STUDI PENGEMBANGAN RESIN EPOXY DALAM MENGATASI PERMASALAHAN KEPASIRAN DI LAPANGAN MIGAS Oleh : Imam Fathoni Rasyid* Pembimbing : Ir. Taufan Marhaendrajana M.Sc, PhD.
Sari Produksi pasir adalah salah satu permasalahan terbesar dalam bidang produksi minyak dan gas bumi. Pasir dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan yang digunakan di bawah permukaan ataupun di permukaan (P.D. Fader, 1992). Hal ini terkait dengan sifat pasir yang abrasif, yaitu dapat menggerus peralatan-peralatan yang digunakan sehingga merusak peralatan terkait. Permasalahan pasir secara umum dapat dicegah dengan dua cara, yaitu mekanik dan kimiawi. Mekanik dilakukan dengan cara menyaring ukuran butiran pasir yang ikut terbawa arus fluida produksi. Sementara metode kimiawi dilakukan dengan cara menginjeksikan larutan kimia yang mampu memperkuat batuan sehingga matriks pasir tidak mudah terlepas dari batuan. Metode mekanik merupakan metode yang paling sering digunakan. Padahal metode ini jauh lebih mahal dibandingkan metode kimiawi. Berdasarkan hal tersebut, penulis ingin mengembangkan metode kimiawi dengan menginjeksikan resin di lapangan. Selain itu, metode kimiawi lebih mudah untuk mengontrol sifat kimia serta memperbaiki desain apabila terjadi kesalahan. Katalis internal dan katalis eksternal yang ditambahkan pada resin dapat menjamin terbentuknya polimer-polimer secara terstruktur. Dengan begitu, formasi batuan akan lebih kuat sehingga lebih sedikit atau tidak ada sama sekali produksi pasir di permukaan yang merusak peralatan. Kata kunci: produksi pasir, kerusakan peralatan, resin.
Abstract Sand production is one of the biggest problem in oil and gas production. Sand can damage the surface and downhole facilities. It happens because the abrasive characteristic of the sand, which can grind the equipment so that it becomes damaged (P.D. Fader, 1992). Sand problems can generally be prevented in two ways, namely mechanical and chemical method. Mechanical is done by filtering particular size of sand grain carried on the production fluid flow. While the chemical method is done by injecting a chemical solution that is able to strengthen the rock so that the matrix of the sand is not easily separated from the rock. Mechanical method is the method most often used although this method is much more expensive than chemical methods. Based on this fact, the authors wanted to develop a chemical method by injecting the resin in the field. Given the chemical method is easier to control the chemical properties and improve the design if an error occurred. Internal and external catalyst added to the resin can ensure a structured formation of polymers. By doing that, the rock formation will be stronger so that there will be less or even no surface sand production that will damage the equipment. Keywords : sand production, damage facilities, chemical resin. *Mahasiswa Program Studi Teknik Perminyakan ITB
Imam Fathoni Rasyid, 12206095, Semester 2 2009/2010
1
1.
3) Cohesive failure
PENDAHULUAN
Permasalahan kepasiran sering terjadi pada sumur
Cohesive failure merupakan mekanisme terlepasnya
yang sudah lama beroperasi (brown field) dan formasi
butiran pasir yang lebih disebabkan oleh material-
yang pengendapannya relatif muda (tertiary). Pada
material pengikat (semen) antara butiran yang tidak
umumnya
derajat
cukup kuat dalam menahan antar butiran pasir.
konsolidasi yang rendah karena proses sementasi
Mekanisme ini sering terjadi pada formasi-formasi
yang belum sempurna sehingga membentuk formasi
yang masih muda dan shallow.
formasi
tertiary
memiliki
yang poorly consolidated dan friable sand yang mudah memproduksikan pasir. Sedangkan, brown field memiliki tekanan pori yang relatif rendah karena fluida yang mengisi pori telah terproduksi ke permukaan sehingga terdapat rongga-rongga yang kosong. Rongga-rongga kosong inilah yang nantinya mengakibatkan terjadinya sand failure akibat dari tekanan overburden yang besar.
