Ikatan Ahli Teknik Perminyakan Indonesia Simposium Nasional dan Kongres X Jakarta, 12 – 14 November 2008
Makalah Profesional
IATMI 08 - 036 UPAYA PENINGKATAN PRODUKSI SUMUR BERMASALAH SCALE DAN PARAFFIN DI LAPANGAN TANJUNG Oleh:
Roni Wibowo, Indriyono ES, Hariyono Unit Bisnis Pertamina EP Tanjung Jl. Minyak No. 1 Tanjung, Kalimantan Selatan - 71571. Telp. (0526) 2021242, Fax. (0526) 2021344
ABSTRAK Terbentuknya scale dan paraffin menjadi masalah utama pada sumur produksi Lapangan Tanjung. Problema scale dalam sistim air disebabkan adanya perubahan tekanan, suhu dan pH sehingga terbentuk endapan atau padatan pada reservoir, lubang sumur maupun pipa alir produksi minyak dan gas bumi. Paraffin (wax) terbentuk akibat adanya penurunan temperatur dibawah pour point, sehingga paraffin akan membentuk wax dan menghambat aliran. Scale dan paraffin baik yang terbentuk di reservoir, lubang sumur maupun pipa alir produksi dapat dicegah atau dihambat secara mekanis (scrapping, milling dan re-perforation) dan chemical treatment (scale inhibitor dan wax/scale removal). Penanggulangan masalah scale dan paraffin dilakukan menggunakan alat di permukaan yang diharapkan dapat menstabilkan aliran minyak dan membantu dalam pemecahan scale dan paraffin dengan metoda Petro-Flow Electromagnetic Fluid Stabilization System. Alat ini merupakan penstabil fluida mempunyai energi induksi electromagnetic yang akan menginduksikan kedalam fluida (scale dan wax belum terbentuk), maka minyak membuat suatu rantai molekular (aliran fluida menjadi laminer) pada keseluruhan panjang jalur pipa dan mengikis scale maupun paraffin yang sudah terbentuk sehingga jalur
IATMI 2008 – 036
pipa produksi menjadi bersih. Gaya atau kekuatan tersebut mampu untuk memelihara molekul-molekul paraffin dalam suspensi. Metoda Petro-Flow Electromagnetic Fluid Stabilization System merupakan alternatif solusi untuk mengatasi masalah scale dan paraffin (wax) disamping chemical treatment agar optimasi produksi sumur dengan pump off strategy dapat dilakukan. Paper ini akan membahas mengenai upaya pencegahan terbentuknya scale dan paraffin pada sumur produksi Lapangan Tanjung menggunakan metoda chemical treatment dan metoda Petro-Flow Electromagnetic Fluid Stabilization System serta perilaku produksi sumur kajian yang memperlihatkan gain produksi atau menjaga produksi sumur pada potensinya. Kata Kunci : Scale dan paraffin/wax, chemical treatment, Petro-Flow Electromagnetic Fluid Stabilization System, gain produksi.
PENDAHULUAN Lapangan Tanjung memperlihatkan peningkatan produksi air yang berasal dari produced water dan fresh water yang digunakan sebagai injeksi air seiring dengan penambahan sumur produksi baru. Sejalan dengan kenaikan produksi air tersebut menyebabkan banyak
1
problema yang berhubungan dengan inorganic scale deposition di reservoir, lubang sumur, tubing, pompa, namun untuk fasilitas-fasilitas permukaan (pipa alir produksi, separator, atau storage tanks) tidak ditemukan adanya scale. Selain itu, karakteristik unik minyak Tanjung yang mengandung paraffin tinggi juga turut menambah problema utama yang dihadapi. Saat ini sumur produksi yang menghadapi problema ini pada beberapa area saja. Namun pada kenyataannya, semua sumur produksi Tanjung diproduksikan dari multiple zones secara bersamaan (commingle), sehingga terjadi pencampuran fluida dalam lubang sumur sebelum dipompakan ke permukaan. Kebanyakan sumur minyak diproduksikan dari lima atau enam zona, dan beberapa sumur diproduksikan dari tujuh zona secara commingle. Fluid level dijaga antara 25 sampai 75 meter diatas pompa bawah permukaan. Injeksi air dilakukan dengan menginjeksikan kira-kira 55.000–60.000 bbls kedalam 35 sumur injeksi aktif. Air sungai yang dipakai sebagai air injeksi telah dilakukan treatment dan diinjeksikan bersamaan dengan produced water pada tekanan yang dibatasi pada ± 1250 psi. Total dissolve mineral rendah dan pH balance untuk mencegah korosi dan scale formasi saat diinjeksikan. Untuk sumur produksi yang memiliki kandungan paraffin yang