PropPant

di mana : TR 

= temperatur reservoir, oC

T

= temperatur yang dicari, oC

L

= panjang rekahan satu sayap, m

T1

= temperatur dasar sumur, oC

C

= koefisien fluid loss, m/det1/

4.3. Proppant

!roppant !roppant atau pengganjal pengganjal digunakan digunakan untuk untuk mendapatka mendapatkan n saluran untuk  aliran menuju sumur dengan permea"ilitas tinggi# $ontras antara rekahan dan formasi formasi menentukan menentukan kenaikan produksi dari suatu proyek perekahan %dihitung %dihitung dengan grafik  McGuire/Sikora&#  McGuire/Sikora&# $onduktivitas rekahan sam dengan le"ar rekahan dikal ikalik ikan an

perm ermea" ea"ilit ilitas as##

!emil emilih ihan an

prop roppant pant

akan akan

menen enentu tuk kan

hasil asil

konduktiv konduktivitas, itas, wkf   # 'akin kontras permea"ilitas di rekahan akan makin "esar  hasil produktivitas, tetapi tetap harus dicari jalan yang paling ekonomis, "aik  dalam pemilihan proppant atau ukuran rekahan# (ila proppant mengalami stress yang mele)ati kekuatannya maka terjadi crushing  dan akan akan merugi merugikan kan dalam dalam hal produk produktiv tivita itasny snya# a# 'akin 'akin keras keras suatu suatu formasi, makin diperlukan proppant yang juga keras# *elain itu kesalahan pada  pemilihan proppant dapat mempengaruhi kesuksesan proyek perekahan hidrolik  tergan tergantun tung g pada pada ukuran ukuran,, distri distri"us "usiny inyaa %seraga %seragam/t m/tida idak&, k&, kualit kualitasny asnyaa %jumla %jumlah h kotoran/tam"ahan yang tak diperlukan&, roundness %kehalusan permukaannya& dan  sphericity %"entuk "ulatnya&# +alam +alam masa masa produk produksiny sinyaa nanti, nanti, akan akan ada proppa proppant nt yang yang terlep terlepas as atau crushed  %hancur&   %hancur& atau embedment %teng embedment  %tenggelam gelam masuk ke formasi&, fines formasi&,  fines,, dan lain lain yang akan dapat menurunkan produksi secara perlahanlahan# +alam +alam "a" ini akan akan di"ica di"icarak rakan an mengen mengenai ai jenis jenis proppa proppant, nt, ukuran ukuranny nya, a, konduk konduktiv tivita itass versus stress stress untu untuk k setia setiap p jenis jenis dan dan ukur ukuran an## -uga -uga meka mekani nism smee damage serta transportasi dari proppantnya#

4.3.1. Jenis Proppant

.# !asir di .lam

•

Ottawa (Jordan, Whitesands 

 "undar sekali %we!! rounded &, &, kadar "uart#  tinggi#  tinggi#



*anggup menahan "erat



*## %(#+#& =,0

•

 $rady (%e&san, (%e&san, 'ickory Sands Sands 

.gak tak rata "ulatnya %angu!arity % angu!arity&, &, kadar "uart#  tinggi  tinggi



*anggup menahan "erat



*## = ,0

(# eramic )roppant  )roppant 

•

Sintered $au&ite 

Tersedia Tersedia untuk tekanan stress str ess tinggi



(isa (isa dipaka dipakaii untuk untuk tempera temperatur tur tinggi tinggi,, sumur sumur dalam dalam dan  sour  %mengandung 2 *&



3ntuk stress sampai di atas 144 psi



*## = 5,0

•

 *ntermediate

+ensity

eramics

%keram %keramik ik

"erden "erdensit sitas as

sedang& 

Le"ih ringan, le"ih murah dari Sintered $au&ite



+ipakai sampai stress 14444 psi



*## = 5,1

•

 ow +ensity eramics%keramik eramics%keramik "erdensitas rendah& 

(erat hampir sama dengan pasir %*## =,6&



*tress sampai dengan 0444 psi



(anyak digunakan di .laska

C# -esin C# -esin roated )roppants )roppants %proppant  %proppant dengan lapisan resin&

•

'endi 'endist stri" ri"us usik ikan an antara "utir"utir 

"e"a "e"an, n,

meng menghi hind ndar arkan kan

pers persen entu tuha han n

•

Terikat ditempat untuk mencegah migrasi proppant#  )re.cured -esins





'engurangi kerusakan karena britt!e %mudah pecah&



*## = ,



Resin dapat menahan pasir yang hancur %sehingga fines sedikit&



!roppant abrasiveness %kekasaran& agak "erkurang urab!e -esins





+igunakan terutama untuk "agian "elakang mem"untuti  s!urry  proppant untuk mencegah proppant mengalir "alik ke sumur#



*etelah mem"eku akan mem"entuk masa yang terkonsololidasi dengan daya tahan "esar#

*ecara umum c!osure stress rekahan yang menentukan strength proppant  yang harus digunakan# 3ntuk c!osure stress di"a)ah 0444 psi, atau 44414444  psi, atau di atas 14#444 psi harus diperhatikan# Tabel IV-6  memperlihatkan * dan volume a"solut %gal/l"& +i 7ndonesia, !T 8urindra memproduksi  sand  untuk kedalaman maksimum 5444 ft# 3ntuk kedalaman tinggi masih ada pro"lem untuk mutu dalam hal sorting, roundness, sphericity, dan impurities# 'ungkin dimasa depan akan ditemukan pasir yang le"ih "aik di 7ndonesia#

