi Problem Kepasiran
Dalam memproduksikan hidrokarbon dari
Dalam memproduksikan hidrokarbon dari reservoir reservoir sering dijumpai adanya sering dijumpai adanya problem-problem.
problem-problem. Problem-problem Problem-problem tersebut tersebut diantaranya diantaranya adalahadalah problem problem kepasiran. Timbulnya
kepasiran. Timbulnya problem problem ini berkaitan erat dengan karakteristik reservoirnya, ini berkaitan erat dengan karakteristik reservoirnya, sehingga identifikasi untuk upaya pencegahan dan penanggulangannyapun harus sehingga identifikasi untuk upaya pencegahan dan penanggulangannyapun harus memperhatikan hal tersebut. Karakteristik
memperhatikan hal tersebut. Karakteristik reservoir reservoir dalam hal ini meliputi antara dalam hal ini meliputi antara lain sifat batuan, sifat fluida dan kondisi reservoirnya.
lain sifat batuan, sifat fluida dan kondisi reservoirnya. Problem
Problem kepasiran adalah ikut terproduksinya pasir bersama dengan aliran kepasiran adalah ikut terproduksinya pasir bersama dengan aliran fluida
fluida reservoir reservoir .. ProblemProblem ini umumnya terjadi pada formasi-formasi ini umumnya terjadi pada formasi-formasi yang dangkal,yang dangkal, berumur
berumur batuanbatuan tersier tersier terutama pada seri terutama pada seri miocenemiocene.. ProblemProblem kepasiran terjadi kepasiran terjadi akibat rusaknya kestabilan dari ikatan butiran-butiran pasir yang disebabkan oleh akibat rusaknya kestabilan dari ikatan butiran-butiran pasir yang disebabkan oleh adanya gaya gesekan (
adanya gaya gesekan ( frictional force frictional force) serta tumbukan oleh suatu aliran dari fluida) serta tumbukan oleh suatu aliran dari fluida dimana laju alir yang terjadi melampaui batas maksimum dari laju aliran kritis dimana laju alir yang terjadi melampaui batas maksimum dari laju aliran kritis yangyang diperbolehkan, sehingga butiran-butiran pasir akan ikut terproduksi bersama-sama diperbolehkan, sehingga butiran-butiran pasir akan ikut terproduksi bersama-sama dengan minyak ke permukaan.
dengan minyak ke permukaan.
Butiran pasir yang terkumpul dalam suatu sistem akan membentuk suatu Butiran pasir yang terkumpul dalam suatu sistem akan membentuk suatu ikatan antar
butiran-ikatan antar butiran- butiran itu butiran itu sendiri dalam sendiri dalam suatu ikatan suatu ikatan “sementasi” “sementasi” yang manayang mana ikatan
ikatan sementasi tersebut sementasi tersebut membuat membuat butirab-butiran butirab-butiran pasir pasir bersatu bersatu serta serta kuat.kuat. Semakin besar harga faktor sementasi yang didapat, maka akan semakin kuat ikatan Semakin besar harga faktor sementasi yang didapat, maka akan semakin kuat ikatan antar butiran-butiran pasir yang ada dan semakin terkonsolidasi (
antar butiran-butiran pasir yang ada dan semakin terkonsolidasi (consolidated consolidated )) demikian juga sebaliknya, semakin rendah harga faktor sementasinya maka akan demikian juga sebaliknya, semakin rendah harga faktor sementasinya maka akan semakin rendah juga tingkat konsolidasi antar butiran-butiran pasir semakin rendah juga tingkat konsolidasi antar butiran-butiran pasir ((unconsolidated unconsolidated ), yang pada akhirnya butiran-butiran pasir tersebut akan mudah), yang pada akhirnya butiran-butiran pasir tersebut akan mudah lepas.
lepas.
Harga faktor sementasi ini dapat diketahui dari
Harga faktor sementasi ini dapat diketahui dari analisa yang dilakukan padaanalisa yang dilakukan pada core
core yang didapatkan dan analisa tersebut merupakan analisa yang didapatkan dan analisa tersebut merupakan analisa corecore spesial yang spesial yang merupakan rangkaian dari suatu penilaian formasi. Dimana harga faktor sementasi merupakan rangkaian dari suatu penilaian formasi. Dimana harga faktor sementasi
yang diperoleh dapat digunakan untuk mengidentifikasi adanya kemungkinan yang diperoleh dapat digunakan untuk mengidentifikasi adanya kemungkinan problem
problem kepasiran yang terbentuk. kepasiran yang terbentuk. Secara umum,
Secara umum, problem problem kepasiran sebenarnya dapat diindikasikan dengan kepasiran sebenarnya dapat diindikasikan dengan kriteria parameter sebagai berikut :
kriteria parameter sebagai berikut : a.
a. Faktor sementasi batuan yang relatif kecil (Faktor sementasi batuan yang relatif kecil (kurang atau sama dengan 1,7).kurang atau sama dengan 1,7). b.
b. Kekuatan formasi yang relatif kecil (kurang dari 0,8 x 10Kekuatan formasi yang relatif kecil (kurang dari 0,8 x 101212 psi psi22).). c.
c. Laju produksi yang besar (lebih besar dari laju produksi kritis) menyebabkanLaju produksi yang besar (lebih besar dari laju produksi kritis) menyebabkan gaya seret fluida menjadi besar. Hal ini mengakibatkan lengkungan kesetabilan gaya seret fluida menjadi besar. Hal ini mengakibatkan lengkungan kesetabilan pasir menjadi runtuh.
pasir menjadi runtuh. d.
d. Pertambahan saturasi air akan menyebabkanPertambahan saturasi air akan menyebabkan clayclay yang ada dalam formasi yang ada dalam formasi mengembang. Hal ini mengakibatkan lengkungan kestabilan menjadi mengembang. Hal ini mengakibatkan lengkungan kestabilan menjadi berkurang, sehingga lengku
berkurang, sehingga lengkungan kestabilan pasir mudah runtuh.ngan kestabilan pasir mudah runtuh. 3.1.2.
3.1.2. Faktor-Faktor yang Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kestabilan Mempengaruhi Kestabilan FormasiFormasi
Beberapa faktor yang dapat mempengaruhi rusaknya kestabilan formasi Beberapa faktor yang dapat mempengaruhi rusaknya kestabilan formasi pasir tercakup
pasir tercakup didalam sifat didalam sifat batuan itu batuan itu sendiri disamping pengaruh sendiri disamping pengaruh fluida. Faktor-fluida. Faktor-faktor tersebut adalah:
faktor tersebut adalah: 3.1.2.1 Kecepatan Aliran 3.1.2.1 Kecepatan Aliran
Kecepatan aliran fluida formasi ke lubang sumur dapat mempengaruhi Kecepatan aliran fluida formasi ke lubang sumur dapat mempengaruhi kestabilan butiran batuan yang dilewati fluida tersebut. Kecepatan aliran juga kestabilan butiran batuan yang dilewati fluida tersebut. Kecepatan aliran juga mempengaruhi pembentukan lengkungan kestabilan.
mempengaruhi pembentukan lengkungan kestabilan.
Kecepatan aliran fluida adalah fungsi penurunan tekanan aliran formasi. Kecepatan aliran fluida adalah fungsi penurunan tekanan aliran formasi. Semakain besar penurunan tekanan pada lubang bor, maka semakin besar pula Semakain besar penurunan tekanan pada lubang bor, maka semakin besar pula aliran fluidanya, sehingga menyebabkan semakain besarnya gaya seret fl
aliran fluidanya, sehingga menyebabkan semakain besarnya gaya seret fl uida yanguida yang bekerja
bekerja pada pada busur busur (lengkungan) (lengkungan) kestabilan. kestabilan. Dengan Dengan demikian demikian membesarnyamembesarnya kecepatan fluida, kestabilan menjadi berkurang dan dapat men
kecepatan fluida, kestabilan menjadi berkurang dan dapat men yebabkan runtuhnyayebabkan runtuhnya formasi. Kecepatan fluida yang mengakibatkan runtuhnya busur kesetabilan disebut formasi. Kecepatan fluida yang mengakibatkan runtuhnya busur kesetabilan disebut sebagai kecepatan terminal busur kestabilan. Kecepatan termal
sebagai kecepatan terminal busur kestabilan. Kecepatan termal yang lebih kecil atauyang lebih kecil atau sama dengan kecepatan terbentuknya lengkungan kestabilan disebabkan kecepatan sama dengan kecepatan terbentuknya lengkungan kestabilan disebabkan kecepatan kritis.
kritis.
