IATMI 2005-08 PROSIDING, Simposium Nasional Ikatan Ahli Teknik Perminyakan Indonesia (IATMI) 2005 Institut Teknologi Bandung (ITB), Bandung, 16-18 November 2005.
PENGGUNAAN IPR-VOGEL PADA DESIGN ESP DI LAPANGAN RANTAU Marjito DJ, Syaiful K, Djoko Suseno, Ngadianto – Pertamina DOH NAD – SBU
ABSTRAK
adalah sulit mempredisksi kenaikan watercut , sensitive terhadap pasir dan relatif mahal
Saat ini hampir 80% lifting di lapangan rantau menggunakan gaslift dengan memanfaatkan sumur gas dari lapangan sekitarnya. Akibat kurang tersedianya pasokan gas yang memadai, telah direncanakan penggunaan ESP sebagai alternatif lifting dengan pertimbangan bahwa di lapangan rantau pada beberapa zone telah dilakukan waterflooding dan mempunyai reservoir strong water drive maupun weak water drive. Penentuan kandidat ESP menggunakan IPR-Vogel, ternyata mempunyai resiko pump off yang cukup kecil dan effesien, walaupun penurunan persamaan tsb untuk reservoir solution gas drive. Dalam mencari kandidat diperlukan beberapa data yang akurat seperti : Statik Pressure (Ps), Bottom Hole Flowing Pressure (Pwf) dan Laju alir total minyak dan air (Qtot). Statik pressure ditentukan dengan PBU selama 12-36 jam pada periode transient, sedangkan Pwf dan Flowrate dengan Uji Alir 3 jam pada periode semi mantap, pengukuran tekanan menggunakan mechanical gauge berupa Amerada bomb dengan slickline. Aplikasi ESP menggunakan sistem sewa dengan pihak ketiga, sekitar Rp. 7,000,000 / hari / ESP atau 21 bopd dengan assumsi harga minyak US$ 35/bbl , kurs 1 US$ = Rp.9,500. Sekitar 15 sumur telah di pasang ESP jenis DN675 dan DN1100 dari RedaPump dengan performance produksi sekitar 1120 bopd (46% dari Total Porduksi lapangan rantau), gain yang didapat sebesar 805 bopd. Ada beberapa keuntungan Penggunaan ESP seperti high volume rate dan mudah pegoperasian, sedangkan kelemahannya
PENDAHULUAN Lapangan rantau di bor pertama kali pada tahun 1931 oleh BPM, sampai sekarang telah di bor mencapai 450 sumur, hampir 80% lifting menggunakan gaslift dengan memanfaatkan sumber gas dari lapangan sekitar seperti Kuala Simpang Barat (KSB), Kuala Dalam (KLD) dan Sungai Buluh (SBL). Sekitar awal tahun 2002 beberapa sumber gas mengalami penurunan secara alamiah, sehingga menurunkan tekanan jaringan secara significant, tekanan jaringan hanya mencapai 16 ksc di KSB dan 6 ksc di Rantau, sehingga sulit dilakukan optimasi produksi secara gas lift, oleh karenanya dilakuan alternatif metode lifting yaitu menggunakan ESP secara sewa dengan pihak ketiga dengan pertimbangan: - Untuk mengurangi resiko yang timbul dalam penggunan ESP - Mudah dan praktis dalam pengoperasian maupun pengawasan - ESP dapat digunakan untuk sumur yang mempunyai volume rate besar - Beberapa reservoir di lapangan rantau berdaya dorong strong dan weak water drive serta dan dilakukan waterflooding Dalam penentuan kandidat sumur ESP, Kita menggunakan IPR dengan persamaan Vogel dan ternyata mempunyai resiko pump off cukup kecil, effesien dan akurat dibandingkan jika menggunakan metode Productivity Index (PI) –Darcy yang lebih over estimated terutama pada reservoir berdaya dorong weak water drive.
1
IPR –VOGEL Vogel1) telah mengembang suatu persamaan IPR untuk aliran saturated oil dari reservoir berdaya dorong gas larutan ke dalam “ ideal well ” suatu sumur yang berassumsi mempunyai Skin Effect (S) = 0 atau mempunyai flow effesiensi E =1, dengan formula
memperoleh periode tsb. sumur harus diproduksikan cukup lama sampai efek batas reservoir terasa (dp/dt = constant), karena pada periode ini perbedaan antara P dan Pwf relatif konstan untuk laju alir yang sama, sehingga akan menghasilkan laju alir produksi yang lebih akurat dibandingkan dengan periode lainnya. Adapun metode pembuatan IPR - Vogel sebagai berikut : 1. Produksikan sumur selama mungkin sampai mencapai periode pseudosteady state biasanya 1-2 minggu tergantung permeabilitas batuannya 2. Lakukan pengukuran tekanan dasar alir sumur (Pwf) umumnya selama 3 jam dan 3. Selama pengukuran tsb laju produksi sumur baik minyak, gas maupun air (Qtot) di ukur, 4. Lakukan pengukuran tekanan statik reservoir (P) dengan menutup sumur selama 12–48 jam, biasanya menggunakan Amerada Bomb yang dihantar dengan slickline 5. Pwf , Qtot dan P yang diperoleh dimasukan ke persamaan (1) untuk mendapatkan Q maks. dan ke persamaan (2) untuk mendapatkan AOFP (PI) 6. Buatlah table hubungan antara Pwf dan Qtot, dan buatlah grafik hubungan tsb. pada skala kartesian.
