TP0504-HydraulicFracturing

TEKNIK PRODUKSI NO : TP.05.04

JUDUL : PERENCANAAN STIMULASI

SUB JUDUL : Perencanaan Perekahan Hidraulik

Halaman : 1 / 57 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003

Manajemen Produksi Hulu

PERENCANAAN PEREKAHAN HIDRAULIK

1. TUJUAN Menentukan besarnya:

1. Laju injeksi fluida peretak (qt)

2. Volume injeksi total (V)

3. Luas rekahan yang terjadi (A)

4. Berat bahan pengganjal (S)

5. Tekanan injeksi di permukaan (Ps)

6. Daya kuda yang diperlukan (Hh)

7. Perbandingan Produktivitas sumur setelah peretakan (PR).

2. METODE DAN PERSYARATAN Ada dua metode yang dapat digunakan dengan persyaratan yang berbeda:

2. 1. METODE LANGSUNG

Persyaratan metode pertama adalah laju injeksi fluida peretakan volume total fluida peretak yang

digunakan dan gradien retak di daerah tersebut telah diketahui dari pengalaman operasi peretakan

hidrolik di masa lalu.

2. 2. METODE PENJAJALAN

Persyaratan metode kedua adalah Productivity Ratio (PR) yang dinginkan dan gradien tekanan

retak diketahui.

3. LANGKAH KERJA 3.1 METODE LANGSUNG

1. Siapkan data pendukung:

- Laju injeksi (qi) dan volume fluida peretak yang dibutuhkan (V) pada daerah tersebut dan

pengalaman yang telah lalu.

- Kedalaman sumur (D)

- Jenis fluida peretak yang akan digunakan

- Gravity minyak

- Bahan pengganjal yang akan digunakan






- Lebar rekahan yang diharapkan (W)

- Porositas formasi () - Permeabilitas rata-rata formasi (k)

- Tebal lapisan (h)

- Viskositas minyak () - Viskositas fluida peretak (f) - Kompresibilltas fluida reservoir (Cf)

- Tekanan statik dasar sumur (Pst)

- Temperatur sumur rata-rata (Ts)

- Ukuran dan jenis casing

- Ukuran dan Jenis tubing

- Spasi sumur

- Gradien geothermal (Gf)

2. Hitung tekanan dasar sumur yang diperlukan

Pt = Gf .D (1)

3. Hitung perbedaan tekanan di muka retakan

P = Pt Pst (2) 4. Hitung harga koefisien fluida peretak (Cc)

2103740 /f ) c k

( P . Cc = (3)

5. Hitung harga waktu pemompaan (t)

qiVt =

, menit (4)

6. Tentukan harga X

tW

C 2 X = 7. Berdasarkan Gambar 1, tentukan Efisiensi peretakan (Eff)

8. Tentukan luas bidang rekahan yang terjadi :

WEff q A 1 += (5)






9. Tentukan berat bahan pengganjal yang diperlukan untuk mengisi 1 ft2 rekahan:

S = (Volume/Satuan Luas Rekahan)

= (1 - f) (62.4 S) (6) 10. Tentukan banyaknya bahan pengganjal dalam lb yang dibutuhkan.

Sum = S A (7) 11. Tentukan Konsentrasi bahan pengganjal dl dalam 1 Ib/gal fluida peretak:

x = Sum/V (8)

12. Laju alir total (fluida peretak + pengganjal)

t)Pengganjal Vol. Peretak fluida (Vol.qt +=

t

)8.34 x s

Sum Peretak fluida (Vol.qt

+=

(9)

13. Tentukan gravity fluida pengganjal pada temperatur sumur rata-rata:

T = 60 [ l - ( T - 60 ) ] (10) 14. Tentukan kerapatan jenis (density) fluida pengganjal pada temperatur sumur rata-rata:

x 0.04561x . T

T ++= 438 (11)

15. Tentukan tekanan hidrostatik

Ps = 0.052 T D (12) 16. Tentukan parameter geometri anulus

casing ODtubing OD=

Kemudian tentukan de dari Gambar 2 (Korelasi Crittendon).

17. Tentukan kecepatan rata-rata fluida:

)dd()q(.v

io22

1617= (13)

222 eio d)dd( = 18. Hitung Bilangan Reynolds:






vdNR 928=

(14)

19. Tentukan kehilangan tekanan karena gesekan :

d.f L Pf

8025

2= (15)

Baca f dari Gambar 3.

20. Kehilangan tekanan setelah dikoreksi terhadap line efficiency

2900 ).(P

P ffc= (16)

21. Tentukan tekanan injeksi di permukaan :

Ps = Pt + Pfc - Ps (17) 22. Tentukan Daya Kuda yang diperlukan :

Hh = 0.0245 Ps qt (18)

23. Dari Gambar 4, tentukan kf, dan kemudian hitung

h kW k f

24. Tentukan Productivity Ratio dari Gambar 5.

3. 2. METODE PENJAJALAN

1. Siapkan data pendukung:

- PR sumur yang ditargetkan setelah operasi peretakan dilakukan.

- Kedalaman sumur

- Jenis fluida peretak

- Gravity fluida peretak

- Kemiringan kurva fluid loss (m)

- Luas kertas saring

- Viskositas minyak pada kondisi sumur (o) - Bahan pengganjal

- Lebar rekahan (W)

- Permeabilitas formasi rata-rata (k)






- Tebal lapisan (h)

- Tekanan statik dasar sumur (Pst)

- Temperatur sumur rata-rata (Ts)

- Ukuran casing dan tubing

- Spasi sumur (acres)

- Gradien rekah (Gf)

2.Hitung harga tekanan dasar sumur yang diperlukan:

Pt = Gf D (19)

3. Menggunakan Gambar 4, tentukan harga C

kW k

C f= (20) 4. Dengan bantuan Gambar 6, tentukan harga serta harga PR yang diberikan. Kemudian tentukan rf

dan A

5. Tentukan berat bahan pengganjal yang diperlukan untuk mengepak 1 sq-ft rekahan (S)

S = (Volume/Satuan Luas Rekahan)

(1 f ) (62.4 s) (21) Dengan cara penjajalan, pilih harga q dan tentukan V dan Hh. Untuk mencapai luas rekahan yang

diinginkan (A), banyak kombinasi q, V dan Hh yang memenuhi. Dengan cara coba-coba, harus di

pilih pasangan mana yang paling ekonomis (ditinjau dari segi biaya yang terlibat pada parameter

q, V dan Hh tersebut).

