3.4. Penentuan Laju Produksi
Penentu Penentuan an laju produksi produksi dari suatu suatu sum sumur ur merupak merupakan an pekerjaa pekerjaan n yang yang penting untuk memperoleh perolehan minyak yang sebesar-besarnya. Laju produksi yang terlalu besar akan mengurangi efesiensi perolehan minyak serta dapat menyebabkan terjadinya penurunan tekanan dengan cepat, sehingga akan mengaki mengakibatk batkan an gas yang yang berasal berasal dari larutan larutan minyak minyak ikut berprodu berproduksi ksi secara secara cepat. Disamping itu kemungkinan akan terbentuknya water conning dan gas conning lebih besar yang selanjutnya mengakibatkan fingering. Untu Untuk k dapat dapat memp memprod roduks uksik ikan an miny minyak ak denga dengan n hasil hasil perole perolehan han yang yang maksimum (ultimate recoery!, maka perlu dilakukan penentuan laju produksi. "esarnya laju produksi untuk memperoleh ultimate recoery disebut laju produksi optim optimum um.. Laju Laju produk produksi si dipeng dipengaru aruhi hi oleh oleh mekan mekanism ismee pendor pendorong ong reser reseroir oir,, produktiitas
produksi, sifat lithologi batuan, spasi sumur, dan tingkat
heterogenitas reseroir.
3.4.1. Pengertian Laju Produksi
Laju produksi merupakan aliran fluida dari reseroir ke lubang sumur yang terjadi karena adanya perbedaan tekanan di dalam reseroir dengan tekanan di dalam sumur, dimana tekanan di dalam reseroir lebih besar dari tekanan yang ada dalam lubang sumur. #arena fluida reseroir yang mengalir dari reseroir ke dalam lubang sumur sum ur melalui melalui suatu suatu media media berpori, berpori, maka jumlah jumlah debitny debitnyaa selain selain tergan tergantung tung kepada kepada perbedaa perbedaan n tekanan tekanan juga tergant tergantung ung kepada kepada karakte karakterist ristik ik fluida fluida yang mengalir dan media yang dilaluinya. #arakteristik fluida yang berpengaruh secara langs langsung ung adala adalah h isko iskosit sitas as flui fluida da dan fakto faktorr olum olumee forma formasi si,, sedang sedangka kan n karakteristik batuan yang berpengaruh langsung adalah permeabilitasnya.
3.4.1.1. Laju Produksi Minyak
Persam Persamaan aan laju produksi produksi fluida fluida dari reseroi reseroirr ke dalam dalam lubang lubang sum sumur ur produksi pertama kali dikembangkan oleh $enry Darcy, yang pada mulanya
melakukan percobaan dengan cara mengalirkan suatu fluida melalui media berpori di bawah tekanan tertentu. %nggapan-anggapan yang dikemukakan oleh Darcy adalah & '. %liran mantap (steady state! . )luida yang mengalir adalah satu fasa *. +iskositas fluida yang mengalir konstan . #ondisi aliran isothermal . )ormasinya homogen dan arah alirannya horisontal. . )luida incompressible. Dari persamaan darcy kemudian dikembangkan penggunaannya untuk fluida yang kompressibel, aliran pseudo steady state, dan kondisi aliran miring. "erdasarkan persamaan darcy didapat beberapa persamaan untuk penentuan laju pengurasan yang mana kondisi persamaan-persamaan tersebut tergantung kepada bentuk geometri aliran dari fluida yang bersangkutan. %pabila fluida yang mengalir dari reseroir ke dalam lubang bor adalah minyak, maka kondisi-kondisi yang mempengaruhi terhadap laju pengurasan minyak tersebut adalah perbedaan tekanan di reseroir dengan tekanan di lubang bor, iskositas minyak, faktor olume formasi minyak, permeabilitas minyak, luas daerah yang dialiri oleh minyak, bentuk geometri dari aliran minyak, dan jauhnya daerah yang dilewati oleh aliran minyak. "erdasarkan beberapa faktor di atas, maka dapat diberikan beberapa persamaan untuk laju pengurasan minyak adalah sebagai berikut&
'. Geometri aliran linier a. Lapisan horisontal /o
=−
''(1 . # o % ∂P
µ o ∂0
..........................................................(*-'23!
dimana & /o 4 laju aliran (produksi! minyak, bbl5hari # o 4 permeabilitasbatuan yang dilewati minyak, darcy %
4 luas penampang media5lapisan, ft.
