Perencanaan Gaslift dan Optimasi

MIA FERIAN HELMY

WEEK #3

Teknik Produksi Sembur Buatan GASLIFT (Valve Mechanics)

5-Sept-2022

Penentuan Titik Injeksi

Untuk penentuan spasi katup sembur buatan (KSB) secara analitis dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan:

Keterangan:

DV1, V2,.... = Kedalaman katup 1,2 dan seterusnya, ft

Pso1,so2,… = Tekanan buka katup 1,2 yang ditentukan di permukaan, psi Pwh = Tekanan kepala sumur, psi

Gs = Gradien kill fluid, psi/ft Gu = Gradien unloading, psi/ft

S

wh ko

V G

P D = P −

!

( )

S

u V

V wh

SO SO V

V V

V

G

G D

P D P

D , ,... , ,...

,...

, ,...

,

^{1 2 1 2}

2 1 3

2

− + −

=

Penentuan Titik Injeksi secara Analitis

Contoh lihat di catatan mia

OUTLINE



Fungsi Gas Lift Valve



Penampang Gas Lift Valve



Gaya pada Valve

FUNGSI GAS LIFT VALVE



Sebagai saluran masuknya gas injeksi dari annulus kedalam tubing



Mengatur jumlah gas injeksi yang masuk kedalam tubing, sesuai dengan yang direncanakan



Pengatur pentahapan pengaliran “killing fluid” dari dalam sumur ke permukaan

PARAMETER PADA GAS LIFT VALVE

• Tekanan gas injeksi pada casing

• Tekanan aliran fluida produksi dalam tubing

• Laju gas injeksi

• Luas penampang port valve

• Temperatur pada kedalaman valve

GAS LIFT VALVE

P_t P_c P_c

P_t Gas Injeksi

Fluida Produksi P_c = P_t

GAS LIFT VALVE

Gas Injection

Tubing Pressure

Close condition Open condition

PENAMPANG GAS LIFT VALVE

MEKANIKA VALVE



Dome berisi gas Nitrogen yang mempunyai tekanan tertentu.



Gas Nitrogen ini menekan bagian dasar dome, Pd, pada luas penampang bellow, Ab



Port terbuka untuk dilalui gas masuk kedalam tubing, jika ujung stem tidak menempel pada port.



Jika gaya membuka sedikit lebih besar dari gaya menutup.

GAYA PADA VALVE

 Gaya membuka katup : F_o = P_c(A_p-A_b) + P_tA_p

 Gaya menutup katup : F_c = P_dA_b

 Pada keadaan seimbang : F_o = F_c

dimana : R = A_p/A_b Katup Terbuka

R R P P

_c

P

^{d t}

−

= −

1

Posisi Valve Tertutup

 Perkalian antara tekanan dalam dome, Pd, dengan luas penampang bellow, Ab, menghasilkan gaya kebawah yang

mendorong stem dan ujung stem kebawah, sehingga menutup port.

 Gaya menutup = Fc = Pd Ab

Posisi Valve Terbuka

 Gaya membuka ini berasal dari tekanan gas injeksi dari anulus, Pc yang menekan bellow ke atas, pada luas penampang efektif sebesar (Ab-Ap) serta tekanan fluida dari tubing, Pt (melalui port) yang menekan ujung stem keatas.

 Gaya membuka = Pc (Ab - Ap) + Pt Ap

Keseimbangan Gaya Membuka dan Menutup



Dalam keadaan seimbang, yaitu sesaat katup akan membuka, gaya membuka sama dengan gaya menutup, hal ini dapat

dinyatakan sebagai berikut:



Untuk tekanan tubing, Pt tertentu, gas akan mengalir kedalam katup apabila:



Jika persamaan (2) dibagi dengan Ab, maka diperoleh persamaan berikut:

b d p

t p

b

inj

A A P A P A

P ( − ) + =

P A

_c

(

_b

− A

_p

) = P A

_{d b}

− P A

_{t p}

P A

A P P A

c A

p b

d t

p b

(1− ) = −

Penentuan Tekanan Injeksi Katup Terbuka/Tertutup



Apabila R = A

_p

/A

_b

, maka



Harga tekanan injeksi, Pc, dapat ditentukan dengan persamaan berikut :



Persamaan diatas dapat digunakan untuk menentukan tekanan gas injeksi yang dibutuhkan untuk membuka katup dibawah

kondisi operasi.

