PERENCANAAN METODE SQUEEZE CEMENTING UNTUK MENUTUP ZONA ZONA LOST CIRCULATION CIRCULATION PADA SUMUR SUMUR “ X ”
PROPOSAL TUGAS AKHIR
Oleh : Zulfa Rozifah 09.01.027
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Perminyakan
JURUSAN S1 TEKNIK PERMINYAKAN SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI MINYAK DAN GAS BUMI BALIKPAPAN 2014
1
PERENCANAAN METODE SQUEEZE CEMENTING UNTUK MENUTUP ZONA LOST CIRCULATION PADA SUMUR “ X ”
PROPOSAL TUGAS AKHIR Oleh : Zulfa Rozifah 09.01.027
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Perminyakan Sekolah Tinggi Teknologi Minyak dan Gas Bumi Balikpapan
Disetujui oleh :
Pembimbing I
Pembimbing II
Ir. Andry Halim
Ir Yudi Aryono ST, MT
Mengetahui:
Ketua Jurursan
Andy Jumardi ST, MT
2
PERENCANAAN METODE SQUEEZE CEMENTING UNTUK MENUTUP ZONA LOST CIRCULATION PADA SUMUR “ X “
I. LATAR BELAKANG
Masalah produksi pasir banyak dijumpai pada lapangan-lapangan minyak bumi dari lapisan batu pasir produktif dikedalaman dangkal sampai yang dalam. Produksi pasir mulai terjadi jika stress yang dialami formasi telah melebihi kekuatan formasi batuan, kekuatan formasi batuan ini yang merupakan kekuatan alami material sementasi batuan dalam menjaga kesatuan butiran – butiran batu pasir dalam formasi selain adanya gaya kohesi dari “Immobile Formation Water/Fenida”. Stress yang dialami oleh butiran-butiran batuan pasir antara lain dapat berupa gaya tektonik, tekanan over burden, tekanan dari perubahan stress akibat pemboran, serta adanya gaya dorong oleh fluida produksi. Produksi pasir sempat sensitif terhadap kecepatan rate produksi dan pada kecepatan tertentu dimana pasir tidak akan terproduksi kondisi turunnya kecepatan produksi tersebut bisa menjadikan sumur tidak ekonomis jika pasir formasi mudah terproduksi hanya dengan gerakan fluida/rate yang sangat lamban sekalipun. Pada formasi batu pasir bersifat unconsolidated material penyemen butiran-butiran pasir, pada umumnya berupa lempung halus (de tritaloag) dan yang hampir tidak memberikan kekuatan untuk mampu bertahan melawan berbagai stress formasi, sehingga pasir akan terproduksi mulai dari awal sumur dikomplesi. Formasi batu pasir yang lebih kokoh (competent) mungkin tidak memproduksikan pasir pada awal produksi namun setelah masa produksi tertentu mulai terjadi produksi pasir. Hal ini bisa dipahami bahwa dengan turunnya tekanan reservoir maka tiap-tiap butiran pasir akan memakan beban tekanan over burden yang makin besar yang kemudian berakibat meningkatnya stress antar butiran hingga melampaui kemampuan material penyemen didalam formasi batu pasir tersebut. Masalah kepasiran pada sumur-sumur produksi akan menjadi sangat serius manakala mulai memproduksikan air. Alasan-alasan yang dapat diterima mengenai hal ini antara lain : 1. Menaikkan produksi fluida total untuk tetap menjaga harga rate produksi minyak dan gas bisa berakibat membesarnya gaya dorong disepanjang aliran fluida di dalam formasi. 2. Membuat gangguan terhadap gaya kohesi ketika fasa air mulai bersifat “ Mobile “.
3
3. Gaya dorong fluida membesar dengan adanya dua fasa fluida yang sekaligus bergerak / mengalir serta naiknya harga mobilitas fasa fluida pembasah (wetting phasa). 4. Terjadi pelarutan atau pelunakan material penyemen batu pasir. Tentu harus dipikirkan upaya optimal untuk tetap dapat memproduksikan fenida hidrokarbon hingga dengan rate tertentu hingga batas-batas dimana sumur masih di kategorikan ekonomis.