tinggi pada saat-saat tertentu yaitu pada saat suhu dibawah ambient temperature akan mengalami kenaikan tekanan pada kepala sumur. Ini biasanya terjadi pada saat malam hari atau hujan lebat, sehingga mengakibatkan wax terbentuk yang memberikan efek hambatan aliran fluida. Ada beberapa cara atau metoda telah dilakukan untuk menanggulangi masalah terbentuknya scale dan paraffin (wax) yang disesuaikan dengan jenis serta dimana terbentuknya, baik secara mekanis maupun chemical treatment. Secara mekanik dapat dilakukan dengan scrapping, milling dan re-perforation. Scrapping dilakukan apabila diindikasikan adanya lapisan scale atau wax yang menempel pada dinding pompa atau tubing dan lubang sumur yang menghalangi lubang perforasi. Milling hanya dilakukan untuk menghilangkan scale apabila larutan asam (HCl) sudah tidak mampu menghancurkannya, biasanya scale jenis Barium Sulfate (BaSO4). Namun scrapping dan milling ini sangat berpotensi merusak/merobek casing, sehingga perlu kecermatan dan keputusan yang tepat. Re-perforasi atau melubangi kembali casing-semen-formasi pada zona produktif pada daerah inisiasi perforasi yang tertutup (plugged) scale dilakukan jika pekerjaan secara mekanik diatas tidak dapat dilakukan. Alternatif lain selain secara mekanik yaitu chemical treatment dengan scale inhibitor dan wax/scale removal. Penggunaan scale inhibitor dinilai kurang efektif dan effisien. Hal ini disebabkan mekanisme operasional yang dinilai kurang tepat, sehingga harapan agar residu scale inhibitor tersebut sampai ke bawah
IATMI 2008 – 036
lubang sumur tidak tercapai dikarenakan berbagai macam faktor, diantaranya evaporasi, kedalaman sumur, kemiringan sumur, dan lainnya. Selain itu juga dengan menstimulasikan ke lubang sumur maupun formasi produktif dengan yang biasa disebut Acidizing-Wax Scale Removal (WSR). Pekerjaan ini dapat meningkatkan gain terbaik kedua setelah pekerjaan hydraulic fracturing di lapangan Tanjung. Di samping itu, telah dikembangkan alat di permukaan sebagai upaya penanggulangan masalah scale dan paraffin (wax) serta untuk mendapatkan gain produksi dengan metode Petro-Flow Electromagnetic Fluid Stabilization System. Prinsip kerja alat ini dengan mengiduksikan magnet ke dalam fluida (wax belum terbentuk) sehingga aliran fluida akan laminer. Beberapa sumur produksi di Tanjung yang bermasalah dipasang alat ini, dan memberikan efek yang menarik. Pada sumur-sumur produksi setelah dilakukan pemasangan menunjukkan semakin pendek intensitas untuk dilakukannya pigging dengan air panas, tekanan relatif stabil pada kondisi ekstrim, dan pada beberapa sumur produksi menunjukkan adanya gain produksi minyak. Pada prinsipnya alat ini mengembalikan potensi sumur kesemula.
TINJAUAN LAPANGAN Lapangan Tanjung merupakan salah satu daerah operasi milik PT. Pertamina (Persero) Unit Bisnis Pertamina EP Tanjung, yang berlokasi ± 230 km timur laut Banjarmasin, Kalimantan Selatan atau ± 240 km dari Balikpapan, Kalimantan Timur (Gambar 1.). Sejarah penemuan lapangan ini diawali dengan penemuan minyak oleh Mijn Bouw Maatschappij Martapoera pada tahun 1898 dengan melakukan empat pengeboran sumur minyak. Dotsche Petroleum Maatschappij, perusahaan Belanda mengambil alih lapangan ini pada tahun 1912. Namun tidak bertahan lama lapangan ini diambil alih oleh sesama perusahaan Belanda pada tahun 1930 yang bernama N.V. Bataache Petroleum Maatschappij atau lebih dikenal dengan BPM. Dengan berkembangnya teknologi saat itu serta usaha BPM dalam upaya menemukan cadangan migas pada struktur yang baru, maka pada akhirnya ditemukan berturut-turut struktur Tanjung (1934), struktur Warukin (1937), serta stuktur Kambitin (1939). Pada pemboran sumur Tanjung-001 tahun 1938 telah ditemukan minyak pada kedalaman akhir 1920 m, dan sampai dengan pertengahan tahun 1940 BPM telah menyelesaikan pengeboran sebanyak tujuh sumur pada struktur Tanjung, namun tidak dieksploitasikan karena adanya Perang Dunia II. Sekitar tahun 1942 sampai dengan tahun 1945 lapangan ini dikuasai oleh pemerintahan pendudukan Jepang.