Tabel IV-6. Specific Gravity dan Volue !bsolut Proppant Proppant

*and *3!R !R;! < Resin Coated *and ?!R;! 10 << 78TR!R;!  7 <<< ;r  C.R(;!R;! <<< !R;AL; <<<<

4"

Specific Gravity ,0 5,  5,65 ,6  ,01 5,16 5,15

!bsolute Volue #al$lb 4,495 4,455>  4,45 4,4906  4,4904 4,456@ 4,45>9

,65

4,4994

< 2igh *trength *intered (auBite !roppant << ?icronium ;Bide !roppant <<< 7ntermediate *trength *intered (auBite !roppant <<<< 7ntermediate *trength Lo) +ensity *intered !roppant

4.3.%. Spesifi&asi '&uran Proppant

3kuran !roppant penting untuk kesuksesan perekahan hidrolik karena tiga alasan: 1#  $ridging , untuk "isa mulus, maka le"ar rekahan harus sekitar empat kali ukuran proppant# #

Cocok dengan ukuran perforasinya

5#

$onduktivitas adalah fungsi dari ukuran proppant# 3kuran proppant dilaporkan "erdasarkan standard  S%M % merican

Society of %esting Materia!s&, misalnya: 1#

4/94 sand , dapat melalui screen %saringan 4,455 inch&#

#

Tersaring oleh screen 94 mesh %4,410 inch&#

*edangkan spesifikasi dari .!7 % merican )etro!eum *nstitute& mengatakan 1#

'inimum @4 akan ada di antara sieves %saringan& yang ditentukan#

#

3kuran contoh pasir % samp!e& yang le"ih "esar dari diatas D 4,1#

5#

3kuran contoh pasir yang le"ih kecil dari diatas D 4,1#

9#

3kuranukuran saringan tertentu diperlukan untuk pengujian#

Tabel IV-( memperlihatkan ukuran proppant, maksimum, dan ratarata Tabel IV-(. '&uran )a&siu dan *ata-rata Proppant

4"

Proppant Size (mesh)

Maximum Diameter  (in)

Average Diameter  (in)

4/8 6/12** 8/12 8/16** 10/20 10/30 12/20* 16/20** 16/30** 18/20** 18/35 20/40* 20/50 30/50**

0,187 0,132 0,093 0,093 0,079 0,079 0,067 0,047 0,047 0,039 0,039 0,0336 0,0336 0,0237

0,173 0,099 0,087 0,082 0,061 0,056 0,054 0,041 0,039 0,036 0,032 0,0272 0,0218 0,0185

30/60 40/60 40/70* 70/140**

0,0237 0,0168 0,016 0,0084


0,0180 0,014 0,013 0,0099 <
Tabel IV-+ dan Tabel IV-, menunujukkan contoh hasil  sieve ana!ysis dari pasir 

10/54 Jordan dan 4/94 Jordan0

Tabel IV-+. asil Sieve !nalysis Pasir 16$3 Jordan

Sieve Size 12 16 20 25 30 40 pan

Percent Retained 0,0 0,1 20,3 47,1 28,2 4,2 0,1

Cumulative Percent 0,0 0,1 20,4 67,5 95,7 99,9 100,0

Tabel IV-,. asil Sieve !nalysis Pasir %$4 Jordan

Sieve Size 16 20 30 35 40 50 pan

4.3.3. /ondu&tivitas *e&a0an

Percent Retained 0,0 3,3 38,4 30,5 20,6 7,0 0,2

4"

4"

Cumulative Percent 0,0 3,3 41,7 72,2 92,8 99,8 100,0

.da  faktor yang mempengaruhi konduktivitas suatu rekahan yang telah diuji di la"oratorium dan dianggap pasti, sedangkan pengaruh lain tidak dapat diuji dan pengaruhnya tidak jelas# 1 . Closure Stress

*tress ini yang diteruskan oleh formasi ke proppant pada )aktu tertutupnya rekahan dapat menye"a"kan proppant hancur %crushing &, mengurangi ukuran proppant, dan menam"ah  surface area proppant , yang mana keduanya menye"a"kan menurunnya permea"ilitas rekahan terse"ut# 2al terse"ut kalau stressnya relatif "esar# !osure stress adalah gradien rekahan kedalaman  & dikurangi tekanan dasar sumur# *elain itu stress yang ada akan memadatkan lapisan proppantnya, mengurangi porositas dan permea"ilitasnya# !engaruh kedua ini "ila didapat dari stress kecil di mana pengaruh pertama tadi % crushing & tidak  terjadi, tetapi tetap akan ada# (ila dari stress ini terjadi naik turun %cyc!ing &, yaitu kalau sumur di"uka atau ditutup, juga dapat mengurangi permea"ilitas rekahan# Gabar 4.4%. menunjukkan harga permea"ilitas versus c!osure pressure0

Gabar 4.4%. Pereabilitas vs. Clossure Pressure untu& %$4-)es0 Proppant

%. Ukuran Proppant 

4"