Stein
Stein memberikan persamaan tentang besarnya produksi kritis yang memberikan persamaan tentang besarnya produksi kritis yang diperbolehkan sehingga tidak merusak kestabilan formasi, yaitu :
………
………..……….……….(3-1)(3-1) dimana :
dimana : Q
Qzz = laju = laju produksi kritis, produksi kritis, stb/haristb/hari
K
K zz = = permeabilitas formasi, permeabilitas formasi, mdmd
B
Bzz = = faktor faktor volume volume formasi, formasi, bbl/stbbbl/stb
N
Nzz = = jumlah jumlah lubang lubang perforasiperforasi
G
Gzz == shear shear modulus batuan, psi modulus batuan, psi
zz = viscositas fluida, cp= viscositas fluida, cp
A
Azz = = luas luas kelengkungan kelengkungan butir butir pada pada kondisikondisi test test , sq-ft, sq-ft
A
Att = luas = luas kelengkungan kelengkungan butir pabutir pada konda kondisi pengamatan, disi pengamatan, sq-ftsq-ft
3.1.2.2
3.1.2.2 Sementasi BatuanSementasi Batuan
Batupasir merupakan batuan sedimen klastik, yang butirannya terdiri dari Batupasir merupakan batuan sedimen klastik, yang butirannya terdiri dari kwarsa,
kwarsa, feldspar feldspar dan dan chert chert dengan dengan silt silt ,, shaleshale dan/atau lempung sebagai matrik dan/atau lempung sebagai matrik batuan. Semen kimianya terdiri dari karbonat dan/atau silika.
batuan. Semen kimianya terdiri dari karbonat dan/atau silika.
Batupasir terbagi menjadi tiga jenis tergantung dari komposisi kimianya, Batupasir terbagi menjadi tiga jenis tergantung dari komposisi kimianya, yaitu kwarsit,
yaitu kwarsit, graywackegraywacke dan arkose danarkose. Sementasi pada pasir kwarsit adalah karbonat. Sementasi pada pasir kwarsit adalah karbonat (kalsit dan
(kalsit dan dolomit dolomit ) dan silika () dan silika (chert, chalcedonychert, chalcedony dan kwarsa sekunder). Sementasi dan kwarsa sekunder). Sementasi alamiah pada batupasir
alamiah pada batupasir graywackegraywacke dan dan arkosearkose sangat sedikit atau hampir tidak ada. sangat sedikit atau hampir tidak ada. Mineral tidak stabil adalah lempung yang banyak terdapat pada pasir
Mineral tidak stabil adalah lempung yang banyak terdapat pada pasir arkosearkose dan dan graywacke
graywacke. Lempung umumnya menyelimuti butir-butir kwarsa dan bertindak. Lempung umumnya menyelimuti butir-butir kwarsa dan bertindak sebagai mineral penyemen. Pasir
sebagai mineral penyemen. Pasir graywackegraywacke dan pasir arkose dan pasir arkose tidak tersementasi tidak tersementasi dengan baik sehingga sering menimbulkan
dengan baik sehingga sering menimbulkan problem problem kepasiran. kepasiran. Archie
Archie mengemukakan suatu persamaan yang merupakan hubungan antara mengemukakan suatu persamaan yang merupakan hubungan antara porositas,
porositas, faktor faktor sementasi sementasi dan dan faktor faktor formasi, formasi, yang yang dapat dapat digunakan digunakan untukuntuk menentukan sementasi batuan, sebagai berikut:
menentukan sementasi batuan, sebagai berikut: F = F = -m-m ……… (3-2)(3-2) F F = = Ro/Rw Ro/Rw ……….………. (3-3)(3-3) dimana : dimana : F
F = = faktor faktor formasiformasi
At At B B A A G G N N K K 10 10 x x 025 025 ,, 0 0 Q Q z z z z z z z z z z z z 6 6 z z
= porositas batuan, fraksi m = faktor sementasi
Ro = resistivitas batuan dengan saturasi 100 % air, -m Rw = resistivitas air formasi, -m
Faktor sementasi tergantung pada tingkat konsolidasi batuan. Formasi dengan faktor sementasi lebih kecil dari 1,8 merupakan formasi yang tidak stabil dan sering terjadi problem kepasiran pada formasi ini. Faktor sementasi untuk berbagai jenis batuan dapat dilihat pada Tabel III-1.
Tabel III-1
Faktor Sementasi Untuk berbagai Jenis Batuan
(Petty John., 1958)
Litologi Harga m
Batupasir
Loose Uncemented Sand Slightly Cemented Sand Moderately Cemented Sand
Well Cemented Sand Batugamping
Moderately Porous Limestone Some Oolitic Limestone
1,3 1,3 – 1,7 1,7 – 1,9 1,9 – 2,2 2 2,8
Untuk menghitung faktor formasi batuan yang mempunyai sifat clean, Archie memberikan persamaan sebagai berikut :
Rw Rt S
F w2 ... (3-4)
dimana :
Sw = saturasi air formasi, fraksi
Rt = resistivitas batuan formasi sesungguhnya, -m Rw = resistivitas air formasi, -m
Konsolidasi juga berpengaruh pada pori-pori batuan yang terbentuk, karena akan memperkecil pori-pori batuan. Sedangkan sementasi merupakan pengisian rongga oleh suatu larutan semen, seperti silikat atau karbonat. Menurut Humble, batuan dengan porositas tinggi mempunyai faktor sementasi (m) rendah, demikian pula sebaliknya (Gambar 3.1).
Gambar 3.1.
Hubungan Antara Faktor Formasi terhadap Porositas dan Faktor Sementasi
(Pirson, S.J., 1958)
3.1.2.3 Kandungan Lempung Formasi
Pada umumnya formasi pasir mengandung lempung sebagai matrik atau semen batuan dan kadar clay lining akan bertambah besar jika diameter pori-pori mengecil.
Material lempung terdiri dari kelompok mika, kaolinite, chlorite, illite dan montmorilllonite. Setiap kelompok tersebut mempunyai sifat-sifat yang berbeda- beda tergantung pada komposisi dan struktur dari atom-atom oksigen, silikon dan unsur-unsur lainnya. Sifat-sifat penting mineral lempung yang berhubungan erat dengan kestabilan formasi adalah reaksi pertukaran ion, hidrasi lempung dan dispersi lempung. Lempung akan mengalami swealling bila terkena kontak dengan air. Sehingga diameter pori akan mengecil jika kadar clay bertambah besar. Air yang menyebabkan clay mengembang berasal dari fluida yang digunakan pada saat opersi sumur (pemboran, well completion).
Umumnya lempung mempunyai sifat yang basah air atau water wet , sehingga apabila air bebas melewati formasi yang mengandung lempung akan menimbulkan dua akibat, yaitu :
1. Lempung akan menjadi lembek dan membengkak (swealling).
2. Gaya adhesi dari fluida yang mengalir terhadap material, yang dilaluinya akan naik.
Untuk memperkirakan besarnya kandungan lempung dapat digunakan data-data logging jenis Gamma Ray, yaitu dengan persamaan :
... (3-5) dimana :
Vclay = kandungan lempung, fraksi
GR log = gamma ray log (pembacaan pada slip log), API unit
GR max = gamma ray maximum, API unit
GR min = gamma ray minimum, API unit
Akibat dari semua itu, butiran pasir cenderung untuk bergerak ke lubang sumur, apabila formasi mulai terproduksi sehingga menyebabkan formasi menjadi tidak stabil. Pembengkakan (swelling) lempung menyebabkan ruang pori semakin mengecil, sehingga porositas batuan akan berkurang. Dengan berkurangnya porositas, permeabilitas minyak akan mengalami penurunan pula. Penurunan permeabilitas akan menyebabkan gradien tekanan akan lebih besar walaupun
kecepatan aliran konstan.
3.1.2.4 Migrasi Butir-Butir Halus Formasi
Butir-butir halus formasi sebagaimana didefinisikan oleh Muecke adalah butir-butir halus yang dapat melewati saringan mesh terkecil, yaitu 400 mesh atau 37 m, diendapkan sewaktu terbentuknya batuan dan masuk ke dalam formasi pada waktu operasi pemboran dan komplesi sumur. Material padat yang sangat halus ini terdapat didalam ruang pori-pori sebagai individu partikel yang bebas bermigrasi bersama aliran fluida.
Pada lima contoh batuan pasir yang tak terkonsolidasi oleh Gulf Coast , ternyata partikel halus yang melewati saringan 400 mesh berkisar antara 2-15 %
min max min log GR GR GR GR V clay
berat dan hasil analisa kandungan mineralogy dengan sinar X di perkirakan pada Tabel III-2, sedangkan kandungan mineralnya pada Gambar 3.2.
Gambar 3.2.
Kandungan Mineral Rata-Rata yang Terdapat dalam Lima Formasi dari Gulf Coast
(Thomas Allen, Allen Robert, 1982)
Tabel III-2
Analisa Hasil Sinar X Butir-Butir Halus Formasi dari Gulf Coast
(Thomas Allen, Allen Robert, 1982)
Mineral Well A Well B Well C Well D Well E Clay Montmorillonite 55 134 22 14 - Illite 62 91 3 1,7 -Kaolinite 0,8 42 1,3 0,7 -Chlorute 3,9 - - - -Quartza 36,7 25,4 47,3 17 68,3 Other Minerals Feldspart 8,6 5,7 9,1 5,4 114 Muscovite 1,6 - 16 1 -Sodium Chlorite 1,1 1,3 7,8 5 1,5 Calcite - 1,6 - - 1,5 Dolomite - - 1,8 2,8 - Barite - - - 22,1 - Amorphous Mineral 335,6 40,7 25,9 42,9 17,3 Total 100 100 100 100 100
Pada pengamatan ini ternyata sebagian besar butir halus tersebut bukan merupakan mineral lempung seperti anggapan sebelumnya. Terbukti bahwa lempung hanya 11% berat dari seluruh butir dari ke lima contoh batuan pasir. Butir yang terbentuk dari kwarsa ternyata merupakan spesies yang dominan sebesar 39%, sedangkan sisanya merupakan mineral-mineral selain lempung dan kwarsa, yaitu dolomite, feldspar, muscovite, kalsite, dan barite.
