Dalam memproduksikan hidrokarbon dari reservoir sering dijumpai

adanya problem-problem. Problem-problem tersebut diantaranya adalah problem

kepasiran. Timbulnya problem ini berkaitan erat dengan karakteristik

reservoirnya, sehingga identifikasi untuk upaya pencegahan dan

penanggulangannyapun harus memperhatikan hal tersebut. Karakteristik reservoir

dalam hal ini meliputi antara lain sifat batuan, sifat fluida dan kondisi

reservoirnya.

Problem kepasiran adalah ikut terproduksinya pasir bersama dengan aliran

fluida reservoir. Problem ini umumnya terjadi pada formasi-formasi yang

dangkal, berumur batuan tersier terutama pada seri miocene. Problem kepasiran

terjadi akibat rusaknya kestabilan dari ikatan butiran-butiran pasir yang

disebabkan oleh adanya gaya gesekan ( frictional force ) serta tumbukan oleh

suatu aliran dari fluida dimana laju aliran yang terjadi melampaui batas

maksimum dari laju aliran kritis yang diperbolehkan, sehingga butiran-butiran

pasir akan ikut terproduksi bersama-sama dengan minyak ke permukaan.

Butiran pasir yang terkumpul dalam suatu sistem akan membentuk suatu

ikatan antar butiran-butiran itu sendiri dalam suatu ikatan “sementasi” yang mana

ikatan sementasi tersebut membuat butiran-butiran pasir bersatu serta kuat.

Semakin besar harga faktor sementasi yang didapat, maka akan semakin kuat

ikatan antar butiran-butiran pasir yang ada dan semakin terkonsolidasi

(consolidated) demikian juga sebaliknya, semakin rendah harga faktor

sementasinya maka akan semakin rendah juga tingkat konsolidasi antar butiran-

butiran pasir (unconsolidated), yang pada akhirnya butiran-butiran pasir tersebut

akan mudah lepas.

Seperti diketahui, pasir yang terproduksi bersama fluida formasi antara

lain akan menyebabkan :

Abrasi atau pengikisan  di atas permukaan (termasuk endapannya)

Dapat terjadi penurunan laju produksi, bahkan dapat mematikan sumur.

Usaha yang harus dilakukan untuk mencegah terjadinya kepasiran tersebut

adalah dengan cara memproduksikan minyak pada laju optimum tanpa terjadi

kepasiran. Sand free flow rate merupakan besarnya laju produksi kritis, dimana

apabila sumur tersebut diproduksikan  melebihi laju kritisnya, maka akan

menimbulkan masalah kepasiran.

Maksimum sand free flow rate atau laju produksi maksimum tanpa

menimbulkan kepasiran dapat ditentukan dnegan suatu anggapan bahwa gradien

tekanan maksimum di permukaan kelengkungan pasir, yaitu suatu laju produksi

maksimum tanpa kepasiran berbanding langsung 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.

Faktor –faktor yang mempengaruhi problem terjadinya kepasiran : 

a. Kekuatan Formasi

Dalam masalah kepasiran, Tixier et.al. berpendapat bahwa kekuatan

formasi terhadap kepasiran tergantung dari dua hal ,yaitu “intrinsic strength of

formation” atau kekuatan dasar formasi dan kesanggupan pasir untuk membentuk

lingkungan stress yang ditentukan oleh tekanan pori-pori dan tekanan overburden,

bentuk dan sorting butiran serta sementasi diantara butiran yang kadang-kadang

diperkuat oleh clay.

