Senin, 06 Juli 2015

Metode Produksi Artificial Lift

PEMILIHAN METODE PRODUKSI PENGANGKATAN BUATAN
 (ARTIFICIAL LIFT)


Selama berlangsungnya produksi tekanan reservoir akan mengalami penurunan. Bila pada suatu saat tekanan reservoir sudah tidak mampu lagi untuk mengalirkan minyak sampai permukaan atau laju aliran yang dihasilkan sudah sangat tidak ekonomis lagi, maka untuk mengangkat minyak dari dasar sumur digunakan cara yang disebut pengangkatan buatan atau artificial lift. Untuk memilih salah satu metode artificial lift yang tepat untuk suatu sumur ada beberapa faktor yang mempengaruhi pemilihan metode artificial lift. Adapun faktor yang perlu diperhatikan dalam memilih metode artificial lift, antara lain :

1.      Inflow Performance
Konsep aliran fluida masuk ke dalam lubang sumur atau Inflow Performance merupakan ulah kerja sumur yang tergantung aliran dari reservoir menuju ke lubang sumur. Inflow Performance dikontrol oleh karakteristik reservoir seperti tekanan reservoir, produktivitas dan karakteristik fluida. Inflow Performance sumur biasanya diperlihatkan dalam bentuk produktivitas formasi yaitu besarnya barrel minyak atau fluida dari sumur yang dapat diproduksikan pada tekanan reservoirnya. Salah satu bentuk produktivitas formasi dapat diperkirakan dengan perhitungan Productivity Index (PI). Productivity Index di sini hanya merupakan gambaran secara kualitatif mengenai kemampuan suatu sumur untuk berproduksi pada suatu kondisi tertentu. Untuk melihat kelakuan sumur berproduksi, maka harga PI dinyatakan secara grafis, yaitu grafik yang menunjukan hubungan antara tekanan alir dasar sumur (Pwf) dengan laju produksi. Grafik tersebut adalah Inflow Performance Relantionship (IPR). Dimana dalam pemilihan metode untuk gas lift harus memperhatikan Produktivity Indeks (PI) dari sumur tersebut yang merupakan salah satu persyaratan bahwa untuk continuous flow digunakan pada sumur yang mempunyai PI tinggi (> 0.5 B/D/psi) dan Ps tinggi relatif terhadap kedalaman sumur sedangkan untuk intermittent flow gas lift digunakan pada sumur yang mempunyai PI rendah (< 0.5 B/D/psi) dan Ps rendah.

2.      Laju Produksi
Total laju produksi liquid yang dihasilkan adalah kontrol dalam pemilihan metode pengangkatan. Laju produksi yang tinggi akan dibutuhkan pengangkatan gas lift dan ESP. Yang penting di sini adalah kondisi reservoir itu sendiri, yaitu tekanan yang mengontrol besarnya laju produksi liquid. Batasan besar laju produksi dalam pemilihan metode artificial lift sebagai berikut :
a.       Bila laju produksi > 20,000 B/D, maka metode artificial lift yang cocok digunakan adalah gas lift atau ESP
b.      Bila laju produksi antara 2,000 – 10,000 B/D dapat menggunakan semua metode artificial lift kecuali Rod Pump
c.       Bila laju produksi antara 100 – 1,000 B/D dapat menggunakan semua metode artificial lift
d.      Bila laju produksi < 100 B/D, yang digunakan adalah semua metode artificial lift, kecuali ESP

3.      Water Cut
Water cut secara langsung mempengaruhi laju produksi total. Water cut yang tinggi mempengaruhi inflow performance yang sesungguhnya. Air juga menghasilkan penambahan kehilangan tekanan di dalam tubing, akibatnya densitasnya yang lebih besar dari minyak sehingga akan membutuhkan tekanan yang lebih besar untuk mengangkatnya ke permukaan. Menurut Kermit E. Brown yang paling cocok dengan kondisi seperti ini adalah pengangkatan dengan menggunakan ESP.

4.      Gas Liquid Ratio (GLR)
GLR mempengaruhi pemilihan metode artificial lift, terutama desain dari mekanisme pengangkatan. Semua metode pengangkatan mengalami penurunan effisiensi dengan bertambahnya GLR, sampai dengan 2,000 scf/bbl dapat ditangani oleh semua metode pengangkatan. Sucker rod memiliki effisiensi kira-kira 40 % bila GLR di atas 2,000 scf/bbl. Pada 2,000 – 5,000 scf/bbl, intermittent flow gas lift lebih effisien digunakan karena gas keluar sejalan dengan perputaran gas (injeksi gas). Pada continuous flow gas lift penambahan gas akan menurunkan tekanan alir dasar sumur (Pwf) sehingga menghasilkan effisiensi pengangkatan yang kecil, karena banyaknya gas dalam kolom akan dapat mengakibatkan adanya back pressure karena besarnya Pwf tidak dapat mengatasi kehilangan tekanan. Bagaimanapun GLR yang tinggi akan menjadi problem bagi metode pengangkatan buatan.

