ANALISA CONTI NU OUS GAS LI F T SUMUR SKW-X DI LAPANGAN SUKOWATI JOB PERTAMINA-PETROCHINA EAST JAVA
KERTAS KERJA WAJIB
Oleh: Nama Mahasiswa NIM Program Studi
: Maysita Ayu Larasati : 15412015 : Teknik Produksi Minyak dan Gas
Konsentrasi Diploma
: Produksi : II (Dua)
KEMENTERIAN ENERGI DAN SUMBER DAYA MINERAL BADAN PENGEMBANGAN SUMBER DAYA MANUSIA ENERGI DAN SUMBER DAYA MINERAL SEKOLAH TINGGI ENERGI DAN MINERAL Akamigas STEM “Akamigas”
Cepu, Juni 2017
JUDUL
OLEH NIM PROGRAM STUDI KONSENTRASI DIPLOMA
: ANALISA CONTINUOUS GAS LIFT SUMUR SKW-X DI LAPANGAN SUKOWATI JOB PERTAMINAPETROCHINA EAST JAVA TUBAN : MAYSITA AYU LARASATI : 15412015 : TEKNIK PRODUKSI MINYAK DAN GAS : PRODUKSI : II (DUA)
Menyetujui, Pembimbing Kertas Kerja Wajib
Gerry Sasanti Nirmala, S.T, M.T NIP. 198202182006042001
Mengetahui, Ketua Program Studi Teknik Produksi Minyak dan Gas
Ir. Bambang Yudho Suranta, M.T. NIP. 196405141993031002
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis ucapkan atas kehadirat Allah SWT, karena atas berkat dan rahmat yang dilimpahkanNya, penulis dapat menyelesaikan laporan Kertas Kerja “Analisa
SKW-X Di Wajib yang Sukowati berjudul Continuous Gas Lift Sumur ” yang Lapangan JOB Pertamina-Petrochina East Java dilaksanakan di JOB Pertamina – Petrochina Tuban Wilayah Jawa Timur dengan baik. Laporan Kertas Kerja Wajib ini disusun setelah penulis melaksanakan Praktek Kerja Lapangan yang dilaksanakan mulai tanggal 6 Maret hingga 15 Maret 2017 dan ini sebagai salah satu syarat kelulusan dari diploma II, pada program studi Teknik Produksi Minyak dan Gas di STEM “Akamigas”. Kertas Kerja Wajib ini dapat diselesaikan dengan berkat dan bantuan serta dorongan dari rekan – rekan sejurusan. Dengan demikian tidak lupa penulis ucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Prof. Dr. R.Y. Perry Burhan, M.Si, Selaku Ketua STEM Akamigas. 2. Bapak Ir. Bambang Yudho Suranta, M.T., Selaku Ketua Program Studi Teknik Produksi Minyak dan Gas. 3. Ibu Gerry Sasanti Nirmala, S.T, M.T., selaku Dosen Pembimbing KKW 4. Bapak, Ibu, dan Mas Dodi yang senantiasa mendukung dari rumah 5. Bapak Mashari dan Bapak Peggy A. Lenzun, selaku Pembimbing Lapangan di JOB PPEJ. 6. Kak Madina yang sudah membantu mencarikan referensi KKW 7. Rekan-rekan Operator di JOB PPEJ, Yang Telah membantu didalam memberikan data lapangan. 8. Rekan-rekan Mahasiswa Jurusan Produksi, yang telah banyak membantu didalam penyelesaian Kertas Kerja Wajib (KKW) dengan baik.
Cepu, Juni 2017 Penulis,
Maysita Ayu Larasati NIM. 15412015
iv
INTISARI Gas lift adalah salah satu metoda artificial lift dengan cara menginjeksikan gas bertekanan ke dalam tubing melalui annulus. Gas tersebut masuk dari annulus melewati gas liftdan valve. prinsip kerja gas lift adalah menurunkan jenis fluida di dalam tubing menurunkan tekanan gradien fluida di dalamberat tubing sehingga selisih antara tekanan reservoir dengan tekanan dasar sumur menjadi rendah. Turunnya selisih antara tekanan tersebut mengakibatkan fluida naik ke permukaan. Sumur SKW-X adalah satu-satunya sumur di JOB P-PEJ yang menggunakan metoda gas lift sebagai artificial lift. Sumur ini berjenis continuous flow dengan instalasi semi closed. Gas yang diinjeksikan ke sumur SKW-X berasal dari sumur SKW-Y. Gas lift valve yang digunakan pada sumur ini berjenis pressure injected operated conventional valve . Dari hasil perhitungan, didapatkan, titik injeksi dari sumur terletak pada kedalaman 3100 ft, kemudian katup pertama ○ terletak pada kedalaman 540 ft dengan temperatur 97 F, Katup kedua terletak ○ pada kedalaman 1000 ft dengan temperatur 104 F, katup ketiga terletak pada ○ kedalaman 1430 ft dengan temperatur 120 F, katup keempat terletak pada ○ kedalaman 1780 ft dengan temperatur 134 F, katup kelima terletak pada ○ kedalaman 2100 ft dengan temperatur 140 F.Sumur ini memproduksi sekitar 600 barrel minyak setip hari, dengan kandungan air yang masih sedikit, sumur ini menjadi salah satu andalan dari Lapangan Sukowati.
v
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ........................................................................................... iv INTISARI.................................................................................................................v DAFTAR .......................................................................................................... vi DAFTAR ISI GAMBAR ............................................................................................ vii DAFTAR TABEL ................................................................................................ viii DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................... ix I.
PENDAHULUAN ............................................................................................1 1.1 Latar Belakang ................................................................................…1 1.2 Tujuan Penulisan.................................................................................2 1.3 Batasan Masalah .................................................................................2 1.4 Sistematika Penulisan .........................................................................3 II. ORIENTASI UMUM LAPANGAN.................................................................4 2.1. Sejarah Singkat Lapangan ..................................................................4 2.2. Sejarah Produksi .................................................................................5 2.3. Sejarah Geologi...................................................................................5 2.5. Sarana dan Fasilitas Produksi .............................................................7 III. DASAR TEORI ..............................................................................................11 3.1 Parameter Dasar Sumur Continuous Flow Gas lift ...........................11 3.2 Prinsip Sumur Gas lift .......................................................................15 3.3 Sumur Gas lift Berdasarkan Cara Penginjeksian Gas .......................15 3.4 Sistem Instalasi Sumur Gas lift .........................................................16 3.5 Tinjauan Gas lift Valve .....................................................................18 3.6 Desain Continuous Flow Gas lift ......................................................27 IV. ANALISA CONTINUOUS GAS LIFT SUMUR SKW-X DI LAPANGAN SUKOWATI JOB PERTAMINA-PETROCHINA EAST JAVA ..................34 4.1 Dasar Pertimbangan Pemilihan Metode Continuous Flow Gas lift pada SKW-X .....................................................................................34 4.2 Pengadaan Gas Bertekanan Tinggi ...................................................35 4.3 Jenis Instalasi Sumur Continuous Gas lift SKW-X ..........................35 4.4 Peralatan pada Sumur Continuous Gas lift SKW-X .........................35 4.5 Gas lift Valve pada Sumur Continuous Gas lift SKW-X .................38 4.6 Hasil Analisa Sumur Continuous Gas lift SKW-X ...........................38 V. PENUTUP.......................................................................................................50 5.1 Simpulan ...........................................................................................50 5.2 Saran .................................................................................................50 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 51 LAMPIRAN ...........................................................................................................52
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Wilayah Kerja JOB PPEJ .......................................................................... 4 Gambar 2.3 2.2 Central StrukturProcessing Organisasi Area JOB P-PEJ ................................................................. 69 Gambar ........................................................................... Gambar 3.1 Inflow Performance Relationship...................................... ...................... 14 Gambar 3.2 Contoh Pengaplikasian Gas lift ............................................................... 16 Gambar 3.3 Jenis-jenis Instalasi Gas lift ..................................................................... 18 Gambar 3.4 Skema Unbalanced Valve ....................................................................... 19 Gambar 3.5 Skema Balanced Valve ............................................................................ 23 Gambar 3.6 Valve dengan Spring dan Bellows ........................................................... 26 Gambar 3.7 Conventional dan Retrievable Mandrel .................................................. 27 Gambar 3.8 Penentuan POI dan POB ......................................................................... 30 Gambar 3.9 Operasi Continuous Flow ........................................................................ 34 Gambar 4.1 X-mas tree Sumur SKW-X...................................................................... 37 Gambar 4.2 Grafik IPR Sumur SKW-X ..................................................................... 40 Gambar 4.3 Grafik Sumur Gas Lift SKW-X .............................................................. 48
vii
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Sejarah Produksi JOB P-PEJ....................................................................... 10 Tabel 3.1 Penentuan Sistem Injeksi dan Tipe Instalasi ............................................... 18 Tabel 4.2 4.1 Spesifikasi Valve Camco .................................................................... 36 Tabel Hasil Perhitungan Sumur J-20 SKW-X ............................................................. 47
viii
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Lapangan Sukowati JOB P-PEJ ............................................................. 52 Lampiran 2. Faktor Pengoreksi Temperatur ............................................................... 53 Lampiran 4. 3. Gas Gradien Gas ................................................................................ Lampiran Lift Kolom Valve Specification ...................................................................54 55 Lampiran 5. SKW-X Well Profile ................................................................................ 56 Lampiran 6. Well Testing Data Sheet ......................................................................... 57 Lampiran 7. Pressure Traverse ................................................................................... 58
ix
I.