Hampir seluruh lapangan di Indonesia merupakan lapangan brown field dan memiliki formasi pada tertiary basin (Manur dan Barraclough, 1994; Kusumastuti, 2000; Purwanti dan Bachtiar, 2001; Satyana dan Purwaningsih, 2003). Oleh karena itu, permasalahan produksi pasir di Indonesia merupakan salah
satu
masalah
yang
sering
terjadi
dan
membutuhkan penanganan yang serius. Saat ini,
Dalam ilmu mekanistik (Penberthy dan Shaughnessy,
teknologi penanganan produksi pasir di lapangan
1992) terdapat 3 hal yang menjadi penyebab utama
sering kali menggunakan metode mekanistik, yaitu
permasalahan kepasiran , yaitu :
gravel pack dan dilengkapi dengan slotted liner.
1) Shear failure
Padahal
penggunaan
metode
gravel
pack
membutuhkan biaya yang sangat besar. Bahkan untuk
Shear failure merupakan mekanisme terlepasnya
sebuah sumur multicompletion yang akan dipasang
butiran pasir akibat dari gaya gesekan fluida.
gravel pack membutuhkan biaya setidaknya rata-rata
Besarnya gaya gesekan ini ditentukan oleh parameter
3 juta US Dollar. Hal ini tentu akan memperbesar
viskositas dan laju produksi fluida. Makin besar
biaya
viskositas suatu fluida maka makin besar gaya
Indonesia dalam kegiatan operasional migas. Solusi
friksinya. Selain itu, makin besar laju produksi fluida
terbaik sangat dibutuhkan dalam menyelesaikan
makin besar potensi terlepasnya butiran pasir dalam
masalah kepasiran secara efektif dan efisien ini serta
formasi.
dengan pertimbangan biaya yang lebih ekonomis.
yang akan ditanggung oleh pemerintah
2) Tensile failure Sama halnya dengan shear failure, namun penyebab terlepasnya butiran pasir akibat dari penurunan tekanan pori dalam formasi. Mekanisme ini sering terjadi pada lapangan brown field.
2.
METODOLOGI
Penelitian pertama
pengembangan resin
dalam
mencegah masalah kepasiran hanya dilakukan di lapangan Gulf of Mexico dan telah menunjukkan keberhasilan yang dipublikasikan dalam beberapa paper ilmiah. Injeksi resin dilakukan bertujuan untuk
Imam Fathoni Rasyid, 12206095, Semester 2 2009/2010
2
mengkonsolidasi formasi dengan memberikan ikatan
akan lebih besar karena harus menutup sumur selama
antara butiran-butiran pasir. Resin yang awalnya
proses injeksi dan memperbesar biaya pekerja
berupa fasa liquid kemudian dapat memadat dan
lapangan yang dibayar tiap jam. Berikut ini diberikan
mengikat butiran-butiran pasir bersama-sama yang
reaksi antara resin dengan hardener (katalis eksternal)
saling kontak satu sama lain. Jika injeksi resin
sehingga membentuk padatan yang kuat.
berhasil, peningkatan kekuatan formasi akan cukup untuk menahan gaya gesekan (drag forces) selama memproduksikan fluida pada laju yang diinginkan (P.D Fader, 1992). Epoxy resin pada umumnya disintesis antara ephichlorohydrin dan bisphenol A sehingga menghasilkan senyawa kimia yang disebut epoxy groups (Kurt Ripper & Firtz Pollac, 1930) .
Gambar 2 Reaksi antara Resin dengan Katalis
Epoxy groups inilah yang akan digunakan untuk
Eksternal (Sumber: Polymers And Plastics Technology Handbook, 2003)
mengikat butiran-butiran pada formasi.
Komposisi
antara
resin
dan
hardener
sangat
menentukan lamanya curing time. Oleh karena itu, dibutuhkan konsentrasi yang tepat dalam mereaksikan antara resin dengan katalis eksternal.
