Bab III Dasar Teori
Pada dasarnya kinerja sumur minyak bertujuan untuk mendeskribsikan faktor apa saja yang mempengaruhi aliran fluida dari formasi ke wellbore dan bagaimana faktor tersebut dapat mempengaruhi performa sumur baik sumur vertikal maupun sumur horizontal. Performa sumur minyak ini biasanya dipengaruhi oleh karakteristik fluida dan sumur yaitu Fluid PVT Properties, Relative Permeability ata dan !nflow Performan"e Relationship. 3.1 Analisa Sistem Kinerja Sumur
#nalisa yang biasa digunakan untuk menganalisa sistem kinerja sumur adalah analisa sistem nodal $ Nodal Analysis%, Analysis %, yang sudah digunakan selama bertahun&tahun untu untuk k
meng mengan anal alis isaa
sist istem
komp kompon onen en
sum sumur
yang yang
sal saling
berh berhub ubun unga gan. n.
Pengapl Pengaplika ikasi sianny annyaa untuk untuk siste sistem m sumur sumur pertam pertamaa kali kali dilaku dilakukan kan oleh oleh Gilbert pada 1954 dan 1954 dan didiskusikan oleh Nind oleh Nind pada pada tahun 1964 serta 1964 serta Brown Brown pada pada tahun 1978. 1978. #nalisa #nalisa nodal nodal ini sendir sendirii di defini definisik sikan an sebagai sebagai sistem sistem pendekat pendekatan an untuk untuk mengopt mengoptima imasik sikan an sumur sumur minyak minyak atau atau gas, gas, yang digunak digunakan an untuk untuk mengeva mengevalua luasi si sistem produksi sumur se"ara keseluruhan. 'ambar (.) menunjukan letak titik node yang yang ada ada pada pada sumu sumurr. Tujua ujuan n dari dari anal analis isaa noda nodall ini ini send sendir irii adal adalah ah untu untuk k mengombinasikan berbagai ma"am komponen dari sistem sumur produksi pada suatu sumur untuk mengestimasi suatu laju produksi dan mengoptimalkan laju produksi tersebut. Titik node merupakan titik pertemuan antara dua komponen, dimana dititik pertemuan tersebut se"ara fisik akan terjadi kesetimbangan dalam bentuk keseimbangan keseimbangan masa maupun tekanan. *al ini berarti bahwa masa fluida yang keluar dari suatu komponen akan sama dengan masa fluida yang masuk kedalam komponen berikutnya yang saling berhubungan.
10
Gambar 3.1 +etak Titik ode pada -umur $(%
-emua komponen upstream pada node merupakan inflow section sedangkan komponen downstream nmerupakan outflow section. *ubungan antara flow rate dengan pressure drop harus ada pada setiap komponen. Flow rate yang mengalir pada sistem sumur dapat ditentukan apabila persyaratan berikut terpenuhi a. #liran yang masuk ke node sama dengan aliran yang keluar dari node. b. *anya ada satu tekanan pada setiap titik node. Pada waktu tertentu, saat sumur aktif ada dua tekanan yang tetap $ fixed pressure% dan tidak dipengaruhi oleh flow rate yaitu tekan reservoir dan tekanan separator. amun jika sumur dikontrol oleh surfa"e "hoke fi/ed pressure dapat berada di kepala sumur. Prosedur yang biasa digunakan untuk mengitung tekanan node dengan menggunakan tekanan tetap adalah sebagai berikut
11
!nflow Pr 0
∆P
$1omponen 2pstream% 3 Pnode $(.4%
5utflow Psep 0
∆P
$1omponen ownstream% 3 Pnode $(.)%
pada sistem produksi terdapat penurunan tekanan dari reservoir ke permukaan yang disebut Pressure drop ∆ P !" Pressure drop pada setiap komponen akan bervariasi dengan flow rate $6%, oleh karena itu plot antara flow rate dengan tekanan node akan menghasilkan kondisi yang "ukup memuaskan $'ambar (.7.%. 8fek dari perubahan komponen dapat di evaluasi dengan menghitung ulang node pressure vs flow rate menggunakan karakteristik komponen yang dirubah. Perubahan pada komponen upstream tidak akan mempengaruhi bentu kurva outflow, hanya saja akan ada pembaruan kapasitas aliran $ flow capacity% dan tekanan.
12
Gambar 3.3 !lustrasi Pressure +oss pada -umur
$(%
Gambar 3.4 Plot !nflow vs 5utflow $4%
#otal system optimi$ation adalah dengan memilih kombinasi karakteristik komponen yang akan memaksimalkan laju alir produksi dengan biaya yang rendah. Pendekatan analisa nodal ini biasanya digunakan untuk mengoptimasikan performa aliran sumur, dan dapat juga diaplikasikan pada kondisi artifi"ial lift apabila efek sistem artifi"ial lift pada pressure mempengaruhi flowrate.
3.2 Inflow Performance elations!i"
1inerja pada sumur minyak dapat di ilustrasikan dengan %roducti&ity 'ndex $P!% dan !PR. imana P! disini menggambarkan kemampuan sumur untuk berproduksi, untuk free water production Produ"tivity !nde/ dapat dirumuskan sebagai berikut.