2
Kemudian BPM mengambil alih kembali lapangan ini dari Jepang mulai pada tahun 1945 hingga tahun 1961, dimana pada akhir tahun 1961 pipa penyalur 20” ke Balikpapan sudah terselesaikan. Pada tahun 1961 telah terjadi pengambilalihan pengelolaan lapangan dari perusahaan BPM kepada perusahaan PT. Shell Indonesia. Dan akhirnya pada tahun 1965 lapangan ini dapat dikelola oleh pemerintah Indonesia melalui PN. Permina yang kemudian berganti nama menjadi Pertamina. Kontrak Enhanced Oil Recovery (EOR) Tanjung Raya antara PN. Permina dan mitra dalam hal ini Southern Cross (Tanjung) Ltd dan Bonham (Tanjung) Ltd ditandatangani pada tanggal 11 November 1989 untuk masa kontrak selama 15 tahun hingga berakhir tahun 2004. Pada tahun 1992 terjadi pengambilalihan hak dan kewajiban mitra kepada Bow Valley (Tanjung) Ltd dan selanjutnya sejak Agustus 1994 beralih kepada Talisman (Tanjung) Ltd. dalam kontrak JOB dan selanjutnya pada tahun 2004 terjadi pelaksanaan alih kelola Block Tanjung pasca kontrak EOR dari JOB Pertamina-Talisman (Tanjung) Ltd ke PT Pertamina Unit Bisnis EP Tanjung. Struktur Tanjung terletak pada Cekungan Barito bagian Timur Laut, yang dibatasi oleh Sunda Shelf, dibagian bawah Meratus High, dibagian Timur dan Utara dibatasi oleh Kuching High. Struktur Tanjung berbentuk asymmetric NE-SW oriented faulted anticline, yang dibatasi di Barat dan Utara oleh patahan. Struktur Tanjung mempunyai panjang sekitar 9 km dan lebar sekitar 3 km dengan luas ± 2973,74 acre. Stuktur Tanjung mempunyai 6 lapisan pasir produktif (lapisan A, lapisan B, lapisan C, lapisan D, lapisan E , dan lapisan F) dan 1 lapisan rekah alami pretersier (lapisan P). Skema lapisan reservoir di Lapangan Tanjung terlampir di Gambar 2. Jenis batuan utamanya ialah batuan pasir dan konglomerat, dengan kedalaman rata-rata antara 800-1200 m. Akumulasi hidrokarbon didominasi oleh minyak, sedangkan gas hanya sedikit saja yang ditemukan berupa gas asosiasi dan gas bebas. Minyak Tanjung bersifat paraffinic 40.3 OAPI (0.8235 SG) dan wax content sebanyak 30% (pour point sekitar 95 OF). Analisa PVT menunjukkan rata-rata bubble point pressure 1387 psi dan viscositas minyak sebesar 1.25 cp.
PERMASALAHAN Ada dua problema utama yang melingkupi produksi sumur-sumur di Tanjung sehingga memberikan suatu tantangan besar untuk dapat meningkatkan atau minimal dapat menjaga tingkat produksi minyak, yaitu problema damage berupa scale dan paraffin (wax) pada
IATMI 2008 – 036
lubang sumur/formasi reservoir dan pipa alir produksi. Problema ini akan menjadi serius jika tidak ditangani sedini dan seefektif mungkin sehingga akan memberikan penambahan economic life dan potensi sumur lapangan Tanjung.
METODE YANG DIGUNAKAN Scale merupakan problema produksi dalam sistim air karena adanya perubahan tekanan, suhu, dan pH sehingga keseimbangan ion-ion melebihi kelarutannya pada suatu kondisi maka senyawa tersebut akan mengendap dalam bentuk padatan (scale) baik di reservoir (formasi produktif), lubang sumur, maupun sepanjang pipa alir produksi. Selain itu evaporasi (perubahan konsentrasi) dan pencampuran antara dua zat cair yang incompatible sehingga melebihi batas kelarutan senyawa yang ada dalam campuran tersebut terlampaui juga dapat menyebabkan terbentuknya scale. Pada lapangan Tanjung organic dan inorganic scale dijumpai di perforasi, casing, tubing, dan pompa bawah permukaan. Studi pada contoh beberapa sample menunjukkan bahwa organic scale terdiri dari asphaltenes dan rantai pendek/panjang paraffin. Hasil analisa laboratorium juga mengindikasikan inorganic scale adalah Calcium Carbonate (CaCO3). Demikian halnya dengan Iron Sulfide juga telah diamati. Mekanisme kerusakan ini menyebabkan penurunan produksi minyak pada kebanyakan sumur-sumur Tanjung yang mengakibatkan peralatan pompa bawah permukaan rusak sehingga menurunkan run life –nya dan selain itu menyebabkan penurunan laju injeksi yang signifikan pada beberapa sumur injeksi. Untuk menanggulangi masalah scale dan paraffin (wax) yang disebabkan oleh adanya ”kerusakan” pada lubang sumur (near wellbore), ada dua metoda yang umum digunakan yaitu scale inhibition dan wax/scale removal. Selain metoda diatas, di lapangan Tanjung penanggulangan problema scale dan paraffin (wax) dilakukan dengan menggunakan alat di permukaan yang diharapkan dapat menstabilkan aliran minyak dan membantu dalam pemecahan scale dan paraffin yang disebut dengan metoda Petro-Flow Electromagnetic Fluid Stabilization System. 1. Scale Inhibition Studi scale inhibition telah dilakukan pada tahun 1998 untuk memahami masalah dan langkah-langkah yang harus ditempuh untuk melawan scale. Sebelumnya, Scalin 205 dan Sodium Hexametaphosphate (boiler water treatment chemical) telah pernah digunakan untuk mencegah scale di Tanjung namun memberikan hasil yang kurang memuaskan.