3kuran !roppant mempunyai pengaruh pada pemadatan seperti terlihat  pada Gabar 4.43. +alam gam"ar terse"ut terlihat "ah)a makin "esar proppant %1/4 mesh& makin "esar pula konduktivitasnya )alaupun pada tekanan tinggi %di atas 9444444 psi& akan "er"alik pengaruhnya# 2al ini dise"a"kan oleh hancurnya partikel %crushed & sehingga per"edaan konduktivitas menurun dengan stress dan distri"usi partikel, porositas dan luas permukaan akan "eru"ah# 3kuran proppant penting dalam hu"ungannya dengan proyek perekahan,  pada umumnya le"ar rekahan harus dua sampai tiga kali diameter proppant# 'isalnya kalau dua kali, untuk proppant >/10, 4/94, dan 94/64 maka rekahannya  perlu 4,1>6, 4,400 dan 4,455 in % S)1 Monograph 2o!ume 34&# +engan ini maka makin dalam sumurnya, di mana rekahan semakin sempit, propantnya akan semakin kecil# +alam diskusi mengenai transportasi proppant akan terlihat "ah)a  proppant "esar sukar ditranspor, sehingga pemilihan proppant nantinya juga harus didasarkan pada kemampuan untuk menstranspor#

Gabar 4.43. /ondu&tivitas eraca-aca '&uran Proppant ic&ory ter0adap 2losure Pressure 4"

3. Konsentrasi Proppant 

$adar proppant atau  proppant concentration didefinisikan se"agai jumlah  proppant per unit luas rekahan %dari satu dinding saja&, atau pound proppant /luas

%l"/ft&# -ika proppant mengendap ke dasar rekahan vertikal, maka konsentrasi ditentukan oleh le"ar rekahan pada saat pemompaan# -ika proppant melayang di fluida perekah sampai rekahan menutup, maka konsentrasi ditentukan oleh "aik  le"ar rekahan )aktu pemompaan maupun konsentrasi proppant di fluida# $onduktivitas

rekahan

meningkat dengan naiknya

konsentrasi proppant#

2u"ungan ini tidak akan langsung "erlaku untuk konsentrasi kurang dari F l"/ft  karena pengaruh dinding#

4. Kekuatan Proppant 

$ekuatan dari proppant sangat penting untuk o"yek perekahan# Gabar 4.44.  menunjukkan  fines  %"utiran kecil pecahan proppant& yang terjadi karena

c!osure stress0

Gabar 4.44. Pen#aru0 2losure Stress ter0adap eraca-aca Jenis dan '&uran Proppant saat Teradinya ines 4"

5. Bentuk Ukuran Proppant 

(entuk "utiran proppant % proppant grain shape& yang ditentukan oleh roundness  %halusnya permukaan& dan  sphericity %"ulatnya "utiran& yang sangat  penting tergantung dari c!osure stressnya# $arena stress permukaan akan merata  pada "entuk yang "ulat, halus, maka pada harga stress tinggi, makin halus/"ulat, maka makin tahan tekanan, sehingga konduktivitas akan tetap tinggi#  -oundness

dan sphericity ditentukan oleh skala $rum"ein % Gabar 4.45.&, misalnya 4,6 R  dari skala terse"ut adalah le"ih "aik dari 4,0 R# +i industri perminyakan umumnya R dan * untuk  5rumbein Shape 6actor  diam"il minimum 4,0 untuk pasir alamiah dan 4,6 untuk pasir industri %"uatan&#

Gabar 4.45. a&tor entu& /rubein S0ape actor"

4"

Gabar 4.46. menunjukkan pengaruh roundness pada konduktivitas rekahan#

Gabar 4.46. Pen#aru0 *oundness ter0adap /ondu&tivitas 4"

 -oundness dapat mem"eri pengaruh pada stress yang tinggi dan mungkin tidak pada stress rendah# *e"agai contoh,  $rady sand kurang "ulat di"anding Ottawa, tetapi le"ih "aik konduktivitasnya pada c!osure stress d i"a)ah 444 psi, tetapi Ottawa akan le"ih "aik konduktivitasnya daripada $rady kalau stress di atas 444 psi# Gabar 4.4(. menunjukkan pem"esaran dari pasir  $rady, Ottawa, arbo.)rop, arbo!ite, *nterprop p!us, dan W) p!us0

Gabar 4.4(. entu& Proppant yan# 7ibesar&an den#an )i&ros&op a&tor-fa&tor lain

4"

.da lima %& faktor tam"ahan lagi yang dianggap turut mempengaruhi koduktivitas suatu rekahan#

1. Embedment 

-ika proppant melesak masuk ke formasi, hal ini dise"ut embedment , dan akan mengurangi konduktivitas# *elain itu juga menye"a"kan  fines ter"entuk dari  pecahan formasi#  1mbedment  adalah fungsi dari kekuatan proppant maupun kekerasan formasi# Aormasi lunak dengan proppant yang sangat keras akan jelek   pengaruhnya# !engujian pada formasi dapat dilakukan dengan  penctometer test  ba!!.point tetapi hasilnya kurang memuaskan# +alam program komputer "iasanya untuk standar proppant di formasi  l"/ft maka embedment dianggap 4, l"/ft  = F diameter kadar "utiran disetiap sisi rekahan#

%. Environmental Effect (Pengaruh Lngkungan!