1.1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pada saat pertama kali diproduksikan, fluida yang keluar dari suatu sumur dapat mengalir dengan sendirinya. Fluida dapat mengalir ke permukaan sumur dirkarenakan tekanan reservoir masih lebih besar dari tekanan kepala sumur. Sumur tersebut disebut dengan natural flow. Sumur yang sudah tidak bisa mengalirkan fluida ke permukaan perlu dibantu dengan pengangkatan buatan. Pengangkatan buatan (artificial lift) dapat berupa pemasangan pompa di sumur atau dengan menginjeksikan fluida ke dalam sumur. Salah satu metoda artificial
lift yang biasa dipakai adalah gas lift. Gas lift bekerja dengan cara menginjeksikan gas bertekanan ke dalam sumur melalui annulus. Gas tersebut kemudian masuk ke dalam tubing melalui katup gas lift. Pada awalnya, JOB Pertamina-Petrochina East Java hanya menggunakan
Electric Submersible Pump (ESP) sebagai metoda artificial lift. Metoda gas lift baru digunakan di JOB-PPEJ pada bulan Oktober 2016, tepatnya di lapangan Sukowati. Sumur yang menggunakan gas lift di lapangan Sukowati berjumlah satu buah yaitu SKW-X dan menjadi satu-satunya sumur yang menggunakan metoda gas lift sebagai artificial lift di JOB Pertamina-Petrochina East Java.
1
1.2
Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan Kertas Kerja Wajib (KKW) ini adalah untuk memenuhi kurikulum pendidikan program studi Produksi-II di Sekolah Tinggi Energi dan Mineral (STEM Akamigas) tahun akademik 2016/2017. Penulisan KKW ini dilakukan setelah melaksanakan Praktek Kerja Lapangan di JOB PertaminaPetrochina East Java Tuban pada 6 Maret – 15 Maret 2017. Tujuan penulisan KKW ini adalah: 1. Untuk mengetahui desain sumur gas lift 2. Mengetahui peralatan yang digunakan dalam pengoperasian gas lift 3. Menjelaskan
parameter-parameter
yang
dibutuhkan
dalam
menganalisa gas lift. 4. Menjelaskan mengenai cara penentuan letak dan spasi katup, penentuan tekanan dan rate injeksi, dan penentuan point of
injection dan point of balance.
1.3
Batasan Masalah
Sesuai dengan program studi diploma dua (D-II), maka dalam penulisan KKW maka penulis membatasi tulisan pada jenis-jenis gas lift , peralatan gas lift , penentuan letak dan spasi katup, penentuan tekanan dan rate injeksi, dan penentuan point of injection dan point of balance.
2
1.4
Sistematika Penulisan
Penyusunan Kertas Kerja Wajib ini mengacu pada pedoman penyusunan Kertas Kerja Wajib. Sistematika penulisan terdiri dari: I.
PENDAHULUAN Pendahuluan berisi mengenai latar belakang pemilihan judul, maksud dan tujuan, batasan masalah, dan sistematika penulisan.
II.
ORIENTASI UMUM LAPANGAN Orientasi umum lapangan berisi sejarah singkat lapangan, sejarah produksi, sejarah geologi, struktur organisasi, serta sarana dan fasilitas lapangan.
III.
DASAR TEORI Dasar teori menjelaskan mengenai definisi gas lift, jenis-jenis gas lift, peralatan yang digunakan dalam operasi gas lift , parameter-parameter dalam Analisa gas lift.
IV.
ANALISA CONTINUOUS GAS LIFT SUMUR SKW-X DI LAPANGAN SUKOWATI JOB PERTAMINA-PETROCHINA EAST JAVA Bab IV berisi mengenai data-data sumur, penentuan letak dan spasi katup
gas lift , gas rate yang diperlukan dalam operasi gas lift, tekanan injeksi, dan penentuan letak POI ( Point of injection) dan POB (Point of balance)
V.
PENUTUP Penutup berisi kesimpulan dan saran .
3
II.
2.1.
ORIENTASI UMUM LAPANGAN
Sejarah Singkat Lapangan
Gambar 2.1 Peta Wilayah Kerja JOB P-PEJ
Pengelola migas di lapangan Tuban Block mengalami beberapa perubahan.
Pada
tanggal
29
Februari
1988
Trend
International
Ltd.
menandatangani kontrak bagi hasil dengan Pertamina, sehingga terbentuk JOB Pertamina–Trend Tuban. Pada tanggal 31 Agustus 1993, perusahaan ini mengalami peralihan dari JOB Pertamina-Trend Tuban menjadi JOB PertaminaSanta Fe Tuban.
Pada tanggal 2 Juli 2001, perusahaan ini menjadi JOB Pertamina-Devon Tuban. Pada tanggal 1 Juli 2002, perusahaan ini berubah menjadi JOB Pertamina
4
PetroChina East Java Tuban (untuk selanjutnya disebut JOB-PPEJ Tuban) hingga sekarang. Perusahaan ini mempunyai jenis kontrak yaitu PSC-JOB dengan masa kontrak 30 tahun. Participant dari pertamina sebesar 75%, sedangkan PetroChina International Java Ltd 25%. Awal wilayah kontraknya seluar 7.391 km 2, 2
kemudian berkembang hingga sekarang seluas 8.869 km (blok Tuban bagian barat dan bagian timur). Wilayah operasinya meliputi 6 kabupaten yaitu: Tuban, Bojonegoro, Lamongan, Gresik, Sidoarjo dan Mojokerto.
2.2.
Sejarah Produksi
Lapangan Mudi diproduksikan secara kontinyu sejak awal bulan Januari 1998 dengan metode sembur alam. Besarnya laju produksi setiap tahun dapat dilihat pada tabel 2.1.
2.3.
Sejarah Geologi
Lapangan JOB PPEJ Tuban terletak di wilayah cekungan Jawa Timur (Back Arc Basin Jawa Timur). Lapangan tersebut tertutup oleh endapan aluvial sungai bengawan solo. Dibawah endapan aluvial secara berturut ditembus lapisan formasi Lidah, Kawengan (anggota Ledok dan Mundu), Wonocolo, Ngrayong, Tuban, Kujung, dan Ngimbang. Batuan induk terdapat pada formasi Ngimbang yang berumur eosen tengah-oligosen bawah. Reservoir minyak terdapat pada formasi Kujung (oligosen atas) sampai formasi Tuban yang berumur miosen bawah. Pada formasi ini berkembang sebagai batuan klastik selang-seling antara
5
batuan lempung, gamping dan pasir gampingan. Dibagian bawahnya terdapat batuan karbonat masif yang merupakan batu gamping terumbu. sebagai penutup
(cap rock) adalah formasi Tuban dan formasi Ngrayong yang berumur miosen tengah. Batuan karbonat Tuban umumnya terdiri mudstone, wackstone, packstone, grainstone dan boundstone dengan fosil koral, alga, dan foraminifera. Batuan reservoir mempunyai porositas dari cukup sampai baik dengan permeabilitas antara 129 mD sampai 699 mD.