Gambar 1 Reaksi Pembuatan Resin (Sumber: Polymers And Plastics Technology Handbook, 2003)
Pengukuran Sifat Fisis Resin dan Curing Time Untuk mengetahui pengaruh temperatur dan invasi air formasi terhadap kinerja resin perlu dilakukan pengukuran rheology resin. Pengukuran rheology ini menghasilkan beragam parameter antara lain shear
Ketika memasuki formasi, resin berada pada fasa
stress, shear rate, viskositas plastik, viskositas nyata,
liquid. Untuk mengeraskan resin dibutuhkan katalis
dan yield point yang kemudian dianalisis untuk
eksternal (curing agent) untuk mempercepat reaksi
mengetahui seberapa besar pengaruh temperatur dan
pengerasan ini. Waktu yang dibutuhkan resin untuk
invasi air formasi terhadap parameter-parameter
berubah dari fasa liquid menjadi fasa solid disebut
tersebut. Shear stress dan shear rate dapat ditentukan
curing time. Parameter curing time sangat penting
dengan persamaan:
karena menentukan lamanya operasi injeksi resin. Lamanya operasi injeksi resin ini akan menentukan besarnya biaya operasional yang akan ditanggung perusahaan. Makin lama curing time dipastikan biaya Imam Fathoni Rasyid, 12206095, Semester 2 2009/2010
5.077 N ................................................(1) 1.704 RPM ..........................................(2)
3
Viskositas plastik merupakan nilai viskositas rata-rata
3.
HASIL DAN PEMBAHASAN
dimana fluida telah stabil atau bercampur satu sama lain. Viskositas plastik ditentukan dengan menset
Pengaruh Temperatur dan Invasi Air Formasi
kecepatan putaran yang tinggi agar fluida dapat
terhadap Kinerja Resin
bercampur satu sama lain. Berikut persamaan yang
Pengaruh temperatur dan invasi air formasi terhadap
digunakan dalam menentukan viskositas plastik:
kinerja resin dapat diketahui dengan melakukan
300 .............................................(3) P 600 600 300 P
5.077 600 300 600 300 1.704 600 300 100
pengukuran rheology resin tersebut. Pengukuran rheology resin
dilakukan o
pada
o
tiga
tingkatan
o
temperatur, yaitu 60 F, 100 F dan 140 F.
poise
P 600 300 cp …………………...(4)
400
Sample 1 (60 F)
350
merupakan nilai viskositas yang besarnya tergantung pada besarnya shear rate yang bekerja pada fluida. Viskositas nyata juga dapat dianalogikan sebagai perbandingan antara shear stress dengan shear rate.
300
Sample 1 (100 F)
Shear Stress
Viskositas nyata atau biasa disebut apparent viscosity
250
Sample 1 (140 F)
200 150
Sample 2 (60 F)
100 50
a ..............................................................(5) a
5.077 N 3 N 1.704 N N
300 N N
0
200
400
600
800
1000
Shear Rate
Sample 2 (140 F)
poise
....................(6)
a
Sample 2 (100F)
0
Gambar 3 Grafik yang Menunjukkan Pengaruh Temperatur terhadap Kinerja Resin
cp
…………………..…………..(7) Yield point merupakan gaya minimum yang diberikan kepada fluida agar dapat mengalir. Persamaan yang digunakan untuk menentukan parameter yield point yaitu: YP 300 P ....................................................(8)
Dari hasil pengukuran rheology di atas, menunjukkan bahwa kenaikan temperatur pada resin dengan konsentrasi hardener lebih tinggi mengakibatkan makin lamanya curing time. Sebaliknya, untuk resin dengan konsentrasi hardener yang lebih rendah menunjukkan
berkurangnya
curing
time
jika
dibandingkan resin dengan konsentrasi hardener lebih tinggi.
Imam Fathoni Rasyid, 12206095, Semester 2 2009/2010
4
Penentuan Komposisi Optimum Berdasarkan
400
Sample A (60 F) 350
Shear Stress
300
Sample A (100 F)
250 200
Sample B+Water (60 F)
150 100
Curing Time Pengukuran curing time ini dilakukan dengan mereaksikan resin dengan variasi jumlah hardener. Kemudian dilakukan pengukuran rheologi tiap jam untuk mengetahui kecepatan perubahan kombinasi resin dan hardener tersebut. Total waktu yang
50
Sample B+Water (100F)
0
0
200
400
600
800
1000
dibutuhkan dalam pengukuran rheology ini adalah 12 jam.