6. Anggap suatu harga q; tentukan harga Cw , Pact dan Cwact

f

w Am 0.0164C = (22)

Pact = Pt Pst (23) 2

1

=

PP

CC actwwact (24)

7. Hitung X dari persamaan :

WtCX = 2 (25)






8.Tentukan Efisisensi peretakan

( )tqtWAEff

i

= (26)

10. Tentukan harga t menggunakan persamaan di atas dan Gambar 1.

11. Tentukan volume fluida peretak yang diperlukan menurut :

V = q t (27)

12. Tentukan konsentrasi bahan pengganjal :

VSx = (28)

13. Tentukan laju injeksi total :

t

)8.34 x s

Sum Peretak fluida (Vol.qt

+=

(29)

Sum = S A (30) 14. Tentukan Specific Gravity flulda peretak pada temperatur sumur

T = 60 [ l - ( T - 60 ) ] (31) 15. Tentukan kerapatan jenis (density) fluida peretak pada temperatur sumur

xx

T 0.04561 43.8 T

++= (32)

16. Tentukan tekanan hidrostatik :

Ps = 0.052 D (33) 17. Tentukan kecepatan alir dalam selubung :

)dd()q(.v

io22

1617= (13)

222 eio d)dd( = 18. Hitung Bilangan Reynolds :

vdNR 928=

(14)

19. Tentukan harga f dari Gambar 3

20. Tentukan kehilangan tekanan karena gesekan :






d.f L Pf

8025

2= (15)

21. Tentukan tekanan injeksi di permukaan

Ps = Pt + Pfc - Ps (16) 22. Tentukan Daya Kuda yang diperlukan :

Hh = 0.0245 Ps qt (17)

Perhitungan diulangi untuk harga q yang lain dan tentukan harga V dan Hh.

Kemudian dicari kombinasi qt, V dan Hh yang paling ekonomis.

4. DAFTAR PUSTAKA 1. Economides, M. J., A. Daniel Hill, Christine Ehlig-Economides: Petroleum Production

System, Prentice Hall Inc, Bab XVI dan XVII.

2. Craft, B.C., Holden, W. R. and Graves Jr, E. D.: Well Design, Drilling and Production.

Prentice Hall Inc, Bab VIII, hal 483 553.

3. Alien, T, O, and Roberts. A, P.: Production Operation 2, OGCI Bab VIII, a1 141-166.

4. Howard & Fast: Hydraulic fracturing, SPE Monograph.

5. DAFTAR SIMBOL

A = luas (acres)

C = kompresibilitas

Cf = Kompresibilitas fluida (psi"1)

d = diameter (inch)

do = diameter luar (inch)

di = diameter dalam (inch)

D = kedalaman (ft)

Gf = gradien rekah (psi/ft)

h = tebal formasi

Hh = daya kuda (Hp)






k = permeabilitas formasi (md)

kf = permeabilitas rekaban (md)

L = panjang (ft)

m = kemiringan kurva fluid loss (Cm3/fmin)

P = tekanan (psi)

Pst = tekanan statik dasar sumur (psi)

Ps = tekanan injeksi di permukaan (psi)

PR = Productivity Ratio

q = laju alir (bbl/min)

qi = laju injeksi awal (bbl/min)

qt = laju injeksi total (bbl/min)

r = jarak (ft)

re = radius pengurasan (ft)

rf = radius peretakan (ft)

t = waktu (menit)

T = temperatur (F)

Ts = temperatur sumur rata-rata (F)

V = volume total (gallon)

v = kecepatan alir (ft/sec)

x = konsentrasi (ib/gal)

w = lebar rekahan (inch)

Huruf Yunani

= specific gravity . = Kerapatan jenis [density) (Ib/gal) = porositas (fraksi) = viskositas (md)






6. LATAR BELAKANG

Hydraulic fracturing mulai populer sekitar 1948 dan sejak tahun 1980 keatas mulai

meningkat kembali karena dimulai penggunaan pada formasi yang permeabilitas yang besar. Pada

saat ini Hydraulic fracturing bukan saja digunakan untuk meningkatkan produksi dengan menembus

zone damage dan meningkatkan permeabilitas, tetapi juga untuk menahan fines atau produksi pasir

pada formasi berpermeabilitas besar.

Gambar 6.1. Skematik Suatu Hydraulic fracturing (SPE Mon.12).






Perekahan hidrolika dilakukan apabila sumur mengalami penurunan produksi, dan

penurunan produksi ini disebabkan karena kecilnya permeabilitas formasi. Perekahan hidrolika

untuk tujuan tersebut, sekarang ini sudah sering dilakukan. Keberhasilan perekahan hidrolik sangat

tergantung pada banyak hal, diantaranya adalah perencanaan awal (desain awal) perekahan hidrolika

sebelum perekahan hidrolika itu dilakukan.

Perekahan hidrolika akan mendapatkan hasil yang baik apabila dilakukan pada formasi

yang berpermeabilitas kecil (< 10 md) atau dimana damagenya agak dalam. Perekahan hidrolika

dimulai dengan pad, slurry dengan proppant lalu flush.

Pada masa lalu pemompaan fracturing fluid dari 1000 3000 gallon, pada masa sekarang

pemompaan bisa dari dari 500 gal sampai 1 juta gal dan proppant dari 15000 lb sampai 9.2 juta lb.

Kenaikan produktivitas bisa sampai 3 bahkan 10 kalinya kalau terdapat damage.

6.1 PENGERTIAN PEREKAHAN HIDROLIKA

Perekahan hidrolik ialah usaha membuat rekahan untuk jalan mengalirnya fluida reservoir ke

lubang sumur dengan cara menginjeksikan fluida perekah pada tekanan diatas tekanan rekah

formasi. Setelah formasi mengalami perekahan fluida terus diinjeksikan untuk memperlebar rekahan

yang terjadi. Untuk menjaga agar rekahan tidak menutup kembali, maka rekahan yang terjadi

diganjal dengan pengganjal berupa pasir (proppant). Proppant yang digunakan harus mampu

mengalirkan fluida dan dapat menahan agar rekahan tidak menutup kembali, oleh karena itu

proppant tersebut harus memiliki permeabilitas yang besar dan kekuatan yang cukup baik agar tidak

mudah hancur terkena tekanan dan temperatur yang tinggi.

6.2 MEKANIKA BATUAN

Untuk dapat merekahkan batuan reservoir, maka pada batuan tersebut harus diberikan tekanan

sampai melebihi tekanan dari gaya-gaya yang mempertahankan keutuhan batuan tersebut. Sehingga

jika tensile stress terlewati, maka batuan akan merekah pada bidang yang tegak lurus terhadap stress

utama terkecil. Dengan kata lain, jika arah stress utama terkecil horisontal, maka rekahan yang

terjadi adalah vertikal. Sebaliknya jika stress utama terkecil vertikal, maka rekahan yang terjadi

adalah horisontal. Hal ini dapat dilihat seperti Gambar 6.2.