R P P

R

P

_inj

( 1 − ) =

_d

−

_t

R R P P

_inj

P

^{d t}

−

= −

1

JENIS VALVE BERDASARKAN CARA KERJA



Casing pressure operated valve : tekanan buka ditentukan oleh tekanan gas injeksi dalam annulus / casing



Fluid operated valve : tekanan buka ditentukan oleh tekanan

fluida dalam tubing

PEMASANGAN GAS LIFT VALVE



Didalam annulus/dibagian dinding luar tubing. Sifatnya Non- retrieveable, yaitu untuk mengganti valve, tubing harus dicabut



Didalam tubing/dibagian dinding dalam tubing, yang sifatnya

Retrieveable, yaitu valve dicabut dengan wireline.

Penentuan Tekanan Dome

P d = ?

Pada Temperature Di kedalaman Valve

Diubah menjadi Tekanan pada Temperatur Bengkel

Test Rack Opening Pressure

R R P P inj P d t

−

= −

1

DOME PADA GAS LIFT VALVE



Dome pada Gas Lift Valve, diisi gas Nitrogen sejumlah mole tertentu, sehingga dapat

memberikan tekanan tutup valve yang sesuai.



Sesuai dengan

P V=Z n R T

P-dome

Vol. dome Temperatur di sekitar dome

19

Penentuan Tekanan Dome



Tekanan dome @ T

_D

= P

_d



Tekanan casing @ D = P

_c

Test Rack (di laboratorium)



Tekanan dome @ T

_D

convert



Tekanan dome @ 60

^o

F (Tabel 5-3)



Tekanan buka valve, p

_vo

R p R

p

p

_d

=

_c

( 1 − ) +

_t

@T_D

d F t

d

C P

P

_@60o

=

Tabel 5-3 Gradien gas injeksi

Gradien Aliran @ tubing

R P

P

_vo ^{d o F}

= −

1

60

@

20

Temperatur pada Valve

T-surface

T-bottom Gradient

Geothermal (^oF/ft)

Gradient Temperatur Aliran

Retreivable valve Non-Retreivable

valve

Penentuan Test Rack Opening Pressure

Gas Lift - Design

P

₁

= P

_c

P

₂

= 0

Ptro (1)

 Keseimbangan Gaya Buka dan Gaya Tutup, pada Pt = Patm :

 Dimana Pvc = tekanan tutup di bengkel

 Jika R = Ap/Ab, maka

 Maka P-dome di bengkel :

P A

_{d b}

= P

_vc

( A

_b

− A

_p

)

R 1

P

^vo

P

^dT

= −

) R 1

( P

P

_d

=

_vo

−

Ptro (2)

 Gaya Buka hanya dipengaruhi oleh Pvc, yaitu:

 Pd di set pada temperatur bengkel (60^oF)

 Perlu dilakukan koreksi terhadap temperatur pada kedalaman valve P A_{d b} = P_vc(A_b − A_p) +P A_{vc p}

P A_{d b} = P A_{vc b} − −−  atau P: _d = P_vc

Perhitungan Tekanan @ Bellow secara Analitis

P(x) = tekanan rata-rata yang bekerja pada bellow

P_vi = P(x) yang diperlukan untuk membuka katup

z = pergerakan stem dari posisi tertutup k = cp/cv

A_b = luas permukaan bellow P_di = tekanan dome awal

Pd(x)=tekanan dome jika stem bergerak sejauh x

P x P k

A x dP

vi

b

d P

P x

di d

( )

= + + 

( )

Penentuan Ukuran Port Valve

Q = laju alir gas, MCF/d C_d = discharge coefficient A_p = luas penampang port P_u = tekanan injeksi gas dalam

annulus, psia k = c_p/c_v

R = perbandingan antara tekanan upstream dengan downstream

T = temperatur aliran g_g = specific gravity gas

( )

Q

C A P gk R R T

d p u

g

k k

k

= 1555. 2 ² − ^{( +1)} g

Atau dengan menggunakan

Grafik, yang dibuat pada kondisi Laju Alir pada kondisi kritik :

Specific Gravity gas = 0.65 Temperatur alir = 60 ^oF

Tekanan dasar = 14.65 psia

k = c_p/c_v = 1.27

Discharge coeficient = 0.865

Penentuan Ukuran Port : R

520

) 460 T

(

q

_gi

q

^{g,sc v}

+

=



Berdasarkan rate injeksi (di permukaan – Mscf/d), q

_{gi, sc}

tentukan rate injeksi @ T

_D



Berdasarkan P

_t

dan P

_c

, gunakan Gambar 5-22, untuk menentukan ukuran Port



P

_t

= downstream press



P

_c

= upstream press

Lihat Contoh Perhitungan P tro Tabel 5-4 (hal. 174)

Kermit E. Brown Vol. 2A