1200
Shear Rate 25
Gambar 4 Grafik yang Menunjukkan Pengaruh Invasi viskositas (cP)
Air Formasi terhadap Kinerja Resin
Pengaruh invasi air formasi juga dapat diamati dari
20
Hardener 50 mL
15
Hardener 40 mL
10
Hardener 30 mL
5 Hardener 20 mL
pengukuran rheology di atas. Adanya invasi air formasi akan mengakibatkan semakin lamanya curing
0 0
time atau gelling process pada resin. Secara fisis, air
5
10 Waktu (jam)
15
formasi jika bercampur dengan resin dapat membuat Gambar 5 Grafik Viskositas vs waktu
resin tersebut lebih encer. Selain itu, sifat kimia dari air dapat
(Menunjukkan Pengukuran Curing Time)
mengganggu kinerja hardener (Irfan
Kurawle, 2009) Dari hasil tersebut, dapat disimpulkan bahwa resin dan hardener tidak dapat bekerja secara optimum apabila berada pada zona yang memiliki temperatur tinggi dan terdapat sejumlah besar air formasi di sepanjang zona efektif formasi. Oleh karena itu, diperlukan
katalis
tambahan
yang
mampu
Dari grafik di atas, diperoleh pertimbangan dalam menentukan komposisi antara resin dengan hardener yang tepat agar dapat bereaksi secara efektif dan efisien. Komposisi optimum antara hardener dengan resin
yang
digunakan
pada
pengujian
resin
selanjutnya adalah 2:3.
mempertahankan kinerja resin khususnya untuk katalis internal pada kondisi temperatur tinggi. Selain itu, dapat dilakukan penggantian jenis hardener dari
Pengujian Efektivitas Resin
yang semula menggunakan gugus amin menjadi
Untuk mengetahui seberapa besar kinerja resin yang
asam. Dengan menggunakan hardener yang berbeda
digunakan, maka diperlukan uji terhadap kekuatan
berat jenisnya diharapkan berpengaruh terhadap
ikatan dari resin itu sendiri dan efek plugging akibat
ketahanan temperatur.
pemberian resin pada formasi. Pada tahap pengujian
Imam Fathoni Rasyid, 12206095, Semester 2 2009/2010
5
ini diperlukan model yang merepresentasikan kondisi
Tabel 2 Data Compressive Strength dari Core
formasi yang mudah untuk mengalami permasalahan
Sebelum dan Sesudah Pemberian Resin
kepasiran. Untuk itu, dibuatlah core khusus, yakni
(Sistem Uji Uniaxial)
unconsolidated core yang mana merepresentasikan kondisi
unconsolidated
formation
yang
rapuh
terhadap tekanan yang tinggi. Kekuatan ikatan dari
Sampel
Compressive Strength (ton) Tanpa Resin
Compressive Strength (ton) Setelah Diberikan Resin
1
0.4
1
2
0.5
1.2
3
0.5
1.1
4
0.4
1
5
0.2
1
resin dapat diukur dengan cara memberikan resin pada sampel unconsolidated core. Kemudian sampel tersebut diukur kekuatan batuannya hingga damage atau hancur. Sementara efek plugging, dapat diukur dengan cara mengukur porositas atau permeabilitas dari core sebelum dan sesudah pemberian resin.
Dari
tabel
compressive
hasil
strength
diinjeksikan resin, Gambar 6 Unconsolidated Core Buatan
pengukuran sebelum
porositas dan
menunjukkan bahwa
dan
sesudah terjadi
penurunan porositas dengan range 20 hingga 40% setelah dilakukan injeksi resin, namun sebaliknya terjadi kenaikan compressive strength dari core hingga 2 kali lipat setelah diinjeksikan resin.
Tabel 1 Data Porositas Core Sebelum dan Sesudah Pemberian Resin Permasalahan Penyumbatan pada Formasi Akibat
(Menggunakan Alat Ultraporosity)
Injeksi Resin Porositas (%) Tanpa Resin
Porositas (%) Setelah Diberikan Resin
Penurunan (%)
Salah satu kelemahan yang harus dikurangi dalam
1
27.2
17.8
34.5
masalah kepasiran yaitu penyumbatan pada zona
2
29.7
21.3
28.3
3
29.8
21
29.5
terjadi karena 3 hal utama, antara lain:
4
30.9
18.4
40.4
1)
5
31.5
23.8
24.4
Hardener yang berlebih tidak akan bereaksi dengan
Sampel
penggunaan resin sebagai teknologi penanganan efektif. Pada bab 4 buku Completion Technology for Unconsolidated Formations, penyumbatan ini biasa
Pemberian hardener berlebih.
resin untuk membentuk solid. Hardener yang berlebih Imam Fathoni Rasyid, 12206095, Semester 2 2009/2010
6
ini cenderung untuk menyumbat formasi sehingga
plugging
dapat menrurunkan kinerja produksi fluida dalam
Penambahan internal katalis secara tepat akan
sumur.
memberikan kinerja resin yang lebih baik.