3
Pemilihan scale inhibitor terbaik dan metoda penginjeksian inhibitor kedalam lubang sumur dengan biaya minimum sangat diperlukan. Scale inhibitor yang diteteskan ke dalam annulus sumur dapat menyebabkan inhibitor tersebut menguap saat jatuh dari permukaan ke dasar lubang dan mengakibatkan terbentuknya gumpalan padat keras dari scale inhibitor yang menempel pada dinding luar tubing maupun dinding dalam casing. Sedikitnya residu scale inhibitor yang dapat mencapai dasar lubang menghalangi lubang perforasi dan pompa bawah permukaan serta akan menurunkan efektifitas pencapaian kinerja scale inhibitor tersebut. Dalam beberapa kasus di lapangan Tanjung, gumpalan padat keras tersebut dapat menyebabkan pompa bawah permukaan stuck saat diangkat dari lubang sumur dan hal ini membutuhkan waktu lebih panjang untuk dapat mencabut pompa bawah permukaan dan rangkaian tubing, sebagai contoh seperti pada sumur MP-060 dan MP-079. Oleh sebab itu sangatlah penting untuk menentukan kembali pemilihan scale inhibitor yang lebih sesuai untuk menanggulangi scale pada produced water Tanjung. 2. Wax/Scale Removal Metode lainnya yaitu dengan menggunakan wax/scale removal yang telah digunakan di lapangan Tanjung baik secara mekanikal (scrapping, milling dan reperforation), maupun chemical treatment (acidizingwax scale removal dan acid wash). Casing scrapper telah berhasil digunakan untuk menghilangkan scale dan wax pada beberapa sumur, sedangkan milling dilakukan apabila telah dilakukan pembilasan asam (acid wash) tidak berhasil. Pada beberapa sumur casing scapper dinilai cukup efektif, efisien dan ekonomis sebagaimana contoh pada sumur MP-137 (Gambar 3.) yang memberikan keuntungan gain produksi minyak. Namun pada beberapa kasus di lapangan Tanjung milling dan casing scrapper menyebabkan kerusakan pada casing atau malah dapat memperburuk kerusakan sebelumnya, sehingga perlu kecermatan dan keputusan yang tepat. Re-perforasi atau melubangi kembali casing-semen-formasi pada zona produktif pada daerah inisiasi perforasi yang tertutup (plugged) scale dilakukan jika pekerjaan secara mekanikal diatas tidak dapat dilakukan. Sebelum melakukan pekerjaan acidizing-wax scale removal (WSR) maupun acid wash terlebih dahulu dilakukan uji kompatibilitas (Compatibility test) antara fluida peroduksi dengan larutan asam yang akan digunakan di Laboratorium. Pastikan, bahwa larutan asam lolos dari uji ini sebelum dilakukan pekerjaan untuk menghindari kerusakan formasi yang lebih besar yang diakibatkan oleh reaksi kimiawi antara larutan asam dengan fluida sumur. Acidizing-wax scale removal (WSR) telah dilakukan untuk menghilangkan wax dan carbonate
IATMI 2008 – 036
scale di depan perforasi dan batuan sekitar lubang perforasi (formasi) dengan melarutkan wax dan eksisting scale. Dengan menggunakan metode bullheading acid sistem diinjeksikan ke dalam formasi. Dua packers pemisah digunakan untuk memisahkan zona yang akan dirawat, satu set pada bagian bawah perforasi menggunakan retrievable bridge plug (RBP) dan yang lainnya diset diatas perforasi menggunakan packer yang diset secara mekanikal pada tubing stimulasi. Dengan menggunakan 15% HCl acid dicampur dengan toluene/paravan sebagai solvent preflush dan additives (iron control, corrosion inhibitor, dan emulsion control agent) pekerjaan acidizing-wax scale removal dilakukan. Benzoic Acid telah pernah digunakan sebagai diverter agent dengan 2 - 5 steps pumping schedule sebagai pengontrol pemompaan ke dalam formasi. Sejak tahun 2002, dengan ikut serta peduli terhadap lingkungan maka acid sistem yang digunakan di lapangan Tanjung berubah dengan yang ramah lingkungan namun tetap memberikan hasil yang memuaskan untuk mencegah problema di formasi. Gambar 4 memperlihatkan performa produksi sumur MP-049 yang kerap dilakukan acidizing-wax scale removal dan mendapatkan gain produksi atau mengembalikan produksi minyak ke potensinya. Pembilasan asam (acid wash) untuk menghilangkan dan menghambat scale dan wax dilakukan pada lubang sumur dan didalam pompa bawah permukaan. Pembilasan asam yang