5.      Kedalaman Lubang Bor
Batasan penggunaan metode artificial lift terhadap kedalaman lubang bor adalah sebagai berikut :
o   Bila kedalaman sumur > 12,000 ft, maka metode artificial lift yang dapat digunakan hanya Hydraulic Pump.
o   Bila kedalamannya 10,000 ft – 12,000 ft, maka yang digunakan adalah semua metode artificial lift, kecuali ESP karena adanya batasan temperatur.
o   Bila kedalamannya < 8,000 ft, maka semua metode artificial lift dapat digunakan.

6.      Ukuran Casing dan Tubing
Ukuran casing di sini untuk membatasi ukuran tubing. Semua metode artificial lift dapat menggunakan tubing 4,5 dan 5,5 in. Pada metode gas lift dengan menggunakan continous flow, tubing 2 in dapat digunakan untuk laju produksi < 1,000 B/D, sedangkan untuk laju produksi > 5,000 B/D menggunakan casing > 7 in dan tubing > 3,5 in. Pada dasarnya semakin kecil ukuran casing semakin kecil pula laju produksi yang dihasilkan. Pipa yang berukuran terlalu kecil akan mengakibatkan friction loss yang besar dan mengakibatkan pengurangan effisiensi volumetric dari gas lift dan ESP.

7.      Tipe Komplesi
Desain artificial lift juga tergantung tipe komplesi, apakah open hole atau menggunakan interval perforasi. Pertimbangan utama adalah inflow performance.
Pada open hole, caving dan problem pasir dapat mengurangi inflow performance. Pada interval perforasi, penyumbatan lubang perforasi menurunkan inflow performance. Dipertimbangkan juga untuk dual atau triple tubing completion, selain itu dilihat kondisi lapangan. Sebagai contoh apakah tersedia gas atau tidak apabila nantinya metode artificial lift yang akan dipasang adalah gas lift, bila ada maka tubing dikomplesi dengan menambah side pocket mandrel sebagai tempat valve gas lift. Bila tidak ada gas, bisa juga menggunakan compressor, tetapi harga sebuah compressor sangat mahal sehingga perlu diperhitungkan secara matang pemilihan metode artificial lift yang akan digunakan.

8.      Karakteristik Fluida Reservoir
Karakteristik fluida reservoir yang mempengaruhi cara produksi yaitu viscositas, dan Faktor Volume Formasi. Karakteristik ini akan dapat mempengaruhi lolosnya minyak dengan metode pengangkatan buatan.
a.       Viscositas
Untuk viscositas minyak yang tinggi biasanya sewaktu diproduksi ikut membawa pasir atau padatan lainya, sehingga apabila digunakan plunger fits (rongga antara plunger dan core barrel) yang kecil maka plunger akan cepat aus. Untuk itu apabila viscositas minyak tinggi maka sebaiknya digunakan plunger fits yang besar sehingga effisiensi pompa akan tinggi.


b.      Faktor Volume Formasi
Faktor Volume Formasi (FVF) menggambarkan angka barrel dari fluida yang diangkat, yang disesuaikan dengan kondisi di permukaan. Faktor ini harus dipertimbangkan untuk semua metode pengangkatan.
Perlu diingat bahwa FVF yang tinggi atau rendah tidak menunjukan performance yang lebih baik dalam perbandingan antara metode pengangkatan.

