Pengembangan Persamaan untuk Mengestimasi Recovery Factor dari Surfactant Flooding pada Pola Injeksi Seven-Spot Gerdhy Ferdian* Dr. Ir. Leksono Mucharam** Abstrak Pemilihan metode peningkatan perolehan minyak membutuhkan pertimbangan ekonomi. Salah satu yang perlu diperhitungkan dalam pertimbangan ekonomi adalah berapa peningkatan recovery minyak yang dapat diperoleh dengan menggunakan metode tersebut. Sehingga peningkatan recovery factor minyak harus kita perkirakan terlebih dahulu. Penelitian ini, dilakukan untuk mengestimasi recovery factor dengan menggunakan teknik surfactant flooding pada pola injeksi seven-spot. Penelitian dilakukan dengan membangun model reservoir dengan pola injeksi seven-spot menggunakan software eclipse. Selanjutnya dilakukan simulasi produksi dengan sensitivitas ukuran volume reservoir, saturasi minyak residu, porositas dan recovery factor akhir dari water flooding sebelum dilaksanakan surfactant flooding. Hasil simulasi menunjukkan peningkatan recovery akibat surfactant flooding merupakan fungsi dari saturasi minyak residu dan recovery factor akhir dari water flooding sebelum dilaksanakan surfactant flooding, hubungan tersebut membentuk persamaan linear. Dan juga dari hasil simulasi menunjukkan bahwa recovery factor dari surfactant flooding pada pola injeksi seven-spot sedikit lebih besar dari pola injeksi five-spot. Dengan persamaan linear tersebut, kini peningkatan recovery factor akibat surfactant flooding pada pola injeksi sevenspot dapat diestimasi dengan memberi input saturasi minyak residu dan recovery factor akhir dari water flooding sebelum dilaksanakan surfactant flooding. Kata kunci: recovery factor, surfactant flooding, seven-spot, saturasi minyak residu, water flooding recovery factor. Abstract The selection methods of improving oil recovery factor need economical consideration. One of the things needs to be considered in economical consideration is how much oil recovery factor that we can take incase applying one of the method. So, the oil recovery needs to be estimated before. This study is to estimate oil recovery factor with method surfactant flooding in seven-spot injection pattern. Reservoir model with seven-spot injection pattern is built with software eclipse. Then, this model is simulated to produce in some sensitivities: volume reservoir, residual oil saturation, porosity and water flooding recovery factor before we do surfactant flooding. The result of simulation shows recovery factor improvement by surfactant flooding is related to residual oil saturation and the water flooding recovery factor before surfactant flooding is applied, this relation form a linear equation. And the result of simulation shows that recovery factor improvement by surfactant flooding in seven-spot pattern is bigger than five-spot pattern. Keywords: recovery factor, surfactant flooding, seven-spot, residual oil saturation, water flooding recovery factor. *) **)
Mahasiswa Program Studi Teknik Perminyakan ITB Dosen Pembimbing Program Studi Teknik Perminyakan ITB
I. PENDAHULUAN Semakin meningkatnya permintaan dunia terhadap minyak sebagai sumber daya energi, maka peningkatan produksi minyak merupakan hal yang perlu dilakukan perusahaan. Produksi minyak pada lapangan yang berada di Indonesia sebagian besar sudah mengalami penurunan. Faktor perolehan minyak masih berada di kisaran 35%. Masih banyak kandungan minyak yang Gerdhy Ferdian - 12206086
belum diambil. Minyak yang tertinggal tersebut dapat diambil dengan menggunakan metoda EOR (Enhance oil recovery). Salah satu metode EOR yang ada adalah injeksi surfactant ke dalam reservoir atau biasa disebut surfactant flooding. Penggunaan surfactant flooding tentunya harus menguntungkan bagi perusahaan, salah satu parameter keuntungan tersebut adalah peningkatan faktor 1
perolehan minyak yang diberikan surfactant flooding. Oleh karena itu faktor perolehan minyak ini perlu kita estimasi sebelum diputuskan melaksanakan surfactant flooding. Makalah ini dibuat untuk membantu dalam mengestimasi faktor perolehan minyak dengan menggunakan surfactant flooding pada pola injeksi seven-spot. Sehingga estimasi peningkatan perolehan minyak dapat dilakukan dengan cepat. Estimasi ini dibuat dengan membangun model reservoir pola injeksi seven-spot pada software eclipse dengan 1 sumur produksi dan 6 sumur injeksi. Kemudian dilakukan simulasi produksi dengan sensitivitas saturasi minyak residu, porositas, ukuran reservoir dan faktor perolehan sebelum dilaksanakan surfactant flooding. Sehingga dapat dibangun persamaan hubungan antara peningkatan faktor perolehan minyak dengan variable saturasi minyak residu, porositas, ukuran reservoir dan faktor perolehan sebelum dilaksanakan surfactant flooding.