2.4.
Struktur Organisasi
Struktur organisasi JOB-PPEJ dipimpin oleh seorang Field Manager yang membawahi 3 (tiga) superintendent, yaitu Field Admin Superintendent, Field Prodution Superintendent, dan HSE Superintendent. Struktur organisasi dapat dilihat pada gambar 2.2.
FIELD MANAGER
FIELD ADMIN SUPT
FIELD OPERATION
HSE SUPT
DEPARTMENT
DEPARTMENT
DEPARTMENT
HRD
ENGINEERING
FIRE & SAFETY
ACCOUNTING
PRODUCTION
H2S
COST CONTROL
INSTRUMENT
ENVIROMENTAL
GOVREL
MECHANIC
MEDIC
SERVICES
ELECTRIC
MATERIAL
CIVIL
Gambar 2.2 Struktur Organisasi JOB P-PEJ
6
2.5.
Sarana dan Fasilitas Produksi
JOB P-PEJ mempunyai pusat pengolahan di lapangan Mudi yang disebut
Central Processing Area (CPA). Proses pengolahan di CPA menggunakan peralatan produksi yang dioperasikan secara semi-otomatis. Peralatan ini dikontrol dari sebuah ruang kontrol yang dioperasikan oleh seorang operator, sedangkan operator yang berada di lapangan mengoperasikan peralatan secara langsung. Peralatan produksi di lapangan ini juga dilengkapi dengan fasilitas Shut Down
System yang dikontrol dari ruang kontrol. Shut Down System ini akan mematikan operasi peralatan-peralatan produksi secara otomatis bila terjadi suatu kondisi yang menyimpang dari operasi produksi normal.
Beberapa peralatan produksi yang terdapat di CPA Mudi meliputi: 1. Separator, berfungsi memisahkan fluida produksi dari sumur menjadi 3 fasa, yaitu: a.
Fasa Gas, di mana gas ini kemudian diproses di dalam Sulfur Recovery Unit (SRU) untuk dijadikan gas bersih sebagai bahan bakar turbin generator dan sebagian lagi dipakai dalam proses sweetening unit.
b.
Fasa Minyak, di mana minyak ini kemudian diproses di dalam Stripper (Oil Sweetening Unit).
c.
Fasa Air, yang kemudian diinjeksikan lagi kedalam sumur sebagai air injeksi (water disposal).
7
2. Stripper, peralatan ini berfungsi memisahkan dan menyerap gas H 2S yang masih terlarut di dalam minyak dengan menggunakan media gas bersih ( sweet
gas) dari SRU. 3. Degassing Boot, berfungsi melepaskan sisa gas yang masih terlarut di dalam minyak dan menurunkan tekanan sebelum masuk ke tangki penimbun. 4. Tangki Penimbun (Storage tank), berfungsi untuk menampung hasil produksi sementara sebelum dipompakan ke FSO (Floating Storage Offshore). 5. Pompa Pengirim (Shipping Pump), berfungsi mengirimkan minyak dari CPA ke kapal pengangkut yang berada di tengah laut, kira –kira 18,5 km dari pantai Palang, Tuban. 6. Sulfur Recovery Unit (SRU), merupakan unit untuk memurnikan gas dari senyawa H2S sehingga menghasilkan sweet gas. Sweet gas tersebut dapat digunakan untuk bahan bakar generator listrik dan suplai gas ke Stripper. 7. Filter Pressure, berfungsi untuk menyaring sulfur yang terlarut dalam larutan yang telah digunakan SRU dalam memurnikan gas, sehingga didapatkan produk berupa sulfur cake. 8. Heat Exchanger, berfungsi untuk menukar panas antara air yang baru dipisahkan dari separator, dengan minyak yang akan dikirimkan ke Tanker. 9. Kompresor Gas. Ada dua gas kompresor yang mempunyai fungsi sendirisendiri, yaitu a. Fuel Gas Compressor, berfungsi menaikkan tekanan bahan bakar gas bersih untuk turbin dan gas engine sampai 300 psig.
8
b. Vapour Recovery Gas Compressor , berfungsi menaikkan tekanan gas buang dari Stripper untuk diproses lagi di dalam SRU. 10. Turbin dan Gas Engine. Kebutuhan tenaga listrik untuk proses produksi dipenuhi dari pembangkit tenaga listrik. Beberapa pembangkit menggunakan turbin gas dan gas engine yang berbahan bakar gas dari produksi, sedangkan sisanya menggunakan mesin diesel yang berbahan bakar solar. 11. High Temperature Flare (HTF), HTF ini berfungsi untuk membakar gas buang dengan pembakaran sempurna. HTF ini menghasilkan api biru yang pendek sehingga pengaruh radiasi panas yang rendah dan tanpa adanya asap hitam yaitu gas CO yang berbahaya bagi lingkungan serta berkurangnya tingkat kebisingan.
Gambar 2.3 Central Processing Area (CPA)
9
Tabel 2.1 Sejarah Produksi JOB P -PEJ
Jumlah sumur Tahun
Laju produksi
Mudi
Sukowati
1998
12
-
18.469
3.767
105
5.298.050
1999
12
-
10.040
3.097
2.725
6.291.802
2000
17
-
12.326
3.838
5.664
3.740.245
2001
18
-
12.409
5.189
8.669
4.235.163
2002
21
-
11.044
4.764
15.859
3.948.338
2003
23
-
7.630
6.272
24.276
3.518.595
2004
23
2
12.436
12.075
24.054
3.307.182
2005
23
4
15.692
13.698
27.574
5.008.687
2006
23
5
18.519
16.695
27.763
5.806.527
2007
23
6
24.364
20.769
29.619
7.404.544
2008
23
8
28.189
23.830
27.340
10.103.527
2009
23
8
44.471
32.394
27.684
11.483.621
2010
23
8
45.122
26.108
19.030
15.523.445
2011
23
8
45.122
26.108
19.030
15.523.445
2012
23
8
43.524
32.939
27.639
15.348.955
2013
23
8
30.661
30.200
28.545
15.234.627
2014
23
8
25.364
25.466
35.343
15.873.452
2015
23
8
19.023
20.657
42.873
15.938.472
2016
23
8
19.214
18.987
43.012
16.289.453
Keterangan : BOPD MSCFD BWPD STB
Gas MSCFD
Air BWPD
Total minyak STB
Minyak BOPD
(Barrel Oil Per Day) (Million Standart Cubic Feet) (Barrel Water Per Day) (Stock Tank Barrel )
10
III.
DASAR TEORI
Parameter Dasar Sumur Continuous Flow Gas lift
3.1
Beberapa
parameter
dibutuhkan
dalam
menganalisa
suatu
sumur
continuous gas lift antara lain adalah productivity index (PI) dan juga grafik Inflow Performance Relationship (IPR). Parameter-parameter tersebut tidak dapat dipisahkan satu dengan yang lain. Berikut ini beberapa parameter yang dibutuhkan dalam menganalisa suatu sumur gas lift.