*tress formasi dapat menye"a"kan hancur/pecahnya proppant atau erosi formasinya sendiri karena "ergesekan dengan proppant#  1mbedment  juga dapat menim"ulkan stress# *elain itu ada juga pelarutan silika misalnya pada g!ass bead # -uga untuk jangka )aktu yang panjang, permea"ilitas rekahan dapat menurun,  "aik karena )aktu atau temperatur# 'isalnya pada >444 psi dan 6 °A, Ottawa  sand dapat turun permea"ilitasnya dari 91 darcy ke 4,5 kali yaitu tinggal 15 darcy dalam 144 jam#

3. Kualitas Proppant

$ualitas proppant "uruk "ila "anyak impuritisnya %Eat tam"ahan yang mengotori&# .danya carbonate, fe!dspar, atau oksida "esi di proppant akan  "eraki"at merusak konduktivitas# Gabar 4.4+. menunujukkan pengaruh dari

kontaminasi fe!dspar pada konduktivitas# 3ntuk proppant "erukuran 0/4 sampai 54/4, maksimum kelarutan didalam menurut .!7 maksimum harus #

Gabar 4.4+. Pen#aru0 /andun#an eldspar pada /ondu&tivitas

4"

4. "esidu #luida Perekah

!oripori dari "atuan formasi sering tertutup oleh residu dari fluida  perekah "ahan dasar air %water based f!uid & # 2al ini kadangkadang dapat menye"a"kan pengurangan secara drastis dari produktivitas formasi# 2al ini terutama "ila kadar residu  po!ymer tinggi, kalau konsentrasi  po!ymer tinggi# +i sini dapat dijelaskan "ah)a "ila konsentrasi  po!ymer  tinggi, misalnya dari  pengujian diketahui "ah)a pada titanate cross!ink   2!, permea"ilitasnya akan turun dari 1 ke 59 dari keadaan a)al 144# (ila 2!nya dinaikan dari 94 ke 4 l"/1444 gal, konsentrasi proppant direkahan akan rendah dan stress di rekahan akan relatif tinggi sehingga porositas rekahan akan "erkurang# Residu terutama ter"entuk dari degradasi  po!ymer  yang digunakan untuk menaikkan

viskositas# -uga adanya  f!uid !oss di mana  po!ymer nya tertinggal di "agian  "elakang sehingga konsentrasi  po!ymer   terse"ut akan naik, yakni "isa mencapai lima sampai tujuh kali# *elain itu "isa dise"a"kan oleh adanya  fi!ter cake  yang  jenuh dengan  po!ymer # +i sini penggunaan breaker   yang tepat dapat mengurangi  pengaruh residu terse"ut# *ecara

umum,

pengurangan

konduktivitas

sedemikian

sehingga

mengaki"atkan sisa permea"ilitas :



G/L gels tersisa

: 14  4 



Linear gels tersisa

: 9  64 



mulsi tersisa

: 0  >4 



Aoam tersisa

: >4 

Gabar 4.4,. memperlihatkan persen dari permea"ilitas yang dapat

dicapai untuk penggunaan "ermacammacam fluida perekah dan  Jordan sand  dengan breaker #

Gabar 4.4,. 8 Pereabilitas yan# 7apat 7icapai ole0 eraca-aca luida Pere&a0 dan Proppant Jordan %$4 4"

*edangkan Gabar 4.5. dan menunjukkan konduktivitas se"agai fungsi dari p!acement f!uid  %fluida perekahnya dan breaker nya&#

Gabar 4.5. /ondu&tivitas seba#ai un#si dari luidanya 4" 5. Pengaruh $Lingkungan$ Lainn%a

$enaikan stress pada proppant dengan )aktu karena tekanan reservoir  yang turun aki"at produksi fluida hidrokar"on, dapat menye"a"kan mengecilnya konduktivitas# !engaruh lain adalah adanya pengasaman di mana )alaupun asam 2Cl tidak merusak proppant, tetapi mud acid  dapat merusak ke"anyakan pasir dan keramik# Temperatur yang tinggi atau air garam yang korosif akan dapat merugikan, jadi di sini tergantung proppant dan sifat kimia fluidanya#

(erdasarkan semua hal di atas, maka dalam prakteknya, konduktivitas yang di"erikan oleh "anyak pu"likasi %termasuk oleh perusahaan servis& setelah dilakukan koreksi tekanan masih hasus dikurangi dengan 4  04

9&

# -adi

misalnya harga k r) = 444 mdft maka hanya menjadi sekitar 444  44 mdft# 4.3.4. Pen#u&uran di 9aboratoriu

Cooke

9&

mem"uat pengukuran di la"oratorium untuk menentukan

kerusakan permea"ilitas rekahan aki"at polymer# Gabar 4.51.  menunjukkan  peralatan la"oratorium yang dipakainya#

Gabar 4.51. !lat yan# 7ipa&ai untu& )enentu&an /ondu&tivitas !&ibat !danya *esidu 4"

.!7 menentukan alat yang standar untuk mengukur konduktivitas  proppant untuk dipakai, "aik oleh perusahaan servis maupun oleh penyuplai  proppant# Gabar 4.5%. menunjukkan skematika dari alat terse"ut#