Partikel halus yang bermigrasi bersamaan aliran ini tidak terbawa sampai lubang sumur, tetapi hanya berkumpul pada bagian pori-pori yang mengecil, sehingga menyebabkan penyumbatan dan penurunan permeabilitas.
Pada aliran satu fasa dengan kecepatan yang cukup tinggi, partikel-partikel halus akan bergerak bersama-sama fluida melewati pori-pori, kecuali apabila butiran-butiran halus ini membentuk jembatan mekanis pada pori-pori yang
mengecil seperti terlihan pada Gambar 3.2.
Kemungkinan semakin tertutupnya pori-pori semakin besar dengan bertambahnya konsentrasi partikel halus. Gumpalan yang terkonsentrasi ini akan mengalami keruntuhan bila terjadi gangguan berupa perubahan tekanan atau arah aliran. Kecepatan aliran pada saat terbentuknya partikel-partikel yang terkonsentrasi akan sangat berpengaruh pada kecepatan aliran yang tinggi, sangat stabil terhadap perubahan arah aliran.
Gambar 3.3.
Pergerakan Partikel-Partikel pada Daerah Penyempitan Pori-Pori bila Minyak dan Air Bergerak
Partikel yang memiliki sifat basah campuran (mixed wettability) hanya bergerak sepanjang antara permukaan minyak-air. Apabila minyak dan air mengalir bersama-sama, partikel halus akan ikut bergerak karena aliran air cukup mampu
membawa partikel, seperti tampak pada Gambar 3.4.
Gangguan tekanan akibat bergeraknya antar permukaan minyak air melalui pri-pori akan mengakibatkan partikel teragatasi, sehingga kecil kemungkinan
terbentuknya gumpalan partikel yang permanen.
Gambar 3.4.
Partikel Basah Air Tidak Akan Bergerak Bila Air Tidak Bergerak(Economides, 1994)
Pada umumnya formasi adalah water wet , sehingga partikel tidak akan bergerak jika yang bergerak hanya minyak. Begitu fasa air bergerak maka partikel akan bergerak bersama air. Pergerakan partikel ini sangat dipengaruhi oleh presentase air di dalam fluida yang terproduksi, seperti terlihat pada Gambar 3.4.
Dengan ikut terproduksinya partikel ke lubang sumur kemudian ke permukaan dan dianggap sebagai pasir, sedangkan sisanya akan menyumbat pada pori-pori disekitar lubang sumur. Karena tertutupnya pori-pori akan menyebabkan penurunan permeabilitas dan naiknya gradien tekanan pada busur kestabilan, sehingga gaya akibat aliran semakin tinggi. Penambahan gaya ini akan merupakan penyebab runtuhnya kestabilan formasi.
Gambar 3.5.
Pergerakan Partikel-Partikel yang Terbatas Sepanjang Antar Permukaan Pada Batuan Basah Campuran
(Economides, 1994)
3.1.2.5 Kekuatan Formasi
Kekuatan formasi dalam hal ini merupakan kemampuan formasi dalam menahan butiran batuan tetap pada tempatnya akibat gaya yang bekerja padanya. Kekuatan formasi ini dipengaruhi oleh friksi dan kohesi antar butir pasir. Friksi akan bertambah besar jika beban overburden bertambah besar, sedang kohesi antar butir timbul sebagai akibat sementasi dan tegangan antar permukaan fluida.
Fomasi pasir yang sementasinya tidak baik dapat merupakan suatu sistem yang stabil dengan jalan membentuk lengkungan kestabilan (arching) diluar lubang perforasi. Gambar 3.5 memperlihatkan skema lengkungan kestabilan pada batuan pasir. Ditunjukkan dalam gambar tersebut, bahwa kestabilan formasi, terutama untuk formasi pasir yang unconsolidated , dipengaruhi oleh adanya beban stress yang bekerja disekitar lubang bor.
Gambar 3.6.
Pergerakan Partikel-Partikel Pada Daerah Penyempitan Pori-Pori Bila Minyak dan Air Bergerak(Amyx, J.W., 1960)
Kekuatan formasi dapat diketahui melalui modulus elastisitas batuan dengan menggunakan log, yaitu sebagai berikut :
a. Sonic Log
Prinsipnya adalah penentuan interval transit time (t) yang merupakan fungsi litologi formasi dan porositas yang berdasarkan pengalaman dan penelitian, maka diperoleh kriteria sebagai berikut :
(t) < 95 s/ft : formasi kompak 95 s/ft < (t) < 105 s/ft : diragukan
(t) > 105 s/ft : formasi tidak kompak b. Mechanical Properties Log (MPL)
Sifat-sifat mekanisme batuan diperoleh berdasarkan suatu perhitungan dengan menggunakan persamaan-persamaan dibawah ini :
... (3-6)
... (3-7)
... (3-8)
dimana :
U = Poisson’s Ratio, dimensionless = 0.125 Vclay + 0.27
G = modulus geser, psi
Cb = kompresibilitas total, psi-1 1/Cb = modulus batuan, psi
= densitas batuan, gr/cc t = interval transit time, s/ft
G/Cb = kriteria kekuatan dasar formasi, psi2
2 10 ) ( 10 34 , 1 t A x G b
2 10 ) ( 10 34 , 1 / 1 t B x C b b
2 2 20 2 ) ( 10 34 , 1 / t AB x C G b b
1 2U
2 U 2 1 A
1 U
3 U 1 B b Untuk menentukan besarnya harga kriteria strength formasi, Tixer melakukan penelitian terhadap besarnya strength formasi dalam kaitannya dengan kestabilan suatu formasi. Dari hasil penelitian tersebut, Tixer mendapatkan harga kriteria strength formasi tertentu yang dapat memberikan indikasi terhadap kestabilan suatu formasi yaitu sebagai berikut :
G/C b > 0,8 x 1012 psi2 : formasi kompak (stabil)
G/C b < 0,8 x 1012 psi2 : formasi tidak kompak (tidak stabil)
3.1.2.6 Laju Aliran Kritis
Laju aliran kritis adalah suatu laju aliran fluida reservoir maksimal, dimana jika harga tersebut terlampaui maka pasir akan ikut terproduksi. Laju aliran kritis tanpa terjadi produksi pasir dapat ditentukan berdasarkan anggapan bahwa gradien tekanan maksimum pada permukaan kelengkungan pasir, yaitu saat laju produksi tanpa disertai produksi pasir, berbanding lurus dengan kekuatan formasi, atau dengan kata lain apabila tekanan pada permukaan kelengkungan pasir melebihi kekuatan formasi tersebut, maka butiran akan mulai bergerak dan ikut terproduksi. Stein memberikan persamaan tentang besarnya produksi kritis yang diperbolehkan sehingga tidak merusak kestabilan formasi, yaitu :
... (3-9) dimana :
Qz = laju produksi kritis, stb/day Kz = permeabilitas formasi, md Bz = faktor volume formasi, bbl/stb Nz = jumlah lubang perforasi
Gz = shear modulus batuan, psi µz = viskositas fluida, cp
Az = luas kelengkungan butir pada kondisi test , sq-ft
At = luas lengkungan butir pada kondisi pengamatan, sq-ft 3.1.3 Penyebab Terjadinya Problem Kepasiran
Problem kepasiran yang terjadi dalam proses produksi dapat disebabkan beberapa faktor, yaitu antara lain :
At Bz KzNzGzAz x Qz z 6 10 025 , 0
1. Tenaga pengerukan (drag force), yaitu tenaga yang terjadi oleh karena aliran fluida, dimana laju aliran fluida dan viskositasnya meningkat menjadi lebih tinggi.
2. Pengurangan strength formasi, hal ini sering digabungkan dengan produksi air karena akan melarutkan material penyemenan atau pengurangan gaya kapilaritas dengan meningkatkan saturasi air.
3. Penurunan tekanan reservoir , hal ini akan mengganggu sifat sementasi antar batuan.
3.1.4 Pencegahan Problem Kepasiran
Usaha yang harus dilakaukan untuk mencegah terjadinya kepasiran adalah dengan cara memproduksikan minyak pada laju optimum tanpa terjadi kepasiran. Sand free flow rate merupakan besarnya laju produksi kritis, dimana apabil a sumur tersebut diproduksikan melebihi laju kritisnya, maka akan menimbulkan masalah kepasiran.
Maksimum sand free flow atau laju produksi maksimal tanpa menimbulkan kepasiran dapat ditentukan dengan suatu anggapan bahwa gradien tekanan maksimum dipermukaan kelengkungan pasir, yaitu suatu laju produksi maksimum tanpa kepasiran berbanding dengan kekuatan formasi. Dengan kata lain jika produksi menyebabkan tekanan kelengkungan pasir lebih besar dari kekuatan
formasi, maka butiran pasir formasi akan mulai ikut bergerak. 3.1.5 Penanggulangan Problem Kepasairan
Pada hakekatnya problematik turut terproduksinya pasir dapat dikontrol dengan tiga cara, yaitu :
1. Pengurangan drag force, cara ini dianggap paling murah dan paling efisien. 2. Dengan cara bridging sand , cara ini layak dipakai untuk dikerjakan dan mempunyai aplikasi yang lebih luas tetapi cara ini sulit untuk diterapkan pada multiple zone atau pada umur dengan diameter casing yang kecil. 3. Penambahan formation strength, yaitu dengan menggunakan resin
3.1.5.1. Pengurangan Drag Force
Cara ini merupakan cara yang paling mudah dan efektif untuk mengontrol pasir. Laju produksi yang menyebabkan terproduksinya pasir harus
dipertimbangkan pada laju per-unit area dari formasi permeable.