Produktivitas Sumur dan Productivity Index (PI)
3.1.1
Produktivitas
sumur
adalah
kemampuan
suatu
sumur
untuk
memproduksikan fluida. Produktivitas sumur diperlukan untuk keperluan perencanaan dan pemeliharaan. Productivity
index
adalah
banyaknya
barrel
fluida
yang
dapat
diproduksikan dalam satu hari untuk setiap selisih antara tekanan reservoir (Pr) dan tekanan alir dasar sumur (Pwf). Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut:
PI =
Q (Pr - Pwf)
………………………………………………………….(3.1)
Atau,
11
PI =
0.00708 ko h re o Bo ln -0.75+s rw
…………………………………………….(3.2)
Dimana: PI = Productivity index, bbl/day/psi Q = flow rate, bbl Pr = Tekanan reservoir, psi Ko = Permeabilitas efektif, md Pwf = Tekanan alir dasar sumur, psi h = net thickness, ft μo = viskositas, cp Bo = Faktor volume formasi, bbl/STB re = radius terluar, ft rw = radius sumur, ft s = Skin
3.1.2
I nflow Performance Relationship (IPR) dengan Metode Vogel1:482) Inflow Performance Relationship adalah kurva hubungan antara beda
tekanan antara tekanan reservoir (Pr) dan tekanan alir dasar sumur (Pwf) dengan laju produksi fluida sumur tersebut. Vogel (1968) menggunakan pemodelan komputer untuk membuat IPR dalam beberapa hipotesa reservoir minyak jenuh yang berproduksi pada kondisi yang bervariasi. Vogel menyederhanakan perhitungan
IPR
dan
menyatakannya
dalam
bentuk
tidak
berdimensi
(dimensionless). Ia menyederhanakan IPR dengan memperkenalkan parameter
dimensionless seperti:
dimensionless pressure =
Pwf Pr
…………………………………………….(3.3)
12
dimensionless rate =
Qo Qomax
...…………………………………………….(3.4)
Vogel memplot kurva IPR tak berdimensi untuk semua kondisi reservoir dan menyimpulkan hubungan antara parameter dimensionless:
Qo
Qomax
= 1 - 0.2
Pwf Pwf - 0.8 Pr Pr
2
………………………………………(3.5)
Dimana: Qo
= produksi minyak pada Pwf
(Qo)max
= produksi minyak maksimum pada saat tekanan bawah sumur nol
Pr Pwf
= tekanan reservoir = tekanan alir sumur
Metode Vogel dapat diperluas untuk air terproduksi dengan mengganti dimensionless rate menjadi QL/(QL)max dimana
Ql = Qo + Qw
………………………………………………………………..(3.6)
Ini sudah terbukti untuk sumur yang memproduksi air terproduksi hingga 97%. Metode ini membutuhkan data berikut:
Tekanan reservoir saat ini (Pr)
Tekanan bubble-point (Pb)
Rate produksi minyak (Qo) pada tekanan alir sumur (Pwf)
13
3.1.4
Gradien Tekanan Cairan
Gradient tekanan cairan adalah besarnya perubahan kolom cairan dalam setiap pertambahan kedalaman, biasanya dalam satuan psi/ft. Tekanan gradient dapat dicari dengan menggunakan specific gravity cairan, berat jenis cairan, atau dengan derajat API cairan. tekanan gradient dapat dinyatakan dalam rumus:
Gradien Tekanan Cairan = 0.433×SG cairan
…...……………………….(3.7)
Gradien Tekanan Cairan = 0.052×BJ Cairan
……………………………(3.8)
Gradien Tekanan Cairan = 0.433×
141.5
……………………………(3.9)
131.5 + °API 3.1.5
Gradien Tekanan Gas
Seperti halnya dengan cairan, karena berat kolom vertikal gas, maka tekanan gas akan berbeda pada setiap kedalaman sumur, tekanan pada suatu kedalaman yang bertambah karena adanya berat kolom gas dapat ditentukan dengan grafik.
Gambar 3.1 Inflow Performance Relationship
14
1:456)
3.2
Prinsip Sumur Gas lift
Metoda gas lift adalah salah satu metoda artificial lift yang sudah banyak digunakan sejak zaman dahulu. Cara kerja gas lift adalah dengan penginjeksian gas bertekanan ke beberapa titik di dalam sumur. Gas tersebut kemudian masuk ke dalam tubing melalui katup sembur buatan atau biasa disebut gas lift valve. Gas lift dapat digunakan pada sumur-sumur yang memiliki GLR yang tinggi, memiliki problem kepasiran, atau densitas fluida yang berat. Gas yang diinjeksikan ke dalam sumur mengakibatkan berat jenis fluida menjadi lebih rendah dan gradient tekanan di kolom ikut berubah. Sehingga, selisih antara tekanan reservoir dan tekanan alir dasar sumur menjadi lebih rendah. Dengan demikian fluida mengalir dari dasar sumur ke atas permukaan. 3.3
Sumur Gas lift Berdasarkan Cara Penginjeksian Gas
1. Continuous Flow Dalam continuous flow, gas bertekanan tinggi terus menerus diinjeksikan ke dalam sumur untuk meringankan kolom fluida sehingga selisih antara tekanan alir bawah sumur dengan tekanan reservoir cukup untuk mengalirkan fluida ke permukaan tanah dengan laju produksi yang diinginkan. metode ini digunakan pada sumur dengan produktivitas tinggi dan tekanan bawah sumur yang tinggi. 2. Intermitten Flow Dalam intermitten flow, gas diinjeksikan secara bertahap dalam waktu yang ditentukan. Metoda ini cocok untuk sumur dengan tekanan formasi
15
yang tinggi tetapi memiliki productivity index yang rendah atau sumur dengan productivity index yang tinggi tetapi memiliki tekanan formasi yang rendah.
3:97)
Gambar 3.2 Contoh Pengaplikasian Gas lift
3.4
Sistem Instalasi Sumur Gas lift
Terdapat tiga macam sistem instalasi sumur gas lift , yaitu open installation, semi-closed installation, dan closed installation. 3.4.1
Open I nstallation5:245) Pada instalasi ini, tubing string dipasang ke dalam sumur tanpa
menggunakan packer. Gas diinjeksikan melalui annulus casing-tubing dan fluida keluar melalui tubing. Biasanya, instalasi ini cocok untuk continuous flow. Walapun ada kemungkinan digunakan pada sumur intermittent flow, tetapi pada saat packer tidak mungkin dipasang pada suatu sumur.
16
3.4.2
5:247)
Semi-Closed Installation
Pada instalasi ini, tubing string dipasang ke dalam sumur dan dipasang packer pada bagian bawah rangkaian, tetapi tanpa standing valve. Packer berfungsi untuk memisahkan tubing dari annulus. Keuntungan dari penggunaan instalasi ini adalah: 1. Fluida dari formasi tidak dapat memasuki annulus karena adanya packer. 2. Setelah unloading instalasi pertama kali, produksi startup menjadi mudah karena unloading annulus tidak begitu perlu. 3.4.3
Closed I nstallation5:248) Pada instalasi ini, rangkaian tubing dipasang ke dalam sumur dan dipasang
packer.
Perbedaan
instalasi
ini
dengan
semi-closed
installation
adalah
dipasangnya standing valve pada tubing shoe. Sumur dengan instalasi ini biasanya menggunakan cara intermitten. Standing valve menghilangkan efek dari tekanan
gas lift pada formasi. Tabel 3.1 Penentuan Sistem Injeksi dan Tipe Instalasi Tekanan PI
Formasi
Sistem Injeksi
Tipe Instalasi
Tinggi
Tinggi
Continuous
Semi-Closed
Tinggi
Rendah
Intermitten
Closed
Rendah
Tinggi
Intermitten
Closed
Rendah
Rendah
Intermitten
Closed
17
3:125)
Gambar 3.3 Jenis-jenis Instalasi Gas lift
3.5
Tinjauan Gas lift Valve
3.5.1
Gas lift Valve Berdasarkan Pengatur Tekanan Operasinya
1. Mechanically controlled valve
Gas lift valve diatur dari permukaan dengan bantuan peralatan wireline, drop bar, dsb. 2. Pressure-operated valves
Gas lift valve buka dan menutup dengan tekanan. Tekanan tersebut dapat berasal dari casing atau tubing. Tekanan yang berasal dari casing disebut casing pressure operated valve , sedangkan dari tubing disebut
tubing pressure operated valve.
18
i) Casing Pressure Operated Valve Pada dasarnya valve ini akan bekerja karena pengaruh tekanan casing sebagai faktor yang dominan, namun tekanan tubing juga mempunyai pengaruh. Casing pressure operated valve ini masih dibedakan lagi menjadi dua jenis, yaitu unbalance valve dan balance valve.
a. Unbalanced Valve Katup gas lift disebut unbalanced jika pada saat tekanan membuka dan menutup dipengaruhi oleh tekanan produksi (tubing), yang berarti kondisi katup pada saat membuka atau menutup tergantung dari besarnya tekanan produksi.
5:185)
Gambar 3.4 Skema Unbalanced Valve
1.