∂P 4 perbedaan tekanan µo 4 iskositas minyak, centipoise ∂0 4 jarak, ft.
b. Lapisan miring
− %rah aliran dari atas ke bawah /o
''(1 . # o % ∂P
=−
+ g sin θ .........................................(*-'27! ∂6
µo
− %rah aliran dari bawah ke atas /o
''(1 . # o % ∂P
=−
− g sin θ .........................................(*-''2! ∂6
µo
dimana &
θ 4 sudut kemiringan lapisan
. Geometri aliran radial a. %liran steady state /o
=
1.23 # o h ( P'
µ o ln( r'
− P( )
r ( )
.....................................................(*-'''!
b. %liran pseudo steady state /o
=
1.23 # o h ( Pe
µ o [ ln( re
− Pw ) ....................................................(*-''! r w ) − 2.-]
c. %liran unsteady state Persamaan laju pengurasan untuk aliran yang unsteady state berdasarkan kepada persamaan diffusiitas yang diturunkan oleh $urst dan +an 8erdingen.
∂P ∂ P φ µ = r ∂r ∂r #
'
(
o
(
o
9
∂P .......................................................(*-''*! ∂t
3.4.1.2. Laju Produksi Gas
Untuk penentuan persamaan laju produksi gas perlu diperhatikan beberapa sifat dari gas, dimana gas merupakan fluida yang kompressibel, artinya fluida
tersebut sifatnya mudah berubah dengan terjadinya perubahan tekanan dan temperatur. Persamaan penentuan laju pengurasan gas merupakan pengembangan dari hasil percobaan darcy, persamaan tersebut adalah & '. Geometri aliran linier
− Lapisan horisontal /g
=
2''( . k g % ( P'(
− P( ( )
:f 6 µ g L
.................................................(*-''!
dimana & /g 4 laju produksi gas, bbl5hari k g
4 permeabilitas batuan yang dilalui gas, darcy
%
4 luas penampang batuan, ft
P' 4 tekanan awal gas mengalir, psi P 4 tekanan akhir gas mengalir, psi :f 4 temperatur reseroir, o; 6
4 faktor kompressibilitas gas.
. Geometri aliran radial Persamaan untuk laju pengurasan aliran untuk geometri aliran radial dapat dibagi atas karakteristik aliran fluidanya. Untuk yang mengalir gas, maka persamaan laju pengurasannya adalah & /g
=
2''( . k g h ( Pe (
− Pw ( )
:f 6 µ g ln( 22 . re rw )
...............................................(*-''!
3.4.2. Penentuan Laju Produksi Optimum
Pada hakekatnya dalam memproduksikan minyak diinginkan laju produksi yang tinggi dan dapat dilakukan sesingkat mungkin serta mendapatkan perolehan yang maksimum. Dalam kenyataannya, hal ini tidak dapat terpenuhi karena laju produksi yang tinggi belum tentu menghasilkan perolehan minyak yang tinggi, tetapi dapat mengakibatkan penurunan reseroir, sehinga gas terlarut akan terbebaskan dari minyak. Dengan adanya gas bebas akan menurunkan besarnya
tenaga pendorong dan permeabilitas efektip minyak,sehingga laju produksi minyak akan berkurang dan dapat menimbulkan gas dan water conning. Pada rate sensitif juga harus ditentukan besarnya laju produksi agar tidak terjadi conning.
A. Penentuan Laju Produksi Optimum Tanpa Kepasiran
Didalam produksi minyak pada reseroir pasir tidak kompak perlu diperkirakan laju produksi optimum tanpa terjadi kepasiran (terikut atau terproduksinya pasir bersama fluida produksi!. Pada formasi pasir tidak kompak mempunyai kecenderungan membentuk kelengkungan kestabilan yang sensitip terhadap aliran fluida produksi dari dalam formasi tersebut, maka dari itu perlu mengendalikan laju produksi sehingga pasir tidak ikut terproduksi. ones telah mengadakan penyelidikan untuk memperkirakan laju produksi dari suatu formasi dengan problem pasir. Pendekatan yang dilakukan didasarkan atas hubungan laju produksi dengan differensial tekanan pada kelengkungan kestabilan pasir yang menyebabkan terjadinya aliran di formasi. Dengan demikian laju produksi yang diperbolehkan adalah laju produksi pada differensial tekanan kritis di formasi. >ika produksinya melampaui laju produksi optimum pada harga differensial tekanan kritis, maka pasir akan terproduksi. )ormasi pasir yang mempunyai kekuatan pasir cukup tinggi akan mampu menahan differensial tekanan yang tinggi pula, sehingga laju produksi optimum bebas pasir di dalam formasi tersebut akan besar pula. Pada ?ambar *.'. memperlihatkan sistem kelengkungan kestabilan formasi pasir yang tidak kompak. Pada gambar tersebut terlihat bahwa dari dalam sistem kelengkungan kestabilan dari formasi dianggap sebagai jarak antara bidang kontak permukaan pasir-fluida dengan batas terluar dari permukaan pasir yang mungkin bergerak jika terjadi aliran. Perhitungan didasarkan pada anggapan bahwa differensial tekanan maksimum yang diperbolehkan pada bidang kelengkungan adalah sebanding dengan kekuatan formasi. Dengan menggunakan hukum Darcy, maka dapat ditentukan gradien tekanan sepanjang dr, yaitu & dp dr
=
q a µ B ' ,(1 x'2
−*
k A
...................................................(*-''!
