Perencanaan Well Completion Untuk Pencegahan Terjadinya Water Coning Dan Gas Coning

ABSTRAK

Dalam proses produksi minyak seringkali didapati masalah water dan gas coning. Gejala water dan gas coning ini diindikasikan oleh breaktrough air dan gas yang terlalu dini. Water dan gas coning dapat terjadi karena produksi sumur berlebihan dan melewati kondisi aliran kristis, sehigga sejumlah air yang berada di aquifer dan gas yang berada di tudung gas ikut terproduksi dalam aliran fluida reservoir.

Water dan gas coning yang yang terjadi dapat memberikan pengaruh negatif terhadap perolehan minyak. Oleh karena itu perlu dilakukan usaha pencegahan sejak awal proses produksi berlangsung, salah satunya adalah perencanaan well completion. Dengan perencanaan well completion yang tepat dapat memperlambat terjadinya coning, sehingga produksi minyak optimum dapat dipertahankan dan ultimate recovery akan menghasilkan keekonomian lapangan yang optimal.

A.    PENDAHULUAN

Setelah pemboran mencapai target pemboran, maka sumur disiapkan untuk dikomplesi. Well completion merupakan pekerjaan tahap akhir dari operasi pemboran, dimana pekerjaan ini dimaksudkan untuk mempersiapkan suatu sumur pemboran menjadi sumur produksi. Adapun tujuan well completion adalah mengatur agar terjadi aliran fluida dari formasi produktif ke lubang sumur sampai kepermukaan. Dan juga, untuk memperoleh laju optimum dan mengatasi efek setiap lapisan produktif maka harus dilakukan pemilihan cara komplesi yang tepat serta ukuran peralatan yang sesuai untuk setiap sumur.

Water dan gas coning merupakan masalah yang serius dalam produksi minyak dilapangan baik pada sumur horisontal dan sumur vertikal. Produksi minyak yang mengalami water dan gas coning dapat mengurangi produksi minyak. Coning terjadi apabila air atau gas mengalir mendahului minyak dengan arah gerakan memotong bidang perlapisan batuan disekitarnya, karena permeabilitas vertikal batuan yang cukup tinggi sehingga memungkinkan air atau gas bergerak cepat dan mendahului minyak sehingga mengakibatkan terjadinya water coning atau gas coning pada sumur produksi.

B.     DASAR TEORI

1.      Well Completion

Well completion merupakan pekerjaan tahap akhir dari operasi pemboran, dimana pekerjaan ini dimaksudkan untuk mempersiapkan suatu sumur pemboran menjadi sumur produksi. Adapun tujuan well completion adalah mengatur agar terjadi aliran fluida dari formasi produktif ke lubang sumur sampai kepermukaan. Dan juga, untuk memperoleh laju optimum dan mengatasi efek setiap lapisan produktif maka harus dilakukan pemilihan cara komplesi yang tepat serta ukuran peralatan yang sesuai untuk setiap sumur.

Jenis – jenis well completion dapat dibagi menjadi tiga, yaitu :

a.       Formation Completion

Formation completion dapat dilakukan secara open atau secara cased hole completion yang diperforasi. Untuk menanggulangi masalah terproduksikanya pasir sehubungan dengan kondisi formasi dapat digunakan screen liner, gravel packing atau sand consolidation completion.

1.      Open-hole completion

Metode open-hole completion hanya cocok digunakan untuk formasi yang kompak atau tidak mudah gugur. Bila laju produksi cukup besar maka produksi dilakukan melalui casing. Pada metode ini, casing dipasang hanya sampai sampai pada puncak formasi produktif sehingga formasi produktif tidak tertutup secara mekanis, dengan demikian aliran fluida reservoir dapat langsung masuk ke dalam sumur tanpa halangan.

2.      Cased-hole completion

Metode cased-hole completion digunakan untuk formasi yang kurang kompak atau mudah gugur. Pada metoda ini casing produksi dipasang sampai dasar formasi produktif dan disemen selanjutnya diperforasi pada interval-interval yang diinginkan.

b.      Tubing Completion

Tubing completion secara umum dapat dibedakan menjadi tiga jenis yang didasarkan jumlah production string yang digunakan dalam satu sumur. Jenis-jenis tersebut adalah : Single completion, Commingle completion dan Multiple completion.