Saat valve tertutup, siap untuk membuka pada tes dimana
Pt=0. Gaya yang menutup valve (Fc)
Fc = Pd Ab
………...……………………………….(3.10)
19
Gaya yang membuka valve (Fo)
Fo = Pvo Ab-Av
……………….……………………(3.11)
Persamaan kesetimbangan gaya adalah:
Pd Ab = Pvo Ab-Av
………….……………………(3.12)
Bila dibagi dengan Ab, menjadi:
Pd = Pvo 1-
Av
Ab
……………………………………...(3.13)
2. Saat valve tertutup, siap untuk membuka di kedalaman Gaya yang menutup valve (Fc) sama seperti pada persamaan (3.10). Gaya yang membuka valve (Fo)
...……………………………(3.14)
Fo = Pc Ab-Av + Pt Av
Persamaan kesetimbangan gaya yang terjadi adalah:
Pd Ab = Pc Ab-Av + Pt Av
………………………..(3.15)
Bila dibagi dengan Ab,
Pd = Pc 1-
Av Ab
+ Pt Av Ab
20
……………….………….(3.16)
Av Ab 1- Av Ab
Pd - Pt Pc =
Bila
Av Ab
Pc =
=R, maka
1-R
Pd-Pt R
Adapun
………………………………………
(3.18)
(1-R) disebut dengan tubing effect (TE)
Pd-Pt R
Sedangkan 3.
………...………………...(3.17)
R
1-R
disebut tubing effect factor (TEF)
Saat valve terbuka, siap untuk menutup di kedalaman Gaya yang menutup valve (Fc) sama seperti yang terdapat pada persamaan (3.10). Gaya yang membuka valve:
Fo = Pc Ab-Av + Pc Av
…..…………………….......(3.19)
Persamaan kesetimbangan gaya adalah:
Pd Ab = Pc Ab-Av + Pc Av
PdAb = Pc(Ab)
……………….……..(3.20)
…………….………..(3.21)
…………….………..(3.22)
Pd = Pc = Pvc
21
4. Pc = Pvc = tekanan casing yang diperlukan saat valve akan menutup pada kedalaman tertentu. Dengan demikian, selisih antara tekanan buka dan tekanan tutup (P) adalah:
……………………..........(3.23)
P = Pvo - Pvc
P=
P=
P=
Pd - Pt(R) (1-R)
………………………......(3.24)
- Pd
Pd - Pt R - Pd + Pd(R) (1-R) R
………………………......(3.25)
...………...………………(3.26)
(Pd-Pt)
1-R
Sedangkan
1− adalah TEF, maka
P = TEF(Pd-Pt) …………………………………………(3.27)
b. Balanced Valve Mekanisme kerja membuka dan menutupnya valve ini adalah sepenuhnya merupakan pengaruh tekanan casing, sedangkan tekanan relatif tubing tidak berpengaruh. Oleh karena itu, dalam hal ini tidak terdapat perbedaan tekanan antara saat valve membuka maupun saat valve akan menutup.
22
Saat valve akan membuka sama dengan saat valve akan menutup. Gaya yang menutup valve (Fc) sama seperti yang terdapat pada persamaan (3.17). Gaya yang membuka valve
……………….………………...(3.28)
Fo = Pc Ab-Av + Pc Av
5:206)
Gambar 3.5 Skema B alanced Valve
Persamaan kesetimbangan gaya adalah:
Pd Ab = Pc Ab-Av + Pc Av
…………………………….(3.29)
Pd Ab = Pc(Ab)
…………………………….(3.30)
Pd = Pc = Pvc
…………………………….(3.31)
ii) Tubing Pressure Operated Valve Konstruksi valve ini hampir sama dengan casing pressure operated valve, tetapi tekanan tubing akan bekerja pada luas permukaan valve
23
lebih besar (bellow). Sedangkan tekanan casing bekerja pada permukaan valve lebih kecil (port valve).
1. Persamaan kesetimbangan gaya yang terjadi adalah sebagai berikut:
Pd Ab = Pt Ab-Av + Pc Av
…………………….…...…(3.33)
Pd = Pt 1-R + Pc R
Pt = Pvo =
Di sini
Pd - Pc(R)
(1-R)
Sedangkan
…………………………….(3.34)
(1-R)
Pc(R)
………....…………………(3.32)
disebut casing effect (CE)
R (1-R)
disebut casing effect factor (CEF)
2. Saat valve terbuka dan akan menutup, persamaan kesetimbangan adalah:
Pd Ab = Pt Ab-Av + Pt Av
…………...…………..........(3.35)
3. Dan saat valve tertutup dan akan membuka (kondisi tes) dimana Pc = Pt = 0
Pd Ab = Pt Ab-Av
Maka Pt = Ptro =
.…………………………..…………..(3.36)
Pd (1-R)
24
3.5.2
Gas lift Valve Berdasarkan Tenaga Pendorong Gas lift valve berdasarkan tenaga pengatur untuk beerjanya valve, dapat
dibagi menjadi tiga macam yaitu: a. Differential Valve Differential Valve merupakan jenis katup gas lift yang dilengkapi dengan pegas yang prinsip kerjanya karena adanya tekanan yang seimbang antara tekanan tubing ditambah tekanan pegas terhdap tekanan casing, dimana pada kondisi normal, valve terbuka. b. Valve dengan Bellows Valve dengan bellows adalah jenis gas lift valve yang dilengkapi dengan bellow bertekanan untuk menahan gaya dai tekanan casing maupun tekanan tubing di kedalaman sumur. c. Valve dengan Spring dan Bellows Valve dengan spring dan bellows merupakan kombinasi dari kedua jenis katup di atas. 3.5.3
Gas lift Valve Berdasarkan Penempatannya Katup gas lift pada kondisi operasi di dalam sumur ditempatkan atau
didudukkan pada mandrel dan menurut penempatannya, kaup gas lift dibedakan menjadi dua macam, conventional valve dan retrievable valve.
a. Conventional Valve Conventional gas lift valve ditempatkan atau didudukkan pada mandrel jenis conventional yaitu katup yang diletakkan diantara tubing dan casing
25
pada rangkaian tubig, saat katup akan dicabut karena adanya kerusakan katup maupun perencanaan ulang terhadap katup, maka katup akan dicabut bersamaan dengan rangkaian tubing.
b. Retrievable Valve Retrievable valve merupakan jenis katup yang diletakkan pada side pocket mandrel (SPM) yaitu sebuah mandrel yang mempuyai dudukan katup di dalamnya dan dibuat sedemikian rupa sehingga tidak akan mengurangi
inside diameter (ID) tubing tersebut. Kemudian apabila katup akan dicabut, cukup hanya mencabut katup yang dikehendaki dengan sebuah alat wireline unit.