2)
akibat
injeksi
resin
dapat
diatasi.
Tekanan yang diberikan untuk menginjeksikan resin terlalu rendah. 4.
Tekanan yang terlalu rendah untuk menginjeksikan resin akan membuat resin cenderung terkumpul dalam satu spot dan penyebaran resin sendiri akan kurang merata. Hal ini akan menyebakan penyumbatan dalam formasi. 3)
KESIMPULAN
Injeksi resin bertujuan untuk memperkuat formasi sehingga permasalahan kepasiran di lapangan migas dapat diatasi. Hasil laboratorium membuktikan bahwa sistem resin yang terdiri dari resin utama, katalis internal,
Proses penyaringan resin yang tidak sempurna.
Sebelum diinjeksikan, resin harus dapat melalui saringan minimal berukuran 2 mikron. Hal ini bertujuan agar resin dapat masuk dan menyebar dalam formasi. Sehingga terjadinya plugging dapat terhindarkan. Dari hasil laboratorium menunjukkan bahwa sifat
dan
katalis
eksternal
dapat
bekerja
terintegrasi dan saling melengkapi satu sama lain untuk membentuk struktur ikatan polimer yang kuat pada batuan.
Dengan memberikan resin dengan
komposisi yang tepat pada core
maka dapat
memperkuat core hingga 2 kali lipat. Namun, penambahan resin tersebut akan mengakibatkan penyumbatan pada core sehingga dapat menurunkan harga porositas hingga 40%.
resin dapat dikendalikan dengan menggunakan katalis internal. Dalam penelitian digunakan aseton sebagai katalis internal dimana aseton mudah menguap pada temperatur ruangan.
UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Dr. Ir. Taufan Marhaendrajana dan Bapak Dr. I Made Arcana selaku pembimbing selama penulis menyusun paper ini, beserta pihak yang telah banyak membantu dalam penyelesaian paper ini, antara lain Gema Wahyudi, Ecep Muhammad Mujib, Henny Firdaus
Gambar 6 Struktur Kimia Aseton
dan Andry Wahyudi.
(Sumber: (Sumber: Polymers And Plastics Technology Handbook, 2003) DAFTAR PUSTAKA Secara umum, katalis internal berfungsi untuk memperbaiki permeabilitas akibat penyumbatan pada
1.
zona formasi yang telah diinjeksikan resin. Dengan
2.
menggunakan katalis internal ini permasalahan Imam Fathoni Rasyid, 12206095, Semester 2 2009/2010
Completion Technology for Unconsolidated Formations, Rev. 2 / June 1995. Asia Pacific Business Press Inc., Polymer and Plastics Technology Handbook, 2003. 7
3.
4.
5.
6.
C.M. Ross, SPE, E.R. Rangel-German*, SPE, and L.M. Castainer, SPE, Stanford U.; P.S. Hara, SPE, Tidelands Oil Production Co.; and A.R. Kovscek, SPE, Stanford U.: A Laboratory Investigation of Temperature Induced Sand Consolidation, paper SPE 92398, SPE Western Regional Meeting, Irvine, CA, U.S.A., 2005. David L. Triffin, SPE, BP America Inc., Michael H. Stein, SPE, BP America Inc., Xiuli Wang, SPE, BP, America Inc.: Drawdown Guidelines for Sand Control Completions, paper SPE 84495, Annual Technical Conference and Exhibition, Denver, Colorado, 2003. Irfan Kurawle, Nakul Mahalle, Mohit Kaul, Amith Nair, Nikhil Kulkarni, SPE, Maharashtra, Institute of Technology, Pune.: Silanol Resin Consolidation System for Deepwater Completions and Production Optimization, paper SPE 120472, European Formation Damage Conference, Scheveningen, The Netherlands, 2009. N.J. Shotts, * Texaco USA, and B.W. Surles and P. D. Fader, Texaco Inc.: Case Histories of Low-Cost Sand Consolidation in Thermal Wells, paper SPE 24840, 6th Annual Technical Conference and Exhibition of SPE, Washington, DC, 1992