dimana & dp dr
4gradien tekanan aliran, psi5ft
@a
4 laju produksi dari kelengkungan, <:"5hari
"
4 faktor olume formasi, "bl5<:"
µ
4 iskositas minyak, cp
k
4 permeabilitas minyak, md
%
4 luas permukaan kelengkungan, ft
r
4 jari-jari muka kelengkungan, ft
>ika suatu sumur memproduksi fluida dari A buah interal perforasi, maka & qa
q = t ..........................................................................(*-''1! µ
dan @t adalah laju produksi total, bbl5<:". %nggapan-anggapan yang digunakan pada persamaan diatas adalah & '. Laju produksi untuk setiap interal perforasi adalah sama . Permeabilitas tetap untuk setiap interal kedalaman *. :idak terjadi oer looping dari kelengkungan untuk setiap interal perforasi . Pengaruh turbulensi aliran merata di seluruh interal perforasi. Baka Persamaan *-'' berubah menjadi & dp dr
=
q a µ B ' ,(1 x'2
−*
k A N
......................................................(*-''3!
dp dr T R = .............................................................................(*-''7! dp dr Z dimana & :4kondisi sumur yang telah di tes
64kondisi sumur yang diselidiki
?ambar *.'
R
qT µ BT k Z A Z N Z .......................................................(*-'2! q Z µ B Z k T AT N T
=
( Es ) T ..............................................................................(*-''! ( Es ) Z
=
2 ,2(- x'2 − k Z A Z N Z ( Es ) Z µ Z B Z A Z
..........................................(*-'!
Parameter Persamaan *-' mempunyai harga satuan yang sama dengan Persamaan *-''.
. Penentuan Laju Produksi Optimum Tanpa Terjadi !onning
'. Konsep Kapasitas Aliran Kritis Ter"adap Gas !onning #apasitas aliran kritis ialah laju produksi tertinggi tanpa terjadi conning. Betode 9hierici dapat digunakan untuk menghitung laju optimum tanpa terjadi conning, yaitu dengan persamaan berikut & Qoc , g
= * ,21 x'2
ρ og k h ( r De ,∈,δ w ) ................ (*-'*! B µ o o
−* h
(
%gar tidak terjadi gas conning, maka besarnya laju produksi harus lebih kecil daripada kapasitas aliran kritis (/o C /oc, g!. jenis gascap.
$arga ini berlaku untuk reseroir
. Konsep Kapasitas Aliran Kritis Ter"adap #ater !onning #apasitas aliran kritis terhadap water conning adalah laju produksi maksimum dimana belum terjadi conning atau terikutnya air dari ona air. Untuk menghitung kapasitas aliran kritis terhadap water conning dapat digunakan metode chierici dengan asumsi sebagai berikut &
−
reseroir homogen
−
kontak antara fluida adalah horisontal di bawah kondisi statis
− pengaruh tekanan kapiler diabaikan −
ukuran a@uifer terbatas sehingga tidak menjadi tenaga pendorong reseroir ini.
−
fluida reseroir incompressible.
Persamaan untuk menghitung kapasitas aliran kritis terhadap water conning menurut chierici adalah &
Qoc ,w
−* h
= * ,21 x'2
(
ρ ow k h
Bo µ o
( r De ,∈,δ w ) ............... (*-'!
dimana & /oc, g
4 kapasitas aliran kritis minyak tanpa terjadi gas conning, <:"5D
/oc, w
4 kapasitas aliran kritis minyak tanpa terjadi water conning, <:"5D
ρog
4 perbedaan densitas minyak dengan gas, gr5cc
ρow
4 perbedaan densitas minyak dengan air, gr5cc
k h
4 permeabilitas efektip horisontal, mD
h
4 ketebalan ona produktip
"o
4 faktor olume formasi minyak, bbl5<:"
µo
4 iskositas minyak, cp
r De
4 Er e5hF, k 5k h
δg
4 Eheg5hF
δw
4 Ehew5hF
heg
4 jarak dari ?=9 ke puncak interal perforasi, ft
∈
4 interal perforasi, ft
k
4 permeabilitas efektip ertikal, mD
r e
4 jari-jari pengurasan, ft.