…. . (1)
…. (2) dimana qo adalah laju produksi sumur sesuai dengan Pwf (adalah tekanan alir dasar sumur) , P adalah tekanan static reservoir dan qo, max adalah maksimum laju produksi pada drawdown 100% (Pwf = 0 ), bentuk grafik dari persamaan (1) dapat dilihat pada Fig. 1 IPR untuk solution gas drive .
PEMILIHAN DAN DESAIN ESP Dalam pemilihan dan desain ESP2) kita menyesuaikan 2 (dua) jenis ESP yang telah tersedia yaitu : P
DN675 60 HZ pada 3500 RPM seri 400 dengan optimum rate pada range 320 – 830 bpd, minimum casing size 5.5 inches - DN1100 50 HZ pada 2917 RPM seri 400 dengan optimum rate pada range 500 – 1130 bpd, minimum casing size 5.5 inches Type Pump Performance Curve untuk DN675 dapat dilihat pada Fig.2 -
Fig. 1. IPR Solution Gas Drive Reservoir Agar diperoleh IPR yang memadai sebaiknya pengukuran tekanan menggunakan sensor yang mempunyai akurasi tinggi seperti Amerada Bom atau EMR dan dilakukan pada suatu sumur yang telah berproduksi pada periode pseudo steady state, untuk
2
Fig. 2. Pump Performance Curve DN657 Fig. 3. PTA Build Up KSB-39 zone 1140 Dari Fig.3 menunjukan hasil analisa tekanan transient build up pressure selama 12 jam Pinit : 665 Psia Pstar : 780.2 Psia Skin : 0.0 Permeability : 7.9 md 3. Data Fluida Sumur Oil Gravity : 43.7 ° API Oil Visc : 0.82 cp
CONTOH PERHITUNGAN Pada contoh perhitungan disin kita pilih pembuatan IPR–Vogel yang telah dilakukan pada sumur KSB-39 zone 1140 / F-10 sebagai kandidat ESP, meliputi persiapan well data dan konstruksi IPR-Vogel Well Data 1. Data Mekanis Casing Size Tubing Size Zone Perforasi Another
: : : : :
5 – ½” OD15.5 # 2 – 3/8” 1140 (F-10) 842.0 – 843.5 m Deviated Well 23 °
Konstruksi IPR - Vogel Untuk membuat IPR – Vogel cukup mudah, data yang diperoleh berupa Q tot, Pwf dan P dimasukan persamaan (1) untuk mandapatkan Qmaks, kemudian hitung Pwf/P : 0.749 Q/Qmaks : 0.400 Qo, maks : 138.2 bopd Qtot, maks : 552.7 bopd
2. Data Produksi dan Tekanan Oil Produksi : 55.4 bopd Water Produksi : 166 bwpd Gas Oil Ratio :0 WC : 75 % Temp. Res : 152 °F Pwf : 498.05 Psia Pstatik : 664.54 Psia (After 12 jam)
Buatlah table dan grafik hubungan Pwf dan Qtot (IPR). Seperti yang telihat pada Table.1 dan pada Fig. 4 adalah IPR - Vogel untuk sumur KSB-39 zone 1140 dengan asumsi kadar air konstan (75%) untuk extrapolasi rate yang lebih tinggi
3
Pwf
Qtot
Qo
Psia
Bpd
Bopd
0
552.7
138.2
100
526.1
131.5
200
479.4
119.9
300
412.7
103.2
400
326.0
500
219.2
54.8
600
92.5
23.1
664.54
0.0
0.0
biasanya akan overload karena pasir menutup inside tubing Pada sumur dengan Qtot, maks pada range performance DN675 atau DN1100 produksi yang dihasilkan akan mempunyai kadar air cenderung konstan sesuai dengan prediksi Sedangkan pada sumur dengan Qtot, maks diatas range performance DN675 atau DN1100 produksi yang dihasilkan akan mempunyai kadar air cenderung meningkat secara significant dan bisa mencapai sekitar 95%, hal ini mungkin disebabkan oleh adanya mobilitas air yang lebih besar daripada minyak Sangat sensitif terhadap gas, pada sumur dengan produksi GLR sekitar 1200 – 1500 scf/bbl akan menurunkan kinerja pompa dan mengalami pump off, seperti pada sumur SBL-01, SBL-04 dan KLD-06
81.5 -
Tabel. 1. Perhitungan Pwf vs Qtot KSB-39 -
IPR KSB - 39 Zone F - 10
Oil Tot
800
Pwf, Psia
600
400
200
0 0
100
200
300
400
500
600
700
Q-liquid, bbl/d
Fig. 4. Grafik Pwf vs Qliquid KSB-39
Qtot Qoil WC (%)
Perform KSB-39
HASIL DAN PEMBAHASAN Dari hasil perhitungan IPR – Vogel pada sumur KSB-39 Zone 1140 yang merupakan extrapolasi dari data test produksi dan tekanan sumur menunjukan