9.      Temperatur di dalam sumur
Temperatur seperti juga tekanan, semakin dalam temperatur semakin besar. Sebuah katub gas lift yang telah diset tekanan buka/tutupnya di permukaan (work shop) tekanan settingnya akan berubah pada saat katub tersebut dipasang di dalam sumur selama katub tersebut dioperasikan.
Dengan demikian tekanan setting katub tersebut harus diperhitungkan terhadap temperatur di titik kedalaman di mana katub tersebut akan dipasang.
Untuk memperoleh gambaran temperatur pada setiap titik kedalaman di dalam sumur yang di teliti, survey mengenai temperatur sangat disarankan, tetapi apabila hal ini tidak dilaksanakan karena berbagai alasan seperti waktu dan biaya maka dilakukan pendekatan berikut.
Mengambil data temperatur dari hasil test produksi pada saat sumur pertama dibor (pressure build-up test), kemudian mengambil data temperatur di permukaan selama sumur tersebut dioperasikan. Menarik garis dari kedua titik tersebur maka akan diperoleh distribusi temperatur pada setiap kedalaman di dalam sumur.
Batasan temperatur untuk metode artificial lift adalah :
1.      Sucker Rod Pump sangat bagus  pada temperatur 350 oF
2.      ESP  terbatas pada temperatur < 250 oF untuk standar dan < 350 oF untuk ESP dengan special motor dan kabel.
3.      Hydraulic Pump dapat beroperasi pada temperatur 300 oF untuk standar material dan 500 oF untuk special material.
4.      Maksimum temperatur untuk gas lift adalah 350 oF.

10.  Mekanisme Pendorong
  1. Depletion Drive Reservoir
Ketika tekanan reservoir turun, liquid akan mengalir dengan fluida terangkat ke atas permukaan dengan bantuan gas yang terlarut. Tidak adanya aquifer atau fluida injeksi untuk membantu mengekspansi fluida (menambah bantuan tenaga pendorong) menjadikan recovery rendah. Pada mula-mulanya metode artificial lift tidak digunakan pada sumur masih flowing, jika ingin dipasang metode artificial lift setelah komplesi sumur, maka pertimbangan desain harus sudah disiapkan. Produksi yang semakin rendah dengan semakin bertambahnya waktu produksi adalah karakteristik depletion drive, ditunjukkan dengan penurunan tekanan reservoir yang cepat dan diikuti dengan turunnya laju produksi. Pertimbangan hal ini dapat menentukan metode artificial lift yang akan digunakan. Dengan adanya gas, maka metode gas lift yang paling dipertimbangkan.
  1. Water Drive Reservoir
Water influx atau injeksi air menyebabkan fluida reservoir bergerak/pindah ke lubang bor. Dari adanya water infux ini diharapkan recovery lebih besar dari depletion drive dan water cut yang semakin besar, water cut yang tinggi ditambah dengan optimum pengangkatan yang besar dibandingkan dengan semua mekanisme pendorong yang ada, maka metode artificial lift yang akan digunakan dapat diseleksi sesuai dengan keadaan tersebut.
  1. Gas Cap Drive Reservoir
Pada reservoir dua fasa, fasa gas berasal dari gas cap dan liquid berasal dari oil zone. Perpindahan minyak dari formasi ke lubang bor adalah dari ekspansi gas cap. Perubahan GOR terhadap produksi mempengaruhi pemilihan metode artificial lift yang akan digunakan. Dengan adanya gas, maka metode gas lift lebih diperhitungkan karena metode gas lift paling toleransi terhadap gas.

11.  Kondisi Permukaan
Ada beberapa faktor di permukaan yang dapat mempengaruhi dalam pemilihan cara produksi, seperti fasilitas permukaan (peralatan), tempat dan penyediaan sumber tenaga (power source) untuk pengangkatan buatan.
Fasilitas peralatan di permukaan akibat adanya surface choke, flow line dan separator yang secara langsung dapat mempengaruhi pengangkatan fluida reservoir ke permukaan. Peralatan di permukaan ini dapat mempengaruhi kehilangan tekanan sehingga dalam memilih metode produksi selalu berhubungan dengan tekanan di permukaan, hal ini dapat terlihat pada perencanaan metode produksi dimana akan selalu memperhitungkan bean (choke) performance dan horizontal flow.
Pada suatu lapangan minyak lepas pantai (offshore) ada hal yang perlu dipertimbangkan, karena pada offshore mempunyai tempat yang terbatas dan merupakan daerah yang sering menimbulkan korosi. Pada umumnya cara yang digunakan adalah metode produksi yang prinsipnya mempunyai sedikit peralatan yang ada di permukaan, dan biasanya digunakan untuk kondisi lubang sumur yang miring. Yang dimaksud dengan sedikit peralatan di permukaan adalah termasuk peralatan distribusi pipa, peralatan untuk penyediaan sumber tenaga atau power source. Sedangkan untuk lapangan minyak di darat biasanya problem (kesulitan) ini pengaruhnya kecil, kecuali pada daerah khusus seperti adanya daerah terpencil dan banyak H2S.