Langkah pertama yang harus dipertimbangkan adalah penambahan daerah aliran ( flow area), kemudian penentuan laju maksimum atau laju produksi kritis, dimana diatas makximum rate tersebut terproduksinya pasir menjadi berlebihan.
Ketika laju fluida bertambah secara bertahap, konsentrasi pasir akan naik pada tiap-tiap penambahan, kemudian akan turun dengan tajam seharga konsentrasi mula-mula. Efek bergelombang ini terbukti akan merusak bridge yang tidak stabil yang mana akan terbentuk kembali pada laju aliran yang tinggi.
Ketika critical range telah tercapai, bridge tidak terbentuk kembali. Strengthstruktur telah terlampaui dan produksi pasir akan berlanjut pada laju aliran yang lebih tinggi. Laju produksi kemudian dikurangi sampai dibawah critical range untuk memberi kesempatan agar bridge terbentuk kembali, kemudian rate dapat ditambah tetapi masih dibawah range.
Prosedur ini disebut “ Bean Up Technique”, yang secara cermat dilakukan dalam priode beberapa bulan dan efektif untuk menetapkan laju produksi maksimal suatu sumur tanpa kepasiran yang berlebihan.
Gambar 3.7.
Hubungan antara Produksi Pasir vs Aliran
3.1.5.2. Metode Mekanik
Metode mekanik juga merupakan metode yang digunakan untuk mengatasi problem kepasiran dalam proses produksi. Metode sand control ini harus direncanakan sedemikian rupa, sehingga terlepasnya butiran-butiran pasir dapat dicegah. Dalam hal ini dikenal dua macam cara menaggulangi pasir, yaitu dengan memasang sand screen (casing dan liner yang sudah diperforasi, slotted screen, dan wire wrapped screen) dan gravel pack .
Dengan cara pertama dan kedua, ukuran sand screen atau gravel pack harus cukup kecil, sehingga dapat mencegah produksi pasir, tetapi harus cukup besar untuk memperoleh produktivitas sumur yang tetap tinggi dan menghalangi timbulnya endapan clay, aspal, dan wax.
Untuk menentukan besar celah yang diperlukan, dibutuhkan data distribusi ukuran pasir, ukuran besar butir pasir, keseragaman butir pasir dan tingkat pemilihan butiran. Core merupakan contoh yang paling baik untuk menentukan
distribusi ukuran pasir, terutama full size core.
Sampel pasir yang diambil dari dasar sumur adalah s ampel yang tidak baik, karena sample yang terendapkan didasar sumur tersebut merupakan sebagian dari pasir yang terlepas dari formasi yang relatif berukuran lebih besar. Dengan demikian, data pasir yang diambil dari dasar sumur hanya merupakan sebagian ukuran pasir saja, sedangkan yang berukuran kecil ( fine sand ) tidak tercatat.
Pertimbangan utama untuk mendesain gravel dan screen antara lain : 1. Ukuran gravel optimum yang sesuai dengan ukuran butir pasir.
2. Luas optimum dari screen slot untuk menahan gravel dan jika tidak memakai gravel, maka harus sesuai dengan ukuran butir pasir.
3. Teknik penempatan yang efektif pada kemungkinan yang paling penting. Metode sieve analisis merupakan metode yang digunakan untuk menetukan keseragaman butiran pasir, dengan cara mengayak sample yang telah dibersihkan dengan menggunakan beberapa tingkatan saringan yang mempunyai ukuran (skala mesh) dan mempunyai ukuran jaring (sieve opening) tertentu.
Untuk menentukan keseragaman butiran pasir digunakan metode sieve analysis. Dalam metode ini sample yang digunakan adalah yang representatif
karena penyebaran ukuran butiran pasir yang bervariasi dari suatu zona ke zona yang lain. Dilapangan biasanya digunakan sieve jenis U.S. Standar Sieve Series (ASTM Spec. E1170) dan hasil pengamatan biasanya dinyatakan dalam inchi atau milimeter.
Table IV-3
Ukuran Pembukaan Saringan (Sieve Opening)
(Suman George, O., 1983)
Mesh Sieve Opening
U.S. Std Tyler Inches mm or micron
2½ 0,3150 8,000 mm 2½ 0,3120 7,925 mm 3 0,2650 6,730 mm 3 0,2630 6,680 mm 3½ 0,2230 5,660 mm 3½ 0,2210 5,613 mm 4 0,1870 4,760 mm 4 0,1850 4,699 mm 5 0,1570 4,000 mm 5 0,1560 3,962 mm 6 0,1320 3,360 mm 6 0,1310 3,327 mm 7 0,1110 2,830 mm 7 0,1100 2,794 mm 8 0,0937 2,380 mm 8 0,0930 2,362 mm 10 0,0787 2,000 mm 9 0,0780 1,981 mm 12 0,0661 1,680 mm 10 0,0650 1,615 mm 14 0,0555 1,410 mm 12 0,0469 10397 mm 16 0,0460 1,190 mm 14 0,0394 1,168 mm 18 0,0394 1,000 mm 16 0,0390 911 microns 20 0,0331 840 microns 20 0,0328 833 microns 25 0,0280 710 microns 24 0,0276 701 microns 30 28 0,0232 589 microns 35 0,0197 500 microns 32 0,0195 495 microns 40 0,0165 420 microns 35 0,0164 417 microns 45 42 0,0138 351 microns 50 0,1170 297 microns 48 0,0116 295 microns 60 0,0098 250 microns 60 0,0097 246 microns 70 0,0083 210 microns 65 0,0082 208 microns 80 0,0070 177 microns 80 0,0069 175 microns 100 0,0059 149 microns
100 0,0058 147 microns 120 115 0,0049 124 microns 140 150 0,0041 104 microns 170 170 0,0035 88 microns 200 200 0,0029 74 microns 230 250 0,0024 62 microns 270 270 0,0021 53 microns 325 325 0,0017 44 microns 400 400 0,0005 37 microns
Pertama-tama sample dibersihkan, dipisah-pisahkan butirannya, ditumbuk dan dilakukan pencucian, kemudian dikeringkan. Sieve merupakan susunan screen secara vertikal, dimana ukuran saringan terbesar diletakkan paling atas, dan seterusnya kebawah paling kecil. Sampel formasi diletakkan pada bagian atas (ukuran lubang screen terbesar), kemudian diletakkan pada alat pengguncangan. Pasir formasi akan terpisah berdasarkan ukuran butirannya.
Butiran-butiran pasir yang tertinggal pada masing-masing ukuran saringan tersebut lalu ditimbulkan dan ditentukan persen berat kumulatifnya. Setelah itu diplot antara berat kumulatif terhadap diameter batuan. Apabila s uatu sample makin seragam atau baik pemilihannya, maka bentuk kurva akan cenderung semakin tegak.
Gambar 3.8.
Kurva Hubungan Diameter Butiran Pasir vs Prosen Kumulatif
(Thomas Allen, Allen Robert, 1982)
Tingkat keseragaman butiran pasir oleh Schwartz ditentukan dengan rumus:
... (3-10) 90 40 d d C
dimana :
C = koefisien keseragaman (unform coefficient ) d 40 = diameter ukuran pasir pada 40 percentil point
d 90 = diameter ukuran pasir pada 90 percentil point
Schwartz menyatakan bahwa penegertian unform coefficient merupakan tingkat keseragaman dari butir pasir yang kemudian dapat menujukan baik atau buruknya pemilahan butir (sortasi). Harga C ini bervariasi dan setiap harga
menunjukkan tingkat keseragaman dari tiap butiran pasir, yaitu : • Jika C < 5, maka pasir seragam dan berukuran d 10
• Jika C > 5, maka pasir tidak seragam dan berukuran d 40
• Jika C < 10, maka pasir tidak sangat seragam dan berukuran d 70
3.1.5.2. Linier Completion
Metode ini biasanya digunakan untuk formasi produktif dengan faktor sementasi antara 1,4 samapai 1,7. Alat ini berbentuk pipa dan mempunyai sejumlah lubang pada sisinya dengan ukuran tertentu. Tujuan pemasangan alat ini adalah untuk menahan laju alir butiran pasir yang terikat dalam fluida reservoir , sehingga fluida melajua tanpa adanya hambatan.
Secara ideal, lebar lubang (slot ) pada liner harus dapat menahan butiran pasir tetapi tidak membatasi aliran fluida. Pecobaan yang dilakukan oleh Coberly manyatakan bahwa batas tertinggi lebar lubang tidak boleh lebih dari dua kali diameter 10 percentile agar dapat menahan secara efektif. Secara matematis dapat dituliskan dengan persamaan :
W = 2 D10 ... (3-11)
dimana :
W = lebar celah liner , inchi
D10 = diameter pada titik 10 percentile pada kurva distribusi, inchi
Untuk menahan formasi pasir yang tidak seragam, dimana butir sulit untuk ditahan atau sering terjadi perubahan kecepatan aliran, dianjurkan menggunakan lebar lubang sama dengan diameter 10 percentile, atau W = D10. Liner completion
dapat dibedakan menjadi dua berdasarkan cara pemasangan linernya, yaitu : Screen Liner Completion dan Perforated /Liner Completion.