Imam Fathoni Rasyid, 12206095, Semester 2 2009/2010
8
LAMPIRAN A
Tabel A-1 Hasil Pengukuran Rheology Resin Terhadap Pengaruh Invasi Air dan Perubahan Temperatur
Sampel
Komposisi Int Katalis
Resin
Hardener
Air
Sampel A
100 ml
30 ml
70 ml
-
Sampel B
100 ml
30 ml
70 ml
40 ml
Pembacaan Skala Fann VG
Temperatur
600 RPM
300 RPM
200 RPM
100 RPM
6 RPM
3 RPM
60 ⁰F
80
63
57
50
45
42
100 ⁰F
71
55
50
47
40
38
60 ⁰F
66
50
28
16
5
3
100 ⁰F
62
47
25
14
2
1
Shear stress (dyne/cm2)
Shear rate (second-1)
600 RPM
300 RPM
200 RPM
100 RPM
6 RPM
3 RPM
600 RPM
300 RPM
200 RPM
100 RPM
6 RPM
3 RPM
406.16
319.85
289.38
253.85
228.46
213.23
1022.4
511.2
340.8
170.4
10.22
5.112
360.46
279.23
253.85
238.61
203.08
192.92
1022.4
511.2
340.8
170.4
10.22
5.112
335.08
253.85
142.15
81.23
25.35
15.23
1022.4
511.2
340.8
170.4
10.22
5.112
314.77
238.61
126.92
71.07
10.14
5.07
1022.4
511.2
340.8
170.4
10.22
5.112
Apparent Viscousity (cp) Sampel Sampel A
Sampel B
Plastic
Yield Point
Temperatur 600 RPM
300 RPM
200 RPM
100 RPM
6 RPM
3 RPM
Viscousity (cp)
(lb/100 ft2)
60 ⁰F
0.397
0.625
0.849
1.48
22.34
41.71
17
46
100 ⁰F
0.352
0.546
0.744
1.40
19.86
37.73
16
39
60 ⁰F
0.327
0.496
0.417
0.47
2.48
2.97
16
34
100 ⁰F
0.307
0.466
0.372
0.41
0.99
0.99
15
32
Imam Fathoni Rasyid, 12206095, Semester 2 2009/2010
9
Tabel A-2 Hasil Pengukuran Rheology Resin Terhadap Pengaruh Perubahan Temperatur
Komposisi
Pembacaan Skala Fann VG
Sampel
Sampel A
Sampel B
Temperatur Int Katalis
Resin
Hardener
100 ml
30 ml
70 ml
100 ml
70 ml
30 ml
600 RPM
300 RPM
200 RPM
100 RPM
6 RPM
3 RPM
60 ⁰F
80
63
57
50
45
42
100 ⁰F
71
55
50
47
40
38
140 ⁰F
60
47
44
42
36
33
60 ⁰F
18
11
3
2
1
0
100 ⁰F
21
13
8
5
2
0
140 ⁰F
16
8
6
3
1
0
Shear stress (dyne/cm2)
Shear rate (second-1)
600 RPM
300 RPM
200 RPM
100 RPM
6 RPM
3 RPM
600 RPM
300 RPM
200 RPM
100 RPM
6 RPM
3 RPM
406.16
319.85
289.38
253.85
228.46
213.23
1022.4
511.2
340.8
170.4
10.224
5.112
360.46
279.23
253.85
238.61
203.08
192.92
1022.4
511.2
340.8
170.4
10.224
5.112
304.62
238.61
223.38
213.23
182.77
167.51
1022.4
511.2
340.8
170.4
10.224
5.112
91.38
55.84
15.23
10.15
5.07
0
1022.4
511.2
340.8
170.4
10.224
5.112
106.61
66.00
40.61
25.38
10.15
0
1022.4
511.2
340.8
170.4
10.224
5.112
81.23
40.61
30.46
15.23
5.07
0
1022.4
511.2
340.8
170.4
10.224
5.112
Komposisi Sampel
Sampel A
Sampel B
Plastic
Yield Point
Viscousity (cp)
(lb/100ft2)
60 ⁰F
17
46
100 ⁰F
16
39
140 ⁰F
13
34
Temperatur Int. Katalis
Resin
Hardener
100 ml
30 ml
70 ml
100 ml
70 ml
30 ml
Imam Fathoni Rasyid, 12206095, Semester 2 2009/2010
60 ⁰F
7
4
100 ⁰F
8
5
140 ⁰F
8
0
10
Studi Pengembangan Resin Dalam Mengatasi Permasalahan Produksi Pasir di Lapangan Migas
Disusun Oleh: Imam Fathoni Rasyid, Dr. Ir. Taufan Marhaendrajana2 1) Mahasiswa Program Studi Teknik Perminyakan ITB 2) Dosen Pembimbing Program Studi Teknik Perminyakan ITB