dilakukan pada lubang sumur dapat dilakukan dengan cara konvensional yaitu memompakan acid sistem yang ditempatkan di depan scale dan wax kemudian direndam selama 1 - 2 jam, selain itu dapat juga dengan menggunakan peralatan jetting tool. Untuk pembilasan asam (acid wash) di dalam pompa ESP maupun rod pump sejak tahun 2002 di lapangan Tanjung dilakukan untuk menghilangkan scale dan wax di dalam tubing, pompa bawah permukaan dan lubang perforasi tanpa mencabut rangkaian tubing/pompa bawah permukaan. Sistem larutan BJ Envirosol S3 (Skin, Scale, Stimulation) asam dipompakan ke dalam sumur melewati tubing dan atau annulus; larutan asam direndam beberapa jam dan pompa bawah permukaan dalam kondisi mati, kemudian pompa bawah permukaan dijalankan kembali dan fluida yang keluar dimonitor. Larutan asam S3 adalah campuran dari 10% HCl dengan surfactan dan additives (emulsion breaker, iron control agent, corrosion inhibitor dan scale inhibitor). Gambar 5 merupakan contoh kasus kesuksesan pekerjaan pembilasan asam yang dilakukan setelah scrapper dan milling tidak mampu mengatasinya, sedangkan pada Gambar 6 merupakan contoh kasus kesuksesan pembilasan asam yang dilakukan didalam pompa ESP. Puluhan pompa ESP telah dilakukan pencucian menggunakan larutan asam S3 sebanyak 5 – 10 bbls melalui rangkaian tubing setelah pompa ESP dimatikan,
4
kemudian dipompakan 2% air KCl dengan panas 60O C, yang dicampur dengan 10 gpt inflow-40 untuk mendorong larutan asam tersebut sampai berada di dalam pompa ESP. Laju pemompaan dikontrol untuk mendapatkan tekanan di bawah 1000 psi karena keterbatasan kemampuan flowline, dan laju pemompaan antara 0.5 - 2 bpm sehingga memberi kesempatan asam kontak lebih lama dengan impeler dan difusser pompa ESP. Tutup master valve, bongkar rangkaian pengasaman dan pasang kembali flowline selama waktu perendaman asam (1 - 3 jam). Hidupkan kembali pompa ESP dan diambil sampel fluida yang keluar untuk memonitoring fluida pendorong dan larutan asam. Ratarata 10 – 20 bopd - oil gain telah diperoleh dari pekerjaan pembilasan asam pompa ESP di sumur produksi lapangan Tanjung tergantung dari scale terbentuk dan kondisi water cut sumur. Sedangkan pada rod pump juga telah dilakukan pada beberapa sumur dengan pembilasan acid dengan 20 bbls dari S3 solution system yang dipompakan melewati annulus, kemudian dibilas/disiram dengan 20 bbls 2% air KCl dengan panas 60O C, fresh water yang dicampur dengan 10 gpt inflow-40 dan paravant-25 sampai acid S3 mencapai kedalam barrel rod pump. Hentikan pump jack, tutup dan bongkar rangkaian pengasaman dan pasang kembali flow line untuk kembali diproduksikan setelah direndam selama 2 jam. Selah itu nyalakan kembali pump jack dan ambil sampel fluida untuk memonitor acid dan fluida pendorongnya. 3. Petro-Flow Electromagnetic Fluid Stabilization System Hot oil, pigging, dan chemicals telah digunakan dan dapat diterima sebagai pengkontrol terbentuknya endapan scale dan paraffin (wax) pada saat lampau. Namun saat ini pada beberapa sumur produksi lapangan Tanjung yang mengalami tingkat problema tinggi seperti diatas telah menggunakan alat penstabil fluida, dan tentunya ada yang masih dibantu dengan pigging walaupun intensitasnya sedikit pada sumur yang mempunyai wax content yang tinggi. Pemilihan posisi pemasangan sangat berpengaruh pada kinerja alat tersebut. Pemasangan di dekat wellhead akan lebih baik dibandingkan yang dipasang jauh dari wellhead (fluida didekat wellhead lebih encer dibanding fluida yang telah jauh melewati pipa alir produksi) sehingga scale maupun paraffin (wax) tidak akan terbentuk terlebih dahulu (Gambar 7.). Energi induksi elektromagnetic yang dimiliki alat ini akan menginduksikan kedalam fluida (scale dan wax belum terbentuk), sehingga minyak membuat suatu rantai molekular (aliran fluida menjadi laminer) pada keseluruhan panjang jalur pipa dan mengikis scale maupun paraffin yang sudah terbentuk sehingga pipa alir produksi menjadi bersih. Gaya atau kekuatan tersebut mampu untuk memelihara molekul-molekul paraffin dalam suspensinya (Gambar 8.).