Gambar 3.6 Valve dengan Spri ng dan B ellows
26
Gambar 3.7 Conventionaldan Retrievable Mandrel
3.6
Desain Continuous Flow Gas lift
3.6.1
Data Teknik Sumur
Dalam perencanaan sumur gas lift, ada beberapa parameter yang dibutuhkan, salah satunya adalah data teknik. Data teknik sumur yang diperlukan dalam perencanaan suatu sumur continuous gas lift adalah:
Kedalaman sumur
Interval perforasi
Diameter tubing
Diameter casing
Tekanan static dasar sumur
Tekanan alir dasar sumur
Productivity index (PI)
GLR formasi
27
Laju produksi
Kadar air
SG gas injeksi
API gravity minyak
Temperatur permukaan
Temperatur dasar sumur
Tekanan operasi
Tekanan kick-off
Tekanan kepala sumur Selain data-data tersebut, diperlukan juga prosedur perencanaan seperti
menentukan point of injection (POI) serta point of balance (POB), spasi katup, ukuran port dan tekanan kerja katup, serta rate gas injeksi yang diperlukan. 3.6.2
Penentuan Letak POI dan POB
Prosedur penentuan letak point of injection (POI) adalah sebagai berikut: 1. Buat skala pada kertas grafik untuk kedalaman (depth) pada sumbu tegak dan tekanan (pressure) pada sumbu datar, dengan titik 0 berada di ujung kiri atas. 2. Hitung tekanan alir dasar sumur (FBHP) berdasarkan PI yang diketahui dan besarnya laju produksi yang diinginkan, kemudian plot pada kedalaman total (middle perforation) 3. Buat garis gradient tekanan alir (Gfb) dari FBHP dengan menggunakan grafik pressue traverse yang telah ada, berdasarkan diameter tubing, GLR
28
formasi, kadar air, dan laju produksi yang diharapkan, atau bisa juga dengan menarik garis lurus sejajar dengan gradient tekanan statis. 4. Plot tekanan operasi injeksi dan tekanan tendang pada garis kedalaman 0 ft. 5. Buat kurva gradient tekanan gas injeksi dimulai dari Pso sampai memotong garis Gfb pada langkah 3, dimana gradient tekanan gas akan bertambah setiap 1000 ft sebesar yang terdapat pada grafik koreksi tekanan gas (lampiran 3) dan titik ini disebut titik kesetimbangan atau
point of balance (POB) yaitu titik dimana tekanan di annulus casing sama dengan tekanan dalam tubing. 6. Kurangi titik kesetimbangan (POB) dengan 100 psi masih pada gradient tekanan alir (Gfb) pada langkah 3, maka titik ini merupakan titik injeksi gas (point of injection ). 7. Buat kurva gradient tekanan alir minimum tubing diatasa titik gas injeksi (Gfa) dimulai dari teknan kepala sumur (Pwh) dengan menggunakan grafik pressure traverse yang sama dengan langkah 3, namun dengan GLR yang sesuai sehingga dapat bertemu pada titik injeksi gas (POI) dan GLR yang sesuai tersebut merupakan GLR total. 3.6.3
Penentuan Rate Gas Injeksi yang Diperlukan
Untuk menentukan banyaknya gas yang diinjeksikan maka dapat digunakan persamaan:
Qgi = Ql GLRt-GLRf
…..…………………………………….……(3.37)
29
Dimana: Qgi Ql GLRt GLRf
= laju alir gas yang diinjeksikan, kscfd = laju alir produksi yang diharapkan, stb/d = Gas-Liquid Ration total (GLR di atas titik injeksi) = Gas-Liquid Ratio formasi (GLR di bawah titik injeksi)
5:260)
Gambar 3.8 Penentuan POI dan POB
3.6.4
Penentuan Letak dan Spasi Katup
Prosedur dalam penentuan spasi katup (jarak antara katup) secara grafis maupun secara matematis.
a. untuk secara grafis adalah sebagai berikut: 1. Plot harga Pso pada kertas grafik tekanan dengan kedalaman
30
2. Buat garis gradient gas injeksi dari titik Pso sesuai dengan berat kolom gas, garis ini disebut dengan Pc desain. 3. Dari haga FBHP Tarik garis gradient fluida sampai memotong garis gradient gas, dan titik perpotongan tersebut adalah POB. 4. Tentukan POI dengan POB dikurangi 100 psi 5. Dari POI, Tarik garis GLR total sampai pada titik Pwh. 6. Tentukan titik design surface pressure (Pwh desain) yaitu:
Pwhd = Pwh + 0.2 Pso-Pwh
..……………………..……........(3.38)
hubungkan titik Pwhd ini ke titik POI, garis ini sebagai garis Pwh desain. 7. Dari titik Pwh desain, tarik garis killing fluid gradients (0.465 psi/ft) sampai berpotongan dengan garis Pko. 8. Dari titik
perpotongan
tersebut,
tarik
garis mendatar sampai
berpotongan dengan garis Pwh desain, titik perpotongan ini merupakan letak kedalaman gas lift valve yang pertama. 9. Selanjutnya dari titik letak kedalaman gas lift valve yang pertama tadi, tarik garis sejajar dengan garis killing fluid gradients sampai memotong garis Pso, kemudian tarik garis mendatar ke kiri sampai memotong garis Pwh desain lagi yang merupakan letak gas lift valve yang selanjutnya, lakukan terus sampai pada POI (mencapai kedalaman katup operasi).
b. Untuk secara matematis adalah sebagai berikut:
31
1.
Penentuan letak katup teratas
L1 = 2.
Pko - Pwh
……………………………………………….(3.39)
Gs
Penentuan letak katup selanjutnya
DBV =
Pv@L - Pwh - Gfa(DVA) …………………………….(3.40) Gs
=+
…………………………….(3.41)
Dimana: Pko Pwh Gfa Gs DVA DBV DOV
3.6.5
= kick-off pressure = Well head pressure = Gradien tekanan aliran = Gradien statik = Distance valve above = Distance between valve = Distance of valve
Penentuan Tekanan Kerja Katup
1. Tentukan opening pressure at valve depth (Po) untuk tiap-tiap valve dari garis Po 2. Tentukan desain tubing pressure at valve depth (Pt) dari garis Pt desain (Pwh desain) 3. Hitung closing pressure at depth atau dome pressure at depth (Pbt) masing-masing valve dengan:
Pbt = Po 1-R + Pt × R
…………………………………………..(3.42)
32
4. Hitung dome pressure di permukaan (@60 F) untuk memenuhi Pbt pada temperature valve di dalam sumur.
Pb = Ct (Pbt)
……………………………………………………….(3.43)
5. Hitung Ptro (Test rack opening pressure @60 F) atau Pvo dan Ptro@depth, sebagai berikut:
Pvo =
Pb
…………...…………………………………(3.44)
1-R
PTRO@depth
Pbt = 1-R
……………………………………………...(3.45)
3:137)
Gambar 3.9 Operasi Continuous Flow
33
IV. ANALISA CONTI NUOUS GAS LI F T SUMUR SKW-X DI LAPANGAN SUKOWATI JOB PERTAMINA -PETROCHINA EAST JAVA
4.1
Dasar Pertimbangan Pemilihan Metode ContinuousFlow Gas lift pada SKW-X
Sumur ini mulai di bor pada September 2014 dan selesai pada November 2014. Pada saat akan dimulai produksi, dilakukan observasi dan sumur tidak mengeluarkan fluida ( no flow) juga tidak ada indikasi terdapat hidrokarbon. Beberapa kali dilakukan perforasi tetapi hasilnya tetap sama sehingga pada akhir 2014 sumur ditutup ( shut-in). Pada bulan Februari 2015, dilakukan pengasaman dan sumur tetap tidak
flowing, tetapi terdapat indikasi adanya hidrokarbon. Pada awal Maret 2015 sumur dipasang metoda ESP ( Electric Submersible Pump). Hingga pada Mei 2016, pompa mengalami masalah dan akhirnya dilakukan perbaikan pada ESP. Pada awal Agustus 2016 , pompa kembali mengalami masalah dan dilakukan perbaikan, tetapi tidak lama setelah itu, pompa kembali bermasalah. Penyebab dari kerusakan pompa adalah pompa tersumbat oleh cairan yang kotor. Cairan tersebut diperkirakan berasal dari killing fluid pada workover sebelumnya atau berasal dari sumur itu sendiri. Pada akhir September 2016, direncanakan untuk pemasangan gas lift.
34
4.2
Pengadaan Gas Bertekanan Tinggi
Gas untuk pengoperasian gas lift berasal dari sumur SKW-Y yang berjarak tidak jauh dari sumur SKW-X. Setelah keluar dari sumur SKW-Y, gas menuju separator V-200 untuk dipisahkan dari air dan minyak. Gas yang keluar dari separator masih bertekanan tinggi sehingga gas langsung menuju sumur SKW-X tanpa dibantu kompressor. Tidak semua gas dari sumur SKW-Y dialirkan menuju sumur SKW-X, sebagian lagi masuk kedalam sistem.
Jenis Instalasi Sumur ContinuousGas lift SKW-X
4.3
Sumur SKW-X berjenis semi-closed installation, yang artinya terdapat
packer tetapi tidak memiliki standing valve. Gambar penampang sumur ( wellbore diagram) dapat dilihat pada lampiran 5.