Gabar 4.5%. Standard !PI untu& Test 'nit untu& /ondu&tivitas Proppant 4.3.5. Transportasi Proppant

4"

!ada perekahan hidrolik, urutan pemompaannya adalah se"agai "erikut : 1&

 Prepad , yaitu fluida dengan viskositas rendah dan tanpa proppant,

 "iasanya "erupa minyak, air, atau  foam, dengan gel "erkadar rendah atau  friction reducer agents,  f!uid !oss additive, dan  surfactant   atau $Cl, untuk  mencegah damage, dan ini dipompakan di "agian paling depan untuk  mem"antu memulai mem"uat rekahan# Hiskositas yang rendah dapat le"ih mudah masuk ke matriks "atuan dan selanjutnya mendinginkan formasi untuk  mencegah degradasi gel# Tetapi prepad   tidak dipakai untuk temperatur relatif  reservoir yang rendah ataupun gradien rekah relatifnya rendah# &

 Pad , fluida dengan viskositas yang le"ih tinggi, juga tanpa proppant,

dipompakan untuk mem"uka rekahan dan mem"uat persiapan a)al agar  lu"ang dapat dimasuki  s!urry dengan proppant# Hiskositas yang le"ih tinggi dapat mengurangi !eak.off , yakni ke"ocoran fluida karena meresap masuk ke dalam formasi#  )ad   diperlukan dalam jumlah yang cukup agar tidak terjadi 144

!eak.off  se"elum

rekahan

terjadi

dan

proppant

ditempatkan#

$emungkinan screen.out premature yakni kemacetan injeksi proppant karena fluidanya hilang secara prematur, dapat dikurangi dengan menaikan laju injeksi, volume  pad  atau efisiensi sistem fluida# Holume  pad   dilaporkan se"agai prosentasi dari total s!urry dengan proppant yang umumnya   9 namun "isa le"ih tinggi lagi untuk pekerjaan di mana terdapat rekahan alamiah sehingga screen.out   sangat mungkin terjadi# Ialaupun demikian, "ila terlalu  "anyak  pad  akan mem"utuhkan

"anyak air, "iaya,

maupun dapat

menye"a"kan formation damage# 5&

 Slurr%, dimana proppant dicampur dengan fluida kental# !roppant akan

ditam"ahkan sedikit demi sedikit selama pemompaan pada fluida kental, dan  penam"ahan proppant ini dilakukan sampai harga tertentu pada alirannya,

tergantung dari karakteristik formasi, sistem fluida, dan  ge!!ing agent # !ekerjaan yang efisien adalah dapat menempatkan "anyak proppant dengan fluida perekah minimum sehingga "iayanya akan rendah# 9&

#lushing , yaitu fluida untuk mendesak s!urry sampai mendekati perforasi,

dan merupakan fluida dengan viskositas yang tidak terlalu tinggi %seperti  prepad & dengan tingkat friksi yang rendah#

*elama masuk ke formasi, fluida akan mengalami !eak.off   yaitu fluida  "ocor dan meresap ke dalam formasi# $arena prepad   viskositasnya rendah maka akan "anyak yang meresap, sedangkan  pad   juga akan meresap )alaupun tidak  se"esar prepad #  eak.off   terutama terjadi pada ujung rekahan# 'akin lama maka akan makin "anyak prepad   atau pad  yang masuk ke formasi sehingga fluida yang  "erada di "elakangnya yang menyusul yang juga akan mengalami !eak.off , akan naik kadar proppantnya# +i sini dapat dikatakan "ah)a dengan mendekati tip %ujung& rekahan, maka proppant kadar proppant akan mendadak naik tinggi# $arena adanya gaya gravitasi, maka proppant akan turun ke "a)ah % sett!ing & di mana akan "ergantung pada viskositas, ukuran proppant, serta densitas fluida atau proppant# 3ntuk fluida yang encer di mana proppant akan  "anyak turun ke "a)ah, maka kenaikkan kadar proppant di "agian ujung rekahan tidak "egitu tinggi seperti halnya "ila fluidanya kental# !ada fluida kental ini  proppant dapat ditranspor sampai jauh ke dalam rekahan# !ada perekahan hidrolik diinginkan agar proppant padat seragam dengan konduktivitas yang maksimum# *elain itu distri"usinya harus merata di seluruh rekahan dan proppant tetap di cairan sampai rekahan menutup# .danya proppant yang mengendap se"elum sampai ke tempatnya, atau mem"entuk bank  yaitu "ukit  proppant yang macet karena mengendap, tidak dapat "ergerak jauh dengan distri"usi tidak merata sangat tidak diinginkan pada proyek perekahan hidrolik ini#

.da dua mekanisme yang mempengaruhi halhal terse"ut di atas, yaitu : 1# Transportasi horiEontal oleh aliran fluida perekah# # *ettling vertikal karena per"edaan densitas antara fluida dan proppant#

*edangkan pengaruh dari sett!ing  proppant adalah : 1#

'enye"a"kan adanya daerah yang "ersih dari proppant pada  "agian puncak rekahan, yakni hanya terisi fluida rekahan %c!ean f!uid &#

#

'enye"a"kan adanya daerah engan konsentrasi proppant yang tinggi di "agian tengah rekahan % s!urry&