III. PEMBANGUNAN MODEL DAN DATA Pada studi ini model reservoir dibangun menggunakan software komersial (eclipse). Jumlah model reservoir yang digunakan 22 buah. Setiap model reservoir dibangun dengan 101x51 grid di bidang XY dan 10 grid untuk arah Z. Kemudian sebagian grid dimatikan agar model membentuk prisma segi enam seperti yang ditunjukkan pada gambar (2.1) dengan total grid aktif 38510. Masing-masing model yang dibangun bersifat homogen dimana nilai porositas dan permeabilitas sama di setiap gridnya. Model fluida yang digunakan adalah black oil dengan karakteristik fluida terletak pada table1. Data lainnya yang digunakan pada model reservoir dapat dilihat pada table 1. Data karakter masing-masing model terdapat dalam table 2.
II. STUDI PUSTAKA Surfactant flooding merupakan salah satu metode EOR yang digunakan untuk menurunkan tegangan antar muka (interfacial tension) minyak-air di dalam reservoir sehingga perolehan minyak meningkat. Saat ini estimasi faktor perolehan minyak dengan menggunakan teknik surfactan flooding pada pola injeksi five-spot sudah dapat dilakukan dengan persamaan (2.1): RFSF = -0.998 (RFWF) – 0.172 (Sor) + 0.965..….(2.1) Dimana, RFWF = RF akhir setelah water flooding sebelum dilakukan surfactant flooding (fraksi). RFSF = Peningkatan RF akibat surfactant flooding (fraksi) Sor = Saturasi minyak residual (fraksi) Persamaan (2.1) diperoleh dari hasil simulasi menggunakan software komersial (eclipse) dengan sensitivitas ukuran reservoir, Sor dan waktu mulai surfactant flooding. Model yang digunakan adalah model homogen dimana porositas dan permeabilitas sama di setiap gridnya. Kemudian model ini disimulasikan dengan skenario water flooding di awal produksi sampai waktu tertentu kemdian dilakukan surfactant flooding sampai akhir waktu produksi. Dari simulasi ini diketahui pada pola injeksi five-spot, RFSF vs RFWF tidak dipengaruhi oleh ukuran reservoir tapi dipengaruhi oleh Sor.