12.  Problem Operasi Produksi
Problem operasi yang sering dijumpai dalam memproduksikan suatu sumur yaitu problem pasir, paraffin, scale, korosi, BHT dan iklim.
a.       Kepasiran
Untuk problem pasir (unconsolidated) dimana dengan adanya aliran produksi maka pasir-pasir tersebut akan terikut aliran. Apabila digunakan metode pompa maka pasir-pasir ini akan mengakibatkan goresan-goresan yang tajam pada plunger pompa sehingga akan mengakibatkan kerusakan dan effisiensi pompa menurun.
b.      Paraffin
Untuk minyak jenis paraffin dimana titik tuangnya adalah tinggi maka dengan adanya penurunan temperatur sepanjang aliran akan mengakibatkan minyak tersebut membeku, sehingga akan dapat menyumbat aliran minyak di dalam pipa. Jika penyumbatan terjadi di tubing string, wellhead atau flowline akan menyebabkan back pressure sehingga akan mengurangi effisiensi, maka pembersihan dan pencegahan sangat dibutuhkan. Sucker rod pumping lebih menguntungkan daripada metode yang lain karena rods akan terus-menerus membersihkan paraffin (scraping action). High-temperature fluids dan inhibitor dapat disirkulasikan pada hydraulic system. Plunger menjalankan secara otomatis paraffin scrapers (pembersihan paraffin).

c.       Scale
Adanya air yang terproduksi dapat mengakibatkan terjadinya endapan (scale) dan korosi. Scale adalah senyawa dalam bentuk padatan sebagai hasil reaksi antara ion-ion tertentu yang terjadi dalam suatu sistem larutan. Pada prinsipnya scale akan terjadi apabila air mengandung ion-ion yang mampu membentuk senyawa yang kelarutannya terbatas atau terjadi perubahan kondisi atau komposisi air yang bisa memperkecil larutan senyawa. Senyawa tersebut bisa membentuk sistem suspensi dengan air dan akan membentuk sumbatan-sumbatan pada beberapa tempat, atau senyawa itu bisa melekat pada pipa. Macam-macam scale yang berat adalah senyawa CaSO4, BaSO4 dan senyawa Fe. Kebanyakan scale yang mengandung Fe adalah hasil korosi. Pengendapan scale akan mengurangi ID dari tubing sehingga akan mengurangi effisiensi. Pencegahannya dengan bahan kimia additive dapat memberikan umur pompa yang lebih panjang dan dapat memelihara tubing. Plungers akan menjaga tubing tetap bersih.

d.      Korosi
Korosi dapat disebabkan oleh electrolysis antara tipe metal yang berbeda, H2S atau CO2 yang terkandung dalam fluida produksi, salinitas yang tinggi atau saturasi air asin atau proses oksidasi dari metal. Kasus gas lift dengan corrosive gas dapat diatasi dengan menginjeksikan gas dehydrated
e.       Iklim
Kondisi iklim permukaan yang sangat berbeda akan mempengaruhi pemilihan peralatan pengangkatan. Iklim yang sangat panas menyebabkan masalah kelebihan panas pada peralatan permukaan dan fasilitas pendingin harus disediakan. Iklim yang sangat dingin menyebabkan masalah pembekuan untuk bahan bakar sehingga isolasi dan pemanasan sangat dibutuhkan. Juga untuk daerah yang mempunyai angin kencang dapat menyebakan kerusakan pada permukaan dan debu atau kabut dapat menyebabkan masalah operasional.

13.  Ekonomi
Dalam pemilihan metode produksi hendaknya perlu dipertimbangkan faktor ekonomi yang menyangkut nilai ekonomis dari penggunaan metode produksi yang akan digunakan, baik secara konvensional maupun mekanik serta bahan dan peralatan pendukungnya. Hal ini penting karena menyangkut banyaknya yang akan dikeluarkan untuk mengusahakan pengangkatan buatan pada sumur yang sudah tidak dapat mengalirkan minyak secara alamiah, sehingga penekanan biaya perlu diperhitungkan agar didapatkan hasil yang diharapkan. Adapun hasil yang diharapkan adalah dapat memperoleh minyak seoptimal mungkin dengan biaya artificial lift yang rendah. Oleh karena itu ada faktor-faktor yang perlu diperhatikan agar dapat menyesuaikan penggunaan metode produksi yang tepat pada sumur yang akan dilakukan artificial lift. Faktor-faktor yang perlu diperhatikan tersebut adalah :
1.      Initial capital investment
2.      Biaya operasi per bulan atau indicator pemasukan
3.      Umur peralatan
4.      Banyak sumur yang akan digunakan metode artificial lift
5.      Tersedianya cadangan peralatan

6.      Umur sumur.

Tidak ada komentar:

Posting Komentar