PENGENALAN SISTIM DAN TEKNOLOGI PANAS BUMI Bagian 2: Teknik Eksploitasi an Utilisasi Panas B!"i
ALIRAN FLUIDA DI SUMUR DAN PIPA ALIR PERMUKAAN
Dr. Dr. Ir. Ir. Nenny Ne nny Miryani Miry ani Saptadji Sap tadji Bandung,16 Juni 2011
Aliran Dua Fasa di Sumur Sumur dan Pipa Alir Permukaan Permukaan
Aliran Dua Fasa di Sumur Sumur dan Pipa Alir Permukaan Permukaan
Aliran di Dalam Sumur dan Pipa Alir Permukaan
Aliran fluida di lapangan panasbumi meliputi: 1. Al Alir iran an sa satu tu fa fasa sa i. Alir Aliran an satu satu fasa fasa - uap uap • Di sumur uap: aliran uap dari dasar menuju kepala sumur • Di pipa alir uap: • Aliran uap dari kepala sumur sumur menuju PLTP PLTP • Aliran uap dari separator menuju menuju PLTP PLTP ii. Aliran Aliran sat satu u fasa fasa - air • Aliran air dari separator menuju menuju sumur injeksi • Aliran kondensat dari cooling cooling tower menuju sumur injeksi injeksi 2. Aliran fluida dua-fasa, campuran uap air. Aliran fluida di dalam sumur menuju menuju kepala sumur Aliran fluida dari sumur sumur menuju separator
WHP
Faktor-faktor !ang "enentukan #esar laju Alir "asa Fluida dari dan ent$alp! fluida%
P reservoir
WHP
Hukum Kesetimbangan Massa dan Energi (Persamaan Aliran Fluida Dalam Pipa)
Preservoir
Hukum Aliran Fluida dalam Media Berpori (Hukum Darcy)
• Laju alir fluida umumnya dinyatakan sebagai laju alir masa (satuan kg/detik atau dalam satuan ton/jam), jarang dinyatakan sebagai laju alir volume spt halnya di perminyakan (untuk minyak dalam satuan bbl/hari atau utk gas dalam satuan MMSCF/day) • !liran fluida di dalam sumur dan pipa alir permukaan, tergantung dari tekanan dan temperatur !liran satu fasa air !liran satu fasa uap Campuran uap air
• Laju alir masa dibedakan jadi tiga, yaitu" laju alir masa fluida total (m) laju alir masa uap (m#)
laju alir masa air (m )
AL!A" #L$DA DALA% %&DA '&!P(! )*$+$% DA!
Untuk aliran radial laminer ! "asa incompressible m=−
2π k h
υ µ
∆ P
ln
r e r w
dimana m & laju alir massa' kg(s k$ & permea)ilit! t$ickness' m * +P & per)edaan tekanan ,P r Pwf ' Pa & /iskositas fluida ,dalam $al ini air' Pa.s υ & /olume spesifik air' m *( kg re & radius luar' m rw & radius sumur' m
S$%$! SA/$ #ASA A! • 0ntuk fluida cair ,li1uid' /olume spesifik tidak terlalu dipengaru$i ole$ tekanan se$ingga dapat diasumsikan konstan • kemampuan produksi sumur jika fluida !ang di$asilkan 2 fasa air sering diekspresikan dalam )entuk
Dimana P3 adala$ producti/it! inde4 dalam kg(,s.Pa
m = − PI ∆ P PI =
2π k h
υ µ ln
r e r w
Apa yang menyebabkan penurunan produksi? Apa yang menyebabkan penurunan Pr ? Apa yang menyebabkan penurunan PI ?
S$%$! SA/$ #ASA $AP • 5emampuan produksi sumur jika fluida !ang di$asilkan 2 fasa uap sering diekspresikan dalam )entuk 2 n ) m = C ( P r 2 − P wf
dimana : m & laju produksi Pr & tekanan reser/oir rata-rata statik Pwf & tekanan aliran dasar sumur 6 & konstanta' tergantung pada satuan dari m dan P n & $arga konstanta )erkisar antara 7.8 sampai 2.7 9ika $arga n sama dengan 2 )erarti fluida dalam sumur mengalir secara laminer. Sedangkan apa)ila nilai n )erada diantara 7.8 dan 2 )erarti terdapat faktor inersia tur)ulensi !ang )erperan dalam aliran fluida dalam sumur.
Laju alir panas fluida ($), laju alir panas uap ($ #) dan laju alir panas air ($ L), dinyatakan sbb" • Laju alir panas uap"
$ v % hv m# & Laju alir panas uap" $ L % hL mL '
Laju alir panas total" $ % $ v $ L % hv m# hL mL
5"A"P0A; P<=D05S3 S0"0< Kemampuan produksi sumur panasbumi biasanya digambarkan dalam bentuk hubungan antara tekanan alir kepala sumur ( pwh) dengan laju alir masa ( M). Hubungan tersebut dinamakan output curve , diperoleh dari hasil uji produksi ( output test).
onto0: (utput urve Sumur -1 di Lapangan Sumur $ap
>?P
m ,ton(jam
27.@
B.@
2*.B
2.
28.@
C.@
2.B
CE.B
E7.@
8C.*
E*.B
B.8
onto0: (utput urve Sumur -2 di Lapangan Dominasi $ap
WHP 13.3 16.8 4.1 !.5
m (ton/jam) 64.46 58.5 4.4 51.
ari asar *eservoir ke +ermukaan" ' erjadi penurunan tekanan ' erjadi kehilangan massa' erjadi kehilangan panas -
onto0:
Men""#na$an %a&e' ap o"er * May+e, Dida-ar S#m#r
Di epa'a S#m#r
P (&ara) % (o) + ($0/$") P (&ara) % (o) + ($0/$")
4!