Gerdhy Ferdian - 12206086
Gambar 2.1. Model Reservoir Semua model reservoir dibangun dengan pola injeksi yang sama yaitu seven-spot dengan 1 sumur produksi terletak di tengah reservoir dan 6 sumur injeksi terletak di sudut reservoir. Sumur produksi menggunakan kontrol liquid rate 1600.2 stb/day sedangkan setiap sumur injeksi menggunakan kontrol liquid rate 266.7 stb/day (Ekuivalen dengan injeksi 800.1 stb/day). Konsentrasi yang digunakan adalah 500 lbs/stb. Penulis melakukan 4 skenario utama simulasi produksi untuk setiap model dengan jangka waktu produksi 18 tahun, yaitu: - Produksi alami dari awal produksi - Water flooding sejak awal produksi - Surfactant flooding sejak awal produksi - Water flooding sejak awal produksi sampai waktu tertentu kemudian dilanjutkan dengan surfactant flooding hingga tahun ke-18. IV. Analisis dan Pembahasan Pertama kali penulis melakukan simulasi pada reservoir model 1A dengan skenario proses produksi alami dari awal produksi sampai akhir tahun produksi untuk mengetahui seberapa besar faktor perolehan (RF) minyak yang dapat diberikan oleh reservoir tanpa bantuan energi luar. Pada skenario ini RF yang diperoleh sangat kecil 4.6%, hal ini dapat dipahami karena model reservoir yang dibangun bersifat oil wet. 2
Dapat dilihat dari gambar (4.1) kurva Kr vs Sw untuk model 1A bersifat oil wet. Selanjutnya disimulasikan skenario water flooding sejak awal produksi sampai akhir tahun produksi, RF akhir yang diperoleh 63.8%. Kemudian dilakukan skenario surfactant flooding sejak awal produksi sampai akhir produksi, RF yang diperoleh 72.52%. Dengan dilakukan water flooding atau surfactant flooding faktor perolehan menjadi meningkat besar. Hubungan antara RF dan waktu produksi untuk skenario produksi alami, water flooding dan surfactant flooding dapat dilihat pada gambar (4.2).
Table 3 menunjukkan hubungan antara RF akhir dari water flood (RFWF) dengan penambahan RF akibat surfactant flood (RFSF). Kemudian diplot menghasilkan grafik linear seperti gambar (2.5).
SF WF
WF + SF ND
Krw
Gambar 4.3. Perbandingan faktor perolehan minyak model 1A
Kro
Gambar 4.1. Kurva Kr vs Sw untuk model 1A
SF WF
Tabel 3. RFWF dan RFSF model 1A RFWF (%) RFSF (%) 0.10 72.42 31.21 41.29 36.18 36.31 44.02 28.42 48.53 23.85 51.31 20.99 55.09 17.32 57.65 14.17 59.79 11.29
ND
Gambar 4.2. Perbandingan faktor perolehan minyak model 1A pada produksi alami, water flooding dan surfactant flooding Skenario selanjutnya simulasi produksi dengan sejak awal produksi dilakukan water flooding sampa waktu tertentu (mulai dari 8, 12, 24, 36, 48 s/d 124 bulan) kemudian dilakukan surfactant flooding hingga akhir produksi. Dapat dilihat pada gambar (4.3), semakin cepat dimulai surfactant flood maka semakin cepat pula kita dapat memproduksikan sisa minyak di reservoir. RF akhir kombinasi water flood dan surfactant flood sama dengan RF akhir jika hanya menggunakan surfactant flood. Gerdhy Ferdian - 12206086
Gambar 4.4. Perbandingan RFSF vs RFWF pada pola injeksi five-spot dan seven-spot
3
Bila dibandingkan dengan hasil simulasi dari literatur pada model reservoir yang sama tapi menggunakan pola injeksi five-spot. Pola injeksi seven-spot menghasilkan RF akhir yang sedikit lebih besar daripada pola injeksi five-spot. Pada RFWF yang sama diperoleh RFSF pola injeksi seven-spot sedikit lebih besar dari pola injeksi five-spot. Untuk lebih jelasnya lihat gambar 4.4. Selanjutnya penulis melakukan skenario yang sama pada model 2A dan 6A yang hanya memiliki perbedaan ukuran reservoir dengan model 1A untuk melihat sensitivitas terhadap ukuran reservoir. Dapat dilihat pada gambar (4.5) bahwa ukuran reservoir tidak mempengaruhi hubungan RFWF dengan RFSF.