Demikian halnya dengan lapangan-lapangan migas yang diduga memiliki potensi “masalah kepasiran” jika dikembangkan perlu dilakukan kajian yang mendalam dengan mengaitkan beberapa metoda dan dasar-dasar geoscience agar diperoleh alasan-alasan yang kuat untuk memutuskan aplikasi teknologi komplesi serta program-program perawatan sumur.
1.1.Rumusan Masalah
Untuk memperbaiki primary cementing, alasan lain dari Squeeze Cementing yaitu bertujuan, memperbaiki casing yang bocor, menutup lubang perforasi, menutup formasi sebelum pembelokan lubang (sebagai landasan alat pembelok lubang), dan lain-lain. Penyemenan-penyemenan ini dikelompokkan kedalam secondary cementing.Sedangkan untuk mendapatkan ikatan penyemenan yang baik, maka di tambahkan bahan-bahan tertentu kedalam bubur semen.bahan-bahan yang disebut ini adalah additive.Setelah penyemenan selesai perlu untuk mengevaluasi hasil dari penyemenan dengan menurunkan alat logging. Dari sini akan dapat terlihat Bagian-bagian penyemenan yang gagal. Pada hal ini juga mengalami penurunan laju produksi.hingga di upayakan melakukan kerja ulang. Guna mendapatkan fliuda yang lebih prospek lagi. Menggunakan metedo Squeeze cementing,dengan membuka kembali lapisan.
II. MAKSUD DAN TUJUAN PENULISAN
4
Tujuan penulisan tugas akhir ini adalah, untuk mengetahui mengapa harus dilakukanya kerja ulang operasi squeezecementing , mengetahui jumlah semen dan yang di gunakan untuk operasi squeezecementing . Serta dapat mengetahui berapa tinggi semen didalam casing. dan air yang dipompakan pada saat mendisplace semen.
III. TINJAUAN PUSTAKA
Penyemenan yang tidak termasuk kedalam primary camenting dikelompokkan kedalam secondary cementing. Secondary cementing adalah penyemenan dengan cara menekankan bubur semen ke suatu titik dalam lobang atau formasi dengan tujuan sebagai berikut : 1. Memperbaiki primary cementing yang rekah atau tidak baik ikatannya. 2.Menyumbat casing yang pecah atau bacor. 3. Menutup lubang perforasi yang salah atau yang tidak diinginkan 4. Menutup zone lost circulation. 5. Mengisi kolom Annulus yang tidak penuh. 6. Sebagai Landasan Pembelokan lubang 7. Menutup Sumur yang tidak Produktif atau Abandonment 3.1. Klasifikasi Semen
API telah melakukan pengklafikasian semen kedalam beberapa kelas, yang gunanya untuk mempermudah dalam pemilihan dan penggolongan semen yang akan digunakan berdasarkan kondisi ( temperatur, tekanan, dan kandungan yang terdapat pada fluida formasi ) sumur tersebut Klasifikas Semen Yang Dilakukan API :
1. Class A a. Pada kedalaman 0 ft ( permukaan ) – 6000 ft b. Semen ini terdapat dalam ordinal type, ASTM C – 150 Tipe
5
2. Class B a. Pada kedalaman 0 ft – 6000 ft b. Jenis Moderate dan High sulfate Resistant ( tahan terhadap kandungan sulfat menengah dan tinggi ). 3. Class C a. Pada kedalaman 0 ft – 6000 ft b. Jenisnya Moderate dan High Sulfate Resistant ( tahan terhadap kandungan sulfat menengah dan tinggi ). c. Sifatnya High-early Strength ( Proses pengerasannya cepat ). 4. Claas D a. Pada kedalaman 6000 – 12000 ft b.
