Tp06011-Penanggulangan Masalah Pasir Dengan Cara Mekanis

TEKNIK PRODUKSI NO : TP.06.01.01

JUDUL : PENANGGULANGAN MASALAH PRODUKSI

SUB JUDUL : Penanggulangan Masalah Pasir Secara Mekanis

Halaman : 1 / 64 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003

Manajemen Produksi Hulu

PENANGGULANGAN MASALAH PASIR DENGAN CARA MEKANIS

1. TUJUAN

Menanggulangi masalah pasir dengan cara gravel pack.

2. METODE DAN PERSYARATAN

2.1. METODE

• Metode analisa ayakan saucier untuk menentukan ukuran gravel.

• Kalkulasi untuk menentukan jumlah gravel, fluida bahan adonan (gel), serta ukuran dan

panjang pipa saringan (screen).

• Penempatan gravel pack dengan cara Wash down, reverse circulation, cross over system.

2.2. PERSYARATAN

• Memilih Gravel.

1. Gravel mempunyai presentasi kwarsa lebih dan 90 %.

2. Ukuran gravel di luar "range" tidak lebih dari 5 %.

3. Sphericity dan roundness gravel berfaktor 0.75 atau lebih.

4. Kontaminan gravel yang terlarut dalam asam HCl l2% dan HF 3%, tidak lebih dari dan 1%.

• Kalkulasi tidak ada persyaratan khusus.

• Penempatan.

1. Wash down untuk perforasi < 10 ft.

2. Reverse circulation tidak untuk sumur miring.

3. Coss over system tidak ada syarat khusus.

3. LANGKAH KERJA

1. Dapatkan contoh pasir dari contoh batuan yang diperoleh dari:

a. Rubber Sleeve Core

b. Conventional Core

c. Sidewall Core

d. Pasir timbaan (bailed sand)

e. Pasir terproduksi.






2. Menentukan ukuran gravel yang akan digunakan:

a. Contoh batuan pasir dicuci dan dipisahkan butiran - butirannya serta dibersihkan dari

minyak.

b. Contoh pasir dikeringkan dalam oven kemudian digerus dengan mortar untuk

melepaskan butir pasir yang belum terpisah.

c. Butiran pasir disaring pada beberapa ukuran saringan (sieve) untuk dianalisa menurut

persen berat.

d. Timbang pasir yang terkumpul disaringan dan catat hasilnya secara berurutan mulai

dari pasir terbesar beserta ukuran saringannya.

e. Hitung persentasi berat kumulatif pasir.

f. Plot persentasi berat kumulatif terhadap ukuran saringan (D) dengan salah satu cara

di bawah ini :

• Plot pada kertas semi log dengan ukuran saringan pada skala log. Tarik kurva

lengkung terbaik.

• Plot pada kertas peluang (probability paper) dengan Phi unit (Φ) pada skala

peluang di mana

)log(2 D−=Φ (1)

Dlog3223.3 10−= g. Dari grafik langkah (f) tentukan diamater rata-rata gravel yaitu ukuran saringan pada

persen berat kumulatif 50 (D50).

h. Tentukan besar ukuran gravel yang akan digunakan. Menurut "Saucier" harus dipilih

gravel yang berukuran 6×D50. Dalam praktek dikenal batas atas dan batas bawah

sekitar 6×D50 tersebut adalah :

BA = 4 × D50 BA = 5 × D50

atau (2)

BB = 8 × D50 BB = 7 × D50

Bila tidak ada ukuran gravel pada selang BA-BB tersebut pilih ukuran gravel yang

lebih kecil.






3. Menentukan ukuran pipa saringan yang akan dipasang dengan menggunakan Tabel-2 dan Tabel-3.

Pilihlah ukuran pipa yang sesuai dengan Batas Atas dan Batas Bawah gravel yang telah dipilih di

langkah 3.

4. Menghitung jumlah gravel dan fluida adonan yang di perlukan.

a. Tentukan pipa saringan (PS ,ft)

PS = PP + 10 (3)

PP = panjang selang perforasi.

10 = faktor keamanan sepanjang 5 feet di atas dan di bawah selang perforasi.

b. Hitung pipa-buta (BP) yaitu pipa tanpa saringan.

BP = 1.5 × PS (4)

c. Hitung panjang rangkaian tapisan (TPS)

TPS = BP + PS (5)

d. Hitung volume gravel yang akan mengisi anulus sepanjang TPS (VA, cuft)

VA = TPS × K1 (6)

K1 = kapasitas anulus selubung-tapisan atau kapasitas anulus lubang bor tapisan.

e. Hitung volume gravel yang akan mengisi lubang perforasi (VF, cuft)

VF = PP × K2 (7)

K2 = konstanta volume gravel yang masuk ke perforasi, sumur sudah lama produksi: 1

cuft/ft, perforasi sumur baru produksi: 0.5 cuft/ft perforasi.

f. Hitung jumlah gravel yang dibutuhkan (VG, cuft)

VG = VA + VF (8)

g. Hitung berat gravel (BG, Ib)

BG = VG × 100 (9)

100 = Pembulatan perkalian, Ib/gallon × 7.46 gallon/cuft.

h. Hitung volume gel yang dibutuhkan (VGEL, bbl)

42GWxBGVGEL =

(10)

GW = perbandingan gravel per galon gel.

i. Hitung total volume gel yang dibutuhkan (TVGEL, bbl)

TVGEL = VGEL + 6 (11)






diperlukan untuk 3 bbl "prepad" dan 3 bbl "postpad" yaitu pemompaan sebelum dan

sesudah adonan gravel.

j. Volume akhir adonan gravel yang terjadl (VS, bbl)

VS = VGEL × { 1 + (0.0456 × GW)} (12)

5. Membersihkan lubang perforasi dengan cara mencuci (washing) atau mengisap (backsurging), atau

underbalance perforation Gambar 3 dan 4. Untuk sumur tertentu kadang-kadang diperlukan

pengasaman untuk mengurangi kerusakan formasi, membersihkan perforasi, membersihkan lost-

circulation material, dan memperbaiki permeabilitas di sekltar lubang bor.

Catatan : Pada sumur penyelesaian lubang terbuka lakukan underream (perbesaran lubang) untuk menghilangkan kerusakan formasi akibat pemboran dan meluaskan tempat gravel, kemudian pipa tapisan di pasang sepanjang lapisan.

6. Menempatkan gravel dan pipa saringan pada kedudukan yang benar dilakukan menurut 3 cara yaitu:

• washdown technique

• Reverse circulation technique

• cross over system (paling banyak digunakan)

Cara penempatah tercantum pada Lampiran 6.3.

7. Lakukan pengujian kemampatan gravel yang telah terpasang dengan cara memompakan fluida.

Bila tekanan ternyata turun dengan cepat berarti kedudukan gravel kurang mampat. Ulangan uji

tekan dilakukan beberapa jam kemudian menunggu gravel setting






4. DAFTAR PUSTAKA

1. Baker Sand Control 1964 - 1965 catalog.

2. Coberly, C. J.: “Selection of Screen Openings for Unconsolidated Sands”, Drill, and Prod. Pract.,

API (1937).

3. Halliburton Services Technical Data, 1965.

4. Penberthy, W.L., Jr.: “Design and Productivity of Gravel Packed Completions”, SPE Paper No.

8428.

5. Penberthy, W.L., Jr. and Shaughnessy, C.M, “Sand Control”, SPE Series on Special Topics

Volume 1, Henry L. Doherty Series.

6. Rike, J.L.,”A Fail-safe Sand Control Concept for High Rate Wells and the Stimulation of

Unconsolidated Sands”, SPE Paper No. 5032.

7. Rike, J.L., “Shortcomings of Present Sand-Control Methods Suggest New Fail-safe ConceptI”,

Oil and Gas Journal. February 17-24, 1975,

8. Rike Service : “Well Completion and Workovers Seminar”. Jakarta, September 1978.

9. Sand Control Manual, ARCO Exploration and Technology Co, 1985.

10. Sand Control, “Modern Completion Practice”, Halliburton Energy Institute, Duncan, Okla, 1963.

11. Saucier, R.J., “Gravel pack Design Considerations”, SPE Paper No. 4030.

12. Shryock, S.G.,”Gravel Packing Studies in a Full-scale,Deviated Model Wellbore”, SPE Paper

No. 9421.

13. Solum. J.R., “A New Technique in Sand Control Using Liner Vibration With Gravel Packing”,

SPE Paper No. 12479, 1984.

14. Pearson, R.M., “Sand Control”, PE 306 Petroleum engineering Serices, Boston USA.

15. Borden, T.F., Elson, T.D., Millhone, R.S., “State of The Art Gravel Packing for 1982”, Chevron

Oil Field Research Company., USA, 1982.






5. DAFTAR SIMBOL

BA = batas atas ukuran gravel, US mesh

BB = batas bawah ukuran gravel, US mesh

BG = berat gravel, lb

BP = panjang pipa buta, ft

D = diameter butiran pasir, mm

D50 = median diameter butiran pasir, US mesh, mm atau in.