Dari gambar 6.2 tersebut akan kita dapatkan hubungan ketiga stress tersebut adalah sebagai

berikut :

Stress vertikal (overburden stress) dapat dinyatakan dengan persamaan :

( ) = Hv dzzg0

(6.1)

Gambar 6.2 Besar Ketiga Stress Utama dan Arab Rekahan

Jika overburden adalah harga absolut, yang dialami oleh batuan maupun fluida di pori-pori

batuan, maka efektif stressnya (v ) adalah : v = v - P (6.2)

Stress efektif horizontal dapat dinyatakan dengan persamaan :

'minH

'v

'H v

v == 1 (6.3) sehingga stress horisontalnya dapat dinyatakan dengan persamaan :

P'HH += (6.4) dan stress minimum absolutnya adalah :

P'minHminH += (6.5) sedang stress absolut minimumnya adalah :






tect'

minHmaxH += (6.6) Dengan melihat adanya stress-stress tersebut, maka dimungkinkan arah rekahan dapat terjadi

secara vertikal, horisontal, maupun menyudut. Untuk menentukan arah rekahan tersebut dapat

dilakukan sebagai berikut :

1. Jika gradien rekah (Gf) < 0.95 psi/ft, maka arah rekahan terjadi secara vertikal.

2. Jika gradien rekah (Gf) > 1.1 psi/ft, maka arah rekahan terjadi secara horisontal.

3. Jika gradien rekah (Gf), harganya diantara 0.95 -1.1 psi/ft, maka arah rekahan yang terjadi

menyudut.

Parameter-parameter lain yang termasuk daiam mekanika batuan antara lain :

1. Young modulus (E), merupakan kemiringan di daerah linier pada grafik stress vs strain.

2. Plane strain Modulus (E' ) dinyatakan dengan persamaan :

v

EE' = 1 (2.7)

3. Shear stress (G) dinyatakan dengan persamaan :

( )vEG += 12 (2.8)

6.3 MEKANIKA FLUIDA

Fluida perekah digunakan agar rekahan yang terjadi cukup besar sehingga proppant dapat

masuk ke dalam tanpa mengalami mampat (Bridging) atau pengendapan (settling). Untuk itu, fluida

perekah harus berviskositas besar dan kehilangan fluida juga harus diperkecil, dengan jalan

menambahkan polimer, yang akan membentuk sifat wall building.

6.3.1 Rheology

Pengetahuan tentang theology fluida perekah diperlukan untuk mendapatkan harga

viskositas yang cukup berdasarkan besarnya harga shear rate dan shear stressnya. Di dalam

rheology, dikenal tiga jenis fluida perekah, yaitu newtontan, bingham plastik dan power law.

Untuk fluida newtonian berlaku hubungan :

= (2.9) Sedangkan untuk fluida bingham plastic berlaku :






= + y (2.10) Dan untuk power law berlaku hubungan :

= Kn (2.11) Perbedaan ketiga jenis fluida tersebut dapat diperlihatkan pada Gambar 6.3.

Gambar 6.3 Harga-harga Shear Rate vs Shear Stress

Sedangkan Gambar 6.4 memperlihatkan hubungan antara shear rate dan shear stress

untuk fluida power law pada skala linear dan log-log. Untuk fluida perekah yang berlaku

adalah power law.

Shear Rate

Newtonian

Power Law

Bingham Plastic

Shea

r stre

ss






Gambar 6.4 Plot Fluida Power Law Pada Skala Linear dan Log-log

Berdasarkan pendekatan jenis fluida power law, maka besarnya apparent viskosity atau

viskositas sebenarnya dapat ditentukan dengan persamaan :

n

'

aK

= 147800 (6.12)

dengan : 'n

'

''

nnKK

+=

413 untuk pipa (lb-secn/ft2)

'n

'

''

nnKK

+=

312 untuk annulus (lb-secn/ft2)

6.3.2 Fluid Loss (Leak-Off)

Kehilangan fluida adalah terjadinya aliran fluida perekah masuk ke dalam batuan.

Secara umum leak-off yang berlebihan dapat disebabkan oleh ketidakseragaman (heterogenity)

reservoirnya, seperti adanya rekahan alamiah (natural fissures).

Cooper eet al. Memperkenalkan harga koefisien leak-off total (Ct) yang terdiri dari tiga

mekanisme yang terpisah, yaitu :

Viskosity controlled (C), adalah suatu kehilangan fluida yang dipengaruhi oleh viskositas. Penentuan besarnya harga C dapat dilakukan dengan persamaan :

i

Pk.C = 04690 (6.13)

Compressibility Controlled (Cc) adalah suatu kehilangan fluida yang dipengaruhi oleh kompressibilitas. Penentuan besarnya harga Cc dapat dilakukan dengan

persamaan :

= fC

CkP.C 03740 (6.14)

Dalam banyak hal harga C dan CC sering dikombinasikan menjadi :

24

2

C

CC

CCC

CCC

++=

(6.15)






Wall building mechanism (Cw). Terbentuk dari residu polimer di dinding formasi yang menghalangi aliran masuk ke dalam batuan. Besarnya harga Cw tidak dapat

dihitung dan harus diukur di laboratorium. Gambar (6.4) memperlihatkan

hubungan antara volume filtrat komulatif terhadap waktu hasil analisis

laboratorium. Di mana besarnya Cw merypakan kemiringan pada daerah linear.

Gambar 6.5 Plot Hasil Laboratorium untuk Menentukan Harga Cw = Cm

Dari ketiga mekanisme tersebut, maka besarnya koefisien leak-off total adalah :

( )22222 42

wCww

Ct

CCCCCCC

CCC

+++=

(6.16)

Jumlah kehilangan fluida yang masuk ke dalam batuan dapat ditentukan dengan

persamaan :

tCVV ts 2+= (6.17)

Intercept = Spurt Volume Rate Controlled by Cvc

Time (min)

Cum

ulat

ive

Filtr

ate

Vol

ume

m = Cw x Area/0.0164






6.4 FLUIDA PEREKAH DAN ADDITIVE

6.4.1 Jenis Fluida Perekah

Banyak jenis fluida yang digunakan di dalam operasi perekahan. Menurut Thomas C.

Frick, fluida perekah dapat dlgolongkan menjadi empat katagori menurut bahan dasar

pembuatannya, yaitu :

1. Fiuida dengan bahan dasar minyak (Oil Base Fracturing Fluid)

Fluida berbahan dasar minyak umumnya relatif murah dan memiliki viskositas

yang baik, dimana hal ini dapat dianggap lebih menguntungkan untuk aliran

injeksi yang relatif kecil. Digunakan untuk injeksi pada kedalaman dangkal sampai

pertengahan (






d. Fluid loss additive: Mengurangi terjadinya leak-off

e. Breakers: Memecahkan rantai polimer sehingga fluida kembali menjadi encer.

Besarnya jumlah volume fiuida yang dibutuhkan untuk perekahan, dapat

dinyatakan dengan persamaan dibawah ini:

CQKwlumeFractureVo

2

= (6.18)

6.4.3 Pemilihan Fiuida Perekah

Untuk memilih fiuida perekah yang sesuai, fiuida tersebut harus memiliki kriteria

sebagai berikut:

1. Viskositas cukup besar, yaitu 100-1000 cp pada temperatur normal.

2. Filtrasi jangan sampai menutupi pori-pori dan batuan.

3. Bersifat stabil pada tekanan tinggi.

4. Tidak bereaksi dengan cairan lapisan reservoir, karena dapat menimbulkan endapan yang

dapat menyebabkan terjadinya kerusakan formasi.

5. Tidak membentuk emulsi di dalam lapisan reservoir.

6. Viskositas cairan dapat berubah menjadi lebih kecil setelah terjadinya perekahan,

sehingga mudah dikeiuarkan dari dalam sumur.