Jenisnya Moderate dan High Sulfate Resistant ( tahan terhadap
kandungan sulfat menengah dan tinggi ) c.Untuk kondisi sumur yang mempunyai tekanan dan temperature tinggi 5. Claas E a. Pada kedalaman 6000 ft – 14000 ft b. Jenisnya Moderate dan High Sulfate Resistant ( tahan terhadap kandungan sulfat menengah dan tinggi ). c. Untuk kondisi sumur yg mempunyai tekanan dan temperature tinggi 6. Claas F a. Pada kedalaman 10000 ft – 16000 ft b. Jenisnya High Sulfate Resistant
6
c. Untuk kondisi sumur yang mempunyai tekanan dan temperature sangat tinggi. 7. Claas G a. Pada kedalaman 0 ft – 8000 ft b. Jenisnya Moderate dan High Sulfate Resistant ( tahan terhadap kandungan sulfat menengah dan tinggi ) c. Merupakan semen dasar, bila ditambahkan retarder Semen ini dapat dipakai untuk sumur yang dalam dan range temperature yang cukup besar. 8. Claas H a. Pada kedalaman 0 ft – 8000 ft b. Jenisnya Moderate Sulfate Resistant c. Merupakan semen dasar, bila ditambahkan accelerators dan retarder semen ini dapat dipakai pada range
3.2.Sifat-Sifat Bubur Semen
Bubur semen yang dibuat harus disesuaikan sifat-sifatnya dengan keadaan formasi yang akan di semen. Sifat-sifat bubur semen yang dimaksud adalah sebagai berikut : 1.Strength Bubur semen setelah ditempatkan pada tempat yang di sesuaikan. dengan menggunakan strength tertentu. strength dari semen yang diinginkan sama dengan strangth dari formasi yang akan disemen. maka umumnya diambil suatu patokan bahwa bila strength dari semen sudah mencapai 500 psi. Dengan waiting on cement 24 jam, maka strength semen sudah cukup baik.
7
2. Water Cement Ratio Water Cement Ratio adalah perbandingan air yang dicampurkan dengan bubuk semen diwaktu membuat bubur semen. Air yang dicampurkan tidak boleh terlalu kurang dan tidak jaga lebih. Kerana akan memberikan ikatan semen yang tidak terlalu baik dengan formasi. Batasannya diberikan dalam bentuk kadar maksimum air dan minimumnya. Kadar minimum air adalah jumlah air yang dicampurkan tanpa menyebabkan consistency dari bubur semen dari 30 Poise. Kalau air yang ditambahkan lebih kecil dari kadar minimumnya. Gesekan-gesekan di annulus di waktu dipompakan bubur semen akan menjadi besar dan menaikkan pressure di annulus. Bila formasi yang dilaluinya tidak tahan maka formasi bisa rekah. 3. Berat jenis Bubur semen harus diperhatikan. Karena sangat berpengaruh terhadap tekanan bubur semen. bila formasi tidak sanggup menahan tekanan pendorong bubur semen, maka formasi akan rekah akibatnya bubur semen akan masuk kedalam rekaha tersebut. Berat jenis semen tergantung kepada bubur semen, yang dicampurkan serta additive. 4. Thickening Time Thickening Time adalah waktu yang diperlukan bagi bubur semen untuk mencapai consistency 100 Uc. Maksudnya merupakan batasan bagi bubur semen untuk dipompakan lagi. Sehingga thickening time biasa juga disebut Pumpabilty. Sifat bubur semen ini sangat diperlukan. Karana waktu pemompaan bubur semen harus selalu lebih kecil dari Thickening time. Jika tidak, bubur semen akan tidak sampai ke tempat penempatannya, dan akan mengeras kedalam casing. Dan hal ini merupakan hal yang perlu dihindari. Untuk memperpanjang atau memperpendek thickening time adalah dengan jalan menambahkan aditive kedalam bubur semen
8
5. Filration Properties Karena bubur semen terdiri dari padatan dan cairan, cairan dari bubur semen dapat masuk kedalam formasi-formasi permeable yang dilewatinya. Cairan atau umumnya air yang masuk ini disebut filtrat. Filtrat ini tidak terlalu banyak. Sebab akan mengakibatkan semen kekurangan air. Kondisi ini disebut Flash set. Bila bubur semen mengalami flash set maka akibatnya sama seperti kalau air yang dicampurkan membuat bubur semen lebih kecil dari kadar minimumnya, yang mana akan menyebabkan friksi di annulus naik, pressure loss naik dan tekanan bubur semen di annulus akan naik. 6. Permeabilitas Semen Semen diinginkan tidak mempunyai permeabilitas. Jika semen memiliki permeabilitas, fungsi semen tidak akan terpenuhi, atau semen tidak berfungsi. Permeabilitas semen dapat naik, karena air yang dicampurkan dalam bentuk semen terlalu banyak dan permeabilitas semen juga dapat naik karena berlebihan menambahkan additive.