GW = perbandingan gravel per gallon gel, lb/gal.

K1 = kapasitas anulus lubang (selubung) - screen, cuft/ft

K2 = konstanta volume gravel yang masuk ke perforasi, cuft/ft

PP = panjang selang perforasi, ft

PS = panjang pipa tapisan, ft

Φ = unit phi pada probability paper, tanpa dimensi

= - 2log D = - 3.32225 10log D

TPS = panjang pipa tapisan ditambah panjang pipa buta, ft

TVGEL = total volume gel yang dibutuhkan termasuk/postpad, bbl

VA = volume gravel yang akan mengisi anulus, cuft

VF = volume gravel yang akan mengisi lubang perforasi, cuft

VG = jumlah pemakaian gravel, cuft

VGEL = volume gel yang dibutuhkan, bbl

VS = volume akhir adonan gravel, bbl






6. LAMPIRAN

6.1. LATAR BELAKANG

Produksi pasir umumnya terjadi pada formasi berumur tersier, terutama miocene. Karena,

umumnya formasi produktif di Indonesia berumur tersier, maka banyak dijumpai masalah

kepasiran.

6.1.1 Mekanisme Terproduksinya Pasir

Pada Gambar 6.1 memperlihatkan keadaan kerusakan perforasi dengan suatu test

triaxial-failure. Pada titik A, keadaan dimana beban berupa tekanan overburden yang masih

kecil (beban arah vertikal, σv), dibutuhkan laju alir fluida, q yang besar untuk membuat

batuan pada tempat tersebut bercerai-berai. Pada Gambar a) menunjukkan keadaan lubang

perforasi pada σv (in-situ stress) yang kecil tidak memiliki daerah plastis, sehingga untuk

terproduksinya pasir diperlukan laju alir, q yang besar melalui lubang perforasi.

Terproduksinya pasir jenis ini disebut Tensile-type sand production.

Pada titik C, ketika beban bertambah atau σv besar, batuan pada tempat tersebut

akan mulai pecah. Pada saat laju alir fluida, q yang kecil melalui lubang perforasi maka

terjadilah produksi pasir dari formasi yang dilalui fluida produksi. Pada Gambar b), pada

keadaan tersebut lubang perforasi mempunyai daerah plastis yang mulai membesar dan

merupakan awal dari rusaknya lubang perforasi, dilanjutkan dengan pasir terproduksi ke

permukaan. Terproduksinya pasir jenis ini disebut Shear-type sand production.

Pada titik B, keadaan dimana beban pada lokasi yang dilalui fluida produksi

terlepaskan (σv menurun) setelah membesarnya daerah plastis, partikel-partikel pasir akan

dapat terproduksi dengan laju alir fluida, q yang kecil. Terproduksinya pasir jenis Tensile-

type sand production ini sering terjadi ketika sumur ditutup (shut in).

Pada titik D, setelah beban yang meningkat terus pada batuan mencapai puncaknya

(maksimal) pada titik C, penambahan beban berikutnya akan mengurangi kekuatan formasi

namun formasi masih dapat menerima beban tersebut dengan sisa kekuatan formasi yang

ada. Pada Gambar c) merupakan daerah post-failure yang sudah rapuh, namun terdapat

beberapa bagian daerah tersebut yang masih tersisa di sekitar lubang perforasi dan

mendukung lubang perforasi dengan kekuatan-kekuatan sisa formasi yang ada. Beberapa

daerah post-failure perforasi berbentuk pasir-pasir bersudut (sand arches). Kekuatan-

kekuatan sisa pada daerah post-failure akan mencegah pembesaran daerah plastis. Pada






umumnya, kekuatan tensile daerah post-failure cukup rendah sehingga daerah tersebut dapat

tererosi dengan mudah oleh laju alir fluida, q yang kecil. Peningkatan laju erosi sejalan

dengan meningkatnya kekuatan laju alir fuida produksi dan terproduksinya pasir akan

berlaku seperti Tensile-type sand production.

Gambar 6.1 Mekanisme Terproduksinya Pasir






6.1.2 Kerusakan Perforasi Akibat Terproduksinya Pasir

Pada Gambar 6.2 menunjukkan kurva kestabilan lubang perforasi. Koordinat

horisontal merupakan gradien tekanan normal pada permukaan perforasi, dan sumbu

vertikal merupakan pengurangan tekanan sumur. Pada Gambar a), tegangan efektif di

sekitar lubang perforasi rendah, hal ini dikarenakan, ketika penurunan tekanan sumur

(drawdown) kecil, terproduksinya pasir hanya dapat disebabkan oleh laju alir yang tinggi

karena tensile failure. Pada Gambar 6.2 menunjukkan bahwa kurva tensile failure berubah

setelah sumur ditutup (cyclic loading) karena terproduksinya partikel pasir disebabkan

shear yield.

Kemudian, apabila tekanan sumur berkurang sebagai akibat penurunan reservoir,

daerah plastis yang besar terbentuk karena besarnya tegangan efektif di sekitar lubang

perforasi. Apabila tegangan pada permukaan lubang perforasi melebihi maksimum

kekuatan plastis, kerusakan perforasi mulai terjadi dan membentuk kurva shear failure

initiation. Laju terproduksinya pasir masih sangat rendah ketika tekanan sumur memotong

kurva ini.

Sensitivitas letak terjadinya produksi pasir terhadap laju alir fluida tidak begitu

berarti walaupun tekanan sumur kritik menyebabkan masalah kepasiran menjadi lebih

rendah dengan gradien tekanan normal yang meningkat lebih jauh, tekanan sumur dapat

berkurang namun laju alir pasir meningkat dengan pembesaran daerah post-failure.

Kemudian, kerusakan total lubang perforasi terjadi jika pembesaran daerah plastis sangat

berarti.

Kurva tensile, shear-failure, dan massive-shear-failure berubah setelah

penembusan air. Semua kurva ini berubah dengan tegangan di tempat efektif.






Gambar 6.2 Kurva Kerusakan Perforasi

6.2 FAKTOR – FAKTOR YANG MEMPENGARUHI TERJADINYA KEPASIRAN

Lingkungan pengendapan pasir pada umumnya terbentuk dalam dua kondisi, yaitu:

marine dan non-marine. Formasi endapan marine umumnya sementasi antar butir adalah mineral

calcareous atau siliceus, sehingga membentuk batu pasir yang kokoh dan terkonsolidasi. Formasi

pasir endapan non-marine yang disementasi oleh mineral clay, silt, dan aspal membentuk batu

pasir yang lemah dan tidak terkonsolidasi dengan baik. Pada formasi batu pasir non-marine inilah

sering dijumpai terjadinya masalah kepasiran.






Terdapat beberapa faktor yang menyebabkan terjadinya kepasiran, dimana selain

diakibatkan oleh laju produksi yang tidak dikendaiikan juga dipengaruhi oleh kondisi formasi itu

sendiri, yang meliputi:

1. Sementasi batuan

2. Kekuatan formasi

3. Tegangan (stress) yang bekerja di sekitar lubang bor

4. Penurunan (draw-down) tekanan formasi

6.2.1. Sementasi batuan

Suatu formasi batu pasir dikatakan mempunyai kekompakan yang tinggi apabila

formasi tersebut mempunyai derajat sementasi batuan pasir yang tinggi pula, dimana

derajat sementasi batuan pasir rnenunjukkan kadar shale di dalam batuan. Apabila kadar

shale di dalam batuan cukup tinggi, maka ikatan antara batuan pasir sebagai matrik batuan

akan lebih baik.

Persamaan empiris yang memperlihatkan hubungan antara derajat sementasi,

porositas, dan faktor resistivitas batuan, dikemukakan oleh Archi, sebagai berikut :

RtFRwSw = dan mF

φ1

= (6.1)

dimana :

Sw = saturasi air formasi, fraksi

Rw = resistivitas air formasi, ohm-meter

Rt = resistivitas batuan, ohm-meter

φ = porositas, fraksi

F = faktor resistivitas formasi

m = faktor sementasi batuan

Harga faktor sementasi batuan untuk tiap jenis batuan berbeda-beda, umumnya berkisar

antara 1,3 - 2,2. Harga "m" yang semakin tinggi menunjukkan sementasi yang semakin

kuat, seperti ditunjukkan pada Tabel 6.1. Hubungan faktor sementasi batuan, porositas,

dan faktor resistivitas formasi secara grafis ditunjukkan pada Gambar 6.3.

Kandungan clay (shale) pada batuan reservoir secara teoritis merupakan faktor

yang menunjang sementasi batuan, akan tetapi dari segi yang lain, umumnya mempunyai






kecenderungan untuk mengembang (swelling) jika kena air. Clay yang mengembang

tersebut akan menyebabkan turunnya faktor sementasi batuan.