1.      Single completion

Merupakan metode completion yang hanya menggunakan satu production string dimana sumurnya hanya memiliki satu lapisan atau zona produktif. Berdasarkan kondisi reservoir dan lapisan batuan produktifnya, single completion dibedakan menjadi dua jenis, yaitu open hole completion dan perforated completion.

2.      Commingle completion

Metode ini dilakukan untuk sumur yang memiliki lebih dari satu lapisan atau zone produktif diproduksikan melalui satu production string. Jenis – jenis commingle completion antara lain :

a.       Single Tubing with Single Packer

b.      Single Tubing with Dual Packer

c.       Single Tubing Single Packer with Extra Tubing

d.      Single Tubing with Multiple Packer

3.      Multiple completion

Merupakan metoda yang digunakan untuk sumur yang memiliki lebih dari satu zona atau lapisan produktif, dimana tiap-tiap zona produktif diproduksikan sendiri-sendiri secara terpisah sesuai dengan produktivitas serta jarak masing-masing zona, sehingga dapat memaksimalkan perolehan minyak. Jenis – jenis multiple completion antara lain :

a.       Multiple Packer Completion

b.      Multiple Tubingless Completion

c.       Wellhead Completion

Wellhead suatu istilah yang digunakan untuk menguraikan peralatan yang terpaut pada bagian atas dari rangkaian pipa didalam suatu sumur untuk menahan dan menopang rangkaian pipa.

Metode wellhead completion dibagi menjadi dua, yaitu :

1.      Single Completion

Berdasarkan jenis peralatannya dibagi menjadi dua, yaitu :

a.       Tubing Head Untuk Single Completion

Tubing head ditempatkan diatas casing head dan berfungsi untuk menggantungkan tubing dan memberikan suatu pack off antara tubing string dan production string.

b.      Chrismast-Tree Untuk Single Completion

Chirtmast-tree merupakan suatu susunan dari katup-katup (valve) dan fitting yang ditempatkan diatas tubing head untuk mengatur serta mengalirkan fluida dari sumur. Pada umunya single completion menggunakan satu wing valve. Sedangkan peralatan christmast-tree terdiri dari:

·         Tubing head adapter                   

·         Master valve

·         Tee atau cross

·         Wing valve

·         Choke

·         Flow-line valve

2.      Multiple Completion

Berdasarkan jenis peralatannya dibagi menjadi dua, yaitu :

a.       Tubing Head Untuk Multiple Completion

Pada perencanaan tubing head untuk multiple completion agak berbeda dalam pemilihan ukuran mangkuk tubing headnya (tubing head bowl), dimana harus disesuaikan dengan ukuran dan jumlah tubing yang digunakan untuk dual completion, dengan dual completion tubing hanger.

b.      Chrismast-Tree Untuk Multiple Completion

Merupakan jenis christmas-tree yang digunakan pada sumur yang diproduksikan lebih dari satu tubing atau multiple completion “double wing christmas-tree”. Pemasangan christmas-tree jenis multiple paralel string well head dengan semua fitting, berada pada flange bagian atas tubing head. Sedangkan untuk christmas-tree yang digunakan sambungan jenis ulir, las dan flange yang berdiri sendiri serta dengan kesatuan yang lengkap, dipakai untuk tubing dengan ukuran: 11/4; 1¾; 2¾; 27/8; 3 atau 4 inchi.

2.      Water Coning Dan Gas Coning

Pada umunya reservoir hidrokarbon mempunyai tekanan yang selalu berubah dan cenderung untuk terus turun serta mempunyai permeabilitas yang tidak seragam. Dengan adanya drawdown pressure yang tinggi serta didukung adanya permeabilitas batuan yang tinggi maka akan mengakibatkan terjadinya coning. Coning terjadi apabila air atau gas mengalir mendahului minyak dengan arah gerakan memotong bidang perlapisan batuan disekitarnya, karena permeabilitas vertikal batuan yang cukup tinggi sehingga memungkinkan air atau gas bergerak cepat dan mendahului minyak sehingga mengakibatkan terjadinya water coning atau gas coning pada sumur produksi.