A. Screen Liner Completion
Dalam metode ini casing dipasang sampai puncak dari lapisan atau zona produktif. Kemudian liner dipasang pada formasi produktif yang dikombinasikan dengan screen sehingga pasir yang ikut aliran produktif tertahan oleh screen.
• Keuntungan Screen and Liner Completion
1. Formasi damage selama pemboran melewati zona produksi dapat dikurangi.
2. Tidak ada biaya perforasi.
3. Dapat disesuaikan dengan cara khusus untuk mengontrol pasir. 4. Pembersihan lubang dapat dihindarkan.
• Kerugian Screen and Liner Completion 1. Produksi air dan gas sulit dikontrol.
2. Simulasi tidak dapat dilakukan secara selektif.
3. Rig time bertambah dengan digunakannya cable tool. 4. Fluida tidak mengalir dengan diameter penuh.
Didalam screen liner completion, dijumpai beberapa macam jenis screen liner yang dapat digunakan, yaitu sloted screen liner atau screen liner dengan lubang berupa celah yang horizontal atau vertikal, wire wrapped screen liner yaitu pipa saringan berupa anyaman dan prepack screen liner yang berupa pipa saringan terdiri dari dua pipa yang diantaranya diisi ol eh gravel.
Lubang (opening) pada screen liner harus mempunyai ukuran tertentu agar pasir dapat membentuk susunan penahan (bridging) dan tertahan pada screen. Untuk maksud tersebut dilakukan analisa butiran pasir dengan tujuan menganalisa besar butir dan distribusinya.
Gambar 3.9.
Screen and Line Completion
(Petty John., 1958)
Gambar 3.10.
Jenis-JenisScreen Pengontrol Pasir
B. Perforated Liner Completion
Dalam metode ini casing dipasang diatas zona produktifnya dibor dan dipasanga casing liner dan disemen. Selanjutnya liner diperforasi untuk produksi.
• Keuntungan metode Perforated Liner Completion, antara lain : 1. Kerusakan formasi dapat dikurangi.
2. Produksi gas atau minyak lebih mudah dikontrol. 3. Stimulasi dapat dilakukan secara selektif.
4. Sumur dapat ditambah kedalamannya dengan mudah. • Kekurangan metode Perforated Liner Completion, antara lain :
1. Fluida mengalir ke lubang sumur tidak dengan diameter penuh.
2. Interpretasi log kritis, kerena perlu dilakukan gamma ray log agar tidak salah memilih lapisan pasir dan menghindari zona submargine pada saat akan dilakukan perforasi.
3. Penyemenan liner sulit dilakukan.
4. Ada tambahan biaya untuk perforasi, penyemenan, dan rig time.
Gambar 3.11.
C. Perhitungan Ukuran Lubang pada Screen
Prosedur analisa besar butir adalah sebagai berikut : sample yang diambil dari side wall corring ditumbuk agar butiran-butiran pasirnya terpisah. Kemudian dimasukkan ke dalam alat analisa butiran yang tersusun dengan sieve opening yang berbada dimana ukuran yang paling besar diletakkan paling atas dan yang lebih kecil diletakkan dibawahnya.
Dengan adanya getaran dari vibrator maka diperoleh butiran-butiran pasir pada tiap-tiap saringan tersebut selanjutnya butiran-butiran pasir pada tiap-tiap
saringan ditimbang.
Persen berat kumulatif yang terhadap pada saringan (sieve) diplot terhadap log dari pada ukuran masing-masing saringan pada kertas grafik. Plot dapat juga dilakukan untuk persen berat pasir pada masing-masing saringan terhadap ukuran masing-masing saringan. Penentuan ukuran pelubangan pada screen liner biasanya didasarkan pada diameter butiran (pasir) pada persen kumulatifnya (d). Beberapa penelitian yang memberikan batasan mengenai ukuran lubang pada screen liner sebagai berikut :
Wilson : W = d 20
Coberly : W = 2d 10
Gill : W = d 15
De Priester : 0,050 in ≤ W ≤ d20
dimana :
W = ukuran pelubangan screen liner , inchi
d 10 = diameter butir pasir pada titik 10% berat kumulatif pada kurva
distribusi, inchi
d 15 = diametr butir pasir pada titik 15% berat kumulatif pada kurva
distribusi, inchi
d 20 = diameter butir pasir pada titik 20% berat kumulatif pada kurva
distribusi, inchi
Gambar 3.11 akan memberikan hasil yang memuaskan terutama apabila masalah kepasiran dijumpai pada formasi-formasi baru. Ukuran celah selebar 0,05 merupakan ukuran minimum yang dapat mencegah tersumbatnya celah
tersebut. Apabila harga d 20 lebih kecil dari 0,05 maka perlu digunakan metode
sand control yang lain. Berdasarkan standar API, lebar slot yang kecil mempunyai toleransi ±0.001 inchi dengan spesifikasi lebar slot antara 0.005 sampai 0,039.
Selain ukuran lebar celah, faktor penting lainnya adalah perencanaan diameter screen yang akan digunakan. Perencanaan diameter screen dimaksud untuk memperoleh produktifitas yang tinggi dan kemudian pengoperasian pada sand control dengan metode gravel pack . Beberapa petunjuk yang digunakan untuk merencanakan diameter screen pada sumur-sumur yang dipasang casing, antara lain adalah :
1. Secara praktis, diameter luar (OD) screen paling tidak berukuran 2 inchi lebih kecil dibanding diameter dalam (ID) casing.
2. Screen tidak membutuhkan diameter yang lebih besar dari pada production casing.
Tabel III-3 dibawah ini merupakan diamater screen yang dianjurkan untuk setiap diameter casing tertentu.
Tabel III-3
Diameter Screen yang di Anjurkan
(Thomas Allen, Allen Robert, 1982)
Casing Size Maksimum Screen Diameter
OD (in) WT (lbs) ID (in) Pipe OP (in) Wire OP (in)
4 9,5 3,548 1 1,815 4 1/2 11,6 4,000 4 ¼ 2,160 5 18,0 4,267 1 ½ 2,400 5 1/2 17,0 4,892 2 3/8 2,875 6 5/8 24,0 5,921 3 ½ 4,000 7 29,0 6,184 4 4,500 7 5/8 33,7 6,765 4 5,500 9 5/8 47,0 8,681 5 ½ 6,000
Gambar 3.12.
Grafik Distribusi Ukuran Butir Pasir
(De Piester, C. L.,1972)
Disamping hal tersebut diatas, berikut ini merupakan beberapa petunjuk yang digunakan untuk merencanakan diameter dari screen pada open hole completion, yaitu:
1. Diameter lubang screen paling tidak berukuran 4 inchi lebih kecil dibandingkan diameter lubang sumur.
2. Screen tidak selalu membutuhkan diameter yang lebih besar dari diameter production casing.
3.1.5.2.2. Gravel Pack Completion
Gravel pack merupakan saringan dari butiran dengan berbagai ukuran yang ditempatkan diantara formasi batuan yang tidak stabil dengan lubang bor. Pemasangan gravel pack bertujuan untuk menghentikan pergerakan pasir formasi, serta memungkinkan produksi ditingkatkan sampai kapasitas maksimum. Gravel pack dapat mengendalikan problem kepasiran dengan baik dan tahan lama jika
Gravel dirancang berdasarkan distribusi besar butir yang didapa dari analisa contoh batuan formasi dengan pertimbangan :
1. Ukuran gravel optimum yang sesuai dengan ukuran butiran pasir 2. Luas optimum dari screen slot untuk menahan gravel
3. Teknik penempatan yang paling efektif
Gambar 3.13.
Susunan Ideal Gravel secara Hexagonal ( d = 0,1547 D )
(Wigner, E. M. and Coberly, C. J.,1970)
Gambar 3.14.
Susunan Ideal Gravel secara Cubic ( d = 0,4142 D )
Pada kenyataannya, operasi gravel pack gagal meningkatkan kapasitas produksi, meski dapat menahan pergerakan pasir. Kegagalan ini disebabkan oleh karena berkurangnya permeabilitas didepan zona produksi, akibat partikel-partikel halus bercampur dengan gravel. Pencampuran partikel-partikel ini dapat terjadi pada saat operasi gravel packing sedang berjalan maupun sesudahnya.
Pendekatan analitik dari gravel pack yang digunakan adalah berdasarkan pada pori-pori antara butiran-butiran gravel. Secara teoritis packing yang paling longgar, yang dibentuk dari partikel-partikel bulat dengan ukuran seragam adalah cubic packing. Dengan susunan tersebut, partikel yang dapat melewati ruang antar partikel tersebut berukuran 0,4142 dikali diameter diameter pasir formasi yang
terkecil.
Sedangkan packing yang paling rapat adalah berbentuk hexsagonal dan partikel yang dapat melewati ruangan antara partikel tersebut berukuran 0,1547 dikali dengan diameter yang membentuk packing. Dari percobaan, ternyata bentuk packing yang terjadi mendekati hexsagonal packing. Dengan demikian ukuran gravel yang digunakan harus lebih kecil atau sama dengan 6,64 dikali dengan diameter pasir formasi yang terkecil.