INTRODUCTION
CONCLUSION
METHODOLOGY
ANALYSIS AND RESULT
INTRODUCTION
Existing Problem Brown
Field
Erosion High
Cost Treatment
Disposal
Onset Sanding Mechanism 1. PORE PRESSURE 2. FLUID VISCOUSITY 3. WATER BREAKTHROUGH
4. FLOW RATE 5. FORMATION DAMAGE
Onset Sanding Mechanism Factor :
Shear failure
Tensile failure
Cohesive failure
Proposed Solution
Inject chemical resin to uphold the formation strength
OBJECTIVE
Chemical Consolidation Resin
Enhance the compressive strength of formation using chemical consolidation resin
Increase the resin performance by determining accurately chemical composition
METHODOLOGY
RESIN PREPARATION
Epoxy
Katalis Internal
+
+
Katalis Eksternal
Rheologi
Analysis
Epoxy Resin Epoxy resin is a copolymer that consist of the resin and hardener Resin is made by reacting the bisphenol A and epichlorohydrin The hardener that usually used to make the epoxy resin is the chemical component that have amine function group.
NH 2 NH
NH
hardener
NH 2
Reaction between the resin and hardener
O H
R H
H
NH 2
+
H
R
NH
H
N OH
NH NH 2
H
H
R
CURING TIME AND CRITICAL TEMPERATURE
tcuring
Tc
Curing Time is time needed by resin to change from liquid phase to solid phase. Critical Temperature is temperature boundary for resin between become weaker or stronger bonding.
RHEOLOGY MEASUREMENT 1) Shear Stress 2) Shear Rate tcuring
Tc
3) Viscosity Apparent Viscosity Plastic Viscosity
4) Yield Point
RHEOLOGY MEASUREMENT 1) Shear Stress
Determine the optimum composition of resin based on curing time
Analyze the effect of Temperature
Analyze the effect of water invasion
2) Shear Rate 3) Viscosity Apparent Viscosity Plastic Viscosity
4) Yield Point
RESIN TEST
Unconsolidated Core
Finest sand (Mesh 80) construct unconsolidated reservoir condition.
POROSITY MEASUREMENT
Porosity could be measured based on Boyle principle
It will be measured before and after resin treatment on the core.
COMPRESSIVE STRENGTH TEST
Work Principle : Uniaxial Pressure
ANALYSIS AND RESULT
The Effect of Temperature to Resin Fann VG Scale Reading
Composition Temperature
Sample Acetone Resin Hardener Sample 100 ml 30 ml 1
70 ml
Sample 100 ml 70 ml 2
30 ml
60 ⁰F 100 ⁰F 140 ⁰F 60 ⁰F 100 ⁰F 140 ⁰F
600 RPM 300 RPM 200 RPM 100 RPM 6 RPM 3 RPM 80 63 57 50 45 42 71 55 50 47 40 38 60 47 44 42 36 33 18 11 3 2 1 0 21 13 8 5 2 0 16 8 6 3 1 0
The Effect of Temperature to Resin Sample
Shear stress (dyne/cm2) 600 RPM
300 RPM
200 RPM
100 RPM
Shear rate (second-1) 300 RPM
200 RPM
100 RPM
6 RPM
3 RPM
511.2
340.8
170.4
10.224
5.112
511.2
340.8
170.4
10.224
5.112
304.62 238.619 223.388 213.234 182.772 167.541 1022.4
511.2
340.8
170.4
10.224
5.112
91.386
6 RPM
3 RPM
600 RPM
406.16 319.851 289.389 253.85 228.465 213.234 1022.4
Sample 360.467 279.235 253.85 238.619 203.08 192.926 1022.4 1 55.847
Sample 106.617 66.001 2
81.232
40.616
15.231
10.154
5.077
0
1022.4
511.2
340.8
170.4
10.224
5.112
40.616
25.385
10.154
0
1022.4
511.2
340.8
170.4
10.224
5.112
30.462
15.231
5.077
0
1022.4
511.2
340.8
170.4
10.224
5.112