3.3.Additive
Additive merupakan bahan-bahan yang di tambahkan dalam bubur semen, untuk mendapatkan sifat-sifat semen sesuai yang diinginkan. Bubur semen yang dibuat dari bubuk semen dan air saja disebut Neat Cement. 1. Extender
9
Extender adalah additive untuk menaikkan volume dari bubur semen. Peda umumnya penambahan extender diringi dengan penambahan air. Kenaikkan volume tidak seimbang dengan kenaikan berat bubur semen. Sehingga capat menurun berat jenis bubur semen. Retarder Retarder
adalah
additive
berfungsi
untuk
memperlambat
atau
memperpanjang thickening time. Hal ini diperlukan untuk penyemenan sumur bertemperatur tinggi, atau sumur yang dalam kolom penyemenan yang panjang. 2. Accelarator Untuk Accelarator maksudnya untuk mempercepat. Accelarotor Artinya adalah additive untuk mempercepat thickening time. Pada umumnya accelarator ditambahkan pada sumur yang dangkal. 3. Low Filration loss Additive Formasi yang porous dan permeable, kalau dilewati oleh cairan. cairan tersebut akan terisap. cairan yang terisap disebut dikenal dengan istilah filtrate. Hal ini dapat mengakibatkan bubur semen kekurangan air. Agar air dari bubur semen tidak banyak terisap oleh formasi maka dilakukan beberapa cara, caranya adalah sebagai berikut : a. Menambah material-material yang berbentuk film yang dapat menutup permukaan formasi yang poros dan permeable b. Menambahkan meterial-material yang bila bertemu dengan air akan membentuk emulsi, yang dapat menghambat aliran formasi yang masuk pada aliran tersebut c. Menambahkan material-material yang dapat menyumbat pori pori formasi. Material-material yang umumnya yang ditambahkan tersebut umumnya
10
adalah Bentonite, Latex, CMHEC, dan organic polymer. 4. Loss circulaition additive Material yang sering dipakai untuk mengurangi lost circulation pada lumpur, juga dipakai untuk mengetasi lost circulation pada semen. 5. Friction Reducer. Bahan ini digunakan unutk mengurangi tahan terhadap aliran bubur semen sampai ketempat yang diinginkan. Diusahakan agar aliran berbentuk turbulent, dengan jalan membesar Reynold number. Additive sebagai friction reducer ini antara lain antara lain adalah organic dispersant, yang dapat menyebabkan aliran turbulen pada rate yang rendah. Selain itu dapat digunakan garam, calcium lignnosulfonate dan cellulose material yang bermolekul tinggi. 6. Contamination Additives. Ini dicampurkan guna menghindari kontaminasi bubur semen dengan lumpur. Bahan ini antara lain yaitu : a. Mud-kil.
Adalah
suatu
bahan
yang
dapat
menetralkan
Quebracho, Tannine, yang mana kimiawi ini bertindak sebagai retarder pada bubur semen. b. Activated kontaminasi
Charcoal.
Adalah
bahan
unutuk
dengan
lumpur.