Q, WC(%), bbl/d
1000
Qtot , maks = 552.7 bpd, sedangkan AOFP (PI method) dihitung dengan pers. (2) AOFP= 552.7 x 1.8 = 995 bpd
100
10 0
Artinya laju alir sumur akan terjadi pada range 553 – 995 bpd dengan watercut 75%, hal ini sesuai dengan kurva kinerja pompa DN675 seri 400. Kinerja produksi KSB-39 dapat dilihat pada Fig.5 dengan menggunakan pompa DN675, laju total produksi (minyak dan water) actual / nyata KSB-39 adalah Qtot 563 bpd dengan kadar air 90% dan stabil pada laju produksi 620 bpd dengan kadar air 81.9 %. Pada beberapa sumur, kinerja ESP menunujukan karakteristik sbb : - Sangat sensitive terhadap pasir sehingga ESP akan mengalami abrasi pada materialnya dan
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Days
Fig. 5. Kineja ESP DN675 di KSB-39 EVALUASI KEEKONOMIAN Penggunaan ESP dimulai sejak Juni 2002 menggunakan system sewa dengan pihak ketiga berikut pengoperasian, tenaga kerja dan suku cadang dengan sewa sebesar Rp. 7,000,000,- /hari/ESP, dengan assumsi : - Harga minyak : US$ 35/bbl - Kurs I US$ : Rp. 9,500,Atau setara dengan 21 bopd/ESP/hari, hal ini dijadikan indikator sukses tidaknya
4
pemakaian ESP pada sumur tsb. Artinya setiap pemakaian ESP pada sumur tsb. harus manghasilkan produksi diatas titik impas sebesar 21 bopd,. Sampai saat ini telah terpasang ESP sebanyak 15 sumur dengan gain dan spesifikasi dapat dilihat pada Table. 2., dengan kinerja produksi pada bulan Oktober 2005 sekitar 1120 bopd (46% dari total produksi lapangan antau) dan gain yang diperoleh sebesar 805 bopd
No. Sumur Type ESP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
KSB-11 KSB-16 KSB-39 KSB-44 KSB-45 KSB-47 KSB-49 KSB-51 KSB-52 P-106 P-154 P-187 P-367 P-368 P-385
DN675 DN1100 DN675 DN1100 DN675 DN675 DN1100 DN1100 DN675 DN675 DN675 DN675 DN1100 DN675 DN675
Selang Perfo m 902 - 904 945.5 - 947 842 - 843.5 956 - 958 1031 - 1034 823 - 825 880.5 - 882 817 - 823 713.5 - 717 605 - 614 695 - 696.5 592 - 599 683 - 686 713 - 715 599 - 602 Total
KESIMPULAN DAN SARAN Dari uraian diatas dapat disimpulkan
Produksi, Okt 2005 Qtot Qoil WC bpd bpod % 800 1,126 680 1,233 680 249 1,422 1,176 780 422 663 722 1,029 866 474
38 66 118 55 49 126 69 85 86 47 65 103 60 28 126
95.3 94.1 82.7 95.6 92.8 49.5 95.1 92.8 89.0 89.0 90.1 85.7 94.2 96.7 73.4
12,322 1,120
1. ESP dapat digunakan secara teknis maupun ekonomis di lapangan rantau pada reservoir berdaya dorong air 2. Penggunaan IPR– Vogel ternyata cukup akurat dan effesien untuk menghindari terjadinya pump off 3. Aplikasi ESP menggunakan system sewa akan ekonomis jika rate oil minimal 21 bopd 4. Sebaiknya ESP yang digunakan sesuai dengan Qtot, maks pada sumur kandidat 5. Dengan keberhasilan aplikasi ESP dilapangan rantau , dimasa mendatang dimungkinkan sistem sewa perlu diganti dengan membeli sendiri UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kapada team manajemen Pertamina DOH NAD Sumbagut yang telah memberikan izin dan dorongan untuk mempublikasikan tulisan ini DAFTAR PUSTAKA
Tabel. 2. Sumur ESP di Lapangan Rantau
1.
Sehingga pemakaian ESP secara sewa dengan pihak ketiga di lapangan rantau masih dianggap menguntungkan secara teknis maupun ekonomis, walaupun harga sewa kelihatan masih mahal.
2.
5
Vogel, J.V.: “ Inflow performance Relationships for Solution-Gas Drive Wells,” JPT (Jan.1968); Trans., AIME, 243 Richard K. O’Neil,: “ Application and Selection of Electric Submergible Pump,” SPE 5907 (1976); Trans. AIME