Tabel 6.1 Klasifikasi Batuan Berdasarkan Faktor Sementasi

Jenis Batuan m

Highly Cemented Limestone, dolomite, quartzite

2.0 — 2.2

Moderatly Cemented Consolidated sands

1.8 – 2.0

Slightly Cemented Friable, crumbly sands

1.4 – 1.7

Unconsolidated Sands 1.3

Gambar 6.3 Grafik Hubungan Antara Faktor Formasi Terhadap Porositas

Hal ini menyebabkan kecenderungan dari partikel pasir untuk terbawa bersama

aliran fluida. Jadi adanya air formasi dalam batuan reservoir batu pasir yang mengandung

shale ini dapat ditentukan dengan identifikasi zona shale dan zona free shale dengan

menggunakan gamma ray log. Indeks gamma ray dihitung sebagai berikut:






cleanshale

cleanread

GRGRGRGR

G−−

= (6.2)

sedangkan kandungan shale ditentukan dengan persamaan sebagai berikut:

1. Menurut Clavier :

( )ε 27.038.37.1 +−−= GVsh (6.3)

2. Menurut Stieber :

( )GGVsh−

=5.1

5.0 (6.4)

dimana:

G = indeks gamma ray

GR = gamma ray hasil pembacaan, API unit

Vsh = kandungan shale formasi, fraksi

Hubungan antara gamma ray dan variasi kandungan shale pada area yang berbeda,

diperlihatkan pada Gambar 6.4. Gambar tersebut memperlihatkan bahwa semakin besar

kandungan shalenya maka defleksi kurva gamma ray juga semakin besar.






Gambar 6.4 Kandungan Clay vs Gamma Ray

6.2.2. Kekuatan formasi

Kekuatan formasi adalah ketahanan formasi tersebut terhadap gaya-gaya yang

bekerja padanya. Gaya-gaya tersebut dapat merupakan gaya yang diakibatkan oleh beban

overburden dari lapisan-lapisan batuan di atas formasi tersebut (initial state of stress),

ataupun oleh gaya-gaya yang timbul kemudian sebagai implikasi dari kegiatan produksi.

6.3 JENIS PASIR

1. Pasir layang (quick sand), yaitu pasir yang mudah melayang di fluida sehingga menyebabkan

terproduksi bersama fluida.

2. Pasir mampat (packed sand) yaitu pasir dengan sementasi rendah dan berongga. Bila padatan

pasir ini pecah dapat menimbulkan masalah kepasiran periodik.

3. Pasir gugur (friable) yaitu pasir dengan sementasi cukup, tetapi mudah ter-erosi aliran fluida.

Gejala nyata adalah bila produksi stabil maka jumlah pasir terproduksi berkurang.






6.4 SEBAB – SEBAB PASIR IKUT TERPRODUKSI

1. Apabila produksi sumur sangat besar akan menyebabkan tidak terbentuknya busur pasir

(sand-arch).

2. Sementasi pasir terlarut oleh air formasi apabila kadar air produksi melebihi 10 %.

3. Turunnya tekanan reservoir menyebabkan kenaikan relatif tekanan overburden sehingga

menghancurkan formasi.

6.5 PERAMALAN KEMUNGKINAN SUMUR AKAN MEMPRODUKSI PASIR.

1. Bandingkan log akustik dan density sumur-sumur di sekitarnya dengan kerapatah perforasi

sama. Apabila terdapat kesamaan, amati pengaruh laju produksi terhadap gejala kepasiran.

Laju produksi bebas kepasiran menjadi pedoman laju produksi sumur yang bersangkutan.

2. Seperti bagian 1 tetapi kerapatan perforasinya boleh berlainan.

3. Analogi pengalaman produksi dari daerah yang bersangkutan untuk formasi yang sama.

6.6 PERSOALAN YANG DIHADAPI KARENA SUMUR KEPASIRAN

1. Akumulasi pasir (sand bridge) di perangkat produksi sumur dapat mematikan sumur.

2. Dapat menimbulkan kerusakan pada perangkat produksi sumur seperti pipa sembur, pompa,

katup, jepitan, pipa salur di permukaan dan fasilitas produksi lainnya.

3. Menyebabkan persoalan pembuangan pasir.

4. Selubung atau sulur dapat collapse akibat tidak ratanya pembebanan axial.

6.7 PENANGGULANGAN KEPASIRAN DENGAN GRAVEL PACK

Gravel pack merupakan salah satu metode sand control yang paling banyak digunakan

sampai saat ini. Tujuan dari gravel packing adalah untuk mencegah produksi pasir dari formasi yang

unconsolidated atau weakly cemented tetapi rate produksi dari sumur tersebut masih cukup besar.

Prinsip gravel pack adalah mencegah terproduksinya pasir dengan memasang gravel yang

mempunyai permebilitas yang tinggi tetapi tidak dapat dilevvati oleh partikel pasir formasi. Supaya

gravel dapat terlepas dari tempatnya maka dipasang screen, slotted liner atau prepacked screen. Untuk

memaksimalkan produktivitas maka harus diusahakan sekecil mungkin tercampurnya pasir formasi

dan gravel. Biasanya ukuran partikel pasir formasi lebih besar dari pori-pori yang dibentuk oleh

butiran gravel sedangkan ukuran lubang screen dibuat lebih kecil dari ukuran butiran gravel.






Gambar 6.5 Prinsip gravel pack

Pemakaian garvel itu baik untuk formasi yang tebal, seragam (uniform) dan halus.

Keseragaman dan ukuran butiran berhubungan dengan perencanaan ukuran gravel. Selain itu

perencanaan gravel tergantung pula kepada pengalaman seseorang. Dewasa ini para ahli

cenderung untuk memakai gravel berukuran lebih kecil. Keuntungan penggunaan gravel pack antara lain :

• Efektif digunakan pada zona produksi yang intervalnya panjang

• Dapat digunakan untuk sumur yang sudah lama dan telah memproduksi pasir

• Mempunyai permeabilitas yang relatif linggi dan dapat diterapkan pada formasi yang

mempunyai permeabilitas bervariasi.

Kekurangan gravel pack antara lain :

• Berkurangnya diameter lubang sumur karena adanya screen di dalam lubang

sehingga dapat mengganggu operasi yang lain






• Screen yang digunakan harus tahan terhadap korosi dan erosi yang disebabkan oleh

fluida produksi.

Gravel pack merupakan workover yang terbaik untuk single completion dengan zone

produksi yang panjang. Pelaksanannya adalah sebagai berikut:

a. Pembersihan perforasi dengan clean fluid sebelum gravel pack dipasang.

b. Penentuan ukuran gravel pack sesuai dengan ukuran butiran pasir formasi

c. Squeeze gravel pack ke dalam lubang perforasi, digunakan water wet gravel jika

digunakan oil placement fluid

d. Produksikan sumur dengan segera setelah packing, aliran produksi dimulai dengan laju

produksi rendah kemudian dilanjutkan dengan kenaikan laju produksi sedikit demi

sedikit.

6.7.1 Jenis Gravel pack

Terdapat dua jenis gravel pack yaitu:

1. Internal Gravel pack (IGP) atau Cased-Hole Gravel pack

Cased-Hole Gravel pack mulai digunakan sekitar pertengahan tahun 1970 dan

biasanya digunakan untuk sumur yang memproduksi minyak ringan atau minyak sedang

(medium oil) maupun untuk sumur gas. Gravel pack yang ditempatkan antara casing yang

diperforasi dengan pipa saringan. Casing ditempatkan diatas zona produktif dan pada

interval yang akan dikomplesi dilakukan underreaming yang bertujuan untuk

menghilangkan damage yang disebabkan oleh proses pemboran. Screen digantung seperti

liner tanpa di semen dan ruang antara screen dan formasi diisi dengan gravel.

Dari skema (gambar 6.6) terlihat bahwa fluida produksi untuk mencapai lubang

sumur harus mengalir melalui lubang perforasi yang dipenuhi oleh gravel kemudian

melewati gravel dan screen. Hal ini akan sangat mempengaruhi produktifitas sumur yang

ditentukan oleh hambatan yang diterima oleh aliran fluida. Aliran fluida akan mengalami

hambatan paling besar pada bagian perforasi dimana pola aliran berubah menjadi linier

dari pola radial






Gambar 6.6 Skema Cased hole (Internal) gravel pack

Kesulitan yang sering dijumpai dalam operasi gravel pack adalah bagaimana

mentrasport dan meletakan gravel di dalam lubang perforasi. Untuk itu perforasi yang

dilakukan harus mempunyai ukuran diameter yang besar yaitu % in sampai 1 in dengan

densitas yang tinggi (8 sampai 12 shoot per foot), dan damage yang disebabkan operasi

pemboran dan pada saat pelaksanaan perforasi harus dibersihkan.

Ukuran gravel dipilih agar memberikan permeablitas yang maksimum namun

masih dapat menahan aliran partikel pasir dari formasi agar tidak terjadi pencampuran

partikel pasir dan gravel yang akan menurunkan permeabiltas gravel. Susunan gravel

didalam annulus maupun didalam lubang perforasi harus ketat (tight) tanpa kekosongan.