5#

'ungkin terjadi "ukit pengendapan proppant %bank & di dasar  rekahan#

Gabar 4.53. memperlihatkan skematika dari ketiga hal terse"ut di atas#

Gabar 4.53. Terendapnya Proppant dan !danya 7aera0 ersi0 Proppant Clean #luid ": Slurr%: dan Bank 4" 4.3.6. 7istribusi Teperatur 7ala *e&a0an

!ada perekahan, temperatur formasi akan le"ih tinggi dari temperatur   s!urrynya# -adi fluida perekah akan dipanaskan selama "ergerak masuk ke dalam rekahan# +engan ini mungkin sifat reologinya akan "eru"ah demikian juga dengan distri"usi proppantnya# +istri"usi temperatur ini dapat dihitung dari data seperti temperatur formasi dan fluida mulamula, kecepatan injeksi, kapasitas  panas, dan lainlain# Temperatur formasi %(2T& adalah dasar pemilihan untuk fluida perekah yang sta"il selama proses pengerjaan perekahan, agar dapat mem"a)a proppant

 jauh ke dalam rekahannya dengan temperatur formasi yang sedemikian# +alam  prakteknya, "ila fluida sudah le)at kirakira setengah dari rekahan, maka temperaturnya dapat dianggap se"agai temperatur formasi# Gabar 4.54. menunjukkan variasi harga $J dan nJ suatu cross!ink  2! gel pada 44 oA#

Gabar 4.54. Teperatur /onstan

4"

*edangkan Gabar 4.55. menunjukkan adanya kenaikan temperatur  selama fluida perekah mele)ati rekahan dan harga $J akan turun secara drastis  "egitupun dengan harga nJ# 2al ini akan menurunkan harga viskositas fluida  perekah sehingga "isa menim"ulkan pengendapan proppant yang le"ih "anyak  terjadi di ujung dari fluida terse"ut# +engan selesainya injeksi, sumur mungkin ditutup "e"erapa jam, di mana rekahan akan menutup dan proppant mungkin jatuh ke "a)ah atau terjepit di rekahannya#

Gabar 4.55. Teperatur )enin#&at 4" 4.3.(. Pen#endapan Proppant di 7ala *e&a0an

Teknik atau metode numerik telah digunakan untuk mengetahui  "agaimana distri"usi pengendapan proppant di dalam rekahan# !ada Gabar 4.56. ditunjukkan "agaimana distri"usi pengendapan proppant untuk setiap model

dari rekahan# -arak carrying distance  %C+& proppant dapat dicari dengan pendekatan yang di"uat oleh 8ierode se"agai "erikut : L sc

=

1,15 K o ###############################################################################%966& ) vh

di mana : Lsc )

Ko

= jarak tempuh proppant di rekahan %satu sayap&, ft = le"ar rekahan, in = laju injeksi, ""l/men

Bf   = L = adalah panjang rekahan satu sayap (ila Lsc  Bf , maka Lsc = Bf 

Gabar 4.56. 2onto0 7istribusi Pen#endapan Proppant

4"

a" ila Vis&ositasnya Terlalu *enda0 b" ila Teradi Peruba0an Teperatur c" Pada Saat *e&a0an )enutup

4.3.+. 2arry 7istance

arry +istance %C+& adalah sampai di mana suatu partikel dapat di"a)a menjauh %arah horiEontal& dari sumur, dasar perhitungan di sini adalah dasar yang digunakan dengan perhitungan komputer untuk mendapatkan Gabar 4.56. di atas# .sumsi yang dipakai adalah :

•

+ianggap "ah)a rekahannya suatu kotak dengan dinding vertikal dengan le"ar yang konstan#

•

Tidak terjadi f!uid !oss, sehingga konsentrasi proppant tetap#

•

.lirannya laminer 

•

$ecepatan partikel sama dengan kecepatan fluida perekah#

+engan ini, 2alli"urton menja"arkan persamaan : C+

=

TL

∫ v h

dt #################################################################################%96>&

!T

di mana : C+

= carry distance partikel se"elum Jmendarat di dasar rekahan, ft

vh

= kecepatan fluida pada arah horiEontal

!T

= )aktu proppant pertama masuk ke formasi %)aktu pad sudah selesai&, menit

TL

= )aktu proppant terakhir masuk ke formasi atau )aktu di mana  partikel "ergerak untuk jatuh di dasar pada kecepatan settling vh#

*edangkan vh

M    1    ####################################################################%96@& = ,0          ) f  h c    

di mana : M

= total injeksi, ""l/men %"pm&

)f 

= le"ar rekahan, in

hc

= tinggi rekahan, ft

*elanjutnya :

C+

=

55,6 M hc

TL

∫ 

!T

dt ) f 

##################################################################%9>4&

Le"ar rekahan adalah fungsi dari )aktu dengan persamaan se"agai "erikut :

= 7)

) f 

t m ######################################################################################%9>1&

di mana : 7)

= intersep grafik log )f  versus log t

m

= kemiringan dari log )f  versus log t %grafik )f  versus log t adalah garis lurus&

*u"stitusi Persaaan 4-+1"  ke Persaaan 4-+"  mem"erikan : C+

=

55,6 M hc 7)

TL

dt

∫  t m

####################################################################%9>&

!T

yang kalau diintegrasi akan mendapatkan : C+

=

[ TL1− m − !T1− m ] ############################################%9>5& %1 − m &

55,6 M hc 7)