5!.3
1!8
15 14 13
18.3 15 11.6
1
188
11 1!
184.1 1.
+" ($0/$")
2
Pola Aliran
#ypically "or e$aporating $ertically up%ard "lo% t&e 'uality $aries as s&o%n ote t&e importance o" annular "lo% Flo% pattern •Bubbly •/lug •0&um • Annular •Mist
*uality + ,,-,,. ,,.-,! ,! ,!-!, ,1-!,
Pola aliran fluida dua fasa !ang mungkin terjadi di dalam sumur %
Flow Pattern in >ell)ore •
T$e large /ariation in pressure and temperature along t$e well)ore suggest t$at different flow patterns would e4ist at /arious dept$s.
•
;ear t$e )ottom we mig$t onl! $a/e li1uid p$ase or two p$ase' containing water and steam.
• As t$e fluid mo/es upward' t$e pressure on it graduall! decreases. At a point w$ere t$e pressure is e1ual to t$e saturation pressure. T$e /apour starts to come out of solution' resulting )u))l! flow. As pressure decreases furt$er wit$ upward mo/ement of t$e fluids' more /apour comes out of solution' and t$e w$ole range of flow pattern ma! )e /isi)le.
ell)ores
Dida-ar S#m#r P (&ara) % (o) + ($0/$") P (&ara) 15 14 13 4! 5!.3 1!8 1 11 1!
Di epa'a S#m#r % (o) + ($0/$") 18.3 845 15 83! 11.6 815 188 8 184.1 81 1. 63
+" ($0/$") 14 16! 1 186 !!! !15
2 1.4 13.1 13.8 14.6 15.3 16.1
Pertanyaan: “Flashing” terjadi di dalam sumur ? Pada kedalaman beraa !ashing terjadi ? Perlu "ilakukan Pem#delan $umur, intuk mengetahui erubahan P, % , & dan #la aliran dasar sumur hingga ke ermukaan
Pemodelan Sumur
0ntuk:
Laju alir masa, m
2."emperkirakan 4flas0ing 5one6, !aitu kedalaman dimana gelem)ung-gelem)ung uap mulai ter)entuk atau kedalaman dimana fasa uap mulai ter)entuk. 5edalaman dimana gelem)unggelem)ung uap mulai ter)entuk perlu diketa$ui karena pada kedalaman terse)ut kemungkinan terjadi scaling.
TKS
Enthalpy fluida, h
Flash Horizon
P wf
*.
"emperkirakan tekanan alir di dasar sumur dan memperkirakan kemampuan produksi sumur ,mem)uat kur/a produksi pada )er)agai tekanan kepala sumur' apa)3LA uji produksi $an!a dapat dilakukan dalam waktu singkat.
- 2E7 m j ( a 277 n o t , l a D7 t o T C7 a s s a " B7 j u a E7 L 7 7
E7
B7
C7
D7
>?P ,)ar-
277
2E7
2B7
B.
"emperkirakan pengaru$ ukuran lu)ang sumur ter$adap kemampuan produksi sumur 5ur/a "odel A in
2E7
m a j ( 277 n o t , l D7 a t o T a C7 s s a " B7 u j a L E7
5ur/a "odel @-8(D in 5ur/a "odel 2*-*(D in
7 7
E7
B7
C7
D7
>?P ,)ar
277
2E7
2B7
8.
"eramalkan penurunan kemampuan produksi sumur karena penurunan tekanan reser/oir
2E7
a j ( n 277 o t , l D7 a t o T C7 a s s a B7 " u j E7 a L 7 7
E7
B7
C7
D7
>?P ,)ar
277
2E7
2B7
0onto&5
Aliran #luida di Pipa Alir Permukaan
Pipa Alir di Permukaan
Sistem aliran fluida di dalam pipa
Persamaan dasar untuk per$itungan ke$ilangan tekanan:
dp = dp + dp + dp dz t dz f dz g dz a
dp = kehilangantekanankarena gesekan dz f dp = kehilangantekanankarena elevasi dz e dp = kehilangantekanankarena akselerasi dz a
dp = kehilangantekanankarena gesekan dz f dp
= 5 − 20% dari dz t
dp = kehilangantekanankarena elevasi dz e dp = 80 − 95% dari dz t
dp = kehilangantekanankarena akselerasi dz a (kecil, sehingga umumnya diabaikan)
Pipa Alir Dua #asa
epa'a S#m#r P (&ar)
15
2
P (&ara)
1.5
1! 8
Di-eparator + +" o % ( ) ($0/$") ($0/$") 1. 6.6 !13.6 15.4 4.6 !.5 1!.5 !. !46.5 165.! 6.1 !64.
2 16.1 1.! 1. 18.
Perlu dlakukan pemodelan pipa alir, untuk mengetahui perubahan P, T , X dan pola aliran dari kepala sumur hingga ke separator
P(LA AL!A" D PPA P&!%$+AA"
Aliran #luida Dua P0asa di Pipa Alir Permukaan
Pipa Alir $ap di Permukaan Karena ter2adi ke&ilangan panas dapat ter2adi kondensasi
Perlu dlakukan pemodelan pipa alir, untuk mengetahui perubahan P, T , X dan pola aliran dari kepala sumur hingga ke separator
Aliran dalam Pipa Alir $ap di Permukaan
pipa alir dari separator ke turbin dapat dilengkapi dengan se2umla& perangkat pembuang kondensat (catc&pot) yang ber"ungsi sebagai pembuang kondensat