The Effect of Temperature to Resin Apparent Viscousity (cp)
Sample
Sample 1
Sample 2
Plastic
Yield Point
Viscousity (cp) (lb/100ft2)
600 RPM
300 RPM
200 RPM
100 RPM
6 RPM
3 RPM
0.397261
0.625687
0.849146
1.48973
22.34595
41.71244
17
46
0.352569
0.546234
0.744865
1.400346
19.86307
37.73983
16
39
0.297946
0.466782
0.655481
1.251373
17.87676
32.77406
13
34
0.089384
0.109247
0.044692
0.059589
0.496577
0
7
4
0.104281
0.12911
0.119178
0.148973
0.993153
0
8
5
0.079452
0.079452
0.089384
0.089384
0.496577
0
8
0
The Effect of Water Invasion to Resin Composition
Fann VG Scale Reading Temperature
Sample Acetone
Resin
Sample 100 ml A
30 ml
Sample 100 ml B
30 ml
600 RPM
300 RPM
200 RPM
100 RPM
6 RPM
3 RPM
60 ⁰F
80
63
57
50
45
42
100 ⁰F
71
55
50
47
40
38
60 ⁰F
66
50
28
16
5
3
100 ⁰F
62
47
25
14
2
1
Hardener Water 70 ml
70 ml
-
40 ml
The Effect of Water Invasion to Resin Sample
Shear stress (dyne/cm2) 600 RPM
300 RPM
200 RPM
100 RPM
Shear rate (second-1) 300 RPM
200 RPM
100 RPM
6 RPM
3 RPM
Sample 406.16 319.851 289.389 253.85 228.465 213.234 1022.4 A 360.467 279.235 253.85 238.619 203.08 192.926 1022.4
511.2
340.8
170.4
10.224
5.112
511.2
340.8
170.4
10.224
5.112
Sample 335.082 253.85 142.156 81.232 B 314.774 238.619 126.925 71.078
6 RPM
3 RPM
600 RPM
25.385
15.231
1022.4
511.2
340.8
170.4
10.224
5.112
10.154
5.077
1022.4
511.2
340.8
170.4
10.224
5.112
The Effect of Water Invasion to Resin Sample
Apparent Viscousity (cp)
600 RPM 300 RPM 200 RPM 100 RPM Sample A
Sample B
6 RPM
Plastic
3 RPM
Yield Point
Viscousity (cp) (lb/100 ft2)
0.397261 0.625687 0.849146 1.48973 22.34595 41.71244
17
46
0.352569 0.546234 0.744865 1.400346 19.86307 37.73983
16
39
0.327741 0.496577 0.417124 0.476714 2.482883 2.97946
16
34
0.307878 0.466782 0.372433 0.417124 0.993153 0.993153
15
32
Curing Time 25
viscosity(cP)
20
Hardener 50 mL
15
Hardener 40 mL Hardener 30 mL
10
Hardener 20 mL
5
0 0
2
4
6
8
time(hour)
10
12
14
The colour of mixing chemical resin is white. There is bubble in the mixing chemical resin
Epoxy
Katalis Internal
+
+
Katalis Eksternal
Its coating the core Soaking to Core
Analysis
Initial Porosity Data
Test Result Sample
Before Treatment Porosity (%)
After Treatment Porosity (%)
Incremental (%)
1
27.2
17.8
34.5
2
29.7
21.3
28.3
3
29.8
21
29.5
4
30.9
18.4
40.4
5
31.5
23.8
24.4
Test Result Sample
Initial Compressive Strength (ton)
After Treatment Compressive Strength (ton)
1
0.4
1
2
0.5
0.9
3
0.5
1
4
0.4
1.1
5
0.2
1
Sample
Initial Compressive Strength (psia)
After Treatment Compressive Strength (psia)
1
1123
2807.5
2
1403.7
2526.7
3
1403.7
2807.5
4
1123
3088.2
5
561.5
2807.5
CONCLUSION
Resin performance can be effected by the temperature condition and water invasion. When temperature above critical temperature, the viscosity of low composition of hardener resin will reduce. Low composition of hardener resin have fewer value of viscosity and yield point. Water invasion will reduce yield point and viscosity. Porosity of the core will reduce after resin treatment. Compressive Strength of the core will increase after treatment.
Terima Kasih Atas Perhatiannya