Tetapi ternyata butiran-butiran pasira yang halus dapat membentuk bridge yang stabil di muka celah partikel gravel. Dengan demikian ukuran celah-celah ini tidak lebih besar dari tiga kali ukuran partikel. Berdasarkan hal ini, Coberly dan Wagner mengusulkan ukuran gravel yang digunakan sama dengan 10 kali D10 adalah 10 percentile dari hasil sieve analisis.
Untuk menentukan ukuran gravel, beberapa ahli lain memberikan saran atau pendapat, sebagai berikut :
Saucier : D50 = 5 sampai 6 d 50
Sparlin : D50 = 4 sampai 8 d 50
Tausch-Coberly : 6 D50 ≥ D ≥ 4 D10
Schwartz : untuk C < 3 → D10 = 6 d 10
untuk C < 3 → D40 = 6 d 40
Schwartz memberikan pendekatan dalam menentukan ukuran gravel, yaitu dengan menentukan hal-hal sebagai berikut :
1. Analisa Butiran Pasir Formasi
Setelah diperoleh kurva distribusi ukuran butir pasir f ormasi produksi, maka kurva tersebut digunakan untuk perhitungan selanjutnya.
2. Harga Perbandingan Gravel terhadap Pasir Formasi atau G-S Ratio
G-S Ratio adalah perbandingan antara ukuran butiran gravel dengan ukuran butir pasir formasi. G-S Ratio sangat penting hubungannya dengan pemilihan ukuran gravel. Beberapa bentuk persamaan yang diberikan oleh para ahli, adalah sebagai berikut :
a. Saucier ...(3-12) b. Schwartz ...(3-13) ...(3-14) c. Coberly-Hill-Wagner-Gumpertz ...(3-15) d. Maly ...(3-16) Gambar 4-12 menunjukkan efek G-S Ratio terhadap permeabilitas gravel pack , dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa untuk harga G-S Ratio kurang dari 5, terjadi pengurangan permeabilitas gravel pack , karena gravel yang dibutuhkan untuk mengontrol pasir terlalu kecil. Sedangkan pada harga G-S Ratio 6 sampai 10, terjadi pengurangan permeabilitas efektif pengepakan gravel. Untuk harga G-S Ratio lebih dari 10, maka pasir formasi akan dengan bebas melewati pengepakan gravel. Harga optimum G-S Ratio adalah 5 sampai 6, karena nampak fungsi penahan (bridging) dari gravel. Sehingga Saucier menyimpulkan bahwa harga G-S Ratio optimum ukuran gravel terhadap ukuran pasir formasi antara 5 sampai 6 dapat dipakai untuk
Sand Percentile 50 Gravel Percentile 50 Ratio S -G Sand Percentile 10 Gravel Percentile 10 Ratio S -G Sand Percentil 40 Gravel Percentil 40 Ratio S -G Percentil 10 Pasir Ukuran Terbesar Gravel Ukuran Ratio S -G Percentil 10 Pasir Ukuran Terkecil Gravel Ukuran Ratio S -G
mempertahnkan stabilitas pengepakan, karena permeabilitas dapat digunakan dalam keadaan tetap tinggi. Sedangkan untuk ukuran gravel yang terlalu besar, maka pasir formasi akan menerobos kadalaman pengepakan graveldan akan menambah kehilangan tekanan ( pressure drop) seperti pada Tabel III-4.
Gambar 3.15.
Pengaruh G-S Ratio terhadap Permeabilitas Gravel Pack (Thomas Allen, Allen Robert, 1982)
3. Keseragaman Pasir Formasi
Distribusi ukuran gravel yang seragam akan mampu menahan butiran pasir formasi yang tidak seragam. Pada harga G-S Ratio mendekati 6 disebut dengan titik perencanaan atau ukuran butir kritis (critical size). Berdasarkan pengamatan menunjukkan bahwa :
a. Untuk pasir dengan ukuran butir seragam (C < 5), maka titik D10
merupakan design point dengan G-S Ratio adalah D10 = 6 d 10.
b. Untuk pasir dengan ukuran butir tidak seragam (C > 5), maka titik D10
Tabel III-4
Efek G-S Ratio terhadap Pressure Drop (Suman George, O., 1983)
Media Gravel Size Flow Rate Pressure Drop
Media Sand Size (BPD) (psi)
6,2 16 6,0 14,0 30 8,2 16 7,7 54 8,5 13,0 180 7,7 94 6,3 160 12,8 11,2 97 8,2 270
4. Ukuran Aliran Fluida kedalam Lubang Screen
Kecepatan aliran akan mempengaruhi daya angkat butiran pasir formasi. Setiap aliran butir gravel mempunyai kecepatan aliran kritis (aliran yang melalui perforasi), yang apabila dilewati akan menyebabkan rangkaian penahan pada pengepakan akan hancur. Kecepatan kritis ini tidak dapat diperoleh secara mutlak, namun berhubungan langsung dengan kestabilan pengepakan. Schwartz memberikan pendekatan sebagai berikut :
a. Untuk pasir seragam ( C < 5) dan kecepatan aliran lebih kecil dari 0,05 fps, maka G-S Ratio adalah D10 gravel = 6 d 10 pasir
b. Untuk pasir tidak seragam ( C > 5) dan kecepatan aliran lebih kecil dari 0,05 fps, maka G-S Ratio adalah D40 gravel = 6 d 40 pasir
c. Untuk pasir sangat tidak seragan ( C > 10) dan kecepatan aliran lebih besar atau sama dengan 0,1 fps, maka harga G-S Ratio adalah
D70 gravel = 6 d 70 pasir
Kecepatan aliran dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :
...(3-16) 2
ft
Terbuka,
yang
Slot
Luas
50%
curf/s
Produksi,
Laju
Aliran
Kecepatan
Sebagian besar dari penelitian di laboraturium menyatakan bahwa secara ideal G-S Ratio harus dibuat dengan range harga 5 sampai 6. Harga dicatat bahwa tight pack dan G-S Ratio dengan harga 6, butiran pasir akan sukar masuk ke dalam pori-pori dari garvel pack . Dengan loose pack kemungkinan butiran pasir bisa masuk ke dalam pori-pori antara butiran gravel.
Dalam mendesain gravel pack harus memperhatikan aturan-aturan berikut ini :
1. Ukuran gravel yang dipakai diusahakan seluas mungkin tetapi pasir formasi harus bisa berhenti pada bagian luar gravel.
2. Ukuran gravel (pada titik 40 percentil) harus 6 kali dari 40 percentile pada kurva sand analisis. Untuk pasir seragam dan kecepatan aliran yang rendah harus 10 percentile dapat digunakan.
3. Ukuran butir pasir sangat bervariasi di dalam formasi, oleh sebab itu harus diperhatikan dengan adanya ukuran butir pasir yang lebih kecil, terutama pada kecepatan aliran yang tinggi, butiran-butiran pasir yang tidak seragam,
fluktuatif laju aliran, dan GOR yang tinggi.
4. Gravel di pack dengan sistem ketat (tight pack ), G-S Ratio didasarkan pada sistem tight pack .
5. Ketebalan pack harus mencapai paling sedikit 3 inchi, karena dari eksperimen laboraturium memperlihatkan bahwa ketebalan gravel pack sama dengan 4 atau 5 kali diameter gravel akan bisa mengontrol pasir dengan baik. Pada laju aliran yang naik turun (fluktuatif), ketebalan gravel 3 inchi merupakan harga yang minimum.
6. Dalam penempatan gravel harga dihindari pencampuran antara gravel dengan pasir formasi kerena akan mengurangi permeabilitas campuran gravel-sand yang diperoleh. Selain itu butiran pasir yang halus ( fine) dalam gravel juga mengurangi permeabilitas gravel pack . Oleh sebab itu dengan memperhatikan aturan-aturan tersebut diharapkan butiran-butiran pasir dapat tertahan dengan baik dan membentuk bridging yang teratur tanpa menimbulkan blocking.
Netose gravel pack disarankan untuk mengontrol pasir pada zona yang panjang. Gravel packing juga baik dipakai untuk zona yang pendek, tetapi di dalam remedial work , multiple completion, diameter sumur yang kecil, dan adanya abnormal pressure akan menambah kesulitan dan biaya.
Untuk menempatkan butiran gravel pack tergantung sistem sumur yang digunakan. Penempatan gravel pack ada 2 cara, yaitu :
1. External / Open Hole Gravel Pack
Jenis gravel ini yang diterapkan pada sumur yang berkondisi open hole, dimana selalu digunakan pada single completion. Secara luas open hole gravel pack diterapkan dimana karakteristik formasi memenuhi komplesi lubang terbuka dan instalasi kontrol kepasiran harus mampu mengalirkan fluida reservoir secara maksimal. Perencanaan dan pemakaian open hole gravel pack yang tepat akan memberiakn produktifitas yang lebih besar daripada inside gravel pack atau metode sand consolidation, kerena yang terperforasi akan memperbaiki aliran radial yang terjadi didalam sumur.
Open hole / External gravel pack akan sesuai untuk diterapkan pada sumur-sumur yang index produktifitasnya tidak mengalami penurunan yang besar selama berproduksi. Pada external gravel pack ini gravel ditempatkan kedalam formasi dibelakang casing yang kemudian casing pada zona tersebut dipotong dan diperbesar (Gambar 3.16).