IATMI 2008 – 036
Minyak, seperti halnya air atau fluida lainnya, mempunyai struktur molekul yang dapat diubah saat terekspos pada sebuah bidang induksi. Proses ikatan electromagnetic ini menstabilkan molekul-molekul paraffin dengan mengikatnya ke molekul lainnya dengan energi electro kinetic. Energi induksi electromagnetic tidak terjadi hanya sepanjang coil. Namun efeknya melalui polarisasi yang dapat terukur dalam dua arah untuk suatu jarak tanpa batas. Sebagai suatu contoh tentang hukum ilmu fisika adalah dengan menempatkan suatu kumparan induksi yang pendek (short induction coil) di pusat/tengah-tengah dari suatu panjang tubing baja. Ketika coil diberi tenaga/kekuatan, keseluruhan panjangnya tubing akan menjadi bermagnet. Berdasarkan banyak literatur dan pengarang, penimbunan endapan (deposits) scale dan paraffin (wax) dapat dikontrol oleh magnetic treatment yang dapat dibagi dalam dua kategori, yaitu: a. Inorganic deposits Pada umumnya prinsip kerja dari magnetic treatment ini merupakan hasil dari interaksi physical. Saat orthogonal fluida dari ion-ion melewati medan magnet, maka Gaya Lorenz bekerja pada setiap ion-ion. Gaya ini mengarahkan interaksi antara medan magnet dan pergerakan beban listrik dalam bentuk ionion dan mekanisme pengaturan untuk menjelaskan efek inhibition dari medan magnet pada scale. Di bawah pengaruh medan magnet, gaya dari ion-ion yang berlawanan merupakan berlawanan arah. b. Organic deposits Molekul paraffin merupakan unsur pokok dalam minyak mentah, yang larut dibawah kondisi reservoir. Pada saat kesetimbangan minyak terganggu oleh perubahan tekanan dan temperatur di lubang sumur, paraffin mulai terbentuk/keluar dari solution yang lebih berat daripada lapisan endapan minyak. Efek tekanan pada kemampuan minyak untuk melarutkan paraffin tidak begitu bagus namun penguapan (volatilization) hidrokarbon ringan (methane, ethane, propane, butane, dll) dapat mengalami penurunan solubility/daya larut paraffin yang tajam dalam minyak. Dasar pemilihan sumur-sumur yang dipilih sebagai kandidat untuk dipasangnya alat penstabil fluida ini adalah dengan melihat adanya kenaikan tekanan flowline yang signifikan terutama pada saat turunnya ambient temperatur (malam hari atau cuaca buruk/hujan deras), analisa wax content dari sample minyak pada sumur-sumur yang mengalami kenaikan tekanan flowline menunjukkan adanya kandungan wax tinggi, adanya sejarah sumur yang menunjukkan terbentuknya wax/scale build up dan tentunya penurunan produksi yang signifikan. Sumur-sumur produksi lapangan Tanjung yang telah dipasang alat ini adalah sebagai berikut:
5
1. MP-006 11. MP-123 2. MP-008 12. MP-129 3. MP-049 13. MP-135 4. MP-052 14. MP-136 5. MP-053 15. MP-137 6. MP-065 16. MP-139 7. MP-078 17. MP-142 8. MP-081 18. MP-145 9. MP-108 19. MP-149 10. MP-117 20. MP-150 Berikut adalah beberapa contoh aplikasi penggunaan alat Petro-Flow Electromagnetic Fluid Stabilization System pada sumur-sumur lapangan Tanjung: a. Sumur MP-081 Merupakan sumur sidetrack yang mempunyai masalah yang unik yaitu adanya kenaikan tekanan flowline saat tengah malam sampai pagi hari (00:00 – 08:00) dan kembali normal setelah itu. Kenaikan tekanan flowline ini diperkirakan adanya wax build up yang disebabkan penurunan ambient temperature. Masalah ini juga terjadi jika kondisi hujan deras. Scale build up juga terjadi di dinding luar tubing, hal ini nampak saat well service. Sebelum dipasang alat ini, sumur tersebut sudah dipasang sand heater di pipa alir dekat sumur untuk menaikkan dan menjaga temperatur flowline, alat ini bekerja untuk menurunkan terbentuknya wax namun belum dapat mengatasi masalah seperti yang diharapkan. Performa produksi menunjukkan relatif menurun dari 80 bfpd/50 bopd (perawatan terakhir akhir bulan Desember 2004) menjadi 70 bfpd/50 bopd di pertengahan April 2005 sebelum di pasang alat ini. Pada tanggal 14 April 2005 alat Petro-Flow Electromagnetic Fluid Stabilization System di pasang (sand heater tetap dioperasikan) dan performa produksi menunjukkan kenaikan dari 68 bfpd/50 bopd menjadi 116 bfpd/83 bopd pada 2 Mei 2005 dengan tekanan flowline relatif stabil saat ambient temperatur menurun. Pada tanggal 29 April 2005 sand heater tidak dioperasikan karena tidak memberikan efek berarti pada tekanan flowline. Dengan tidak dioperasikannya sand heater ini performa produksi mengalami penurunan (mulai tanggal 3 Mei 2005), submergence meningkat dan hasil dyno survey memperlihatkan poor pump performace. Diputuskan dilakukan perawatan sumur (wellservice) dan ditemukan wax pada sucker rod dan di dalam tubing, selain itu terdapat scale 1 - 3 mm pada dinding luar tubing. Setelah dilakukan perawatan, performa produksi cenderung relatif menurun (fluid level menurun ke 1166 m dan subm 31 m) dibandingkan dengan sebelum perawatan sumur. Dengan kondisi tersebut, maka alat penstabil aliran fluida tidak dioperasikan kembali (shut in) dan sand heater kembali dioperasikan pada tanggal 25 Mei 2005. Total gain