4.4
Peralatan pada Sumur ContinuousGas lift SKW-X
4.4.1
Peralatan di Atas Permukaan:
1. Christmas tree Christmas tree berfungsi utuk mengatur arah aliran fluida yang keluar dari dalam sumur.
2. Master Valve Katup ini sebagai katup utama sumur untuk mengalirkan fluida dari bawah ke permukaan.
35
3. Choke valve Alat ini berfungsi untuk mengatur laju produksi fluida dari suatu sumur 4. Surface Safety Valve (SSV) alat ini berfungsi sebagai pengaman bila terjadi kegagalan sistem pada suatu sumur (bila terjadi low pressure/high pressure ). Alat ini akan memberikan sinyal kepada shut down valve untuk menutup sumur. 5. Shut Down Valve (SDV) Prinsip kerja alat ini sama seperti surface safety valve
6. High-Low Pilot Katup ini merupakan katup kecil yang mengontrol kerja dari SSV dan SDV. Alat ini bekerja secara pneumatic sehinnga jika terjadi high/low
pressure di dalam tubing maka alat ini akan memutus aliran fluida dan menutup SSV dan SDV. 4.4.2
Peralatan di Bawah Permukaan:
1. Gas lift valve Katup ini sebagai tempat masuknya gas injeksi dari annulus ke dalam tubing. 2. Gas lift mandrel Tempat dudukan gas lift valve. 3. Surface Controlled Subsurface Safety Valve (SCSSV) Atau disebut juga indirect controlled subsurface safety valve . Safety valve ini bekerja dengan tekanan hidrolik yang dikontrol dari permukaan melalui control line yang dihubungkan ke safety valve landing nipple didalam
36
sumur. Jika tekanan hidrolis dari permukaan ditiadakan atau hilang, maka safety valve akan menutup.
4. Packer Penyekat antara tubing dengan casing (annulus). 5. Sliding Side Door (SSD) Penghubung antara ruang dalam tubing dengan annulus untuk kegiatan tertentu, juga dapat memutuskan ruang dalam tubing dengan annulus.
6. Landing Nipple Dipasang dibeberapa tempat dalam rangkaian tubing dalam sumur, dan dipergunakan sebagai tempat duduknya locking mandrel
Gambar 4.1 X-mas tree Sumur S KW-X
37
Gas lift Valve pada Sumur ContinuousGas lift SKW-X
4.5
Terdapat lima katup gas lift pada sumur SKW-X. Katup gas lift yang dipakai adalah conventional injection-pressure-operated Camco J-20 dengan ukuran port ¼ inci. Gas lift mandrel yang digunakan berjenis C-series. Dikarenakan gas lift yang dipakai masih bersifat konvensional, maka dalam perawatan gas lift harus menggunakan derrick (rig) yang berarti harus mencabut tubing dari dalam sumur.
Valve Type
Tabel 4.1 Spesifikasi Valve Camco J-20 Port OD Ab Av Valve size Av/Ab Description In Sq in. In Sq in.
1.5” 0.77
J-20
PPEF
3/16 0.029 0.038 0.040 1/4 0.051 0.066 0.071 5/16 0.079 0.103 0.115 3/8 0.113 0.147 0.172
Unbalance, bellows charged
7/16 1/2
0.154 0.200
4.6
Hasil Analisa Sumur ContinuousGas lift SKW-X
4.6.1
Data-Data Sumur ContinuousGas lift SKW-X
0.200 0.260
1. Data Perhitungan a. Tekanan formasi rata-rata (Pws)
: 2600 psi
b. Tekanan sembur sumur (Pwf)
: 650 psi
c. Temperatur formasi (Tbh)
: 263 deg.F
d. Kadar Air
:4%
e. Specific gravity air formasi
: 1.07
f. Specific gas gravity
: 0.71
g. Specific gravity minyak
: 0.831
38
0.250 0.351
4.6.2
h. Kedalaman tengah perforasi
: 6250 ft
i.
Laju injeksi gas tersedia (Qinj)
: 3.1 MMscfd
j.
Tekanan injeksi gas tersedia
: 450 psi
k. Tekanan kepala sumur (WHP)
: 150 psi
l.
: 3.5/3 inch
Ukuran tubing OD/ID
m. Tekanan kick off (Pko)
: 450 psi
n. Tekanan operasi di permukaan (Pso)
: 420 psi
o. Perkiraan laju produksi kotor
: 607 BFPD
p. Ukuran port
: ¼ inch
Hasil Penentuan Grafik IPR dengan Metode Vogel
1. Menentukan PI dari formasi
PI =
PI =
Q (Pr-Pwf) 607 (2600-650)
= 0.31 bpd/psi
2. Menentukan Ql maksimum pada Pwf = 650 psi Ql
Qlmax 607
Qlmax
2
= 1 – 0.2
Pwf – 0.8 Pwf Pr Pr
= 1 – 0.2
650 650 2600 – 0.8 2600
607
Qlmax = 0.9 (Ql) max = 674 bpd 3. Menentukan Ql tiap Pwf 1) Pwf = 2500 psi
39
2
2
Ql 674
= 1 – 0.2
2500 – 0.8 2500 = 46 bpd 2600 2600
2) Pwf = 2000 psi 2
= 251 bpd
Ql = 1 – 0.2 2000 – 0.8 2000 674 2600 2600 3) Pwf = 1500 psi
2
Ql 674
= 1 – 0.2
1500 1500 = 416 bpd – 0.8 2600 2600
4) Pwf = 1000 psi 2
Ql 674
= 1 – 0.2
1000 – 0.8 1000 = 542 bpd 2600 2600
5) Pwf = 500 psi 2
Ql 674
= 1 – 0.2
500 500 2600 – 0.8 2600 = 628 bpd
4. Menggambar grafik IPR sesuai dengan hasil di atas
3000 2500 ) 2000 g i s p ( e r 1500 u s s e r P1000
500 0 0
100
200
300
400
500
Flow rate (bbls/d)
Gambar 4.2 Grafik IPR SKW-X
40
600
700
800
4.6.3
Penentuan Letak POI dan POB Sumur ContinuousGas lift SKW-X
Prosedur pengerjaan 1. Plot skala kedalaman (0-6250 ft) pada sumbu vertikal 2. Plot skala tekanan pada sumbu horizontal 3. Tentukan static bottom hole pressure (SBHP) (2600 psig pada kedalaman 6250 ft) 4. Tentukan flowing bottom hole pressure (FBHP) (650 psig pada kedalaman 6250 ft) 5. Dari titik SBHP, buat garis gradient killing fluid yaitu 0.456 psi/ft 6. Dari titik FBHP tarik garis aliran sesuai dengan grafik vertical tubing
performance yang sesuai. 7. Plot titik tekanan Pko dan data tekanan operasi di permukaan dalam hal ini:
Pko = 450 psig
Pso = 420 psig
Kedua titik ini diplot pada kedalaman nol.
8. Buat garis gradient tekanan (kebawah) dari titik (Pko – 50) dan Pso dengan memperhitungkan berat kolom gas. Untuk itu digunakan grafik.