Screen didesain agar memberikan hambatan sekecil mungkin terhadap aliran fluida

produksi namun masih dapat berfungsi secara optimum untuk mencegah gravel terlepas

dan masuk ke tubing string. Screen harus diletakkan ditengah lubang dan terbuat dari

bahan yang tahan terhadap korosi maupun erosi.

Kondisi ideal diatas sangat sulit untuk dicapai. Masalah utamanya terletak pada

bagian perforasi. Peletakan gravel dengan efisiensi yang tinggi dimana tidak

memungkinkan tercampurnya pasir dari formasi dengan gravel sangat sulit dilakukan

terutama pada depleted zone, zona yang dangkal dan formasi poorly consolidated.






2. Open hole Gravel pack (OHGP)

Gravel pack yang ditempatkan di antara saringan dengan dinding bor pada formasi

produktif. Casing produksi diletakkan di atas zona produksi atau dilakukan milling out

sepanjang zona produksi. Gravel ditempatkan antara screen dan formasi. Underreaming

dilakukan untuk menghilangkan damage akibat proses pemboran dan untuk mengurangi

hambatan/batasan aliran dengan jalan memperlebar jari-jari lubang sumur. Underreaming

dan perluasan lubang sumur menstimulasi sumur secara efektif dan menghasil skin yang

negatif dalam analisa aliran radial.

Seperti halnya dalam internal gravel pack aliran fluida produksi harus melewati

gravel dan screen sebelum mencapai lubang sumur. Namun pola aliran fluida yang terjadi

adalah tidak seperti dalam external gravel pack yang mengalami perubahan dari pola aliran

radial menjadi linier di lubang perforasi. Secara umum EGP memberikan produktifitas

sumur yang relatif lebih baik.

Gambar 6.7 External gravel pack






6.7.2 Pertimbangan Dalam Perencanaan Gravel pack

Ada beberapa packtor yang perlu dipertimbangkan di dalam perencanaan gravel pack, yaitu:

1. Ukuran gravel pack yang tersedia

Gravel pack tersedia dalam beberapa ukuran. Apabila ukuran gravel hasil perhitungan

tidak lersedia, umumnya memakai ukuran yang lebih kecil. Kadang-kadang memakai ukuran

yang lebih besar apabila ukuran yang lebih kecil tidak tersedia. tabel berikut memperlihatkan

ukuran gravel yang tersedia.

Tabel 6.2. Ukuran gravel pack yang tersedia

Ukuran gravel/in, U.S.mesh Diameter median Rata-rata/in

0.006x0.017 40/100 0.012

0.008x0.017 40/70 0.013

0.010x0.017 40/60 0.014

0.017x0.033 20/40 0.025

0.023x0.047 16/30 0.035

0.033x0.066 12/20 0.050

0.039x0.066 12/18 0.053

0.033x0.079 10/20 0.056

0.047x0.079 10/16 0.063

0.066x0.094 8/12 0.080

0.079x0.132 6/10 0.106

2. Angularitas dan Besar Butir Gravel

Permeabilitas dan kompaksi gravel dapat dipengaruhi oleh angularitas dan besar butir.

Suman mengemukakan angularitas secara relatif tidak begitu mempengaruhi terhadap

permeabilitas gravel. Akan tetapi Archie mengemukakan bahwa permeabilitas angular jauh

lebih besar dibandingkan dengan permeabilitas yang bundar.






Tabel 6. 3 Angularitas dan besar Butir gravel

8 – 12 angular

10 – 20 angular

10 – 20 round

10 – 30 round

20 – 40 round

40 – 60 round

permeability, Darcys (approx) 1745 881 325 191 121 45

porosity (approx) 36 36 32 33 35 32

3. Kebasahan Gravel

Suman mengutip bahwa perubahan kebasahan gravel dari basah air ke oil wet, terutama

pada perbandingan viskositas air minyak yang besar. Minyak kadang-kadang bersifat senyawa

polar yang apabila diserap oleh permukaan gravel, menyebabkan gravel cenderung bersifat oil

wet. Oleh karena itu, jika minyak digunakan sebagai fasa kontinu unluk fluida pembawa

dalam penempatan gravel, material gravel sebaiknya dibasahi dulu dengan air sebelum

diinjeksikan ke dalam sumur.

Gambar 6.8 Pengaruh Kebasahan Gravel Pada PermeabilitasBatuan Terhadap Minyak






6.7.3 Pemilihan Gravel

Pemilihan gravel pack yang tepat sangat menentukan keberhasilan dalam menangani

masalah kepasiran. Untuk itu perlu diketahui ukuran butiran dan distribusi penyebaran

partikel pasir formasi.

Untuk menentukan ukuran pasir formasi maka perlu diadakan pengambilan sampel

yang kemudian dianalisa di laboratorium. Beberapa metoda pengambilan sampel pasir

formasi, dengan tingkat kepercayaan dari yang tertinggi sampai yang terendah dapat

diurutkan antara lain adalah :

a. Convensional core

Didapat dari rubber sleeve core barrel, dan hasilnya cukup baik serta dapat dipercaya.

karena mempunyai recovery core yang tinggi.

b. Sidewall core

Didapat melalui electrical wire line, dan hasil yang diperoleh cukup dapat dipercaya,

karena sampel dapat diambil di setiap kedalaman.

c. Bailed sampling

Dioperasikan melalui convensional wireline dan hasilnya kurang dapat dipercaya,

karena keharusan mengangkat drill pipe dalam memperoleh core.

d. Produced sand

Hasil yang diperoleh kurang dapat dipercaya, karena pasir formasi yang didapatkan

hanya yang berukuran kecil.

Perencanaan penentuan ukuran gravel yang tepat dan optimum dalam menahan pasir

telah dikembangkan oleh beberapa ahli. antara lain Schwartz dan Saucier. Dalam desainnya.

Schwartz berdasarkan keseragaman butiran formasi produktif sedangkan Saucier mendasar-

kan desainnya kepada konsep median ukuran butiran.

Kecenderungan ahli akhir-akhir ini untuk merekomendasikan gravel yang lebih kecil

dengan tujuan untuk menahan invasi pasir lebih ketat. Gravel dengan ukuran lebih kecil

telah sukses dan dipakai secra luas dilapangan Gulf Coast dan dijadikan bahan penyelidikan

dimana-mana.

Saucier meupakan salah seorang ahli yang mempunyai kecenderungan untuk

memasang gravel yang berukuran lebih kecil seperti diperlihatkan pada gambar di bawah

sebagai hasil penyelidikannya, bahwa perbandingan ukuran gravel dan pasir formasi, maka






pasir formasi itu akan mengalir secara bebas dan relatif tidak tertahan di dalam sistem gravel

pack.

Gambar 6.9 Penurunan Permebilitas Gravel karena Invasi pasir

Penurunan permeabilitas gravel pack karena invasi pasir terjadi di daerah

perbandingan ukuran gravel dan pasir 6 sampai 14. Saucier menganjurkan perbandingan itu

antara 5 sampai 6 kali, dimana sistem gravel dapat menahan invasi pasir secara ketat.

Sedangkan pada perbandingan yang lebih kecil, permeabilitas absolut sistem gravel yang

rendah akan menimbulkan kesulitan aliran.

6.7.4 Pengaruh Gravel pack Terhadap Produktivitas

Adapun yang berhubungan dengan produktivitas secara langsung adalah

permeabilitas. Pengaruh pemasangan gravel dapat dihitung sebagai berikut: misalkan gravel

menempati ruangan sampai jarak r dari pusat sumur dan membentuk susunan seri yang

konsentris dengan formasi produktif. Rumus Darcy untuk aliran radial adalah:

w

e

rr

ln

Pkhqµ

∆π=

2 (6.5)






D.D. Sparlin menurunkan rumus permeabilitas rata-rata dari susunan seri radial untuk

dua lapisan. adalah :

rr

lnkr

rlnk

rr

lnK

e

w

w

e

avg

21

11+

= (6.6)

Sehingga laju produksi yang melalui media gravel :

+µ

∆π=

rr

lnkr

rlnk

Phqe

w

g

21

112 (6.7)

jadi perbandingan dengan produktivitas semula adalah :

+

=

rr

lnkr

rlnk

K

rr

ln

qq

e

w

w

e

g

212

11 (6.8)

dimana :

qg = laju produksi dari media gravel pack (bbl/d)

q = laju produksi lanpa gravel pack (bbl/d)

k1 = permeabilitas dari media gravel (md)

k2 = permeabilitas formasi (md)

r = jari-jari media gravel (in)

re = jari-jari pengurasan minyak (in)

rw = jari-jari produksi (in)

Van Pollen dkk mengemukakan dengan batuan persamaan dengan menganggap (re/rw)

tetap, didapatkan grafik perubahan produktifitas terhadap ketebalan sistem gravel pack

untuk berbagai harga k1/k2.