7. Haruslah memiliki harga yang relatif murah.

8. Aman.

6.5 PROPPANT

6.5.1 Jenis Proppant

Proppant adalah benda padat pada umumnya berbentuk pasir dan digunakan untuk

mengganjal rekahan yang terbentuk agar rekahan tersebut tidak menutup kembali. Ada

beberapa macam jenis proppant:

A. Pasir di Alam

Ottawa (Jordan, White) sand - bundar sekali (well rounded), kadar quartz tinggi

- sanggup menahan berat

- SG (BD) = 2.65






Brady (Texas, Hickory) sand - agak bersudut (angularity), kadar quartz tinggi.

- sanggup menahan berat

- SG = 2.65

B. Ceramic Proppant

Sintered Bauxite - tersedia untuk tahan terhadap stress tinggi

- dipakai untuk sumur dengan temperatur tinggi, sumur dalam dan mengandung

H2S

- untuk stress sampai diatas 12000 psi

- SG = 3.65

Keramik berdensitas sedang (Intermediate Density' Ceramics) - lebih ringan dan lebih murah dari Sintered Bauxite

- untuk stress sampai 10000 psi

- SG = 3.15

Keramik berdensitas rendah (Low Density Ceramics) - berat hampir sama dengan pasir

- untuk stress sampai 6000 psi

- SG = 2.7

C. Resin Coated Proppant (proppant dengan lapisan resin)

Mendistribusikan beban, menghlndarkan persentuhan antar butir-butir Terikat ditempat untuk mencegah migrasi proppant. 1. Pre-cured Resin

- mengurangi kerusakan karena brittle (mudah pecah)

- SG = 2.55

- resin dapat menahan proppant yang hancur

- Proppant abrasiveness (kekasaran) agak berkurang

2. Curable Resin

- Digunakan untuk membuntuti slurry proppant untuk mencegah proppant

mengalir balik kesumur






- Setelah membeku akan membentuk massa yang terkonsolidasi dengan daya

tahan besar.

6.5.2 Pemilihan Proppant

Pemilihan proppant rnerupakan suatu hal yang sangat penting sebelum melakukan

perekahan. Proppant yang digunakan akan menentukan besamya harga konduktifitas rekahan

(wkf), yang didefinisikan secara matematis sebagai perkalian antara lebar rekahan (w) dengan

permeabilitas (kf).

Kontras antara rekahan dan formasi menentukan kenaikan produksi dari suatu proyek

rekahan. Makin kontras permeabilitas di rekahan akan makin besar produktivitasnya, akan

tetapi tetap harus dicari jalan yang paling ekonomis, baik dalam proppant maupun ukurannya.

Apabila proppant mengalami stress yang melewati kekuatannya maka akan terjadi

crushing dan akan merugikan karena akan mengurangi produktivitasnya. Ada lima faktor

yang harus diperhatikan dalam pemilihan proppant yang pada akhimya akan mempengaruhi

konduktivitas suatu rekahan, yaitu :

1. Ukuran Proppant

Ukuran proppant penting untuk kesuksesan perekahan hidraulik karena 3 alasan yaitu:

Bridging, untuk bisa mulus maka ukuran lebar rekah minimal harus 4 kali ukuran

proppant.

Cocok dengan ukuran perporasinya.

Konduktivitas adalah fungsi dari ukuran proppant.

Ukuran proppant berdasarkan ASTM (American Standard for Testing and Material)

misalnya : 20/40 sand, dapat melalui screen (saringan 0.033 inci) dan tersaring oleh

screen 40 mesh (0.0165). Sedangkan spesifikasi dari API (American Petroleum Institute)

adalah sebagai berikut :

- Minimum 90 % akan ada di atas saringan (sieves) yang ditentukan.

- Ukuran contoh pasir yang lebih besar dari diatas < 0.1 %

- Ukuran contoh pasir yang lebih kecil dari diatas < 1 %

Ukuran proppant mempunyai effek pada pemadatan, makin besar proppant (12/20 mesh)

makin besar pula konduktivitasnya, akan tetapi makin besar ukuran proppant maka

kekuatannya dalam menahan tekanan yang membebaninya akan makin kecil. Akibatnya

maka proppant tersebut akan pecah (crushed) sehingga pada akhimya akan menurunkan






konduktivitasnya. Berikut ini adalah tabel yang memuat ukuran proppant, maksimum

dan rata-rata.

Tabel 6.1 Ukuran Proppant.

Proopan Size

mesh

Diameter Maksimum

in

Diameter Rata-rata

in

4/8 0.187 0.173

6/12 0.132 0.099

8/12 0.093 0.087

8/16 0.093 0.082

10/20 0.079 0.061

10/30 0.079 0.056

12/20 0.067 0.054

16/20 0.047 0.041

16/30 0.047 0.039

18/20 0.039 0.036

18/35 0.039 0.032

20/40 0.0336 0.0272

20/50 0.0336 0.0218

30/50 0.0237 0.0185

30/60 0.0237 0.0180

40/60 0.0168 0.0140

40/70 0.0160 0.0130

70/140 0.0084 0.0099






2. Konsentrasi Proppant

Kadar proppant atau konsentrasi proppant didefisikan sebagai jumlah proppant per luas

rekahan (dari satu sisi dinding saja), atau pound proppant/luas (Ib/ft2). Konduktivitas

rekahan meningkat dengan meningkatnya konsentrasi proppant. Hubungan ini tidak

berlaku untuk konsentrasi kurang dari 0.5 lb/ft2 karena effek dinding.

3. Kekuatan Proppant (proppant strength)

Strength dari proppant sangat penting untuk proyek perekahan. Gambar 2.5 menunjukan

persen berat fines yang terjadi pada closure stress tententu.

Gambar 6.6 Effek Closure Stress Terhadap Bermacam-macam Jenis Dan Ukuran

proppant pada Terjadinya Fines

4. Bentuk Butiran Proppant

Bentuk butiran proppant (proppant gram shape} yang ditentukan oleh roundness

(halusnya permukaan) dan sphericity (bulatnya butiran), merupakan hal yang sangat

penting, karena bentuk tersebut akan menentukan proppant tersebut kuat atau tidak

apabila dikenakan tekanan. Karena stress permukaan akan merata pada bentuk yang

bulat, halus, maka pada harga stress yang tinggi, makin halus/bulat suatu proppant, maka

kemampuannya untuk menerima tekanan akan makin besar. Roundness dan sphericity

Closure Stress, psi in 1000s

Fine

st G

ener

ated

, Wei

ght p

erce

nt






ditentukan oleh Skala Krumbein seperti yang ditunjukan oleh Gambar 6.6, misalnya

0.7R dan skala tersebut adalah lebih baik dari 0.6R. Di industri minyak umumnya R dan

S untuk Krumbein Shape Factor diambil minimum 0.6 untuk pasir alamiah dan 0.7 untuk

pasir industri (buatan).

Gambar 6.7. Faktor Bentuk Krumbein (Krumbein Shape Factor)

5. Kualitas Proppant

Kualitas proppant buruk apabila banyak zat tambahan yang mengotorinya. Adanya

carbonate, feldspar, atau oksida besi di proppant akan berakibat merusak konduktivitas.