Bahan
ini
akan
menghidari bertindak
menghalangi pengaruh zat kimia perawat lumpur. 7. Weight Materials, ditambahkan dalam membuat bubur semen bila akan menyemen formasi bertekanan tinggi. Untuk menaikkan berat jenis bubur semen ditambahkan dalam pembuatan bubur semen antara lain : a. Ilminate. Merupakan bahan yang terbaik sebagai weigth material. Material ini adalah inert solid dan tidak memberikan bahan pengaruh terhadap thickening time.
11
b. Barite. Merupakan bahan yang paling umum digunakan unutk menaikan berat jenis bubur semen. Maupun bubur pemboran. SG dari Berite adalah 4.3 dan dapat menaikkan berat jenis bubur semen jdi 18 ppg. Kata lain untuk barite adalah barium sulfate. Dalam penambahan barite, perlu diiringi dengan penambahan air unutk membasahi partikelnya. Karena barite memiliki surface area yang besar. c. Pasir yang digunakan untuk menaikkan berat jenis bubur semen umumnya adalah ( pasir ottawasand ). Berat jenis yang terjadi dapat mencapai 18 ppg. d. Densified
semen.
Bubur
semen
dikurangi
air
dalam
pembuatannya akan memberikan berat jenis bubur semen yang lebih tinggi. e. Sodium cholorida untuk menaikkan berat jenis bubur semen yang kecil saja. Dapat ditambahkan natrium clorida. Kenaikkan 0.5 ppg sampai 1 ppg.
3.4. Pengaruh Temperatur Dan Tekanan Terhadap Semen
Kenaikkan temperatur dan tekanan akan menaikkan compressive strength O
dari semen. Akan tetapi untuk temperatur diatas 230 F, compressive strength dari semen turun. Penurunan strength dari semen disebut dengan strength Retrogression. Strength Retrogression dapat juga terjadi karena penambahan air diwaktu pembutan bubur semen terlalu banyak. Selain dari itu pemakaian dari additive yang
12
terlalu banyak dapat menyebabkan strength Retrogression pula. Bentonite yang terlalu banyak juga minyaknya. Sebab bentonite harus dibatasi dan bentonite jangan O
digunakan untuk temperatur yang lebih dari 230 F. Strength semen akan niak dengan bertambahnya waktu. Hal ini berlangsung sampai waktu setahun atau lebih. Setelah itu strength dari semen konstan.
3.5. Tekanan Squezee Yang Dibutuhkan
Menggunakan air asin atau zat kimia dalam menentukan tekanan rekah formasi yang akan disquezee. Lumpur tidak dapat digunakan sebagai fluida rekah formasi. Karena padatan dapat menyumpat pori-pori dari lapisan formasi yang direkahkan. Tekanan yang diberikan dipermukaan ditambah dengan tekanan fluida pendorong dan tekanan bubur lebih besar dari tekanan rekah formasi. Ini suatu ketentuan tekanan yang diperlukan untuk squezee bertekanan tinggi.