Kemiringan lubang sumur akan mempengaruhi proses pengisian gravel. Semakin

besar sudut kemiringan, semakin besar pula ruangan yang tidak terisi gravel. Dengan

menggunakan unipack tool (memasang sambungan buffle pada wash pipe), maka efisiensi

dari pada pengisian dapat dipertinggi sampai beberapa derajat sudut kemiringan. Hal ini

dapat dilihat pada Gambar (6.11), hasil dari pengamatan Maly. G. P.






Gambar 6.10 Hubungan Perubahan Produktivitas terhadap

Ketebalan Sistim Gravel pack

Gambar 6.11 Pengaruh Kemiringan terhadap Pengisian Gravel






6.8 PENANGGULANGAN KEPASIRAN DENGAN FRAC PACK

Pada reservoir dengan permeabilitas yang tinggi biasanya terjadi masalah akibat

terproduksinya pasir sebagai akibat dari pool-consolidation sand di reservoir tersebut. Sumur-

sumur pada reservoir seperti ini biasanya dikomplesi dengan menggunakan gravel pack untuk

mengurangi produksi pasir. Gravel pack selalu menyebabkan damage dan berpotensi untuk

menurunkan produksi dalam waktu yang cepat setelah pemasangannya. Kebanyakan perusahan

kehilangan lebih dari 50% dari kemampuan asli produksi sumur setelah sumur dikomplesi dengan

menggunakan gravel pack. Penggunaan gravel pack juga kurang menguntungkan karena akan

mengganggu apabila operasi workover dilakukan.

Selain gravel pack metode sand control yang sekarang banyak digunakan untuk reservoir

yang unconsolidated adalah Fracpack. Fracpack merupakan penggabungan antara keuntungan

sand control dari gravel pack dan kemampuan meningkatkan produksi dari perekahan hidrolik.

Fracpack merupakan salah satu alternatif sand control dimana produksi masih bisa dipertahankan

besar tanpa terproduksinya pasir. Fracpack biasanya dilakukan pada reservoir dengan permeabili-

tas menengah dan tinggi.

Untuk mendapatkan hasil yang optimum rekahan pada Fracpack harus mempunyai

permeabilitas dan konduktifitas yang tinggi agar dapat mengalirkan fluida produksi secara baik.

Konduktifitas dan permeabilitas rekahan yang besar dapat diperoleh apabila dimensi rekahannya

bersifat pendek dan lebar. Dimensi rekahan yang pendek dan lebar pada reservoir dengan

permeabilitas tinggi hanya dapat diperoleh apabila perekahannya menggunakan teknik tip screen

out (TSO). Dengan teknik tip screen out ini perkembangan panjang rekahan akan terhenti tetapi

lebar terus bertambah sesudah tip screen out terjadi. Untuk mencapai mekanisme tip screen out

sesuai dengan yang direncanakan diperlukan jadwal pemompaan konsentrasi proppant yang tepat.

Selain itu untuk dapat berfungsi sebagai sand control, ukuran proppant yang digunakan harus

dapat menahan butiran pasir formasi agar tidak terbawa oleh fluida produksi. Untuk itu ukuran

proppant yang dipilih harus memenuhi kriteria gravel pack.

6.8.1 Konsep Perekahan Dan Material Pengganjal

Perekahan dilakukan dengan jalan menginjeksikan fluida ke dalam formasi melalui

lubang sumur. Rekahan akan terbentuk apabila tekanan fluida yang diinjeksikan lebih besar

dari tekanan rekah yang dimiliki oleh batuan formasi. Dimensi rekahan akan bertambah

besar karena fluida terus diinjeksikan ke dalam formasi. Salah satu permasalahan yamg akan






dihadapi adalah kehilangan tekanan fluida sepanjang perjalanan ke formasi sehingga harus

diperhitungkan kehilangan tekanan tersebut agar batuan bisa terekahkan.

Perekahan akan terbentuk dengan arah tegak lurus terhadap tegangan prinsipil

terkecil pada batuan sampai menjumpai rintangan yang membatasi perkembangan

selanjutnya seperti lapisan batuan yang mempunyai gradien rekah yang berbeda. Dengan

bertambahnya kedalaman, maka diperlukan tekanan injeksi yang lebih besar untuk

merekahkan formasi karena tekanan overburden bertambah besar dan kekuatan batuan juga

semakin besar.

Perekahan dilakukan dengan tujuan untuk menghilangkan kerusakan yang terjadi

disekitar lubang sumur dan menghasilkan zone yang lebih kondusif untuk mengalirkan

fluida dari formasi ke lubang sumur yang akan meningkatkan produktivitas. Dalam operasi

fracpack perekahan juga bertujuan untuk menempatkan gravel sehingga dapat mengontrol

produksi pasir dari formasi.

Fracpack merupakan penggabungan antara keuntungan sand control dari gravel pack

dan kemampuan meningkatkan produksi dari perekahan hidrolik. Teknik sand control

dengan menggunakan gravel pack berpotensi menyebabkan damage dan berpotensi

mengurangi kemampuan produksi dari sumur. Fracpack merupakan salah satu alternatif

sand control dimana produksi masih bisa dipertahankan besar tanpa terproduksinya pasir.

Fracpack biasanya dilakukan pada reservoir dengan permeabilitas menengah dan tinggi.

Untuk mendapatkan hasil yang optimum rekahan pada fracpack harus mempunyai

permeabilitas dan konduktivitas yang tinggi agar dapat mengalirkan fluida produksi secara

baik. Dimensi rekahan pada fracpack bersifat pendek tapi lebar. Hubungan antara

konduktivitas dan lebar rekahan sebagai berikut:

formf

propffD kx

kwC =

Dari persamaaan diatas terlihat bahwa untuk memperoleh konduktivitas yang besar

maka dimensi rekahan harus lebar sedangkan panjang rekahan yang pendek bertujuan untuk

mendapatkan permeabilitas yang besar.

Untuk mendapatkan dimensi rekahan yang pendek dan lebar pada formasi dengan

permeabilitas yang menengah sampai tinggi digunakan teknik tip screen out (TSO) pada

proses perekahannya. Dengan teknik tip screen out ini perkembangan panjang rekahan akan






terhenti tetapi lebar terus bertambah sesudah tip screen out terjadi. Tip screen out terjadi

karena adanya kemacetan proppant diujung rekahan akibat dari dehidrasi slurry atau lubang

rekahan terlalu kecil untuk dilalui proppant.

Ukuran proppant pada fracpack yang digunakan sebagai material pengganjal rekahan

juga berfungsi sebagi gravel pack untuk menahan terproduksinya pasir dari formasi. Oleh

karena itu ukurannya harus memenuhi kriteria desain gravel pack.

Untuk desain perekahan akan dibahas secara lengkap pada modul Perekahan

Hydraulik.

6.8.2 Analisa Butiran Pasir dan Penentuan Ukuran Proppant

Untuk menentukan penyebaran (distribusi) batuan formasi produktif, dengan sieve

analysis, yaitu metoda yang proses pengayakan dari suatu sampel yang telah dibersihkan

dengan menggunakan beberapa tingkatan saringan yang mempunyai ukuran (skala mesh)

berbeda, dimana ukuran saringan terbesar terletak di atas dan seterusnya ke bawah makin

kecil.

Langkah kerjanya adalah sebagai berikut :

a) Ambil contoh batuan yang sudah berupa butiran dan sudah kering

b) Sediakan dan timbang 100 atau 200 gram sampel tersebut.

c) Sediakan sieve analysis yang telah bersih

d) Susunlah sieve di atas alat pengguncang dengan mangkuk pada dasar, sedangkan

sieve diatur dari yang paling halus di atas mangkuk dan yang paling besar pada

puncak

e) Tuangkan dengan hati-hati sampel kedalam sieve yang paling atas, kemudian pasang

tutup dan kencangkan bagian penguatnya.

f) Guncangkan selama 30 menit.

g) Tuangkan isi sieve yang paling kasar (atas) ke dalam mangkuk

h) Tuangkan isi sieve yang paling halus berikutnya ke dalam mangkuk tadi juga,

kemudian timbang berat kumulatifnya. Teruskan cara tersebut sampai isi seluruh

sieve ditimbang secara kumulatif

i) Dari berat timbangan secara kumulatif dapat dihitung juga berat sampel dalam tiap-

tiap sieve dengan mengurangi suatu berat kumulatif sebelumnya. Dari hubungan

antara prosentase butiran yang lolos dengan diameter saringan dalam skala






logaritma, dapat diketahui kurva sebaran (distribusi) pembagian ukuran butiran yang

dapat menunjukan keseragaman sampel yang bersangkutan.

Tiga karakteristik dari kurva distribusi ukuran butiran yang seringkali digunakan

untuk menggambarkan deskripsi pasir yaitu :

a. Median, d50, yaitu diameter butir pada titik 50% pada kurva.