Gambar 4.5. Perbandingan RFSF vs RFWF pada ukuran reservoir yang berbeda
Gambar 4.7. Perbandingan RFSF vs RFWF model B (Sor 0.4) pada porositas yang berbeda
Gambar 4.8. Perbandingan RFSF vs RFWF model D (Sor 0.5) pada porositas yang berbeda
Kemudian penulis mencoba melakukan sensitivitas terhadap porositas dengan model yang hanya berbeda dalam hal porositas. Dapat dilihat dari gambar (4.6), (4.7), (4.8) dan (4.9) bahwa besarnya porositas tidak mempengaruhi hubungan antara RFSF dengan RFWF.
Gambar 4.9. Perbandingan RFSF vs RFWF model E (Sor 0.15) pada porositas yang berbeda
Gambar 4.6. Perbandingan RFSF vs RFWF model A (Sor 0.25) pada porositas yang berbeda
Gerdhy Ferdian - 12206086
Seperti yang kita ketahui tidak ada pengaruh besarnya porositas terhadap hubungan antara RFSF dengan RFWF. Untuk mempermudah analisis selanjutnya kurva RFSF vs RFWF dalam Sor yang sama dirataratakan sehingga menghasilkan satu kurva saja untuk satu Sor.
4
Gambar 11. Sor vs C Gambar 4.10. Perbandingan RFSF vs RFWF untuk Sor yang berbeda
Persamaan (4.7) dapat ditulis dalam satuan fraksi menjadi:
Trendline yang dihasilkan untuk masing-masing Sor adalah sebagai berikut: - Untuk Sor 0.15 membentuk persamaan RFSF = -1.000 (RFWF) + 83.726….…(4.1) R² = 1.000 - Untuk Sor 0.25 membentuk persamaan RFSF = -0.999 (RFWF) + 74.385….…(4.2) R² = 1.000 - Untuk Sor 0.4 membentuk persamaan RFSF = -1.003 (RFWF) + 62.251…….(4.3) R² = 1.000 - Untuk Sor 0.5 membentuk persamaan RFSF = -1.001(RFWF) + 44.336.….....(4.4) R² = 1.000
RFSF
Kemiringan rata-rata persamaan (4.1), (4.2), (4.3) dan (4.4) adalah -1.0075 dapat dianggap -1. Sehingga persamaan diatas dapat kita sederhanakan menjadi: RFSF
= - (RFWF) + C…………………………(4.5)
Nilai C adalah fungsi Sor. Jika kita plot C vs Sor diperoleh gambar (4.11) dan persamaan (4.6): C
Dengan persamaan (4.8) ini, kita bisa mengestimasi faktor perolehan dari surfactant flooding pada nilai faktor perolehan dari water flooding dan Sor yang berbeda-beda pada pola injeksi seven-spot. Sehingga faktor perolehan surfactant flooding dapat diperkirakan dengan cepat dengan cukup memasukkan nilai RF dari water flooding dan Sor.
RFWF 0.420 0.460 0.530 0.570 0.600 0.630 0.640 0.660
Tabel 4. Validasi dengan model 2A RFSF ERROR Persamaan Simulasi E e (4.8) 0.320 0.322 0.002 0.006 0.280 0.282 0.002 0.007 0.210 0.212 0.002 0.010 0.170 0.172 0.002 0.012 0.150 0.142 0.008 0.053 0.120 0.112 0.008 0.067 0.100 0.102 0.002 0.020 0.080 0.082 0.002 0.025
= -107.6 (Sor) + 101.1…………………..(4.6)
Sehingga jika disubstitusikan persamaan (4.6) ke dalam persamaan (4.5) akan membentuk persamaan: RFSF
= - RFWF -1.076(Sor) +1.011………......(4.8)
Baik dari galat mutlak (E) maupun galat relatif (E), galat yang terjadi sangat kecil dan dapat diabaikan. Jadi persamaan (4.8) dapat dikatakan valid terhadap hasil simulasi.
= - RFWF -107.6(Sor) +101.1…………..(4.7)
Dimana RFSF dan RFWF dalam satuan persen sedangkan Sor dalam fraksi.