Untuk menentukan suatu formasi stabil atau tidak dari suatu lapangan

dikenal kriteria kritis misalnya untuk lapangan Gulf Coast digunakan kriteria

kritis yang merupakan batas suatu formasi bersifat labil atau stabil, menurut Tixier

adalah :

G/Cb > 0.8 x 1012 psi2   : formasi stabil (kompak)

G/Cb < 0.8 x 1012 psi2   : formasi tidak stabil (tidak kompak)

b. Sementasi Batuan

Kekuatan formasi merupakan kemampuan dari formasi untuk menahan

butiran pasir agar tidak terlepas akibat operasi produksi. Kekuatan formasi pasir

dipengaruhi oleh friksi antar butir pasir dan kohesi antar butir pasir . Friksi

bertambah besar jika beban overburden bertambah besar. Kohesi antar butir

timbul akibat sementasi dan tegangan antar permukaan fluida.

            Formasi pasir yang sementasinya baik dapat merupakan suatu sistem yang

stabil dengan jalan membentuk lengkungan kestabilan (arching) di luar lubang

perforasi.

            Tixier menyatakan bahwa kekuatan formasi terhadap kepasiran tergantung

pada kekuatan dasar formasi (intrinsic strength of formation) dan kemampuan

pasir untuk membentuk lengkungan yang stabil di sekitar lubang perforasi.

Batupasir terbagi menjadi tiga jenis tergantung dari komposisi kimianya,

yaitu quartzite, graywacke dan arkose. Sementasi pada pasir kwarsit adalah

karbonat (kalsit dan dolomit) dan silika (chert, chalcedonit dan kwarsa sekunder),

sementasi alamiah pada batupasir graywacke dan arkose sangat sedikit atau

hampir tidak ada. Mineral tidak stabil adalah lempung yang banyak terdapat pada

pasir arkose dan graywacke. Lempung umumnya menyelimuti butir-butir kwarsa

dan bersifat sebagai mineral penyemen. Pasir graywacke dan arkose tidak

tersementasi dengan baik sehingga sering menimbulkan problem kepasiran.

Sementasi batuan sangat berpengaruh  terhadap ikatan antar butir atau

konsolidasi dari butiran batuan tersebut, dengan demikian akan berpengaruh pula

terhadap kestabilan butiran tersebut. Semakin tinggi derajat sementasinya , maka

suatu formasi akan semakin kompak.

c. Kandungan Lempung

            Sebagian besar formasi pasir mengandung lempung sebagai matrik atau

semen batuan. Material lempung terdiri dari kelompok mik, kaolonit, chlorite

illite dan montmorilonite. Kelompok montmorilonite akan mengalami swelling

bila kontak dengan air.

            Pada umumnya lempung mempunyai sifat yang basah terhadap air atau

water wet sehingga bila ia bebas melewati formasi yang mengandung lempung

akan menimbulkan dua akibat yaitu :

Lempung akan menjadi lunak.

Gaya adhesi dari fluida yang mengalir terhadap material yang dilaluinya akan

naik.

Akibat dari semua itu maka butiran pasir cenderung untuk bergerak ke

lubang sumur bila air formasi mulai berproduksi. Untuk menghitung kandungan

mineral lempung di dalam formasi dapat dilakukan dengan analisa logging.

Adapun jenis log yang digunakan adalah : Spontaneous potensial log, resistivity

log, gamma ray log dan neutron log.

d. Laju Aliran Kritis

            Sand free flow rate adalah besarnya laju produksi kritis yang mana bila

laju produksi sumur lebih besar dari laju kritisnya maka akan menimbulkan

problem kepasiran.

            Stein-Odeh dan Jones telah mengadakan penyelidikan untuk

memperkirakan laju produksi dari suatu formasi. Maksimum sand free flow rate

dapat ditentukan dengan anggapan bahwa gradien tekanan maksimum di

permukaan kelengkungan pasir yaitu saat laju produksi maksimum tanpa

kepasiran berbanding langsung dengan kekuatan formasi.

            Formasi pasir yang sementasinya baik dapat merupakan suatu sistem yang

stabil dengan jalan membentuk lengkungan kestabilan di luar lubang perforasi.

Dengan kata lain bahwa apabila produksi menyebabkan tekanan kelengkungan

pasir lebih besar dari kekuatan formasinya maka butiran pasir formasi akan

bergerak atau mulai ikut berproduksi.