Median = d50

b. Koefisien kekompakan (sorting coeficient) yang didefmisikan oleh Corelab

sebagai berikut :

75

25

dd

=∂

c. Koefisien keseragaman (uniformity confident)

90

40

dd

C =

Dimana d90, d75, d50, d40, dan d25 adalah diameter ukuran butir pada titik 90, 75, 50, 40

dan 25 yang lolos saringan. Jika C = 1 dan ∂ = 1 sampel bergradasi baik (well

graded/perfect uniform)

Perencanaan penentuan ukuran gravel yang tepat dan optimum dalam menahan pasir

telah dilakukan oleh beberapa ahli Saucier. Dalam desainnya Saucier mendasarkan

desainnya kepada konsep median ukuran butiran.

6.9 HAL – HAL YANG PERLU DIPERHATIKAN SEBELUM DIADAKAN

PENANGGULANGAN KEPASIRAN.

a. Apakah diperkirakan sumur akan mengalami kepasiran.

b. Bila sumur akan kepasiran, berapa besar biaya untuk penanggulangan mekanis.

c. Apakah cara tersebut berpeluang baik.

d. Berapa berkurangnya produktivitas formasi akibat "sand control", dikaji secara ekonomis.

e. Pengalaman di daerah tersebut.

Pengalaman menunjukkan bahwa penanggulangan pasir harus dilakukan sedini mungkin

sebelum pasir terproduksi, karena kalau sudah terproduksi akan sulit menanggulanginya.

Produksi pasir sedikit lebih mudah dikendalikan daripada kalau sudah banyak.






6.9.1 Membersihkan lubang perforasi

Sebelum melakukan operasi gravel pack lubang perforasi harus bersih dari kotoran. Semua

perforasi harus terbuka. Kerapatan perforasi 12 tembakan per kaki sangat disarankan untuk

operasi gravel pack.

1. Mencuci Perforasi.

Alat pencuci perforasi adalah packer berbentuk mangkuk yang dapat mengembang pada

pipa selubung (Gambar 1). Melalui alat ini dialirkan fluida pencuci yang tidak merusakkan

formasi sebesar 2 s.d. 3 bbl/menit atau 10 s.d. 20 bbl/ft perforasi. Packer berbentuk mangkuk

berjarak 6" s.d 12" satu dengan lainnya dan dengan alat ini setiap kali dapat dibersihkan 1/2

s.d 1 ft perforasi dari dasar ke atas.

Keuntungan cara ini adalah:

a. Semua perforasi akan terbuka.

b. Menyebabkan terjadinya celah di belakang selubung untuk tempat gravel.

c. Adanya sirkulasi antara perforasi-perforasi menyebabkan distribusi gravel lebih

baik pada saat penempatannya.

Tetapi keburukannya adalah pada:

a. Bila beberapa perforasi telah terbuka, maka beda tekanan yang diberikan

kemungkinan tidak dapat membuka perforasi sisanya.

b. Kotoran-kotoran, lumpur dan lain-lain dapat masuk kembali dan menyumbat

perforasi.

c. Terjadi efek swabbing pada waktu mengangkat rangkaian ke atas sehingga

kemungkinan terjadi keguguran formasi.

d. Tidak baik untuk sumur dengan kemiringan di atas 45 derajat, karena viskositas

fluida pencuci yang rendah tidak akan mampu mengangkat pasir dan kotoran ke

atas.

e. Untuk sumur bertekanan kecil terjadinya hilang sirkulasi dapat berlebihan karena

viskositas pencuci yang biasanya rendah.






f. Untuk interval panjang perlu waktu mencuci yang lama sehingga mangkuk dapat

rusak.

2. Backsurging.

Backsurging atau efek pengisapan mendadak akan mengalirkan kotoran dan fluida ke lubang

sumur secara mendadak dengan harapan membawa kotoran dari perforasi. Kemungkinan

perforasi tersumbat kotoran (plugging) lebih langka. Alat backsurging terdiri atas

squeezepacker, suatu ruang udara bertekanan atmosflr yang terdiri dari satu pipa atau lebih,

dan dua buah katup yang akan terbuka dengan cepat (lihat Gambar 2). Alat dirangkai

sehingga jarak kedua katup tersebut akan cukup menghasilkan efek pengisapan, paling tidak

harus 1 gallon/ft-perforasi. Rangkaian dengan alat ini dimasukkan ke sumur dilengkapi pipa

ekor sampai sekitar 15 ft di atas puncak formasi. (Kadang-kadang pipa ekor dicat dan

dipasang tepat di depan perforasi; sehingga efek pengisapan akibat tumburan partikel dan

pipa bercat di depan perforasi yang terbuka dapat ditandai dengan bercak-bercak cat,

Dengan cara ini bisa dinilai apakan pengisapan ini efisien atau tidak).

Dari pengalaman backsurging dapat menaikkan produktivitas sumur 4 s.d 5 kail. Setelah

packer disekatkan, tekan anulus selubung untuk membuka katup bawah, kemudian lakukan

operasi pengisapan.

3. Menggunakan "underbalance perforation".

Dengan metode ini maka kotoran sisa perforating gun langsung balik ikut terproduksi. Cara

ini menghindari operasi pembersihan perforasi. Menurut Bell dan Bonomo & Young

(Amoco) underbalance perforation adalah cara terbaik untuk menghindari tersumbatnya

perforasi.

6.9.2 Jenis Tapisan Yang dapat Dipakai

Dalam industri digunakan 3 macam tapisan.

1. Slotted pipe (Gambar 3).

Pipa mempunyai lubang irisan membujur atau melintang. Keuntungannya adalah murah.

Kerugiannya adalah ukuran slot terkecil relatif masih terlalu besar untuk gravel terbesar,

pipa mudah terkena korosi, dan mudah terkikis.

2. Wire Wrapped Screen (Gambar 4).






Kawat stainles steel dilllitkan pada pipa. Tapisan ini adalah yang paling umum dipakai.

Berbentuk groved, ribbed, wrapped on pipe, dan all welded.

3. Prepacked Screen.

Gravel yang resin coated sudah ditempatkan di antara 2 tapisan sebelum dipasang di

sumur. Cocok digunakan untuk interval panjang karena mudah Penempatannya.

Diperlukan fluida komplesi yang bersih agar prepacked screen tidak buntu. Tapisan

sering rusak karena korosi atau termakan pasir karena tapisan terluar langsung

berhadapan dengan perforasi.

Catatan: Diameter-luar tapisan untuk bermacam-macam ukuran casing/liner tertera pada

Tabel 3.

6.9.3 Teknik Penempatan Gravel Dan Screen

Penempatan gravel dapat dilakukan dengan 3 cara:

1. Wash down Method.

Tempatkan gravel di dalam selubung sampai di atas perforasi. Masukkan rangkaian

screen dengan wash pipe dan push down shoe (Gambar 5) ke lubang sumur sambil

sirkulasi lurus dan tempatkan tapisan sampai di depan perforasi. Metode ini tidak

cukup memadatkan gravel di anulus dan akan menyortir ukuran gravel. Cara ini

hanya baik untuk selang perforasi di bawah 10 ft.

2. Sirkulasi terbaik (Reverse circulation)

Screen dan liner diturunkan di sekitar perforasi. Bubur gravel dipompakan melalui

anulus dengan sirkulasi terbaik. Gravel akan terperangkap di anulus. Cara ini tidak

baik untuk sumur miring (Gambar 6).

3. Crossover Method.

Masukkan rangkaian tapisan dan penyekat dengan liner setting tool tempatkan

tapisan tepat di depan perforasi. Biasanya panjang tapisan ditambah 5 ft di atas dan 5

ft di bawah selang perforasi dan diberi pipa buta 1.5 kali panjang tapisan. Sekatkan

penyekat. Adonan gravel dipompakan dan dislrkulasi lurus. Sirkulasi lurus tersebut

akan menjadi sirkulasi terbalik setelah melewati crossover. Adonan gravel akan

terbawa menuju anulus tapisan dan selubung. Cabut rangkaian liner setting tool

(Gambar 7).






Catatan: Penempatan pada sumur miring.

Pada operasi ini mudah terjadi bridging di bagian atas tapisan sebelum gravel merata menutupi

anulus seluruh tapisan. Dari hasil penelitian ternyata, bahwa bila wash pipe dikurangi dapat

menambah efisiensi gravel pack. Kadang-kadang dipakai tell-tale screen, yaitu pipa stringer yang

ditempatkan di ujung wash pipe yang dipisahkan dari tapisan dengan O-ring, agar menimbulkan

gerakan fluida masuk di bawah O-ring pada anulus tapisan-selubung untuk mengurangi

kemungkinan bridging.

Secara umum operasi gravel pack untuk kemiringan lubang lebih besar dari 45° dilakukan dengan :

a. memperbesar kecepatah sirkulasi adonan gravel.

b. mengurangi konsentrasi gravel dalam adonan, kira-kira 4 ppg.

c. menambah tahanan sirkulasi fluida dalam annulus pipa ekor.

d. menurunkan viskositas adonan 300-400 cp (untuk sumur tegak 600-700 cp).