Apabila sumur diselesaikan secara perforasi kemudian diproduksikan maka tekanan disekitar lubang sumur akan turun sehingga gradien alir (flowing gradient) yang ditimbulkan cenderung untuk menurunkan bidang batas gas minyak dan menaikan bidang batas minyak air disekitar lubang bor sampai dicapai kondisi setimbang. Pada kondisi ini dua gradien yang berlawanan, yaitu gradien tekanan alir dan gradien hidrostatis (gaya gravitasi) menjadi seimbang. Jika laju produksi terlalu besar menyebabkan gradien alir yang tinggi disekitar lubang bor mengalahkan gaya gravitasi, sehingga kerucut air dan gas menjadi tidak stabil dan memasuki sumur.

Produksi minyak yang mengalami water dan gas coning dapat mengurangi produksi minyak yang cukup berarti, sehingga perlu untuk meminimalkan atau paling tidak menunda atau mencegah terjadinya coning terlalu dini.

Gejala water – gas coning dapat terjadi apabila memenuhi persyaratan sebagai berikut :

1. Tidak terdapat adanya lapisan impermeabel antara zona air dan zona fluida diatasnya sehingga memungkinkan air dapat mengalir ke dasar sumur.
2. Terjadi penurunan tekanan didasar sumur.
3. Mobilitas (k/µ) air ke dasar sumur lebih besar daripada mobilitas fluida di atasnya.
4. Jarak antara dasar sumur ke water level lebih kecil daripada radius pengurasan sumur (r_e).
5. Interval perforasi sumur berada di atas water level.

C.    PEMBAHASAN

Untuk reservoir yang terdapat WOC dan GOC metode yang dapat digunakan adalah metode perforated casing completion, karena metode ini dapat mengontrol ikut terproduksinya air atau gas, yaitu dengan mengatur interval dan posisi  perforasi. Disamping itu perforasi juga memberikan efek samping yang menguntungkan yaitu efek penembusan pelubangan ke dalam perforasi produktif.

Perencanaan Formation Completion

Hal-hal yang perlu direncanakan dalam Perforated Casing Completion adalah :

1.      Perhitungan Interval dan Posisi Perforasi

Penentuan interval perforasi dimaksudkan untuk mendapatkan suatu posisi dan panjang rangkaian perforasi optimum yang memberikan laju produksi maksimum tanpa ikut terproduksinya air dan gas.

2.      Perhitungan Density Perforasi

Yang dimaksud dengan density perforasi adalah jumlah lubang perforasi per satuan panjang (ft). Untuk mencegah terjadinya coning, faktor utama yang harus dibatasi adalah laju produksi water awal dari sumur tersebut akan membandingkan laju produksi dari sumur yang diperforasi (Qp) terhadap produktivitas sumur bila dikomplesi secara terbuka (Qo).

3.      Perhitungan Diameter Perforasi

Pengaruh dari diameter lubang perforasi akan berpengaruh pada harga kc/ku (permeabilitas crush zone/permeabilitas formasi) terhadap produktivity ratio.

4.      Perhitungan Faktor Skin Perforasi

Laju aliran dari formasi ke dalam sumur pada perforated casing completion, dipengaruhi oleh kerusakan (damage) dan lubang perforasi. Dalam hal ini keduanya dapat dikatakan sebagai skin yang sama secara kuantitatif dapat berharga positif atau negatif. Untuk selanjutnya masing-masing dinyatakan sebagai skin damage (Sd) dan skin perforasi (Sp).

5.      Perhitungan Pressure Drop Perforasi

Salah satu penyebab rendahnya productivitas sumur pada perforated completion adalah karena program pelubangan selubung (perforasi) yang tidak memadai. Apabila kondisi ini terjadi, akan berakibat timbulnya suatu hambatan terhadap aliran atau bertambahnya penurunan tekanan (pressure drop) dalam formasi.

Perencanaan Tubing Completion

Dasar dari perencanaan tubing completion adalah vertical flow performance, karena menjadi dasar utama dalam penentuan ukuran tubing dan analisa kehilangan tekanan pada tubing.