IATMI 2008 – 036
setelah pemasangan alat ini sampai dengan 30 Mei 2005 adalah 721 bbl minyak. Alat penstabil aliran fluida ini dipasang kembali untuk kedua kalinya tanggal 6 September 2006 dikarenakan setelah dilakukan scrape, WSR zona AD namun produksi tidak sesuai dengan yang diharapkan, dan cenderung untuk menurun lagi. Total gain minyak sampai tanggal 31 Desember 2006 sebesar 61 bbl oil, dan rata-rata persentase kenaikan produksi dibandingkan dengan sebelum diinstall adalah 12%. Sampai saat ini masih menunujukkan kehandalan dalam menjaga tekanan relatif stabil dan jarangnya dijumpai adanya wax atau scale di dinding tubing/pompa maupun pipa alir. Unit alat ini dicoba lagi untuk kedua kalinya dengan harapan dapat meningkatkan produksi seperti sebelumnya saat awal pemasangan. Gambar 9. memperlihatkan performa produksi sumur MP-081 sebelum dan setelah dipasang alat Petro-Flow Electromagnetic Fluid Stabilization System) b. Sumur MP-145 Seperti halnya sumur lainnya yang mengalami kenaikan tekanan flowline pada saat-saat tertentu, terutama pada saat menjelang malam hingga pagi hari (19:00–10:00) atau jika hujan lebat, tekanan flowline pada saat-saat tersebut dapat mencapai 200 psi. Selain masalah wax build up, scale juga dijumpai pada dinding luar tubing saat well service. Pemasangan unit alat ini dilaksanakan tanggal 19 November 2007 dengan performa produksi sebelum pemasangan adalah 179 bfpd/63 bopd. Dalam waktu seminggu produksi gross sumur mengalami penurunan dari sebelumnya 179 bfpd ke 145 bfpd bahkan hingga mencapai 71 bfpd, namun produksi nett relatif mengalami kenaikan. Pada tanggal 9 Desember 2007 kembali produksi mengalami kenaikan baik gross maupn nett menjadi 138 bfpd/94 bopd. Dikarenakan performa pompa bawah permukaan buruk, pada tanggal 4 Januari 2008 dilaksanakan penggantian pompa bawah permukaan. Scale tidak lagi terbentuk di dinding luar tubing. Performa produsi terakhir sumur MP145 (12 Januari 2007) adalah 162 bfpd / 100 bopd. Gambar 10. menunjukkan performa produksi Sumur MP145 pada saat sebelum dan setelah dipasang Alat PetroFlow Electromagnetic Fluid Stabilization System)
KESIMPULAN 1. Problema utama di lapangan Tanjung adalah scale dan paraffin (wax) yang mengakibatkan produksi menurun, dengan mengeliminir problema tersebut sehingga dapat tetap mempertahankan produksi Tanjung tetap flat atau memperkecil penurunan. 2. Penanggulangan wellbore damage yang disebabkan scale dan/atau paraffin-wax secara mekanikal
6
(scrapping, milling, dan reperforation), maupun chemical treatment (acidizing-wax scale removal dan acid wash) terbukti mendapatkan gain produksi yang cukup memuaskan dan cukup ekonomis. 3. Penggunaan Scale Inhibitor terutama pada sumur yang mempunyai sudut inklinasi yang besar berpotensi terjadinya penggumpalan padatan pada casing dan tubing yang mengakibatkan terjadinya stuck saat pompa/tubing string dicabut. 4. Acidizing- wax scale removal dan acid wash sangat efektif, efisien dan ekonomis disebabkan: a. Dapat menghilangkan scale dan wax di dalam tubing, pompa bawah permukaan, lubang perforasi dan formasi. b. Acid wash tanpa perlu mencabut rangkaian pompa bawah permukaan, mengurangi kerusakan pompa, meningkatkan effisiensi, running life dan lebih bersih serta ekonomis. c. Potensi sumur produksi dapat dijaga atau dikembalikan. 5. Alat Petro-Flow Electromagnetic Fluid Stabilization System : a. Di bawah medan magnet, viscositas minyak mentah mengalami penurunan yang tergantung pada temperatur, intensitas magnet, dan waktu prosesnya. b. Alat ini dapat dengan baik mengkontrol proses wax deposition pada minyak mentah sehingga mencegah terjadinya kenaikan tekanan flowline pada kondisi yang ekstrim (cuaca dingin/malam, hujan lebat) c. Teknologi medan magnet terbukti dapat menghilangkan dan menghambat pengendapan organik maupun inorganik tanpa mempengaruhi karakteristik minyak serta ramah lingkungan. d. Dapat mencegah serta menghambat pembentukan scale dan/atau wax sehingga dapat menjaga produksi sumur pada potensinya.
Regional Meeting held in Gillette, Wyoming, 15-18 May 1999. 2. Lestari, MG Sri Wahyuni, & Ratnayu Sitaresmi. ”Problema ’Scale’ di Beberapa Lapangan Migas”, IATMI 2007-TS-11 dipresentasikan pada Simposium Nasional IATMI, 25-28 Juli 2007, UPN ”Veteran” Yogyakarta. 3. Nguyen Phuong Tung, Nguyen Van Vuong, & Bui Quang Khanh Long, & Pham Viet Hung, Institute of Material Science NCNS, & Vu Tam Hue, Petro Vietnam, & Le Dinh Hoe, Vietsov Petro. ”Studying the Mechanism of Magnetic Field Influence on Paraffin Crude Oil Viscosity and Wax Deposition Reductions”. SPE 68749 presented at the 2001 SPE Asia Pacific and gas Conference and Exhibition, held in 17-19 April 2001. 4. PT. BJ Service Indonesia. “Stimulation Engineering Support Manual – Oil Fields Scales (Section 7)”, 2003.
