BAB 2 Well Completion - Dasar Teori [PDF]

Citation preview

BAB II WELL COMPLETION



2.1.



MAKSUD TUJUAN Maksud dan tujuan dilakukannya well completion suatu sumur adalah



untuk mempersiapkan sumur setelah operasi pemboran dan untuk mempersiapkan operasi produksi fluida hidrokarbon ke permukaan. Well completion dilakukan agar pemilihan peralatan produksi baik surface maupun subsurface suatu sumur dapat optimum. 2.2.



DASAR TEORI Setelah pemboran mencapai target pemboran (formasi produktif), maka



sumur perlu dipersiapkan untuk dikomplesi. Persiapan sumur untuk dikomplesi bertujuan untuk memproduksikan fluida hidrokarbon ke permukaan. Komplesi sumur demikian dikenal dengan istilah well completion. Komplesi sumur meliputi bagian tahapan operasi produksi, yaitu : 1. Tahap pemasangan dan penyemenan pipa selubung produksi (production casing). 2. Tahap perforasi dan atau pemasangan pipa liner. 3. Tahap penimbaan (swabbing) sumur. 2.2.1. Metoda Well Completion Kriteria umum untuk klasifikasi metode well completion didasarkan pada beberapa faktor, yaitu :  Down-hole completion atau formation completion, yaitu membuat hubungan antar formasi produktif dengan tiga metoda, yaitu : 1) Open-hole completion (komplesi sumur dengan formasi produktif terbuka). 2) Cased-hole completion atau perforated completion (komplesi sumur dengan formasi produktif dipasang casing dan diperforasi). 3) Sand exclusion completion (masalah kepasiran).



3



4



 Tubing completion (komplesi pipa produksi) yaitu merencanakan pemasangan atau pemilihan pipa produksi (tubing), yaitu meliputi metoda natural flow dan artificial lift.  Well-head completion yaitu meliputi komplesi X-mastree, casing head, dan tubing head. 2.2.1.1.



Open-hole Completion Pada metoda ini, pipa selubung produksi hanya dipasang hingga di atas



zona produktif (zona produktif terbuka). Metoda komplesi ini diterapkan jika formasi produktif kompak, dan keuntungannya adalah didapatkan lubang sumur secara maksimum, kerusakan akibat perforasi dapat diminimalisir, mudah dipasang screen liner, gravel packing dan mudah diperdalam apabila diperlukan. Kerugian metoda ini adalah sulit menempatkan casing produksi pada titik yang tepat diatas zona produktif, sukarnya pengontrolan bila produksi air atau gas berlebihan dan sukarnya menentukan zona untuk stimulasi. 2.2.1.2. Conventional Perforated Completion Pada tipe komplesi ini, casing produksi disemen hingga zona produktif, kemudian dilakukan perforasi. Komplesi ini sangat umum dipakai, terutama apabila formasi perlu penahan atau pada formasi yang kurang kompak. Keuntungan metoda ini, produksi air atau gas yang berlebihan mudah dikontrol, stimulasi mudah dilakukan, mudah dilakukan penyesuaian untuk konfigurasi multiple completion jika diperlukan. Kerugian metoda ini, diperlukan biaya untuk perforasi dan kerusakan (damage) akibat perforasi. 2.2.1.3. Sand Exclusion Types Akibat terlepasnya pasir dari formasi dan terproduksi bersama fluida, dapat menyebabkan abrasi pada alat-alat produksi dan kerugian lain, maka untuk mengatasi



adanya



kepasiran



diperlukan



cara



pencegahan



pada



sistem



komplesinya, yaitu dengan menggunakan: 1.



Slotted atau Screen Liner Cara ini dapat diterapkan baik pada open-hole maupun cased-hole, yaitu



dengan menempatkan slot atau screen didepan formasi. Terdapat tiga bentuk/macam screen:



5



a.



Horizontal slotted screen.



b.



Vertical slotted screen.



c.