Kelarutan di asam menurut API maksimum 2%.

6.5.3 Transportasi Proppant

Penempatan proppant di dalam rekahan dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya adalah

kecepatan pengendapan proppant (settling), waktu pengendapan dan tinggi maksimum

pengendapan proppant. Besaran-besaran tersebut dapat ditentukan sebagai berikut :

Roundness

Sphe

ricity






1. Kecepatan pengendapan proppant (vset) :

( )( )

'nfpppset 'n'K

d'nd

'n'nv

1

12723

10812

+

+= (6.19)

2. Waktu pengendapan proppant (tset) :

set

fset v

ht

60= (6.20)

3. Tinggi maksimum pengendapan proppant (hfp)

2

setsetffp

tvhh = (6.21)

6.6 CARA PEREKAHAN

Gambar 6.8 menunjukkan perekahan sumur dengan permeabilitas kecil dimana

untuk menaikkan produktivitas, reserves dan usia sumur dilakukan perekahan yang

sangat jauh dan biasanya rekahan tipis dan panjang.

Gambar 6.8. Rekahan Panjang, Tipis Untuk Permeabilitas Kecil (Keck, AEPT).

Untuk permeabilitas besar, perekahan dilakukan dengan sistim TSO atau tip

screen out untuk permeabilitas 10 15 md bahkan yang 100 md atau lebih. Rekahan

TSO akan pendek dan proppantnya akan screen out pada akhir perekahan dan

biasanya rekahan gemuk serta pendek saja.






Gambar 6.9. Rekahan Pendek, Gemuk, Untuk Permeabilitas Besar, TSO (Keck, AEPT).

Perekahan panjang seperti Gambar 6.8 diatas pernah dilakukan di Vico

Kalimantan pada formasi gas berpermeabilitas dibawah 3 md. Sedangkan perekahan

seperti Gambar 6.9 dilakukan pada hampir semua perusahaan di Indonesia seperti

Caltex, ARCO, Maxus Gulf, Mobil, BP dll.

Perekahan akan dimulai dengan pad atau cairan gel tanpa proppant, lalu

dilanjutkan dengan slurry yaitu gel berisi proppant dan diakhiri dengan flushing. Ada

dua cara untuk berdasarkan fluidanya :

1. Fluida encer, dimana viskositasnya lebih kecil dari 50 cp. Ini disebut bank fluid,

yaitu fluida yang nantinya akan membentuk gundukan pasir di rekahan dari

konsentrasi pasir 2-3 ppg dengan laju pemompaan tinggi. Keberhasilannya

tergantung dari proppant yang mengendap diluar lubang masuk rekahan. Disain

demikian membutuhkan model komputer untuk menghitung kecepatan fluida,

viskositas fluida, kecepatan settling proppant dll. Cara ini adalah untuk Gambar 6.8

diatas dimana rekahannya akan jauh. Tetapi pasir terbanyak masih dekat sumur.

Gambar 6.10 memperlihatkan skematis pemompaannya. Gambar 6.11 memperlihat-

kan suatu contoh hasil perhitungan komputer untuk distribusi proppant.






Gambar 6.10. Cara Pemompaan Di Banking Fluid Dengan Fluida Encer (M.B. Smith).






Gambar 6.11. Hasil Run Computer Untuk Distribusi Proppant Pada Viskositas rendah (Halliburton).

2. Fluida kental, yang terbanyak digunakan (termasuk gel > 50 cp, X-link, foam,

gelled oil). Bisa mencapai ratusan cp. Dengan ini proppant secara teoritis bisa

dibawa sampai mencapai tip atau ujung rekahan. Dalam praktek, kecepatan

proppant akan lebih rendah dari fluidanya. Gambar 6.12 menunjukkan konfigurasi

fluida kental yang dipompakan secara ramp (meningkat konsentrasinya terhadap

waktu). Dalam hal ini terlihat bahwa waktu pemompaan 3 ppg dilakukan maka

slurry didepan juga sudah mengalami loss sehingga kadar proppantnya 3 ppg.

Gambar 6.12. Konsentasi Proppant Dengan Jarak Pada Cara Ramp (M. Smith, NSI).






Gambar 6.13. Proppant Schedule Untuk Mendapatkan Konsentrasi Proppant Uniform Pada Akhir Perekahan (M.B. Smith, NSI).

Pada TSO maka mula-mula dipompakan pad, lalu slurry dengan proppant berkadar rendah

sekitar 1 atau 2 ppg selama beberapa waktu .dan diakhiri dengan slurry biasa yang

meningkat (ramp). Gambar 6.14 menunjukkan distribusi awal slurry dimana terjadi packed

proppant ditepian rekahan, dengan ini rekahan berhenti tumbuh, dan injeksi lebih lanjut akan

memadatkan slurry dan proppant disitu.

Gambar 6.14. Konsentrasi Proppant Pada TSO Sebelum Akhir Perekahan (NSI).






Gambar 6.15. Konsentrasi Proppant Pada Pemompaan TSO dan Fracpac (NSI).

Gambar 6.16. Perbedaan Proppant Schedule TSO/Fracpac Dengan Normal (NSI).






6.7 MODEL GEOMETRI REKAHAN

Model geometri rekahahan perlu diketahui untuk mengetahui sekaligus memperkira-

kan bagairnana bentuk dan rekahan yang teiah terjadi. Model geometri rekahan dibuat

berdasarkan pada, mekanika batuan, mekanika fluida, jenis dan sifat aliran fluida, serta

stress-stress yang berlaku pada batuan.

Model perekahan hidraulik digunakan untuk:

1. Mengetahui berapa hasil produksi nantinya

2. Material yang diperlukan

3. Tekanan

4. Fluid loss dll.

Ada 4 model perekahan yang telah dipakai atau masih dipakai:

1. PKN (Perkins, Kern, Nordgreen) Gambar 6.17. Ini akan terjadi kalau stress di

formasi produktif jauh lebih kecil dari formasi diatas atau dibawahnya.

Gambar 6.17. Model PKN Dimana Batas Atas/Bawah adalah Shale, Panjang Rekahan >> Tinggi Rekahan (RBT 2000).






Model PKN berasumsi bahwa panjang (atau dalam ) rekahan jauh lebih besar dari

tinggi rekahan (xf >> hf) mempunyai irisan berbentuk ellips dimuka sumur, lebar

maksimum di tengah ellips dan berharga nol untuk bagian paling atas dan paling

bawah (ujung-ujungnya), tekanan dianggap konstan pada irisan vertikal dan sifat

reaksi batuan bereaksi secara vertikal.

2. KGD (atau GdK, Kristianovich-Zheltov, Geertsma dan deKlerk ). Gambar 6.18.

Gambar 6.18. Model KGD Dimana hf>>xf

(Tinggi Rekahan>Panjang Rekahan)(RBT2000).

Pada model ini rekahan akan pendek saja tetapi tinggi rekahan meningkat. Ini biasa

terjadi di Indonesia (di Laut Jawa beda stress shale dengan shaly sand 200 psi dan

dengan clean sand 400 psi. Karena biasanya tekanan net pressure 400 psi atau lebih

maka inilah yang akan terjadi.