            Persamaan yang diturunkan oleh Stein-Odeh dan Jones didasarkan pada

anggapan sebagai berikut:

1. Laju produksi untuk setiap interval perforasi adalah sama

2. Permeabilitas tetap untuk setiap interval kedalaman

3. Tidak terjadi overlapping dari kelengkungan kestabilan untuk setiap

interval perforasi

4. Pengaruh turbulensi aliran, merata di seluruh interval perforasi

5. Perbedaan tekanan maksimum yang diperbolehkan pada bidang

kelengkungan adalah sebanding dengan kekuatan formasi.

Cara Mengatasi Problem Kepasiran

            Pada hakekatnya problematika turut terproduksinya pasir dapat dikontrol

dengan tiga cara, yaitu :

a. Pengurangan Drag Force           

            Cara ini merupakan cara yang paling mudah dan efektif digunakan dalam

mengontrol laju produksi yang menyebabkan terikutnya produksi pasir yang harus

dipertimbangkan pada laju per-unit area dari formasi yang permeabel.

            Langkah pertama yang harus dipertimbangkan adalah penambahan daerah

aliran (flow area), kemudian penentuan laju maksimum atau laju produksi kritis,

dimana di atas maximum rate tersebut pasir menjadi berlebihan.

            Ketika laju fluida bertambah secara bertahap, kosentrasi akan naik turun

dengan tajam seharga kosentrasi mula-mula. Efek bergelombang ini terbukti akan

merusak brigde yang tidak stabil yang mana akan terbentuk kembali pada laju

aliran yang tinggi.

            Ketika critical range yang telah dicapai, bridge tidak terbentuk kembali.

Strength struktur 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 critical range.

            Prosedur ini disebut Bean-up Technique yang secara cermat dilakukan

dalam periode beberapa bulan dan efektif untuk menetapkan laju produksi

maksimum suatu sumur.

b. Metode Mekanik

            Cara ini dilakukan dengan menggunakan gravel (dengan screen untuk

menahan gravel) atau dengan screen (tanpa gravel) untuk menahan butiran pasir

yang ikut mengalir bersama fluida reservoir pada saat sumur berproduksi.

            Masalah utama dalam meotde ini adalah bagaimana untuk mengontrol

pasir formasi tanpa mengurangi produktivitas sumur secara berlebihan.

Pertimbangan utama untuk mendesain gravel dan screen antara lain  :

1. Ukuran gravel optimum yang sesuai dengan ukuran butiran pasir.

2. Luas optimum dari screen slot untuk menahan gravel dan jika tidak

memakai gravel, maka harus sesuai dengan ukuran butiran pasir.

3. Teknik penempatan yang efektif pada kemungkinan yang paling penting.

Untuk perencanaan ukuran gravel maupun screen diperlukan distribusi

ukuran pasir, ukuran besar butir pasir, keseragaman buitran pasir dan tingkat

pemilihan butiran.

Untuk menentukan keseragaman butiran pasir digunakan metode sieve

analysis. Dalam metode ini sampel yang digunakan adalah yang representatif

karena penyebaran ukuran butiran pasir yang bervariasi dari suatu zona ke zona

yang lain.  Schwartz menyatakan bahwa pengertian uniform coefficient adalah

merupakan tingkat keseragaman dari butiran pasir yang kemudian dapat

menunjukkan baik atau buruknya pemilihan butir (sortasi). Harga C ini bervariasi

dan setiap harga menunjukkan tingkat keseragaman dari tiap butiran pasir, yaitu :

1. Jika C < 3 maka pasir seragam dan berukuran d10  sebagai ukuran gravel

kritis

2. Jika C > 5 maka pasir tidak seragam dan berukuran d40 sebagai ukran

gravel kritis

3. Jika C >10 maka pasir sangat tidak seragam dan berukuran d70 sebagai

ukuran gravel kritis

Letak gravel pack

Gravel pack

c. Metode Resin Consolidation

            Metode ini umumnya digunakan pada formasi dimana material lepasnya

sangat halus. Metode ini dilakukan dengan menggunakan resin yang akan

mengikat butiran pasir disekitar lubang bor. Resin akan mengikat buitran pasir

menjadi suatu gumpalan yang keras, dimana ikatannya kuat dan mempunyai

compressive strength samapai 3000 psi.