6.10 EXPANDED PIPE TECHNOLOGY

Expandable pipe merupakan suatu milestone atau titik penting dalam perkembangan

perminyakan dimana suatu pipa yang dimasukkan kecil saja di sumur bisa berkembang menjadi

besar sehingga menyentuh dinding sumur tsb. Dua pipa yang dikembangkan adalah yang

merupakan pipa tak berlubang dan mengembang dan satunya screen atau slotted yang bisa

langsung dipasang di zone produksi.

Expandable pipe adalah hasil riset dari Shell dan yang mula-mula Shell bekerja dengan

Petroline lalu diambil alih oleh Weatherford dan disebut pipanya disebut Expandable Tubular

Technology (ETT) atau Expandable Slotted Tubulars (EST). Halliburton dengan Shell

membentuk perusahaan Enventure yang membuat solid tubular expansion (STE) sedangkan di

Baker diiklankan untuk Express Expandable Screens sebagai pencegah terjadinya kepasiran.

Gambar. 6.12 memperlihatkan STE ini dimana bisa mengembang sampai 26% dan

sekarang digunakan untuk casing daerah yang sulit seperti shale dll serta tanpa perlu disemen.






Gambar 6.12. Solid Tubular Expansion (Shell-Halliburton)

Jenis screen (ESS, Weatherford) dapat dilihat pada Gambar 6.13 sedangkan Baker

Expandable Screen ditunjukkan di Gambar 6.14.

Gambar 6.15 Expandable Slotted Tube






Gambar 6.16 Baker Expandable Screen

6.10.1 Expandable Tubular Technology (ETT) dan Aplikasinya

Expanded pipe digunakan untuk:

1. Menutup zone yang rewel seperti shale.

2. Menggantikan perforated completion dengan langsung perforassi bias berlubang.

3. Menggantikan screen penahan pasir dengan screen menempel di dinding sumur

sehingga lebih kuat dan tahan pasir.

4. Membuat casing yang lebih besar sehingga dimasa depan mungkin bisa ada satu sumur

dengan satu casing saja (asal tak ada zone loss/kick) (Gambar 6.17)

5. Karena untuk sumur berdiameter sama IDnya lebih dalam maka bisa memasang pompa

ESP lebih besar diameternya.

6. Lubang dengan ukuran lebih besar akan lebih produktif dibandingkan completion

perforated biasa.

7. Bisa digunakan untuk menutup casing berkarat atau pecah.

8. Bisa untuk mengisolasi perforasi yang tak diinginkan lagi.






9. Di horisontal well pasir akan langsung menyentuh pipa dan lewat sedangkan kalau

preperforated liner ada jarak untuk menubruknya dan bisa rusak.

Gambar 6.17 Banyak casing menjadi satu saja.

EST adalah staggered overlapping slots yang ada disepanjang keliling pipa. Expansion

karena mandrel bisa sampai 200%. Proses expansi karena bending dari metal strips antara 2

overlapping slots dan gaya expansion rendah (10 ton).

Bending dan strips bisa membuka slots berbentuk intan sehingga diameter pipa melar.

Tebal dinding tetap sama tetapi panjang pipa mengkerut 2%.

EST adalah metal to rock expansion dengan 3 aplikasi:

1. Expandable sand screen (ESS) untuk sand control.

2. ABL (alternative Borehole Liners) untuk sementara menutup zone selama drilling Supaya

tidak loss ukuran sumurnya. Tekanan dan integritas fluida diisolasi dari Lumpur pemboran.

3. Expandable Completion Liners (ECL) sama dengan ABL untuk alternative dari conventional,






cemented dan perforated liners.

Expandable sand screen adalah teknologi baru yang bisa dipakai disumur horisontal atau

dog leg yang tinggi. Dengan ESS ini tak akan ada annulus sehingga gravel pack tak perlu lagi.

Juga reactive shale, low fracture gradient dan fracture/fault bisa ditutup.

ESS adalah kombinasi 4 lapis sheet segi empat yang dirajut (weave) (Petroweave®)

dilekatkan ke expandable slotted base pipe dan dibungkus dengan pipa diluarnya. ESS bisa

dikembangkan dengan ACE (axial compliant expansion tool).

Selama expansi base pipe dan protective shroud membuka lubang slot melalui 4 metal

weave filter yang bergeser walaupun tetap overlapping. Effective aperture (lubang celah) dari

filter tetap konstant dan tidak membesar karena expansi pipa.

Desain ESS bisa menguntungkan karena:

1. Large inflow area jadi tak mudah tersumbat dan mengalami erosi.

2. Mudah dioperasikandan dinstall

3. Internal diameter besar dibanding metode screen pasir yang lain dan sangat berguna untuk rw

eff sumur horisontal maupun vertikal.

4. Disumur horisontal bisa dipilih untuk zonel isolasi(intelligent completions).

5. Untuk open hole, ESS menghilangkan annulus, jadi menstabilkan kemungkinan erosi pasir

dan produksinya.

Di Brunei (S.W. Ampa Field) banyak sand layer dan shale streaks. Sandnya memproduksi

pasir. Penggunaan gravel pack didepan shale membuat shale tak stabil. Hanya cara ESS berhasil.






Gambar 6.18. Expanded dan Unexpanded

Gambar 6.19 Perbandingan Tekanan differential Metode 200 micron ESS dengan Gravel pack.






Gambar 6.20 Stabil 5000-6000 psi di radial stress. Hoop bisa 20,000 psi Ini di 4” dan 5-1/2”ESS.

Disini disimulasi dengan 10,000 psi dan tetap tahan.






Gambar 6.21 ESS deformasi sesuai dengan Terra Tek Lab. Testing PEA 182. ESS ternyata tahan

tekanan Dan kalau tidak plugging Maka tak akan collapse






Gambar 6.22 Axial Compliant Expansion Toll (ACE)

6.10.2 Axial Compaint Expansion Toll (ACE)

ACE digunakan untuk mengembangkan pipa Slotted. Alat ini mencegah terjadinya

annulus Improve borehole contact (compliant ke Profile borehole)

Retrievable, surface redress tool roller dan travelling piston karena backpressure di

alatnya. Alat diturunkan sampai EST pompa dijalankan. Dan laju sampai target operasi.

Laju, tekanan, WOB dan expansi dimonitor dipermukaan.

6.10.3 Compliant Rotary Expansion System (CRES)

Hydromechanical tool untuk mengembangkan solid tubular. Bila digunakan dengan

ELH (Expandable Liner hanger), maka bisa mengembangkan linernya di hanger. Juga

untuk pipa panjang solid untuk metal skin yang menambal casing






CRES mempunyai roller sekelilingnya yang diaktifkan dengan tekanan. Tekanan

dari backpressure karena sirkulasi Melalui nozzle dan rotasi drill string. Karena setiap roller

bekerja independent maka anomali lubang bisa ditanggulangi.

Gambar 6.23 Compliant Rotary Expansion System (CRES)

6.10.4 EST expansion cone

EST expansion cone adalah alat yang tradisional dipakai dengan Expansion mandrel

dan digunakan untuk mendorong dan mengembangkan pipa slotted. Cone di pre-installed di

dalam Expandable Top Connector (ETC) pada top EST dan didorong melalui berat di

expansion mandrelnya. Dibodynya ada 4 tangan menahan agar cone tidak bergerak keatas.

Sekali diameter dipilih, cone di shear-pinned di dalam ETC dan diturunkan bersama

EST. Mandrel menyentuh cone profile dan penggunaan tekanan berat dari atas akan

menyebabkan mengembangnya pipa sampai kebawah. Cone akan tertinggal dibawah pipa.






Gambar 6.24 EST expansion cone

Gambar 6.25 Pemilihan zone produksi dan shale yang mudah bengkak di Fahud field di Oman.






Gambar 6.26 Penggunaan Selective ESS di Brunei

Gambar 6.27 Alternative Borehole Liners=ABL.






6.10.4 Future Expansion: Well Construction Technology

Gambar 6.28.Sebuah Sistem Optiwell menggunakan Instalasi STE






Gambar 6.29. Perbandingan Antara Optional Sistem Dengan Konvensional

Gambar 30. Diameter Tunggal Sumur Mengguankan Optimal Sistem






6.11 CONTOH SOAL

Data:

Tubing 2 3/8”, 4.6 lb/ft

Selubung 7 5/8”, 36 lb/ft

Volume anulus 0.2144 cuft/ft

Air asin 10.2 CaCl2

Perforasi 6234’ – 6274’

Sumur tua

Digunakan perbandingan gravel/gel 15 lb/gallon gel.

Dari 2 contoh analisa batuan didapat hasil:

U.S MESH CONTOH-1 CONTOH-2 Rata-Rata % Berat Kumulatif % Phi Unit

100 0.04 0.04 0.04 1 1 2.75

120 0.09 0.08 0.085 3 4 3

140 0.38 0.36 0.37 11 15 3.25

170 0.57 0.57 0.57 17 32 3.5

230 0.96 0.94 0.95 29 61 4

325 0.54 0.53 0.535 16 77 4.5

Pan 0.71 0.7 0.705 22 99 — 3.25

Langkah Kerja

1. Sudah dilakukan.

2. a, b, c, d, e sudah dilakukan

2. f. Plot persen berat kumulatif terhadap log D kemudian tarik garis lengkung, lihat Gambar 12.