Wire wrapped screen. Untuk pemasangan liner, mud cake harus dibersihkan terlebih dahulu dari



zona produktif untuk mencegah terjadinya penyumbatan (plugging) dengan menggunakan fluida bebas clay aktif pada fluida komplesinya atau dengan air garam. 2. Gravel Packing Gravel pack juga dapat dikerjakan baik pada open hole maupun pada cased hole completion. Metoda ini dilakukan baik untuk memperbaiki kegagalan screen liner maupun sebagai metoda komplesi yang dipilih. Sebelum menempatkan gravel, lubang harus dibersihkan sehingga ruang/gua untuk menempatkan gravel dapat dibuat, kemudian memasukkan screen liner dan pompakan gravel sampai mengisi seluruh ruang atau gua di muka formasi produktif, dengan demikian pasir akan tertahan oleh gravel sehingga fluida produksi bebas dari pasir. 2.2.2. Perforasi Pembuatan lubang menembus casing dan semen sehingga terjadi komunikasi antara formasi dengan sumur yang mengakibatkan fluida formasi dapat mengalir ke dalam sumur, disebut perforasi. 2.2.2.1.Perforator Untuk melakukan perforasi, digunakan perforator yang dibedakan atas dua tipe perforator : 1. Bullet/Gun perforator Komponen utama dari bullet perforator meliputi : a.



Fluid seal disk : pengaman agar fluida sumur tidak masuk ke dalam alat.



b. c.



Gun barrel. Badan gun dimana disekrupkan dan untuk menempatkan sumbu (ignitor) dan propellant (peluru) dengan shear disk di dasarnya, untuk



6



memegang bullet ditempatnya sampai tekanan maksimum dicapai karena terbakarnya powder. d.



Electric Wire : kawat listrik yang meneruskan arus untuk pengontrolan pembakaran powder charge.



e.



Gun body terdiri dari silinder panjang terbuat dari besi yang dilengkapi dengan suatu alat kontrol untuk penembakan. Sejumlah gun/susunan gun ditempatkan dengan interval tertentu dan diturunkan kedalam sumur dengan menggunakan kawat ( electric wire-line cable) dimana kerja gun dikontrol dari permukaan melalui wireline untuk melepaskan peluru (penembakan) baik secara sendiri maupun serentak.



2. Jet Perforator Prinsip kerja jet perforator berbeda dengan gun perforator, bukannya gaya powder yang melepas bullet tetapi powder yang eksplosif diarahkan oleh bentuk powder chargenya menjadi suatu arus yang berkekuatan tinggi yang dapat menembus casing, semen, dan formasi. 2.2.2.2.Kondisi Kerja Perforasi a. Conventional Overbalance Merupakan kondisi kerja di dalam sumur dimana tekanan formasi dikontrol oleh fluida/lumpur komplesi atau dengan kata lain bahwa tekanan hidrostatik lumpur (Ph) lebih besar dibandingkan tekanan formasi (Pf), sehingga memungkinkan dilakukan perforasi, pemasangan tubing dan perlengkapan sumur lainnya. Cara overbalance ini, umumnya digunakan pada : a.



Komplesi multi zona.



b.



Komplesi gravel-pack (cased-hole).



c.



Komplesi dengan menggunakan liner.



d.



Komplesi pada casing intermediate.



Masalah yang sering timbul dengan teknik overbalance ini adalah : a. Terjadinya kerusakan formasi (damage) yang lebih besar, akibat reaksi antara lumpur komplesi dengan mineral-mineral batuan formasi.



7



b. Penyumbatan oleh bullet/charge dan runtuhan batuan. c. Sulit mengontrol terjadinya mud-loss dan atau kick. d. Clean-up sukar dilakukan. b. Conventional Underbalance Merupakan kebalikan dari overbalance, dimana tekanan hidrostatik lumpur komplesi lebih kecil dibandingkan tekanan formasi. Cara ini sangat cocok digunakan untuk formasi yang sensitif/reaktif dan umumnya lebih baik dibandingkan overbalance, karena : a. Dengan Ph < Pf, memungkinkan terjadinya aliran balik dari formasi ke sumur, sehingga serpihan hasil perforasi (debris) dapat segera terangkat keluar dan tidak menyumbat hasil perforasi. b. Tidak memungkinkan terjadinya mud-loss dan skin akibat reaksi antara lumpur dengan mineral batuan. c. Clean-up lebih cepat dan efektif. 2.2.2.3.Teknik/Cara Perforasi Berdasarkan cara menurunkan gun ke dalam sumur, ada dua teknik perforasi, yaitu : 1. Wireline Conveyed Perforation Pada sistem ini gun diturunkan ke dalam sumur dengan menggunakan wireline (kawat listrik). a. Wireline Conveyed Perforation Biasanya menggunakan gun berdiameter besar. Kondisi kerja perforasi dengan teknik ini adalah overbalance, sehingga tidak terjadi aliran setelah perforasi dan menara pemboran dengan blow out preventer (BOP) masih tetap terpasang untuk penyelesaian sumur lebih lanjut. b. Wireline conveyed tubing gun Gun berdiameter kecil dimasukkan ke dalam sumur melalui X-mastree dan tubing string, setelah tubing dan packer terpasang diatas interval perforasi. Penyalaan gun dilakukan pada kondisi underbalance dan untuk operasi ini, umumnya tidak diperlukan menara pemboran tetapi cukup dengan lubricator (alat kontrol tekanan) atau snubbing unit.