Keterangan Gambar :
a. Formasi produktif yang akan digravel diperforasi, kemudian lubang dibersihkan dari pasir formasi.
b. Rangkaian pipa diturunkan, kemudian gravel diinjeksikan dengan tekanan tertentu.
c. Screen liner dengan packer diturunkan disertai dengan pipa pembersih (wash pipe) untuk membersihkan pasir yang ada dalam
sumur.
d. Setelah selesai penempatan screen line pada kedalam yang diinginkan, maka wash pipe diangkat.
2. Inside Casing Gravel Pack
Jenis gravel pack yang diterapkan pada kondisi lubang bor dalam keadaan tercasing dan terperforasi. Prinsip pemasangan gravel pack ini adalah dengan menempatkan gravel pack tersebut diantara liner dan casing. Metode cased hole / inside gravel pack dapat diterapkan pada :
1. Formasi dengan interval produksi yang panjang, dimana metode penenempatan pasir / sand consolidation tidak dapat diterapkan.
2. Formasi yang berlapis-lapis, dimana produksi diharapkan dapat dilakukan melalui satu rangkaian pipa produksi.
Gambar 3.16.
Prosedur PemasanganGravel Pack
(Suman George, O., 1983)
Faktor utama yang harus diperhatikan dalam case hole gravel pack ini adalah dilakuakannya pembersihan lubang perforasi dengan menggugurkan fluida complesi sebelum gravel dimasukkan ke dalam lubang sumur / formasi, hal ini untuk mencegah terjadinya sumbatan pada jalur maupun lubang perforasi. Pada inside gravel pack , liner dipasang dalam casing yang diperforasi dan gravel ditempatkan antara liner dengan casing. Keuntungan inside gravel pack adalah sederhana dan relatif lebih murah.
3.1.5.2.2.1. Perhitungan Ukuran Gravel Pack
Metode sand control dengan menggunakan gravel pack harus dilengkapi dengan liner, yang mana liner ini diharapkan dapat memberikan luas atau penampang yang cukup besar sehingga tidak terdapat pressure drop yang besar
dan dapat menahan semua gravel. Adanya gravel yang ikut terproduksi dapat mengurangi kerapatan dari packing, yang dapat menimbulkan butiran-butiran pasir yang lebih besar ikut terproduksi.
Dalam menentukan ukuran gravel yang akan digunakan, beberapa ahli memberikan pendapat sebagai berikut :
Coberly menyarankan bahwa ukuran diameter diameter gravel terbesar adalah 10 kali dari pada ukuran diameter pasir formasi dan 10% berat kumulatif pada sieve analysis (10 x d 10).
Tausch dan Coberly menyarankan, bahwa ukuran diameter gravel (D) adalah lebih kecil dari 6d 10 dan lebih besar dari 4d 10.
Tabel III-5
Ukuran untuk Gravel Pack(De Piester, C. L.,1972)
Sumber Interval Gravel Interval Pasir Rumus Close packing
spheres One size One size D = 2,41d
Size for "simple" bridging
Coberly & Wagner
(1937) Narrow Broad D ≤ 10d10
Gumprertz (1940) Narrow Broad D ≤ 11d11
Sizing to prevent fines migration
Hill (1941) Narrow Broad D < 8 d 10
Dept. Of
Agriculture (1952) Narrow Broad 6,4 d 50 > D50 > 3,8d
De Priester (1967) Broad Broad D50 ≤ 8d 50
D90 ≤ 12d90
D10 ≥ 3d90
Stein (1969) Broad Broad D85 ≤ 4d15
Percobaan yang dilakukan oleh Coberly dan Wagner menunjukkan bahwa ukuran celah-celah liner harus sedikit lebih besar dari ukuran gravel sehingga dapat terjadi bridging. Tetapi dalam praktek, pada gravel yang mempunyai sorting yang
baik, pada mulanya akan terproduksi sejumlah gravel secara bersamaan dicelah liner . Sehubungan dengan hal ini lebih celah pada liner hampir selalu direncanakan lebih kecil dari ukuran gravel yang terkecil. Dowell - Schamberger , menyatakan bahwa ukuran celah adalah dua pertiga dari ukuran gravel yang terkecil.
Ukuran screen yang baik untuk dipilih adalah yang dapat menahan butiran gravel pada tempatnya serta dapat memberikan luas aliran yang mencukupi. Ada beberapa pendapat yang dikembangkan oleh para ahli untuk ukuran screen ini, yaitu
antara lain : 1. Coberly – Wagner W ≤ D100 2. Tauch – Coberly W = D50 3. H. J. Ayre dimana :
D50 : Diameter butir pada titik 50% berat kumulatif pada kurva sieve
analysis, inchi
Ds : Diameter gravel terkecil, inchi
D1 : Diameter gravel terbesar, inchi
Dalam prakteknya, lebar celah screen yang sering digunakan adalah 0,5in≤W≤d20. Ukuran lebar celah screen 0.05 inch merupakan ukuran minimum
yang dapat mencegah tersumbatnya celah tersebut. Untuk menentukan ukuran screen yang digunakan sesuain dengan ukuran range yang tersedia, dapat ditunjukkan pada Tabel III-6.
Tabel III-6
UkuranScreen yang Digunakan Berdasarkan Ukuran Range Gravel (Suman George, O., 1983)
Gravel Size Gravel Size Screen Gauge Screen Gauge
(U.S. Mesh) (inch) (inch) (inch x 10-3)
40/60 0,0165-0,0093 0,008 8 30/50 0,0230-0,0120 0,010 10 20/40 0,0330-0,0165 0,012 12 ) 2 D -D D ( 2 W 1 s s
16/30 0,0470-0,0230 0,016 16
12/20 0,0660-0,0330 0,020 20
6/16 0,0940-0,0470 0,028 28
Pada umumnya ukuran gravel pack akan menetukan ukuran screen opening, dimana screen opening berkisar antara 1/2 sampai 2/3 kali ukuran diameter gravel pack yang terkecil, yang telah diseleksi.
3.1.5.2.2. Frackpac
Frackpac adalah suatu cara untuk mengontrol pasir pada sumur produksi dengan formasi yang unconsolidated. Hal ini meliputi tekanan pada pengepakan khususnya pada butiran yang berhubungan dengan permukaan formasi. Alasannya untuk menstabilkan matrix pasir dan membatasi pergerakan formasi yang tidak kompak dengan fluida produksi sampai “ Critical Flow Area” pada lubang sumur.
Kebanyakan, kesuksesan dari packs diperoleh dengan metode umum dengan penempatan sand yang lebar dan dengan positive sand-outs. Untuk mengerjakannya rata-rata dibutuhkan 20 – 50 sacks pasir untuk formasi yang dangkal. Pasir frackpac ditempatkan pada permukaan sumur yang cocok untuk mengelirkan fluida. Tekanan diinjeksikan pada formasi yang di pack sama seperti pada fracturing.
Keuntungan dari fracpack antara lain, yaitu :
1. Frackpac pada efektif untuk menahan pasir dan silt yang terkumpul dengan formasi unconsolidated .
2. Frackpac mungkin cukup mempengaruhi tekanan pada formasi yang akan diajukan untuk stimulasi pada tahap produksinya.
3. Frackpac mungkin mempengaruhi umur perawatan sumur untuk mengontrol pasir dengan meminimalisir perubahan interval dari formasi yang sebenarnya.
4. Frackpac mungkin membantu dalam mempertahankan luas efektif daerah pengurasannya.
5. Frackpac dapat mengurangi masalah yaitu dapat memproduksi untuk waktu yang lama tanpa memperbaiki atau clean out.
6. Frackpac dapat meminimalisir bahaya erosi pasir pada peralatan sumur karena dapat menurunkan harga.
7. Frackpac dapat memberikan harga pengangkatan fluida yang rendah dengan mempertahankan produksi yang bebas dari padatan.
Untuk menerapkan pada daerah yang lebih luas dengan kondisi sumur yang memungkinkan, frackpac dapat diterapkan dengan 2 cara, yaitu :
1. Conventional Frackpac, proses ini biasanya diterapkan pada open hole completion atau perforated casing completion. Proses ini membutuhkan peralatan sloted atau perforated liner sebagai penghubung dengan pack . 2. Linerless Frackpac, metod ini terbatas untuk perforated casing completion
dimana lubang perforasi tidak diperbesar dengan overperforating, erosi, atau korosi. Keuntungannya adalah tidak menghalangi sisi dari lubang sumur untuk berhubungan dengan operasi berikutnya atau work over . Proses ini disesuaikan dengan campuran butiran pasir yang besar dengan pengepakan pasir tertentu. Butiran pasir yang besar akan dipecah kedalam fluida pembawa yang siap melewati lubang perforasi. Ketika telah terjadi pengepakan maka butiran akan memelihara hubungan perforasi dan
membatasi pergerakan pasir ke dalam lubang sumur. 3.1.5.3. Metode Kimia
Metode kimia adalah salah satu metode untuk mengatasi problem kepasiran, yaitu dengan menempatkan resin dan gravel ke dalam formasi. Pada dasarnya metode ini merupakan kombinasi antara 2 prinsip kepasiran, yaitu pembuatan semen buatan ditempat dan rangkaian penahan pasir. Jadi diharapkan campuran ini dapat menyemen pasir formasi pada tempatnya sehingga kekuatan ikatan ant ar butir formasi menjadi semakain besar.