Iaktu  pad  %!T& pada persamaan ini "isa diketahui tetapi harga TL tergantung pada )aktu injeksi fluida perekahnya sendiri %treatment time& dan kecepatan termina! sett!ing # $ecepatan termina! sett!ing   adalah pada fluida statik dan se"agai fungsi dari diameter partikel dan sifatsifat fluidanya# +engan mengutip dari persamaan tentang teori dasar pengendapan dan dengan menggunakan satuan unit lapangan, serta dengan menghitung koefisiennya, !+ adalah proppant diameter, maka :

vt

4,>006 %* − *A & !+  =   $  

1 / nJ

 % n J+1& !+   14> n J  #######################%9>9&  

2arga TL di Persaaan 4-+3"  adalah )aktu treatment  atau )aktu injeksi  s!urry dengan proppant, yang di dapat : TL  =

Holume 7njeksi 9 M

######################################################################%9>&

atau )aktu yang digunakan untuk proppant jatuh ke "a)ah dasar rekahan : TL =

hc 04 v t

######################################################################################%9>0&

yang mana yang terkecil dari Persaaan 4-+5"   atau Persaaan 4-+6"   itulah yang akan "erlaku#

Persaaan 4-+3"  merupakan persamaan yang digunakan dalam program

komputer untuk mem"uat

Gabar 4.56. di atas, sedangkan untuk mencari

kecepatan termina! sett!ing  %vt& maka dapat digunakan grafikgrafik yang telah tersedia# +i sini perlu diketahui "ah)a partikel proppant tidak mungkin "ergerak  le"ih cepat dari kecepatan slurry ataupun kecepatan rekahan yang ter"entuk# 2arga C+ digunakan untuk menentukan panjang jatuhnya proppant# 2al ini akan salah "ila )aktu pemompaan proppant %dihitung dari mulut rekahan& le"ih lama dari )aktu proppant jatuh ke dasar# -ika )aktu pemompaan proppant terse"ut cukup lama untuk pem"entukan bed   %lihat Gabar 4.56.&, yaitu "ukit  proppant di dasar rekahan, sampai tinggi yang seim"ang, maka bed   terse"ut akan tum"uh horiEontal di luar C+# +i sini bed   dianggap tum"uh memanjang dan meninggi secara "ersamaan sampai ujung depan proppant mencapai C+# !ada saat itu perkem"angan horiEontal "erhenti dan bed  hanya tum"uh meninggi dengan le"ih "anyak   proppant diendapkan di situ# (ila mencapai kesetim"angan tinggi, maka proppant  "erikut akan mengalir ke "a)ah dan di depan bed  terse"ut dan dengan ini bed  akan mulai tum"uh horiEontal lagi# -ika )aktu pemompaan kurang dari )aktu termina! sett!ing , maka panjang pengendapan proppant akan sama dengan C+# (ila )aktu pemompaan proppant tadi le"ih "esar dari )aktu untuk mencapai kesetim"angan tinggi "ed, panjang endapan proppant akan ditentukan oleh

Persaaan 4-+("   di mana heK  adalah kesetim"angan tinggi bed , yang tercapai

setelah bed  terse"ut hanya akan "ergerak horiEontal dalam perkem"angannya# -ika panjang dan le"ar rekahan diketahui untuk setiap )aktu, maka tinggi dari bed   yang terjadi dapat dicari dari kesetim"angan volume yang diketahui dari  proppant yang dipompakan, sehingga :

h f 

=

%1& % volume treatment − volume  pad & % !C& %144& % ) f  & % L&

###################%9>6&

di mana : hf 

= tinggi "ed, ft

!C

= konsentrasi proppant

)f 

= le"ar proppant, in

L

= panjang rekahan, ft

dengan asumsi "ah)a semua proppant mempunyai )aktu untuk jatuh di bed #

 Pengendapan partikel di slurr%

*elama treatment   rekahan maka akan ada sejumlah partikel yang masih dalam  s!urry di mana kecepatan seim"ang tercapai dan ada se"agian yang mengendap tetapi "elum mencapai bed # *etelah pemompaan "erhenti, partikel yang demikian akan jatuh ke "a)ah karena pengaruh gaya gravitasi# Iaktu  sett!ing   adalah fungsi dari kecepatan terminal %v t&# 3ntuk mendapatkan )aktu  proppant untuk mengendap, maka jarak ke bed   di"agi dengan kecepatan sett!ing  terse"ut, sehingga :

t set

=

hc

−

vt

h f 

####################################################################################%9>>&

di mana : tset

= )aktu proppant settling dalam fluida yang "erhenti, detik#

+iskusi di atas terse"ut menga"aikan )aktu atau tur"ulensi untuk masuk  ke perforasi "agi proppantnya, sehingga mungkin di dekat sumur sudah "anyak 

 proppant yang terendap# $edalaman se"enarnya dari proppant akan tergantung dari kecepatan pemompaan, le"ar dan panjang rekahan, serta perforasinya# &.'..