1.      Penentuan Ukuran Tubing

Perhitungan diameter tubing pada dasarnya merupakan pemilihan ukuran (diameter) tubing yang disesuaikan denagn laju aliran optimum sumur.

2.      Analisa Kehilangan Tekanan Pada Tubing

Perhitungan kehilangan tekanan selama terjadi aliran melalui pipa vertikal (tubing). Aliran minyak, air dan gas merupakan aliran turbulen. Kehilangan energi yang terjadi sepanjang aliran tersebut, dikorelasikan dengan pembilang daripada bilangan Reynold.

Perencanaan Wellhead Completion

Hal penting dalam merencanakan well head completion adalah memilih well head yang sesuai dengan rentang tekanan dan menentukan diameter choke yang dibutuhkan disamping pula pemilihan x-mas tree yang akan digunakan.

1.      Perencanaan Wellhead

Perencanaan ukuran well head dipilih agar bagian dalamnya dapat memberikan lubang yang terbuka luas agar peralatan yang diturunkan ke bawah permukaan tidak merusak tubing head. Dalam perencanaan ukuran atau kekuatan dari casing head yang dipergunakan adalah bergantung dari ukuran casing yang dipakai dan harus mempunyai tekanan kerja minimal sama dengan tekanan formasinya.

Dalam perencanaan dan kekuatan tubing head bergantung dari ukuran casing yang digunakan harus mempunyai tekanan kerja yang mampu menahan tekanan aliran fluida formasi.

2.      Perencanaan Christmast-Tree

Perencanaan Christmast-tree sangat dipengaruhi oleh kondisi tekanan sumur, disamping pula oleh jumlah komplesi yang digunakan. Kondisi tekanan perlu diperhatikan karena x-mas tree dalam standart API diklasifikasikan berdasarkan kesanggupan dalam menahan tekanan kerja.

Choke performance merupakan bagian analisa ulah kerja sumur sembur alam pada kepala sumur yang meliputi kehilangan tekanan akibat penyempitan diameter pipa pada bagian tertentu (surface choke). Selain dipasang pada peralatan kepala sumur, biasanya dipasang pula tubing pada tubing di dasar sumur (subsurface choke).

Tujuan utama pemasangan choke adalah untuk mengatur laju produksi yang sesuai dengan perencanaan. Pemilihan choke di lapangan minyak dilakukan sedemikian rupa hingga bagian tekanan down stream di dalam flow line tidak berdampak jelek terhadap tekanan kepala sumur dan kelakuan produksi sumur.

Disamping perencanaan ukuran choke yang digunakan, maka masalah penting lainnya dalam choke performance adalah adanya masalah penurunan tekanan atau pressure drop yang terjadi di choke. Hal ini perlu diperhatikan karena menyangkut masalah aliran fluida yang akan menuju ke separator. Untuk menentukan besarnya penurunan tekanan melalui choke (surface choke), dilakukan dengan analisa nodal, dimana surface choke ini merupakan nodee (titik) solusinya.

D.    KESIMPULAN

1.      Untuk reservoir yang terdapat WOC dan GOC metode yang dapat digunakan adalah metode perforated casing completion, karena metode ini dapat mengontrol ikut terproduksinya air atau gas

2.      Hal – hal yang perlu direncanakan pada perforated casing completion, yaitu :

·         Perhitungan interval dan posisi perforasi

·         Perhitungan density perforasi

·         Perhitungan diameter perforasi

·         Perhitungan faktor skin perforasi

·         Perhitungan pressure drop perforasi

3.      Dasar dari perencanaan tubing completion adalah vertical flow performance, karena menjadi dasar utama dalam penentuan ukuran tubing dan analisa kehilangan tekanan pada tubing.

4.      Merencanakan well head completion dengan memilih well head yang sesuai dengan rentang tekanan dan menentukan diameter choke yang dibutuhkan disamping pula pemilihan chrismast-tree yang akan digunakan.

DAFTAR PUSTAKA

http://duniamigas.wordpress.com/2008/09/18/well-completion/

http://gadokacang.wordpress.com/2011/04/24/water-coning-sebagai-penyebab-produksi-air-berlebih/

http://petroleum-uir.blogspot.com/2011/04/formation-completion.html