3. Dalam metode kimia dikenal 2 macam cara, yaitu dengan konsolidasi pasir dan dengan konsolidasi gravel.
3.1.5.3.2. Konsolidasi Pasir
Pemecahan problem pasir dengan metode konsolidasi pasir menyangkut proses injeksi bahan-bahan kimia kedalam formasi yang tidak terkonsolidasi, guna menyemen butir-butir pasir formasi. Bahan kimia yang diinjeksikan kedalam
formasi akan mengeras dan memadat dalam formasi. Sehingga memiliki 2 fungsi, yaitu :
a. Menyemen butir-butir pasir pada tempatnya, agar kekuatan ikatan antar butiran semakin bertambah. Untuk keperluan ini harus dijaga agar pemurunan permeabilitas yang terjadi seminimal mungkin.
b. Meningkatkan kekuatan atau ketahanan setiap butir pasir, dengan cara membentuk matrix yang terdiri dari plastik juga butir-butir pasir.
Dari pengukuran di laboraturium terhadap batuan pasir kwarsa yang bersih dengan permeabilitas tinggi dan telah mengalami konsolidasi dengan resin, didapat bahwa compresive strength berkisar antara 3000 – 7000 psi. Sedangkan permeabilitasnya berkurang menjadi 50 – 90% dari semula. Penurunan permeabilitas 30% hanya mengakibatkan penurunan produktivitas sebesar 10%. Semakan besar compresive strength, maka semakin kecil permabilitas yang terjadi, dan sebaliknya. Sistem pasir terkonsolidasi dapat berkurang kekuatannya bila bersentuhan dengan air garam. Pengaruh air garam ini dapat diperkecil dengan penggunaan coupling-agent , yang dapat membantu ikatan butir pasir dengan resin.
Dua masalah utama yang timbul dalam konsolidasi pasir adalah penempatan resin kedalam formasi secara sempurna serta kandungan shale atau clay dalam formasi. Pada penempatan resin didalam formasi, dikenal beberapa proses, yaitu :
a. Pemisahan Fasa
Pada proses ini resin dilarutkan dalam hidrokarbon. Dikombinasikan dengan suatu aktivator, fasa cair dari resin akan memisahkan diri dari zat pelarut setelah beberapa waktu dan kemudian memadat. Setelah terjadi pemisahan, namun masih dalam keadaan cair, resin akan menempel titik
singgung antara butir-butir pasir karena gaya kapiler. b. Overflash
Disini larutan resin diinjeksikan diikuti oleh fluida lain, yang bertugas mendorong resin dan membersihkan sisa-sisa resin, tetapi masih meninggakan residual resin saturation pada titik kontak antar butir-butir. Overflash dibuat untuk mengontrol ketebalan lapisan plastik, compressive strength dan permabilitas. Overflash yang biasa digunakan adalah
hidrokarbon, tetapi dapat pula air. Untuk mempertinggi efek penyapuan digunakan fluida yang viscous.
c. Preflush
Pada proses ini air garam diperkecil konsentrasinya dengan injeksi hidrokarbon, sedangkan air conate didorong atau dipindahkan dengan isoprophyl alkohol dan surfactan atau mutual solvent . Bila air garam tidak dihilangkan maka compressive strength yang tercapai hanya sekitar 20 – 40% dari yang seharusnya.
Kekuatan batuan konsolidasi sangat dipengaruhi oleh kandungan shale atau clay dalam formasi. Pada pasir yang kotor, diperlukan larutan dengan resin berkonsentrasi tinggi guna mengatasi luas permukaan butiran silt dan lempung.
Sistem pemisahan fasa tidak sesuai untuk pasir kotor, karena akan membentuk gel pada konsentrasi resin lebih dari 30 %. Pada pasir kotor, kadar shale lebih dari 30%
sehingga lebih baik digunakan overflush.
Jumlah resin yang digunakan tergantung pada porositas batuan, penetrasi, dan panjang interval. Penambahan volume sebesar 50% diperlukan untuk mengatasi migrasi fluida diatas dan dibawah interval produksi. Tekanan injeksi resin harus lebih kecil dari tekanan rekah formasi, untuk mendapati penetrasi yang seragam keseluruh interval.
Konsolidasi pasir sangat baik dilakukan untuk kondisi sumur sebagai berikut :
1. Interval treatment kurang dari 10 ft.
2. Tanpa produksi pasir sebelumnya, karena bahan-bahan kimia sukar didistribusikan secara merata pada formasi yang berongga-rongga.
3. Zona paling atas dari sumur komplesi ganda, dimana tidak terdapat peralatan mekanik yang ditinggalkan dalam lubang sumur.
4. Tekanan reservoir tinggi.
5. Kecenderungan produksi pasir terbatas.
3.1.5.3.2. Konsolidasi Gravel
Proses ini menyangkut penggunaan suatu bubur ( slurry) yang terdiri dari fluida pembawa, plastik (epoxy atau furan), coupling agent , gravel atau pasir dan aktivator. Bubur dicampur dipermukaan dan dipompakan melewati lubang perforasi. Maksud operasi ini adalah membentuk suatu penahan mekanik yang
mempunyai permeabilitas tinggi bagi formasi pasir yang terkonsolidasi. Selanjutna gravel yang tersisa dari lubang bor dibor kembali dan dikeluarkan lagi.
Metode ini kadang-kadang digunakan pada zona bagian atas karena tidak memerlukan peralatan mekanik khusus. Metode ini lebih menguntungkan dengan metode gravel pack , karena ikatan gravel yang kuat sehingga tidak mungkin masuk kedalam formasi. Dalam kondisi dimana terjadi produksi pasir dalam jumlah banyak dan casing mengalami kerusakan, maka dapat dilakukan squeezed gravel
terkonsolidasi dan memasang gravel pack dibelakang casing.
Kebanyakan operasi gravel terkonsolidasi menggunakan fluida pembawa yang viscous dengan konsentrasi gravel yang tinggi untuk memperkecil terjadinya pencampuran dalam pasir formasi.
3.1.6 Sistem Terpadu Pembersihan Pasir Mengunakan Hydraulic Jet Pump 3.1.6.1 Prinsip Kerja
Sistem terpadu ini dibagi menjadi 2 bagian subsistem yaitu system bawah permukaan dan sitem permukaan. Sistem permukaan terdiri dari pompa sentrifugal, tanki separator, tanki pengumpul pasir, yang ada seperti di gambar 1, sedangkan pada system bawah permukaan perlatannya terdiri jet pump, packer, flow diverter,
sand cleanout pie, dan jetting nozzle yang ditunjukan pada gambar 2.
Pada prinsipnya fluida kerja yaitu air di injeksikan dengen pompa sentrifugal dari permukaan ke dalam lubang sumur melalui annulus dan dipisahkan menjadi 2 bagian menggunakan flow diverter. Bagian pertama pada fluida kerja berperan sebagai fluida pembawa pasir dan mengalir kedalam lubang sumur melalui sand cleanout pipe lalu melewati jetting nozzle yang ada dibagain bawah cleanout pipe. Jetting nozzle berguna untuk mengubah tekanan tinggi dari carrier fluid menjadi kecepatan tinggi. Kecepatan dari carrier fluid tersebut akan
membantu mengaduk pasir yang ada didasar lubang sumur dan membawa nya naik ke throat dari jet pump melalui ruang antara tubing dan sand cleanout pipe . Bagian lain dari fluida kerja berperan sebagai fluida kerja dari jet pump itu sendri, mengalir melalui nozzle dari pompa, merubah kecepatan tinggi, dan tekanan rendah di dasar lubang untuk meneyedot carrier fluid bersama- sama dengan partikel pasir menuju ke pompa. Setlah itu partikel pasir dan fluida bercampur didalam throat dari jet pump dan setelah itu diaangkat ke permukaan melalui tubing.
3.1.6.2 Perilaku Transportasi Pasir
Sangatlah penting untuk mengerti perilaku transportasi pasir pada carrier fluid. karena pengangkatan pasir dari dasar lubang sumur untuk saat pembersihan pasir dilakukan dengan carrier fluid.
Secara umum, telah diketahui bahwa adanya kecepatan kritis dari fluida yang dapat membentuk suatu lapisan padatan di dasar sumur. pada sumur vertikal, ketika air digunakan sebagai carrier fluid maka rule of thumb dari kecepatan kritis air harus dua (2) kali lebih besar dari kecepatan pasir mengendap untuk memastikan pasrtikel oasir terangkat ke permukaan oleh carrier fluid.
Uji Pengendapan Pasir Statis
Dengan mengasumsikan bahwa butir pasirnya memiliki kebulatan yang sempurna dan diendapkan pada fluida non-newtonian yang immobile dan tidak ada listrik statis, maka free ultimate sand settling velocity dapat dihitung sebagai berikut:
0
=
√
4
3
(
−
)
Dimana:
g : percepatan gravitasi, m/s2 ds : spherical sand diameter, m ρs : densitas partikel pasir, kg/m3
ρl : densitas working fluid, kg/m3
Gambar 3.17.
Skema Sistem Diatas Permukaan
Gambar 3.18.