            Sistim pengikatannya dengan menggunakan fluida pengikat, seperti Furan,

Epoxy, Phenol Resin, Phenol Formaldehyd. Caranya yaitu dengan

menginjeksikan sejumlah zat pengikat kedalam formasi unconsolidated sehingga

material halus akan terikat dan menjadi butiran yang lebih besar dan lebih mudah

dikontrol.

            Metode ini digunakan pada zone pendek dimana karena suatu hal sehingga

gravel pack tidak bisa digunakan. Adapun beberapa keuntungan lain dari

penggunaan metode ini adalah sebagai berikut :

1. Tersedia untuk ukuran diameter yang kecil

2. Cocok dipakai melalui tubing

3. Awet dipakai pada open well bore

4. Cocok untuk  sumur multiple completion (komplesi ganda)

5. Dapat digunakan untuk sumur yang bertekanan abnormal, di offshore atau

lokasi yang terisolasi diamana tubing hoist tidak tersedia, sehingga akan

mengurangi kesulitan dan biaya.

Persyaratan yang harus dipenuhi dalam  metode resin consolidation 

adalah :

1. Permeabilitas formasi harus merata

2. Perforasi harus semua terbuka

3. Interval produksi/perforasi tidak terlalu panjang (kurang dari 10 ft)

4. Tidak banyak butiran asing selain pasir yang berbutir cukup besar

5. Tidak terjadi kontaminasi plastik selama pengerjaannya

Pada dasarnya ada dua sistim pada resin consolidation method, yaitu :

Sistim Internal

Pada sistim ini digunakan larutan Resin yang disertai oleh zat pengeras,

pengencer, katalisator. Pengerasan terjadi dengan terpisahnya pelarut dari

resinnya.

Sistim external

Pada sisitm ini digunakan larutan resin yang tidak disertai oleh zat

pengeras. pengerasan pada saat overflush datang.

Akibat problem kepasiran

Penurunan produktivitas sumur dapat disebabkan oleh beberapa hal, yaitu

kondisi reservoir, kondisi produksi, proses penyumbatan pada tubing, lubang

bor dan perforasinya, atau kerusakan mekanis.

Plugging / penyumbatan pada tubing, lubang bor dan perforasinya

dapat disebabkan oleh pasir, partikel-partikel formasi termasuk batuannya,

partikel-partikel lumpur, endapan paraffin, asphalt, scale atau collapse pada

tubing/casing.

Apabila digunakan metode pompa maka pasir-pasir ini akan mengakibatkan

goresan-goresan yang tajam pada plunger pompa sehingga akan

mengakitbatkan kerusakan dan efisiensi pompa menurun.

Apabila pada sucker rod pump dan electric submersible pump, pasir yang

terproduksi akan menimbulkan permasalahan mekanis, seperti pengikisan

pada peralatan pompa.

Gas lift merupakan metode pengangkatan buatan yang disarankan pada sumur

dengan problem kepasiran. Pasir yang terproduksi mengalir ke permukaan

bersama-sama dengan fluida produksi dan tidak melewati katup sehingga

tidak menimbulkan permasalahan yang serius terhadap katup-katup tersebut.

http://toyibatul-ilmi.blogspot.com/2012/05/pencegahan-dan-penanggulanan-problem.html

http://agampetro.blogspot.com/2014_02_01_archive.html

http://migasnet04-aditya8039.blogspot.com/2010/01/sekilas-keprobleman-tentang-kepasiran.html

http://uniquemotley.blogspot.com/2013/05/problema-sumur-kepasiran_20.html