8



2. Tubing Conveyed Perforator (TCP). Gun berdiameter besar dipasang pada ujung bawah tubing atau ujung tailpipe yang diturunkan ke dalam sumur bersama-sama dengan tubing string. Setelah pemasangan X-mastree dan packer, perforasi dilakukan secara mekanik dengan menjatuhkan bar atau go-devil melalui tubing yang akan menghantam firing-head yang ditempatkan di bagian atas perforator. Perforasi dapat dilakukan baik pada kondisi overbalance maupun underbalance dan setelah perforasi dilakukan, gun dibiarkan tetap tergantung atau dijatuhkan ke dasar sumur (rathole). 2.1.3. Swabbing Swabbing adalah pengisapan fluida sumur atau fluida komplesi setelah perforasi pada kondisi overbalance dilakukan, sehingga fluida produksi dari formasi dapat mengalir masuk kedalam sumur dan kemudian diproduksikan ke permukaan. Ada 2 sistem pengisapan fluida yang berbeda pada sumur sebelum diproduksikan, yaitu : 1. Penurunan densitas cairan. Dengan menginjeksikan lumpur yang mempunyai densitas lebih kecil dari fluida yang berada di sumur, sehingga densitas lumpur baru akan memperkecil tekanan hidrostatik (Ph) fluida sumur, sehingga akan terjadi aliran dari formasi menuju sumur produksi selanjutnya ke permukaan. 2. Penurunan kolom cairan. Seperti halnya penurunan densitas, untuk tujuan menurunkan tekanan hidrostatik fluida dalam sumur agar lebih kecil dari tekanan formasi, dapat dilakukan dengan dua cara : a. Pengisapan Dengan memasukkan karet penghisap (swab-cup) yang berdiameter persis sama dengan tubing untuk swabbing. Dengan cara menari swabcup ke atas, maka tekanan dibawah swab-cup menjadi kecil sehingga akan terjadi surge dari bawah yang akan mengakibatkan aliran. b. Timba



9



Timba dimasukkan melalui tubing, dimana pada saat timba diturunkan, katup pada ujung membuka dan bila ditarik katup tersebut akan menutup. Dengan cara ini, maka suatu saat tekanan formasi akan melebihi tekanan hidrostatik kolom lumpur. 2.3. DESKRIPSI ALAT Studio Peragaan Peralatan Produksi



2.3.1 Nama Alat : Inflatable Packer Fungsi



:



Menyekat



lapisan



produktif dengan lapisan diatas atau di bawahnya. Cara Pemasangan : Dipasang pada tubing menjadi satu rangkaian. Gambar 2.3.1 Inflatable Packer (sumber : www.indonetwork.co.id)



Dengan



cara



diputar



sambungan tubing.



Spesifikasi MP/ 30-53 30 mm 10 mm 3 / 8 " 500 mm 1000 mm MP/ 42-79 42 mm 17 mm 1 / 2 " 500 mm 1000 mm MP/ 42-100 42 mm 17 mm 1 / 2 " 500 mm 1000 mm Tabel II-1 Spesifikasi Inflatable Packer (Sumber : www.indonetwork.co.id)



pada



10



Studio Peragaan Peralatan Produksi 2.3.2 Nama Alat : Retrievable Packer  Fungsi: Untuk menyekat aliran fluida di annulus casing. Cara Pemasangan: Dipasangkan pada tubing



Gambar 2.3.2. Retrievable Packer (sumber:http://i00.i.aliimg.com/photo/12032 417/.jpg)



Tabel II-2 Spesifikasi Retrivable Packer ((sumber:http://i00.i.aliimg.com/photo/12032417/.jpg)



Technical specifications OD



ID



7”



Nominal Weight lb/ft 26-32



5,954"



2,69"



7-5/8”



33,7-39



6,453"



2,69"



10-3/4"



60,7-65,7



9,375"



3,75"



13-3/8"



80,7-92,0



11,750"