3. Model Radial






Gambar 6.19. Model Radial (RBT2000) Model radial digunakan bila perekahan dilakukan ditengah formasi yang sangat tebal

ataupun kalau beda stress shale dan sand tidak ada. Model ini sering terjadi juga di Laut

Jawa atau Lapangan Duri Caltex.

4. Model Stimplan

Di model rekahan dengan komputer sering dilakukan dengan cara numerical dan modelnya

dapat dilihat di Gambar 13.

Gambar 6.20. Model STIMPLAN Untuk Pseudo 3-D (NSI).






Peter Valko dan Economides memberikan solusi untuk model PKN dan KGD dengan

mempertimbangkan pengaruh kombinasi fluida non-Newtonian dan adanya fluid loss

(laminer). Penurunanya menggunakan harga viskositas apparent pada fluida non-Newtonian.

Hasilnya adalah sebagai berikut:

( ) ( ) ( )

+

+= 124

2 22 erfcexpCh

qiSwx

Lf

pf (6.22)

dengan :

p

L

SwtC

22+

= (6.23)

Untuk PKN :

( ) ( ) 221

1222 159219830

++

+=n

fn

finn

'ELhKq.

nn.w (6.24)

Dengan asumsi bahwa shape factornya ( )05

ww = (6.25)

( )( )f

fnet hw'EPP

20== (6.26)

Untuk KGD :

( ) ( ) 221

222 1011212430

++

+=n

fn

fn

inn

'ELhKq.

nn.w (6.27)

dengan asumsi shape factornya ( )04

ww = (6.28)

( )( )f

fnet Lw'EPP

40== (6.29)

Persamaan diatas baik PKN dan KGD, harus diselesaikan dengan trial and error karena w

dan xf harus dihitung sekaligus.






6.8 ANALISA TEKANAN PEREKAHAN

Hasil perekahan apakah model kita PKN atau KGD (radial) dapat dilihat dari analisa

kwalitatif tekanan selama perekahan berlangsung. Gambar 6.21 memperlihatkan suatu grafik

kelakuan tekanan secara umum pada perekahan hidraulik. Analisa tekanan perekahan untuk

mencari effisiensi dan closure pressure selain untuk menchek harga lain seperti Young

modul, fluid loss dll dilakukan dengan minifrac sebelum fracture sebenarnya kecuali ada data

sumur yang lain sebelumnya.

Gambar 6.21. Grafik Kelakuan Tekanan Pada Perekahan Hidraulik (Nolte).






Gambar 6.22. memperlihatkan interpretasi pada grafik log-log plot antara Pnet = BHTP

- c versus waktu. Dari sini terlihat bahwa mula-mula akan naik tinggi karena break down pressure (disini tak diperlihatkan karena terlampau singkat). Lalu disusul dengan naik karena

rekahan bertambah panjang, ini menunjukkan cara model PKN. Pada waktu rekahan

menubruk batas shale maka grafik hampir mendatar akibat meningkatnya tinggi rekahan.

Setelah itu disusul dengan dihentikannya pompa dan rekahan mulai menutup.

Nolte telah membuat Grafik plot log net pressure terhadap log waktu yang dapat

dilihat pada Gambar 6.22. Dari sini bisa dilihat apakah perekahan menurut PKN atau KGD,

atau pecah ke zone lain, atau screen out.

Harga Kemiringan Interpretasi Kira-Kira

1/8 - 1/4 I Tinggi terbatas dan perpanjangan rekahan berjaian

0 II a) Tinggi tekahan berlambah (cukup)

b) Rekahan membuka

1 III-a Perkembangan maeet @ dua sayap

2 III-b Perkembangan niacet @ satu sayap

Minus IV Perkembangan tak stabil dan tak tertahan

Gambar 6.22. Grafik Log Pnet versus log Waktu (Nolte).






Pada saat menutup ini dapat dianalisa berapa effisiensinya dan juga closure

pressurenya. Untuk rekahan yang normal tanpa ada yang masuk ke zone berpori lainnya akan

dapat dilihat bagaimana effisiensi sebagai fungsi dari waktu closure dibagi waktu

pemompaan yang akan diberikan di Gambar 6.23.

Gambar 6.23. Grafik Effisiensi versus Waktu Closure Dibagi Waktu Pemompaan (NSI).

Harga closure pressure dan closure time dapat dicari antara lain dengan plot tekanan

versus akar dari waktu seperti di Gambar 6.24.






Gambar 6.24. Contoh Plot Tekanan Untuk Mencari Closure Pressure dan Closure

Time Pada Suatu Perekahan Hidraulik (Keck,AEPT).

Effisiensi dari Gambar 6.23 yang biasanya didapat dari minifrac harus dikoreksi

terhadap volume (atau waktu) perekahan sebenarnya dan syarat penting adalah pada minifrac

laju pemompaan harus sama dengan perekahan sebenarnya.

Koreksi itu adalah:

3/)1(

1

2

1

21fe

f

f

tt

ee

=

Misalnya kalau dari Gambar 6.23, pada minifrac tc = 52 = 25 menit, maka kalau

pemompaan katakan dalam 20.8 menit, maka tc/tp = 25/20.8 = 1.2, jadi effisiensi minifrac =

ef1= 0.45, dan kalau perekahan sebenarnya 100,000 gal versus minifrac hanya 25000 gal,

maka t2/t1 = 0 = 100,000/25,000 = 4.

3/)45.01(2

000,25000,100

45.0

=fe

atau 35.0)4)(45.0(18.0

2 == fe atau 35%.






Dari harga effisiensi maka bisa dicari berapakah besar pad terhadap total fluida

perekah dengan rumus:

fp = (1- ef)2 + fc

dimana: fp = fraksi pad

ef = effisiensi, fraksi

dan harga fc = 0.05 kalau ef > 0.20

= ef/4 kalau ef






Gambar 6.25. Grafik Jauh Penembusan Lapisan Shale Pada Rekahan.(Keck, AEPT).

6.10 EVALUASI HASIL PEREKAHAN

Evaluasi hasil perekahan hidrolik untuk dilakukan untuk mengetahui apakah

pelaksanaan perekahan berhasil atau tidak dalam menmgkatkan produktivitas sumur. Secara

mudahnya ukuran keberhasilan dan setiap stimulasi adalah bila indeks produktivitas sumur

meningkat. Menurut Gilbert indeks produktivitas sumur minyak dapat ditulis sebagai berikut:

wfs

o

PPq

J = (6.30)

Dari persamaan aliran pseudosteady-state, untuk sumur minyak:

+

= s.

rr

lnkh

Bq.PP

w

eooowfs 750

2141 (6.31)

Jadi untuk aliran pseudosteady-state berlaku :






+

==s.

rr

lnBq.

khPP

qJ

w

eooo

wfs

o

7502141

(6.32)

Untuk sumur yang direkahkan, Tinsley et al membuat suatu grafik yang dapat

menentukan indeks produktivitas sumur setelah sumur tersebut direkahkan. Anggapan yang

digunakan oleh Tinsley et al adalah, aliran steady state, reservoir silindris, fluida

incompresible, dan re/rw dianggap sama dengan dilapangan. Dengan harga xf/re yang didapat

dan gambar 6.9, maka akan didapat Productivity Ratio di bawah ini :

= f

f

i

fr x

WKK

C 1 (6.33)

Substitusikan harga Cr ke dalam persamaan di bawah ini, selanjutnya korelasikan pada

kurva productivity increase dengan harga yang sesuai.