SG gas = 0.7, Pko = 450 psig gradien gas = 12 psi/1000 ft
SG gas = 0.7, Pso = 420 psig gradient gas = 11 psi /1000 ft
Maka tekanan pada 2000 ft adalah o
Pko = 450 + (12 × 2) = 474 psi
o
Pso = 420 + (11 × 2) = 442 psi
41
9. Potongkan garis-garis yang dibuat pada langkah 6 dan 8 diatas. Perpotongan garis operating casing pressure dan garis tekanan aliran (dalam langkah 7) merupakan point of balance (POB). 10. Tekanan pada titik keseimbangan dikurangi 100 psig. Garis ini akan berpotongan dengan garis gradient tekanan aliran dan perpotongan ini disebut point of injection (POI). 4.6.4
Penentuan Tekanan Kerja Katup
1. Katup Pertama Po (opening pressure at valve depth) = 450 psi Pt (tubing pressure at valve depth) = 250 psi R (Av/Ab) = 0.066
( )
Pbt dome pressure at depth) = Po 1-R + Pt × R
(
)
Pbt = 450 1-0.066 + 250 × 0.066 = 437 psi
Pb dome pressure at surface) = Ct (Pbt) ○
T= 97 F , maka Ct = 0.928 (dapat dilihat pada lampiran 2) Pb = 0.928 × 437 = 406 psi Ptro (test rack opening @60○F = Pb 1-R
Ptro =
406 0.934
= 435 psi
Ptro@depth =
Ptro@depth =
Pbt 1-R 437 0.934
= 468 psi
42
2. Katup Kedua Po = 435 psi Pt = 260 psi R = 0.066
(
)
Pbt = 435 1-0.066 + 260 × 0.066 = 423 psi ○
T= 104 F, maka Ct = 0.914 Pb = 0.914 × 423 = 387 psi 387 Ptro = 0.934 = 414 psi Ptro@depth =
423 0.934
= 453 psi
3. Katup Ketiga Po = 420 psi Pt = 275 psi R = 0.066
(
)
Pbt = 420 1-0.066 + 275 × 0.066 = 410 psi ○
T = 120 F, maka Ct = 0.886 Pb = 0.886 × 410 = 363 psi 363 Ptro = 0.934 = 389 psi Ptro@depth =
410 0.934
= 439 psi
4. Katup keempat Po = 405 psi Pt = 285 psi
43
R = 0.066
Pbt = 390 1-0.066 + 290 × 0.066 = 397 psi ○
T = 134 F, maka Ct = 0.863 Pb = 0.863 × 397 = 343 psi 343 Ptro = 0.934 = 367 psi Ptro@depth =
397 0.934
= 425 psi
5. Katup kelima Po = 390 psi Pt = 290 psi R = 0.066
(
)
Pbt = 390 1-0.066 + 290 × 0.066 = 383 psi ○
T = 140 F, maka Ct = 0.853 Pb = 0.853 × 383 = 327 psi 327 Ptro = 0.934 = 350 psi Ptro@depth =
383 0.934
= 410 psi
6. Katup Keenam Po = 375 psi Pt = 300 psi R = 0.066
(
)
Pbt = 375 1-0.066 + 300 × 0.066 = 370 psi ○
T = 150 F, maka Ct = 0.838
44
Pb = 0.838 × 383 = 327 psi 327 Ptro = 0.934 = 350 psi 370 Ptro@depth = 0.934 = 396 psi 4.6.5
Penentuan Letak dan Spasi Katup Sumur ContinuousGas lift SKW-X
Diketahui: Pko
= 450 psi
Pwh
= 150 psi
Gradien fluida statik = 0.456
1. Menentukan Pwh desain
Pwhd = Pwh + 0.2 Pso-Pwh
Pwhd = 150 + 0.2 (420-150) = 205 psi 2. Letak Katup Teratas L1 =
Pko – Pwh Gs
– 250 = 4500.456 = 537 ft
3. Spasi katup antar katup ( distance between valve) a. Katup Kedua
DBV =
DBV =
d
Pv@L – Pwh – Gfa(DVA) Gs 435 – 205 – 0.025 (537) 0.456
= 468 ft
DOV = DVA + DBV = 537+475 = 1126 ft
45
b. Katup Ketiga
DBV =
420 – 205 – 0.025 (1012) 0.456
= 416 ft
DOV = DVA + DBV = 416 + 1012 = 1428 ft c. Katup Keempat
DBV =
405 – 205 – 0.025 (1428) 0.456
= 360 ft
DOV = DVA + DBV = 360 + 1428 = 1788 ft d. Katup Kelima
DBV =
390 – 205 – 0.025 (1788) 0.456
= 308 ft
DOV = DVA + DBV = 308 + 1788 = 2096 ft e. Katup Keenam
DBV =
375 – 205 – 0.025 (2096) 0.456
= 258 ft
DOV = DVA + DBV = 258 + 2096 = 2354 ft
4.6.6
Penentuan Rate Gas Injeksi yang Diperlukan
Dengan data berikut: Q
= 610 bpd
46
GLRf = 700 scf/bbl GOR 1.
= 1265 scfd/bopd
GLRt didapatkan dari well testing data GLR = GOR
[Persen100minyak]
GLR = 1265
96 [100 ] = 1214 scfd/bbl
2. Rate gas injeksi yang diperlukan
Qgi = 610(1214-700) = 313540 scfd = 0.313 MMscfd Qgi = Q GLRt-GLRf
4.6.7
Hasil Perhitungan
Dari perhitungan di atas, didapatkan hasil seperti berikut: Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Sumur SKW-X
Valve
Tv ○ ( F)
Pt (psi)
Po (psi)
R
Ct
1 2 3 4 5 6
96 104 120 134 140 150
250 260 275 285 290 300
450 435 420 405 390 375
0.066 0.066 0.066 0.066 0.066 0.066
0.928 0.914 0.886 0.863 0.853 0.838
Valve
Kedalaman (ft)
Pbt (psi)
Pb (psi)
Ptro
Ptro@d
(psi)
(psi)
1 2 3 4 5 6
537 1012 1428 1788 2096 2354
437 423 410 397 383 370
406 387 363 343 327 310
435 414 389 367 350 332
468 453 439 425 410 396
47
Gambar 4.3 Grafik Sumur Gas Lift SKW-X
48
Dari grafik tersebut, dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Garis biru tua pada kedalaman 6250 ft menandakan kedalaman
true vertical depth dari middle of perforation depth (kedalaman tengah perforasi) 2. Garis hijau putus-putus menandakan gas liquid ratio formasi, pada hal ini menggunakan grafik vertical flowing pressure gradient
tubing size 3’ ID, producing rate 1000 bbls/day, oil API gravity 35, gas specific gravity 0.65, dan GLR 700 3. Garis biru muda menandakan garis gradient tekanan Pko dan Pso dengan perubahan perubahan setiap 1000 ft 4. Dari perpotongan antara garis Pso dengan garis GLR 700 didapatkan point of balance pada kedalaman 4100 ft. Dengan mengurangi 100 psi dari titik POB tersebut, maka didapatkan point
of injection pada kedalaman 3050 ft. 5. Dari titik POI, tarik gradient tekanan alir sesuai dengan GLR total, yaitu 1200 scf/stb hingga memotong Pwh 205 psi.
49
V.
5.1
PENUTUP
Simpulan
Dari data yang telah disebutkan pada bab-bab sebelumnya, dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Sumur SKW-X adalah satu-satunya sumur di JOB P-PEJ yang menggunakan metoda gas lift sebagai artificial lift. Sumur ini berjenis
continuous flow dengan instalasi semi closed. Gas yang diinjeksikan ke sumur SKW-X berasal dari sumur SKW-Y. 2. Gas lift valve yang digunakan pada sumur ini berjenis pressure injected
operated conventional valve. Sumur ini menggunakan valve gas lift Camco J-20. 3. Point of injection terletak pada kedalaman 3100 ft, sedangkan point of
balance pada kedalaman 4280 ft. 4. Rate gas injeksi yang dibutuhkan pada pengoperasian gas lift adalah 0.313 MMscfd. 5.2
Saran
1. Disarankan untuk mengganti ke sistem Intermitten gas lift dikarenakan PI yang rendah. 2. Disarankan untuk mengubah instalasi gas lift menjadi closed installation. 3. Disarankan untuk mengganti dari conventional gas lift valve menjadi retrievable gas lift valve.
50
junDAFTAR PUSTAKA
1. Ahmed, T. 2001. “Reservoir Engineering Handbook”. Gulf Professional Publishing, Texas. 2. Brown, K.E. 1980. “The Technology of Artificial Lift Methods Volume 1”. PennWell Publishing Company, Tulsa. 3. Brown, K.E. 1980. “The Technology of Artificial Lift Methods Volume 2A”. PennWell Publishing Company, Tulsa. 4. Indarti, A. 2008. “Evaluasi Desain Continuous Flow Gas Lift di Sumur KS-299 Kaji Field Rimau Asset PT Medco E&P Indonesia Sumatera Selatan”. KKW. STEM Akamigas, Cepu. 5. Takacs, G. 2005. “Gas Lift Manual”. PennWell Corporation, Tulsa. 6. -------.1999. “Recommended Practice for Design of Continuous Flow Gas Lift Installations Using Injection Pressure Operated Valves”.
API
Publishing Services, Washington D.C. 7. -------.2016. “INSTALASI GAS LIFT ALIRAN CONTINUOUS SKWX”. JOB Pertamina-Petrochina East Java, Tuban.
51
LAMPIRAN
Lampiran 1. Lapangan Sukowati JOB P-PEJ
52
Lampiran 2. Faktor Pengoreksi Temperatur
53
Lampiran 3. Gradien Kolom Gas
54
Lampiran 4. Gas Lift Valve Specification
55
Lampiran 5. SK W-X Well Profile
56
Lampiran 6. Well Testing Data Sheet SKW-X
57
Lampiran 7. Pressure Traverse
58
59