Gerdhy Ferdian - 12206086
Tabel 5 adalah perbandingan faktor perolehan model 2A menggunakan persamaan (4.8) dan persamaan (2.1). Dapat dilihat bahwa peningkatan faktor perolehan oleh surfactant flooding pada pola injeksi seven-spot lebih besar daripada pola injeksi five-spot.
5
Tabel 5. Perbandingan RF Five-spot dengan Sevenspot pada model 2A
VI. 1.
RFSF RFWF 0.42 0.46 0.53 0.57 0.60 0.63 0.64 0.66
Persamaan 1 Five-spot 0.28 0.24 0.17 0.13 0.10 0.07 0.06 0.04
Persamaan 8 Seven-spot 0.32 0.28 0.21 0.17 0.14 0.11 0.10 0.08
V. KESIMPULAN DAN SARAN
2.
3.
4.
DAFTAR PUSTAKA Adrianto: “Pengaruh Sifat Surfaktan terhadap Perolehan Minyak pada Teknik Surfactant Flooding dengan 5 Spot Pattern”. Tugas Akhir. Program Studi Teknik Perminyakan ITB. 2009. Alhaj, Ismail Ibnu Haris: ”Estimasi Faktor Perolehan Minyak dengan Menggunakan Teknik Surfactant flooding pada Pola Injeksi Five-spot”. Tugas Akhir Program Studi Teknik Perminyakan ITB. 2010. Errany, R: “Studi Analisis Perbandingan Performa Produksi dan Injeksi Surfaktan pada Reservoir Horizontal dan Miring dengan 5-spot Menggunakan Model Konseptual”. Tugas Akhir. Program Studi Teknik Perminyakan ITB. 2010. Siregar, S. 2000: “Teknik Peningkatan Perolehan”. Teknik Perminyakan ITB. Bandung. 2000.
Kesimpulan Pada teknik surfactant flooding pola injeksi seven-spot berlaku: 1. Waktu dimulainya surfactant flooding pada kombinasi water flood dan surfactant flood tidak mempengaruhi RF akhir setelah surfactant flooding. 2. Semakin kecil RFWF atau semakin awal dilakukan surfactant flooding maka: Semakin besar RFSF. Semakin cepat tercapainya nilai RF yang maksimal. 3. Volume Reservoir dan porositas tidak mempengaruhi: Hubungan RFWF dengan RFSF. Nilai RF maksimal yang dapat diperoleh setelah surfactant flooding. 4. RFSF adalah fungsi dari RFWF dan Sor yang membentuk persamaan linear (4.8). 5. Persamaan 4.8 dapat digunakan untuk estimasi peningkatan faktor perolehan minyak dengan menggunakan teknik surfactant flooding pada pola injeksi seven-spot. 6. Peningkatan faktor perolehan oleh surfactant flooding pada pola injeksi seven-spot lebih besar daripada pola injeksi five-spot Saran 1.
2.
3. 4.
Lakukan pemodelan pada reservoir yang heterogen agar lebih menggambarkan keadaan nyata. Lakukan sensitivitas terhadap kemiringan reservoir, fluid properties, rock properties dan juga surfactant properties. Agar persamaan yang dibangun dapat memenuhi perbedaan parameterparameter selain RFWF, Sor, porositas dan ukuran reservoir. Lakukan simulasi kombinasi dengan water flooding dan surfactant flooding berselang-seling. Lakukan analisa keekonomian.