UCAPAN TERIMAKASIH Penulis mengucapkan terimakasih kepada Manajemen PT. Pertamina EP – UBEP Tanjung yang telah memberikan dukungan dan ijin untuk mempublikasikan makalah ini, dan juga kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian penulisan makalah ini.
DAFTAR PUSTAKA 1. James B. Dobbs. ”A Unique Method of Paraffin Control in Production Operation” SPE 5547 presented at the 1999 SPE Rocky Mountain
IATMI 2008 – 036
7
PRODUCTION PERFORMANCE: MP-137
Gambar 1. Lokasi Lapangan Tanjung
Gambar 3. Contoh Performa Produksi Sumur Yang Mengaplikasikan Casing Scrapper Untuk Menghilangkan Scale dan Wax
PRODUCTION PERFORMANCE: MP-049
Gambar 2. Skema Lapisan Reservoir Tanjung
Tabel 1. Karakteristik Reservoir di Lapangan Tanjung Struktur Lapisan Produktif Daya Dorong Tekanan Reservoir Temperatur Reservoir
Antiklin Asimetrik, 9 km x 3 km Zona A, B, C, D, E, dan F; batu pasir deltaic Zona P; Batu Vulkanik, Natural Fracture Kombinasi Solution Gas dan Water Drive Awal : 1500 psi Sebelum Injeksi Air : 200 – 400 psi Setelah Injeksi Air : 400 – 900 psi o
Gambar 4. Contoh Performa Produksi Sumur Yang Dilakukan Acidizing- Wax Scale Removal
o
57 C – 74 C o
Jenis Minyak Porositas Rata-rata Permeabilitas
IATMI 2008 – 036
Parafinik, 40.3 API, SG 0.82 Wax Content : 30 % WT o Pour Point : 98 F 22 % ± 30 md (zona A, B, C, D, E, dan F) ± 1016 md (zona P, rekah alami)
8
PRODUCTION PERFORMANCE: MP-115
Gambar 5. Contoh Performa Produksi Sumur Yang Dilakukan Acid Wash Setelah Scrapper Maupun Milling Tidak Mampu
Gambar 7. Alat Petro-Flow Electromagnetic Fluid Stabilization System
PRODUCTION PERFORMANCE: MP-100
A
B
C
Gambar 8A. Molekul-molekul sebagaimana terlihat sangat acak (random) dan tak beraturan dibawah normal kondisi dalam untreated oil. Gambar 8B. Alur dari bidang medan electromagnetic. Gaya/kekuatan ini menciptakan energi untuk mempolarisasi molekul-molekul didalam oil system. Gambar 6. Contoh Performa Produksi Sumur Yang Dilakukan Acid Wash Di dalam Pompa Bawah Permukaan (Electric Submersible Pump)
IATMI 2008 – 036
Gambar 8C. Molekul-molekul setelah dirawat dengan Petro-Flow Electromagnetic Fluid Stabilization System. Gaya internal mengorientasi kutub positif dan negatif sedemikian hingga menghasilkan suatu rantai molekular, serta mendapatkannya polarisasi molekul-molekul keseluruh panjang pipa alir.
9
Grafik Analisa Pressure Flowline MP-081ST (Install: 06 Sept 2006)
PRODUCTION PERFORMANCE: MP-081
225
200
FL Pressure, Psi
175
150
125
100
75
50
25
0 0:00
1:00
2:00
3:00
4:00
5:00
6:00
7:00
8:00
9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00
Time, Hour
3-Sep-06
Gambar 9. Performa Produksi Sumur MP-081 (Sebelum dan Setelah Dipasang Alat Petro-Flow Electromagnetic Fluid Stabilization System)
5-Sep-06
6-Sep-06
7-Sep-06
9-Sep-06
Gambar 11. Grafik Analisa Pressure Flowline Sumur MP-081 (Sebelum dan Setelah Dipasang Alat PetroFlow Electromagnetic Fluid Stabilization System)
Grafik Analisa Pressure Flowline MP-145 (Install: 19 Nov 2007) PRODUCTION PERFORMANCE: MP-145
225
200
FL Pressure, Psi
175
150
125
100
75
50
25
0 0:00
1:00
2:00
3:00
4:00
5:00
6:00
7:00
8:00
9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00
Time, Hour
18-Nov-07
19-Nov-07
20-Nov-07
21-Nov-07
22-Nov-07
23-Nov-07
Gambar 12. Grafik Analisa Pressure Flowline Sumur MP-145 (Sebelum dan Setelah Dipasang Alat PetroFlow Electromagnetic Fluid Stabilization System) Gambar 10. Performa Produksi Sumur MP-145 (Sebelum dan Setelah Dipasang Alat Petro-Flow Electromagnetic Fluid Stabilization System)
IATMI 2008 – 036
10