%gar tidak terjadi water conning, maka /o C /oc,w. $arga ini merupakan fungsi dari (r De, ∈, δw! pada Persamaan *-'* dan Persamaan *-', sehingga diperoleh grafik pada ?ambar *.'1.
?ambar *.'1 ?rafik untuk Benentukan harga (r De, ∈, δw!!
3.$ Konsep Ma%imum &''i(ient )ate *M&)+
B8; didefinisikan sebagai laju produksi terbesar yang diijinkan tanpa menyebabkan kerusakan reseroir dan kehilangan energi yang sia-sia, sehingga dapat dicapai ultimate recoery. Penentuan laju optimum menurut konsep B8; dapat dilakukan untuk tiaptiap sumur (B8; sumur! ataupun untuk reseroir secara keseluruhan (B8; reseroir!, tergantung pada perkembangan lapangan yang ditinjau. Dan bila kedua-duanya dilakukan, maka pada umumnya laju optimum dari reseroir tersebut diambil pada harga terkecil dari keduanya. Laju produksi tiap sumur tidak perlu selalu sama karena tergantung pada & '. #araketristik formasi disekitar sumur, yang mana dapat dilihat dari productiity inde0 (PG! setiap sumur, sebagai petunjuk kemampuan formasi di
sekitar lubang sumur yang bersangkutan untuk memproduksikan fluida. >adi perlu dijaga jangan sampai melebihi kemampuan sumurnya sendiri.
. Bekanisme pendorong reseroir. "agi reseroir depletion drie, besarnya laju produksi tidak terlalu menjadi masalah. "ila suatu saat timbul fasa gas maka hal ini akan dialami oleh setiap sumur dimanapun letaknya, sehingga penurunan produksi juga dialami oleh seluruh sumur. Pada reseroir water drie, terutama bottom water drie, dengan adanya kenaikkan bidang H=9, maka sumur-sumur yang letaknya pada kontur struktur terendah akan lebih cepat mencapai break through. "agi sumur-sumur yang terletak pada bagian kontur yang lebih atas, harus dijaga kemungkinan terjadinya water coning. Pada reseroir segregation drie, penurunan produksi akan dialami oleh sumursumur yang terletak pada struktur kontur yang tinggi. Pengaturan laju produksi reseroir ini harus memperhatikan kemungkinan terjadinya gas coning. $al-hal tersebut
terjadi
karena laju produksi yang
terlalu
tinggi,
sehingga
mengakibatkan berkurangnya recoery minyak yang seharusnya diperoleh.
3.$.1. Penentuan Laju Produksi Optimum erdasarkan Konsep Ma%imum &''i(ient )ate *M&)+
B8;
suatu
reseroir
minyak adalah laju tertinggi
yang
dapat
dipertahankan sepanjang waktu, yakni laju yang memberikan ultimate recoery yang tinggi, ataupun dapat dikatakan sebagai laju yang dapat memberikan present worth alue (nilai harga sekarang! paling besar. Dan bila laju tersebut itu dilampaui akan menyebabkan turunnya ultimate recoery yang seharusnya didapatkan, sedang pengurangan laju dibawah B8; tidak akan memberikan penambahan ultimate recoery-nya.
Dalam praktek, laju optimum ditentukan dengan menggunakan kriteria dengan faktor-faktor pembatasan yang berlainan untuk masing-masing B8;, yaitu &
'. 8ngineering B8;, dengan faktor pembatas sifat reseroir itu sendiri serta kemampuan teknik yang ada. . 8conomic B8;, dengan faktor seperti & keadaan pemasaran, biaya operasi dan pertimbangan politis. %pabila B8; ditetapkan menurut engineering B8;, maka B8; disini adalah laju produksi yang dapat memberikan recoery terbesar.
Di samping itu harus diperhatikan segi ekonominya, yaitu & setiap sumur harus berproduksi di atas ongkos operasinya. Dalam hal ini dapat dipakai kriteria ekonomi limit rate produksi (economic limit dari oil rate!, yang didekati dengan persamaan berikut& QOA
= FC + VC FR ..................................................................(*-'! X
dimana & /=% 4 oil rate pada economic abandonment, bopd5sumur )9
4 fi0ed cost, I5hari5sumur
+9
4 ariable cost, I5bbl
);
4 total fluid production dan injection rate, bbl5hari
J
4 net oil price per barrel, I
Untuk water oil ratio pada abandonment, H=; a adalah & WORa
=
FR − QOA Q A
K..............................................................(*-'!
Pada awal Pengembangan suatu lapangan baru, B8; biasanya dibatasi oleh effeciency rate untuk setiap sumur.