Gerdhy Ferdian - 12206086
6
LAMPIRAN Tabel: Tabel 1. Data reservoir Kedalaman 2.200 Porositas
0,22
Permeabilitas X, Y (mD)
220
Permeabilitas Z (mD)
10
P reservoir (psi)
1.688
WOC depth (ft)
2.400
Bw (rb/stb)
1
Bo (rb/stb)
1,08
Co (1/psi)
8x10-6
Cw (1/psi)
4x10-5
µo (cp)
3
o
SG minyak ( API)
45
Tabel 2. Karakteristik Model
MODEL 1A 2A 2B 2C 2D 2E 3A 3B 3C 3D 3E 4A 4B 4C 4D 4E 5A 5B 5C 5D 5E 6A
Gerdhy Ferdian - 12206086
A (acre) 15 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 11.52
H (ft) 30 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 28.8
Sor (fraksi) 0.25 0.25 0.4 0.6 0.5 0.15 0.25 0.4 0.6 0.5 0.15 0.25 0.4 0.6 0.5 0.15 0.25 0.4 0.6 0.5 0.15 0.25
Por (fraksi) 0.22 0.22 0.22 0.22 0.22 0.22 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.22
7
Tabel 6. Nilai permeabilitas relatif dan saturasi air pada model *A
Tabel 8. Nilai permeabilitas relatif dan saturasi air pada model *C
Sw
Krw
Kro
Sw
Krw
Kro
0.1
0
0.37
0.1
0
0.8
0.15
0.015
0.3
0.12
0.003
0.61
0.2
0.026
0.251
0.13
0.007
0.47
0.25
0.042
0.208
0.15
0.02
0.37
0.3
0.055
0.17
0.175
0.033
0.295
0.35
0.086
0.135
0.2
0.051
0.22
0.4
0.125
0.1
0.225
0.075
0.163
0.45
0.168
0.075
0.25
0.1
0.12
0.5
0.225
0.051
0.275
0.132
0.081
0.55
0.3
0.033
0.3
0.17
0.05
0.6
0.375
0.02
0.325
0.208
0.037
0.65
0.475
0.009
0.35
0.251
0.021
0.7
0.615
0.002
0.375
0.3
0.01
0.75
0.805
0
0.4
0.37
0
Tabel 7. Nilai permeabilitas relatif dan saturasi air pada model *B
Tabel 9. Nilai permeabilitas relatif dan saturasi air pada model *D
Sw
Krw
Kro
Sw
Krw
Kro
0.1
0
0.8
0.175
0
0.37
0.125
0.003
0.61
0.2
0.015
0.3
0.15
0.007
0.47
0.225
0.026
0.251
0.175
0.02
0.37
0.25
0.042
0.208
0.2
0.033
0.295
0.275
0.055
0.17
0.225
0.051
0.22
0.3
0.086
0.135
0.25
0.065
0.163
0.325
0.125
0.1
0.3
0.1
0.12
0.35
0.168
0.075
0.35
0.132
0.081
0.375
0.225
0.051
0.4
0.17
0.05
0.4
0.3
0.033
0.45
0.208
0.037
0.425
0.375
0.02
0.5
0.251
0.021
0.45
0.475
0.009
0.55
0.3
0.01
0.475
0.615
0.002
0.6
0.37
0
0.5
0.805
0
Gerdhy Ferdian - 12206086
8
Tabel 10. Nilai permeabilitas relatif dan saturasi air pada model *E
Tabel 11. Water/Oil Surface Tension vs Surfactant Concentration
Sw
Krw
Kro
Cs (lb/stb)
0.15
0
0.45
0.25
0.015
0.3
0.3
0.026
0.251
0 1 30
0.35
0.042
0.208
0.4
0.055
0.17
0.45
0.086
0.135
0.5
0.125
0.1
0.55
0.168
0.075
0.6
0.225
0.051
0.65
0.3
0.033
0.7
0.375
0.02
0.75
0.475
0.009
0.8
0.615
0.002
0.85
0.805
0
Gerdhy Ferdian - 12206086
STwo (lbf/in) 0.05 1.00E-06 1.00E-06
Tabel 12. Surfactant Adsorption Functions
Ssl (lb/stb) 0 1 30
Ssc (lb/lb) 0 0.0005 0.0005
Tabel 13. Surfactant Capillary Desaturation Functions
Log (CAPN) -9 -4.5 -2 10
Fm 0 0 1 1
9