13
Q
Q
9 3 Pr Pwf ∆ P =
$(.(%
−
imana :
3 oil flow rate stb;day
9
3 Produ"tivity !nde/ $stb;day;psi%
Pr
3 tekanan reservoir $psig%
Pwf 3 tekanan aliran dasar sumur $psig%
∆P
3 Tekanan draw down $psig% Produ"tivity !nde/ biasanya diukur pada saat test sumur produksi, yaitu pada
saat sumur ditutup hingga tekanan stati" reservoir ter"apai kemudian sumur diizinkan untuk berproduksi. Perbandingan P! pada sumur yang berbeda namun tetap pada reservoir yang sama akan memnunjukan bahwa beberapa sumur mungkin mengalami masalah yang tidak biasa atau terjadi kerusakan saat "ompletion. !PR pada sumur merupakan hubungan anatara flow rate wellbore dengan wellbore flowin( pressure. !PR digambarkan dengan plot Pwf vs 6 dan untuk menentukan maximum flow rate" engan menggunakan metode composite pada kondisi aliran dua fasa $ %r)%b dan %wf)%b% dapat digunakan persamaan berikut
:ma/ 3 :ob <
J Pb 1.8
$(.7% dan, :ob 3 9 $Pr & Pb% imana, :ma/ 3 +aju alir maksimum $stb;day% :ob
3 +aju alir saat tekanan bubble $stb;day%
14
$(.=%
Pb
3 Tekanan >ubble $psia%
3.3 #utflow Performance
5utflow performan"e dapat di gambarkan dengan TPR, karena komponen yang paling penting dalam sistem sumur se"ara keseluruhan adalah tubing. 1urang lebih sekitar ?@A dari total pressure loss yaitu %s * %sep digunakan untuk mengangkat fluida dari lubang sumur ke permukaan. #pabila ukuran tubing ini tidak sesuai dengan indeks produktivitasnya, maka sumur tersebut akan mengalami penurunan laju produksi yang lebih "epat. *al ini disebabkan oleh terbentuknya scale pada tubing dan flow&line serta terjadi formation dema(e didasar sumur. -"ale dapat terbentuk karena ukutan tubing yang terlalu besar, sedangkan formation demage terjadi akibat ukuran tubing yang terlalu ke"il sehingga pasir yang ikut terproduksi akan jatuh kembali kedasar sumur dan menutupi pori&pori. #dapun metode yang dapat digunakan untuk menganalisa tubing head performan"e adalah sebagai berikut. 3.3.1 Poettmann an$ %ar"enter
Poettmann and Barpenter mengembangkan persamaan yang dapat digunakan untuk memperkirakan multip+ase &ertical flow. >iasanya persamaan ini digunakan pada )&(;?C hingga (&4;)C 5 tubing dan flow rate lebih besar dari 7@@ bpd. 3.3.2 &a'e$orn an$ Brown
Detode ini menggunakan ,ur&a pressure tra&erse untuk mendapatkan flowin( pressure drop dimana surfa"e pressure diketahui, kurva pressure traverse dipilih berdasarkan kondisi yang ada seperti flow rate, ukuran pipa, E5R, '+R dan lain& lain. 1urva yang sejenis dengan gambar.. sering digunakan untuk memperkirakan perhitungan pressure drop yang dibutuhkan.
15
16
Gambar 3.4 1urva Pressure Traverse $(% 3.3.4 Be''s an$ Brill (et!o$
Persamaan ini dikembangkan berdasarkan data eksperimen yang bersekala ke"il. Parameter yang di pelajari men"akup a. b. ". d. e. f.
'as flow rate $@ & (@@ Ds"f;day% +i6uid flow rate $@ & (@ gal;min% Tekanan rata&rata sistem $(= & = psia% iameter pipa $4 0 4.=C% +i6uid holdup $@&@.?G@% 'radient tekanan $@ 0 @.? psi;ft%
3.3.4 Petroleum )*"ert 2
alam prosper persamaan ini biasa digunakan untuk aliran H slu( C. >iasa digunakan untuk memprediksi well stability dan TPR dengan rate yang rendah.
3.4 Pro$u+si #"timum
alam
meren"anakan laju produksi sumur
yang diharapkan adalah
mendapatkan laju produksi yang optimal dan disesuaikan dengan kemampuan produksi sumur tersebut. -ebelum menentukan laju produksi optimum sebelumnya harus diketahui laju alir kritisnya berdasarkan -ules of #+umb, laju alir kritis dapat dihitung menggunakan persamaan berikut :"riti"al 3 @.I / :ma/
$(.I%
engan asumsi laju produksi optimal kurang dari I@A laju produksi maksimal, yang tentunya untuk menghindari masalah saat produksi.
3., Pros"er -er.11 b Petroleum )*"ert /imite$
17
%rosper merupakan program untuk mendisain dan mengoptimasikan .ell performance yang termasuk kedalam inte(rated production modelin( tool,it $!PD% dan telah digunakan se"ara worldwide. Prosper didisain agar dapat membuat model sumur yang konstan dan dapat diandalkan, dengan kemampuan untuk mengidentifikasi setiap aspek pada sumur seperti %/# ,ara,teristi, fluid!0 /% 2orelation untu, per+itun(an flow line dan tubin( pressure loss! dan '%- reser&oir inflow%. Prosper dilengkapi dengan mat"hing fiture, dimana PVT, multiphase flow "orrelation dan !PR dapat di"o"okan dengan data lapangan. Prosper dapat diaplikasikan untuk a. Dendisain b. ". d. e.
dan mengoptimasikan
sumur komplesi termasuk mult&lateral,
multilayer dan sumur horizontal. Dendisain dan mengoptimasikan ukuran tubing dan pipa alir. Denghitung pressure loss pada sumur, flow line hingga "hoke. Demprediksi flowing temperature pada sumur dan pipeline. Demonitor performa sumur agar dapat mengidentifikasi dengan "epat apabila
sumur membutuhkan perbaikan. f. Denghitung total skin dan penentuan breakdown $kerusakan, penyimpangan dan g.
penetrasi parsial% an lain&lain.
18