Secara matematik diperlihatkan sebagai berikut :
PS + PSW + PSI > Pfr …………………………………………………………(3 -1)
Untuk squezee bertekanan rendah tekanan yang dibutuhkan adalah sebagai berikut :
PS + PSW + PSI < Pfr…………………………………………………………...(3-2)
Tekanan yang terbaca dipermukaan ditambah dengan tekanan hidrostatis air asin dan hidrostatis bubur semen lebih kecil dari tekanan rekah. Dimana : PS
= Tekanan Pemompaaan Dipermukaan
PSW
= Tekanan Lumpur Pendorong, Umunya Air Asin
PSI
= Tekanan Hidrostatik Bubur Semen
13
PFR
= Tekanan Rekah Formasi
3.6. Tekanan Imbang Di Annulus
Untuk squezee tekanan tinggi perlu membuat tekanan imbang diannulus. Diatas packer, tekanan imbang tersebut ialah :
PB = PS – PC + 0.052 ( c-m )…………………………………………………...(3-3)
Dimana : PB
= Tekanan Imbang di Annulus, Psi
PS
= Tekanan Pemompaan di Permukaan, Psi
PC
= Colapse Resistance Dari Casing, Psi
D
= Kedalaman Packer, Ft
C
= Berat Jenis Bubur Semen, Ppg
M
= Berat Jenis Lumpur, Ppg
Tekanan imbang maksimum adalah : PB = 0.8 Pi – 0.052 D ( m-c )………………………………………………...…(3-3)
IV. METODOLOGI PENELITIAN
Sebelum diadakannya squeeze cementing para pelaksana perlu mempertimbangkan data-data yang diperoleh dilapangan. Sehingga dapat disesuaikan dengan apa yang diharapkan. Data yang diperlukan seperti data well profil, well history data tekanan, data produksi sumur dan data penunjang lainnya. Sebelum melakukan operasi squeeze cementing, terlebih dahulu mempersiapkan peralatan-peralatan yang diperlukan dalam pelaksanaan operasi tersebut. Setelah itu, matikan sumur agar tidak terjadi a liran didalam sumur , setelah sumur dalam keadaan Shut in, selanjutnya dilakukan pemasangan peralatan yang diperlukan dalam operasi squeeze cementing.
14
V. KESIMPULAN SEMENTARA
1. Operasi squeeze cementing sangat berperan penting untuk menutup zona lost circulation atau zona prduksi air dan gas yang tinggi 2. Untuk memperbaiki casing yang bocor, dan menutup lubang perforasi 3. Pada umumnya operasi penyemenan bertujuan untuk melekatkan casing pada dinding lubang sumur, melindungi casing dari masalah-masalah
15
RENCANA DAFTAR PUSTAKA
1. Amyx, J.W., D.M. Bass Jr. dan R.L. Whiting, Petroleum Reservoir EngineeringPhysical Properties, McGraw-Hill Books Company, New York, 1960
16
2. Aziz, Khalid dan Antonin Settari, Petroleum Reservoir Simulation, Elsevier Applied Science Publishers, London dan New York 3. Craft, B.C. dan M.F. Hawkins, Applied Petroleum Reservoir Engineering , Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, New Jersey, 1959
RENCANA DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL HALAMAN PENGESAHAN HALAMAN PERSEMBAHAN
17
RINGKASAN KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL DAFTAR LAMPIRAN BAB IPENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah 1.2. Maksud Dan Tujuan 1.3. Ruang Lingkup Kajian 1.4. Metedologi Penelitian 1.5. Sistematika Penulisan BAB II
TINJAUAN UMUM LAPANGAN 2.1. letak geografis. 2.2. sejarah lapangan sangatta 2.3. geologi daerah sangatta 2.4. statigrafi dan sedimentasi 2.5. struktur lapangan sangatta 2.6. produksi lapangan dan fasilitas produksi 2.7. kondisi reservoir
BAB III
TEORI DASAR 3.1. Konsep Dasar Squeeze Cementing 3.2. Klasifikasi Semen 3.3. Sifat – Sifat Bubur Semen 3.3.1. Additive 3.4. Pengaruh Temperatur Dan Tekanan Trehadap Semen 3.5. Tekanan Squeeze Yang Di Butuhkan 3.6. Tekanan Imbang Di Annulus 3.7. Metode Penyemenan Primary Cementing 3.7.1. Perlatan Diatas Permukaan
18
3.7.2. Perlatan Dibawah Permukaan 3.8. Cara – Cara Squeeze Cementing 3.9. Cara Pemompaan Bubur Semen 3.10. Evaluasi Hasil Penyemenan 3.10.1. Cemen Bond Log 3.10.2. Temperature Survey BAB IV
ANALISA DAN PERHITUNGAN DATA 4.1. Tujuan Pekerjaan 4.2. Data yang di perlukan 4.3.perhitungan squeeze cementing
BAB V
PEMBAHASAN 5.1.Data lapangan sebelum di lakukannya squeeze cementing. 5.2. hasil squeeze cementing
BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
19
20