Plot persen berat kumulatif terhadap Phi units. Kemudian tarik garis patah-patah, (lihat Gambar

13).

2.g. Harga D50 yang diperoleh adalah 0.0029 in

3. Batas atas gravel (BA) = 4×D50 = 4×0.0029 = 0.0116 in

Batas bawah gravel (BB) = 8 × D50 = 8 × 0.0029 = 0.0232 in

Dari Tabel –1 , didapat BA = 50 mesh, BB = 30 mesh.






4. Lihat Tabel-2, harga ukuran gravel 30-50 mesh tidak ada di pasaran, maka ambil yang lebih kecil

yaitu 40-60 mesh. Sehingga diameter lubang tapisan yang terpilih 0.008 in.

5. a. PP = 6274 – 6234 = 40

maka PS = 40 + 10 = 50 ft

b. BP = 1.5 × PS = 1.5 × 50 = 75 ft

c. TPS = BP + PS = 75 + 50 = 125 ft

d. VA = TPS × K1

K1 = 0.2144 CUft/ft

VA = 125 × 0.2144 = 26.8 Cuft

e. VF = PP × K2 = 40 x 1 = 40 Cuft

f. VG = VA + VF = 26.8 + 40 = 66.6 Cuft

g. BG = VG × 100 = 66.8 × 100 = 6680 lb

h. VGEL = BG/(GW × 42) = 6680/(15 × 42) = 10.6 bbl

i. TVGEL= VGEL + 6 = 10.6 + 6 = 16.6

j. VS = VGEL x {1 + (0.0456 × GW)}

= 10.6 × (1+(0.0456×15) ) = 17.84

k. Kesimpulan

Gravel yang dibutuhkan = 66.8 cuft

gel yang dibutuhkan = 16.6 bbl

Sedangkan :

Volume akhir bubur gravel = 17.84 bbl

Jadi terpenuhi

Volume total fluida = 17.84 + 6 = 23.84 bbl

6, 7, 8, 9 lakukan mengikuti petunjuk yang ada pada bawah kerja.






6.12 GAMBAR DAN TABEL YANG DIPERLUKAN

Gambar 1. MENCUCI PERFORASI

( Bahan : Baker Sand Control )






Gambar 2. BACKSURGING







Gambar 3. JENIS “SLOTTED PIPE”

Gambar 4. WIRE-WRAPPED SCREEN

( Dari : Baker Sand Control )






Gambar 5a. WASHDOWN TECHNIQUE







Gambar 5b. COURTESY BAKER SAND CONTROL







Gambar 6. REVERSE CIRCULATION TECHNIQUE







Gambar 7. OVER THE TOP GRAVEL PACK SYSTEM ATAU CROSSOVER SYSTEM






Gam

bar

8. K

ER

TA

S SE

MIL

OG

UN

TU

K M

EN

CA

RI M

ED

IAN

D50






Gambar 9. KERTAS UNTUK PHI UNIT (PROBABILITY PAPER)






Gam

bar

10. K

UM

UL

AT

IF P

ER

SEN

BE

RA

T T

ER

HA

DA

P B

ESA

R B

UT

IRA

N (I

N)

AT

AU

LU

AS

LU

BA

NG

SA

RIN

GA

N






Gambar 11. KUMULATIF PERSEN BERAT TERHADAP PHI UNIT






TABEL 1 KONVERSI MESH

TILER MESH

U.S. MESH mm in φ

2 1/2 2 1/2 8 .315 -3 3 3 6.73 .265 -2.75 3 1/2 3 1/2 5.66 .223 -2.5 4 4 4.76 .187 -2.25 5 5 4 .157 -2.0 6 6 3.36 .132 -1.75 7 7 2.83 .111 -1.5 8 8 2.38 .094 -1.25 9 10 2 .079 -1.0

10 12 1.68 .066 -0.75 12 14 1.41 .056 -0.5 14 16 1.19 .047 -0.25 16 18 1 .039 0 20 20 0.841 .033 0.25 24 25 0.707 .028 0.50 28 30 0.595 .023 0.75 32 35 0.500 .020 1 35 40 0.420 .017 1.25 42 45 0.354 .014 1.5 48 50 0.297 .012 1.75 60 60 0.250 .0098 2.0 65 70 0.210 .0083 2.25 80 80 0.177 .0070 2.5

100 100 0.149 .0059 2.75 115 120 0.125 .0049 3 150 140 0.105 .0041 3.25 170 170 0.088 .0035 3.5 200 200 0.074 .0029 3.75 250 230 0.063 .0025 4.00 270 270 0.053 .0021 4.25 325 325 0.044 .0017 4.5 400 400 0.037 .0015 4.75






TABEL 2 UKURAN SLOT/WIRE WRAPPED SCREEN

Pack Sand U.S. Mesh Size

Slot Width (inches)

Sand Screen Wirespacing (inches)

50 – 70 - 0.006 40 – 60 - 0.008 20 – 40 - 0.012 16 – 30 - 0.016 12 – 20 0.025 0.025 10 – 16 0.035 0.035 8 11 12 0.050 0.050






TABEL 3

DIAMETER SLOT/WIRE WRAPPED SCREEN

CASING SIZE OD, INCH 4 1/2 5 5 1/2

MAX ID MIN ID MAX ID MIN ID MAX ID MIN ID

4.090 3.826 4.560 4.000 5.044 4.548 Max OD for wire wrap screen, in

2.040

1.695

2.280

2.040

2.755

2.280

Screen pipe size, inch OD

1.66 1.315 1.90 1.66 2.375 1.900

Annulus volume, ft3 per foot

0.0685

0.0642

0.0850

0.0646

0.0974

0.0845

6 6 5/8 7 MAX ID MIN ID MAX ID MIN ID MAX ID MIN ID


3.225

2.755

3.920

3.225

4.420

3.930

Screen pipe size, inch OD 2.875 2.375 3 1/2 2.875 4 3.500


0.1097

0.1023

0.1215

0.1189

0.1266

0.1073

7 5/8 8 5/8 9 5/8 MAX ID MIN ID MAX ID MIN ID MAX ID MIN ID


4.920

4.420

5.920

5.420

7.045

5.920


4 1/2 4 5 1/2 5 6 5/8 5 1/2


0.1449

0.1193

0.1664

0.1475

0.1773

0.1689






TABEL 3 (LANJUTAN)

CASING SIZE OD, INCH

10 1/4 11 1/4 13 1/8 MAX ID MIN ID MAX ID MIN ID MAX ID MIN ID


7.420

7.420

9.085

7.420

10.085

13.21

Screen pipe size, inch OD 7 7 8 3/8 7 9 3/8 8 3/8


0.2663

0.1868

0.2279

0.3326

0.3271

0.3562

16 18 3/8 20 MAX ID MIN ID MAX ID MIN ID MAX ID MIN ID


13.21

11.210

13.21

13.21

13.21

13.21


12 1/4 10 1/4 12 1/4 12 1/4 12 1/4 12 1/4


0.3377

0.4913

0.7676

0.7676

1.043

0.9616






TABEL 4 KEUNTUNGAN DAN KERUGIAN METODE PENANGGULANGAN PASIR

CARA KEUNTUNGAN KERUGIAN

Gravel Pack ! Umum dipakai, statistic paling sukses

! Untuk interval perforasi yang panjang

! Untuk perforasi yang berkadar silt tinggi

! Tidak banyak mengurangi produktivitas sumur

! Perlu snubbing unit atau rig untuk pemasangannya

! Tidak baik untuk sumur berdiameter kecil (slimhole)

! Kerja ulang mahal dan sulit karena tapisan perlu dicabut

! Tapisan sering terkikis (untuk sumur berproduksi besar)

Konsolidasi Plastik

! Kerja ulang lebih mudah dilakukan

! Untuk lubang kecil ! Tidak memerlukan rig

! Zat kimia mahal ! Formasi pasir yang mempunyai

butiran kecil lain akan menyerap plastik sehingga mengurangi efisiensi

! Penempatan plastik mengkin tidak merata bila: " Interval produksi terlalu

panjang, lebih dari 10 ft. " Permeabilitas sepanjang

interval bervariasi ! Perforasi tidak terbuka semua ! Kurang sukses karena plastik

mudah rusak terhadap waktu, suhu dan erosi

! Mengurasi produktivitas ! Tingkat sukses kurang dari 70%

Resin Coated Gravel Pack

! Tidak menggunanakan screen ! Permeabilitas lebih tinggi ! Untuk interval panjang

! Semua perforasi harus terbuka untuk menerima adonan

! Perlu waktu operasi lebih lama untuk mengeraskan gravel (kadang-kadang dibatu panas buatas)

! Biaya mahal ! Tidak lazim

Tp06011-Penanggulangan Masalah Pasir Dengan Cara Mekanis

Documents

Transcript of Tp06011-Penanggulangan Masalah Pasir Dengan Cara Mekanis