Proppant Schedule

!roppant tidak diinjeksikan secara uniform pada rekahan, tetapi umumnya diinjeksikan sedikit demi sedikit lalu ditam"ah konsentrasinya sampai dicapai harga maksimum, "aru selanjutnya diinjeksikan secara uniform pada harga terse"ut sampai selesai# $onsentrasi

proppant

pada

mulanya,

dan

"e"erapa

yang

perlu

ditam"ahkan, tergantung dari efisiensi fluida# 'enurut  7o!te, Meng, dan $rown, volume pad %H pad & adalah :

H pad

≈

Hi %1 − η& %1 + η&

############################################################################%9>@&

$onsentrasi proppant mulanya dan pada penam"ahannya versus  )aktu  "ergantung pada efisiensi fluida# 7o!te9& menunjukkan "ah)a "erdasarkan metode materia! ba!ance, penam"ahan kontinyu dari proppant %ramped proppant   schedu!e& versus )aktu, dinyatakan dengan :

C p % t &

= c f 

  t − t pad  ∈     t i − t pad   ####################################################################%9@4&    

di mana : c p%t&

= konsentrasi slurry, ppg

cf 

= konsentrasi slurry akhir pekerjaan

t pad

= )aktu pad

ti

= total )aktu

sedangkan

∈=

%1 − η& %1 + η&

######################################################################################%9@1&

!ada Persaaan 4-,"   dan Persaaan 4-,1"  dianggap "ah)a semua  proppant akan merata di seluruh rekahan, )alaupun pada prakteknya hal ini  "elumlah tentu "enar, karena pada "agian ujung, rekahan akan mengecil dan  proppant tidak akan dapat masuk, "ahkan kemacetan %bridging & dapat terjadi "ila te"al rekahan hanya sedikit le"ih "esar dari tiga %5& diameter proppant# Ialaupun demikian, perhitungan terse"ut dapat di"uat untuk mengecek maksimum total massa proppantnya# (ila dianggap "ah)a : ' p = massa proppant yang diinjeksikan ke setengah rekahan %satu sayap& Bf  = panjang setengah rekahan hf  = tinggi rekahan

ρ p = densitas proppant ∅ p = porositas proppant ) p = le"ar rekahan yang menutup yang ditempati proppant dan "ila proppant didistri"usikan secara uniform, maka :

' p

=  % B f  & % h f  & % ) p & %1 − Ο p & %ρ p & #############################################%9@&

di mana produk  % B f  & %h f  & % ) p & %1 − Ο p & adalah volume proppant sendiri yang  "ergantung pada jenis dan ukuran proppant terse"ut# $ualitas konsentrasi  proppant di rekahan %c p& adalah :



c p %l" / ft &

=

' p % B f  h f & ############################################################################%9@5&

3mumnya, konsentrasi  pack proppant   yang umum adalah  l"/ft , maka Persaaan 4-,%"  menjadi :

) p

=

c p

[%1 − Ο p & ρ p ] ##########################################################################%9@9&

3ntuk menghitung massa proppant harus dihitung kenaikan kadar injeksi  proppant % proppant schedu!e& dari )aktu injeksi  pad  %t pad& sampai ti  dan akan didapatkan konsentrasi s!urry ratarata# +ari Persaaan 4-," , diperoleh :

c p

=

ti

∈

  t − t pad   ∫  c f   t − t    t pad   i  pad   ti

1

− t pad

dt ####################################################%9@9&

dan selanjutnya menjadi : c p

=

c f 

∈ +1

%1 − 4& =

c f 

∈ +1

##################################################################%9@&

'assa proppant menjadi : ' p

= c p %Ht − H pad & #######################################################################%9@0&

(ila dilakukan pencampuran yang kontinyu, dengan c p adalah ppg, maka 1 gal s!urry mengandung c p/ρ p gal proppant % ρ p harus dalam ppg karena "ila dalam l"/ft5, maka di"agi terle"ih dahulu dengan 6,9>& sehingga fluidanya sendiri adalah 1 dikurangi c p/ρ p gal fluida# *ehingga Persaaan 4-,"  akan menjadi : cJ p

=

c p

  c p   #################################################################################%9@6& 1 −    ρ p      

di mana konsentrasi cN p dalam ppga %a = added &#

4.3.1. 9ebar *e&a0an den#an Proppant dan Panan#nya.

*etelah rekahan nanti menutup, le"ar rekahan dan panjang rekahan yang tidak akan menutup kem"ali karena terisi proppant, dapat didekati dengan rumus materia! ba!ance# !anjang teoritis untuk rekahan dengan proppant "isa dihitung dengan rumus :

=

L p

1 % Heoj

− H pad &

hg )

#####################################################################%9@>&

di mana : L p

= panjang rekahan terisi proppant, ft

Heoj

= volume satu sayap pada akhir injeksi, ft5

H pad

= volume satu sayap pada akhir pemompaan pad, ft 5

hg

= tinggi rekahan ratarata %hf &, ft

)

= le"ar ratarata rekahan, in

dan le"ar rekahan dengan proppant % propped fracture width& dapat dihitung dengan rumus : ) p

=

1 m p

ρ p" h g L p ###############################################################################%9@@&

di mana : ) p

= le"ar rekahan dengan proppant, in

ρ p"

= "erat jenis bu!k  %keseluruhan dengan pori& proppant, l"/ft 5

m p

= jumlah proppant per sayap rekahan, l"

(ilamana "erat jenis proppant ρ p, maka :

ρ "

B %1 − Φ p &

= ρ p" ######################################################################%9144&