Crr

lnhhC

w

e

f

fpr =

2 (6.34)

( )2156.

rr

lnaxisvalueY

JJ w

e

i

fs

= (6.35)






Gambar 6.9 Korelasi Tinsley et al untuk Perbandingan Indeks Produktivitas

6.11 ANALISA KEEKONOMIAN PROYEK PEREKAHAN HIDROLIKA

Setiap pengambilan keputusan tidak terlepas dari suatu analisa ekonomi yang

melibatkan berbagai pilihan untuk mencapai tujuan yang diinginkan, yang mempunyai nilai

ekonomis. Penilaian layak dan tidak layak suatu proyek pada kegiatan perusahaan dan

pengembangan sumber-sumber energi, sehingga perlu ditentukan beberapa faktor yang dapat

menunjukan untung tidaknya proyek tersebut.

Parameter-parameter ekonomi merupakan penilaian tingkat kelayakan suatu proyek, di

tinjau dari segi untung rugi. Dengan mempertimbangkan untung rugi proyek tersebut kita

dapat memutuskan apakah proyek perekahan dilaksanakan atau tidak. Dua parameter

ekonomi yang digunakan tersebut adalah :

Nilai sekarang dari dana tunai bersih (NPV)

Harga sekarang dari dana tunai bersih (net present value) adalah jumlah keuntungan

bersih suatu proyek pada waktu sekarang. Harga ini diperoleh dengan mengurangi

pendapatan bersih sekarang dengan keseluruhan investasi. Nilai pendapatan bersih sekarang






merupakan kumulatif dari pendapatan bersih pertahun setelah di diskonto. Secara matematis

NPV dapat dinyatakan sebagai berikut :

( )niSC += 1 (6.36)

( ) ( ) ( )no iS.......

iS

iSCNPV ++++++= 111 21

Apabila harga NPV negatif maka proyek rugi dan apabila NPV positif maka proyek

tersebut untung. Evaluasi rencana investasi dengan menggunakan NPV sangat umum

digunakan karena telah mempertimbangkan konsep nilai waktu dari uang, disamping itu NPV

juga mempenimbangkan angka-angka kemungkinan dari suatu resiko dengan cara kuantitatif.

Effesiensi investasi yang di diskonto (DROI)

Effesiensi investasi yang di diskonto atau biasa disebut juga discounted return on

invesment (DROI) didefenisikan sebagai suatu perbandingan yang tak berdimensi yang

diperoleh dengan membagi NPV dengan nilai sekarang dart investasi. Perbandingan tersebut

diinterpretasikan sebagai jumlah keuntungan bersih yang telah di diskonto akibat tingkat suku

bunga rata-rata setiap dollar atau rupiah yang ditanamkan. Perbandingan ini sangat berguna

dalam memilih kriteria kesempatan investasi yang berada

pada keadaan permodalan yang jumlahnya terbatas. Secara matematik dapat ditulis:

InvestasiNPVDROI =

Semakin besar harga DROI maka keuntungan per rupiah atau per dollar uang yang

diinvestasikan akan semakin besar. Sebaliknya apabila DROI semakin kecil maka

keuntungan per rupiah atau per dollar uang yang diinvestasikan akan semakin kecil.

6.12 CONTOH SOAL

1. Contoh penyelesalan desain dengan metode langsung

Diketahui :

Kedalaman sumur = 2000 ft

Fluida peretak = lease oil






Gravity minyak = 35 API pada 60F ( =0.85} Fluida pengganjal (propping agent) = 10-20 mesh sand

Lebar rekahan = 0.1 inch

Porositas = 0.135

Permeabllitas rata-rata = 0.9 md

Tebal lapisan = 50 ft

Viskositas minyak (lease oil) pada kondisi reservoir = 4.0 cp

Kompresibilitas fluida reservoir = 10 10 -6 psi-1 Tekanan statik dasar sumur = 300 psig

Temperatur sumur rata-rata = 80 F

Ukuran casing = 51/2 in, J-55. id = 4.892 in

Ukuran tubing =2 - in nominal, ID = 2.375 in

Peretakan dilakukan melalui anulus

Spasi sumur = 40 Acres (re = 660 ft)

Pengalaman masa lalu di daerah tersebut menunjukkan bahwa laju injeksi fluida peretak adalah

30 bbl /min dan volume yang dibutuhkan adalah 40.000 gallon lease oil.

- Tekanan dasar sumur yang diperlukan :

DGP ft = = 1.0 2000 = 2000 psig - Perbedaan tekanan di muka rekahan :

stt PPP = = 2000 300 =1700 psi

- Harga koefisien fluida perekah (Cc) dihitung dari persamaan :

min/ft,) Cf k( P.Cc / 2103740 =

min/ft,.. P.Cc/ 216

41350101000090170003740

=

min/ft,.Cc 310111 =






- Waktu pemompaan untuk 40,000 gallon fluida peretak dengan laju injeksi 3.0 bbl/min adalah:

min7.314230

40000t ==

6621210

73110111223

./.

.x x .xtw C x

-

===

- Dari Gambar 1 dan efisiensi peretakan X =2.66 adalah 31 %

- Luas bidang rekahan yang terjadi :

21989001210487

31000040 ft/).(x..x.

W.Effq

A it ===

Berat bahan pengganjal yang diperlukan untuk mengepak 1 ft2 rekahan:

S = (Vol. /Unit A) (1-f) (62.4 s) Umumnya : f = 0.35 f =2.63 Vol./unit area rekahan = 1 (0.1)/12 = 0.00833 cuft/ft2 S = 0.00633 (1 0.35) (62.4 2.63) = 0.868 lb/ft2. - Jumlah pasir pengganjal yang dibutuhkan:

0.885 198900 = 176600 lb - Konsentrasi pasir dalam 1 Ib/gal minyak 176.600/40.000 = 4.42 Ib/gal. (= x)

- Laju alir total (minyak + pasir):

bbl/min1.36 / 15167.31

34.863.217660040000

==+

= menitgalxq

- Specific gravity minyak pada temperatur sumur rata-rata :

T = 60 [ 1 - ( T - 60 ) ] (minyak) = 0.0005 80 = 0.05 [ 1-00005 (80 - 60) ) = 0.842 - Tekanan hidrostatik pada kedalaman 2000 ft

Ps = 0.052 T D gallb

xxg

T / 53.9)42.4(0456.0142.4)842.0(43.8

0456.0134.8 =+

+=++=






Ps = (0, 052) (9.53) (2000) = 991 psi

- Annulus geometry parameter

48503752

.

.casing IDtubing OD ==

dari Gambar 2 (Korelasi Crittendon) diperoleh :

de = 0.74 4.692 = 3.62 in - Kecepatan .fluida rata-rata:

( )( ) ( )( ) ft/sec .. . .dd min/bbl,q. v io 347623 13616171617 222 === - Bilangan Reynolds :

( )( )( )( ) 5107934

539347623928928 x....vd NR ===

Dari Gambar 3 diperoleh f = 0.0040

- Kehilangan tekanan karena gesekan :

d .v fLPf

8025

2=

( )( )( )( )( ) psi3.62 .... 1826

8025347539200000400 2 ==

Koreksi Crittendon terhadap line efficiency

psi ).(

Pfc 22542900

1826 ==

- Tekanan injeksi di permukaan (Ps)

Ps = Pt + Pb - PS = 2000 + 2254 - 991 = 3263 Psig

- Bursting pressure untuk casing (51/2 in J-55) = 5320 psi. 70% dari Bursting pressure = 0.7 5320 = 3724. Jadi tekanan injeksi masih memadai.

- Daya Kuda yang diperlukan:

Hh = 0.0245 Ps qt hp

= (0.0245) (3263) (36.1) =2886 hp






- Menghitung PR :

o anggap rekahan yang terjadi -horizontal (D = 2000 ft, Gf = 1) o anggap tekanan yang terjadi adalah lingkaran dengan luas rf2

3810660252 .

rr

e

f ==

o Dari Gambar 4 (untuk 10 - 20 mesh) diperoleh. o kf = 60.000 md

( )( )

( )( ) 1115090 121060000

..

.

khW k f ==

o Dengan bantuan Gambar 5 diperoleh PR = 5 Kesimpulan :

qt = 36.1 bbl/min

V = 40.000 gallon

A = 198900 ft2

S = 0.888 lb/sq ft

Ps = 3263 psig

Hh = 2886 hp

PR = 5

2. Contoh penyelesaian desain dengan metode penjajalan

Diketahui :

Kedalaman sumur = 7000 ft

Fluida perekah = minyak mentah ditambah dengan 0.1 lb/gal additive

sebagai pencegah fluid loss

Gravity minyak = 30 API pada 60F ( = 0.876) Kemiringan kurva fluid loss = 1.2 CuCm/ min (Fluid loss diukur pada 1000 psi dan 125 F)

Luas kertas saring = 22.8 Cm2

Viskositas minyak pada kondisi sumur = 7 cp

Bahan pengganjal (propping agent) = 10-20 mesh pasir

Lebar rekahan = 0.1 in






Permeabilitas formasi rata-rata = 1.0 md

Tebal lapisan = 50 ft .

Tekanan statik dasar sumur = 2500 psig

Temperatur sumur rata-rata = 125 F

Ukuran casing = 51/2 in, J-55, ID 4.892 in

Spasi sumur = 40 Acres (re ; 660 ft)

Perekahan melalui casing

Gradien rekah = 0.7 psi/ft

Penyelesaian :

- Anggapan : - PR yang diharapkan = 3

- Rekahan yang terjadi vertikal karena dalamnya sumur

- Menggunakan Gambar 4 :

Untuk Pt = 0.7 7000 = 4900 psi , kf = 13.000 md

( )( ) 10801

121013000 ===.

/.kW k

C f

- Menggunakan Gambar 6; untuk PR = 3 didapat :

250.rr

e

f =

rf = 0.25 660 = 165 ft A = 2 165 x 50 = 16500 ft2 - S = 0,688 (dari contoh 1), banyaknya pasir yang dibutuhkan:

0.689 16.500 = 14. 650 lb - Untuk mencapai luas rekahan di atas, banyak kombinasi antara q dan V yang memenuhi.

Dengan cara coba-coba dipilih pasangan mana yang paling ekonomis (ditinjau dari segi

harga/biaya yang terlibat pada q dan V).

- Anggap q = 30 bbl/min dan tentukan V dan Kemudian Hh

- Dengan anggapan q = 30 bbl/min,

min/ftx..

).)(.(A

m.Cwf

3108630822

210164001640 ===

Pact = 4900 2500 =2400 psi






21 /)P

Pact( CwCwact = = ( ) 213

10002400108630

/

x.

= 1.34 x 10-3 ft/ min

- Hitung x dari persamaan:

t.

t.t.

WtCx 168

6155301034122

3

===

- Tentukan efisiensi perekahan :

( ) ( )t.

t.xx/.

t.qA.WEff

i

168615530165001210 ===

- Gunakan persamaan di atas dan Gambar 1 untuk mendapatkan, t = 30 menit

- Volume fluida perekah yang diperlukan

V = q t = 30 42 30 = 37800 gallon - Konsentrasi pasir (x) adalah

gal/lb.x 3903780014650 ==

- Laju injeksi total (termasuk pasir) :

min/bbl..x.

.xqt 5303486323903030 =+=

- Specific gravity minyak pada temperatur sumur rata-rata:

T = o [ 1 - ( T - 60 } ] =0.0005 125 =0.0005 125 = 0.876 [1 0.0005 (125-50) ] = 0.648 - Kerapatan jenis pada temperatur stunor rata-rata

gal/lb .. .

. .. 337390045601

3908480438125 =+

+=

- Tekanan hidrostatik :

Ps = 0.052 D = 0.052 7.33 7000 = 2666 psi - Kecepatan aliran pada casing :






( )( )( ) sec/ft....

didoq . v 2 9219824

530161716172 ===

- Tentukan bilangan Reynolds

( )( )( ) 1027677

9213378294928928 === ...vdNR

Dari Gambar 3 :

f = 0.0046

- Hitung kehilangan tekanan karena gesekan:

( )( )( )( )( )( ) psi.....

d .v fLPf 89789248025

9213377000004608025

22

===

- Tekanan injeksi di permukaan :

Ps = 4900 + 897 - 2668 = 3129 psi

- Daya kuda yang diperlukan :

Hh = 0.0245 Ps Pt

= 0.0245 (3129) (30.5)

= 2335 hp

Perhitungan diulangi untuk harga q yang lain dan tentukan harga V dan Hh. Kemudian dicari

kombinasi qt, V dan Hh yang paling ekonomis.

6.13 GAMBAR YANG DIGUNAKAN






Gambar 1. EFISIENSI PEREKAHAN VERSUS FUNGSI X






Gambar 2. KOEFISIEN ALIRAN ANULUS






Gam

bar

3. F

AK

TO

R G

ESE

KA

N U

NT

UK

PIP

A B

AJA






Gambar 4. EFEK TEKANAN TERHADAP PERMEABILITAS PENGGANJAL






Gambar 5. PERKIRAAN PR SETELAH PEREKAHAN UNTUK REKAHAN

HORIZONTAL






Gambar 6. PERKIRAAN PR SETELAH PEREKAHAN UNTUK REKAHAN

HORIZONTAL






Gambar 7. BAGAN PENENTUAN DIMENSI REKAHAN






Gambar 8.PERENCANAAN KONSENTRASI PROPAN

Documents

TP0504-HydraulicFracturing