3,75"



14"



82,5-92,68



12,5"



3,75"



Size



11



Studio Peragaan Peralatan Produksi 2.3.3 Nama Alat : Permanent Packer  Fungsi: Untuk menyekat aliran fluida di annulus casing. Cara Pemasangan: Dipasangkan pada tubing Gambar 2.3.3. Permanent Packer (sumber:http://www.alibaba.com/productgs/ 242306612/G_type.html)



Tabel II-3 Spesifikasi Permanent Packer (sumber:http://www.alibaba.com/productgs/242306612/G_type.html)



ID (Inch) 4-1/2” 5 5-1/2” 6-5/8 7 7-5/8 8-5/8 9-5/8



Technical Specification OD (Inch)



Nominal Weight



4 4,494 4,892 6,135 6,3 6,675 7,825 8,535



(lb/ft) 9,5-11,6 11,5-13 13-17 17 17-23 24-33 24-36 32,3-53,5



12



Studio Peragaan Peralatan Produksi 2.3.4 Nama Alat : Blast Joint Fungsi : mengatasi masalah abrasi tubing akibat benturan/jet action dari fluida formasi. Cara Pemasangan : bagian tubin Gambar 2.3.4. Blast Joint (sumber: http://4.bp.blogspot.com/)



berdinding



tebal



(blast



joint)



diletakkan melintasi interval perforasi dimana pipa produksi harus lewat.



Tabel II-4 Spesifikasi Blast Joint (sumber: https://www.doverals.com) Technical specifications Size



Nominal Weight lb/ft



OD



ID



2  3/8"



4.6



2.707"



1.995"



2  3/8"



4.7



3.063"



1.995"



2  7/8"



6.4



3.240"



2.441"



2  7/8"



6.5



3.668"



2.441"



3  1/2"



9.2



3.900"



2.992"



3  1/2"



9.3



4.500"



2.992"



4  1/2"



12.6



4.892"



3.958"



4  1/2"



12.8



5.563"



3.958"



5  1/2"



17



6.050"



4.892"



7"



26



7.658"



6.184"



13



Studio Peragaan Peralatan Produksi 2.3.5 Nama Alat : Screen Fungsi



:



Mencegah



ikut



butiran



pasir



terproduksinya



bersamaan dengan fluida hidrokarbon dari formasi produktif ke dalam lubang sumur. Cara Pemasangan : Dipasang pada liner lalu liner digantungkan di liner hanger.



Gambar 2.3.5 Screen (sumber: huadongscreen.en.alibaba.com)



Tabel II-5 Spesifikasi Screen (sumber: huadongscreen.en.alibaba.com)



Size (inch ) 4 4 6 8 8 8 10



Lengt h (m)



Collaps e Strength (psi)



Tensil e Weigh t (ton)



0,04



3



395



6



0,04



3



395



6



0,04



3



252



8



0,01



3



399



01.12



0,02



3



370



01.12



0,04



3



323



01.12



0,01



3



206



11



O.D (mm)



Slot (inch )



117 114, 3 168, 3 219, 1 219, 1 219, 1 273, 1



Wire size (mm) 2,3*3, 0 2,3*3, 0 2,3*3, 5 3,0*5, 0 3,0*5, 0 3,0*5, 0 3,0*5, 0



Rods (mm)



3,8mm/22 3,8mm/22 3,8mm/32 3,8mm/48 3,8mm/48 3,8mm/48 3,8mm/50



14



10 10



273, 1 273, 1



0,02



3



191



11



0,04



3



167



11



3,0*5, 0 3,0*5, 0



3,8mm/50 3,8mm/50



Studio Peragaan Peralatan Produksi 2.3.6 Nama Alat : Gun Fungsi : Untuk tempat meletakkan shape charge. Cara



Pemasangan



:



Dirangkai



bersama firing head dan casing collar locator dan dimasukkan ke dalam sumur menggunakan wireline. Gambar 2.3.6 Gun (sumber : cnpscn.en.alibaba.com)



Keterangan : Size (in) 2-7/8 3-3/8 4



5 5-1/2



Shot Densit y (s/ft) 6 6 4 6 12 5 12 12 12



Tabel II-6 Spesifikasi Gun (sumber : cnpscn.en.alibaba.com) Phase Shot Line Angle Applicable Scope Type (°) 60 Spiral 7″packer or ≤ 5″packer 60 Spiral 7″packer or ≤ 5″packer 90 Spiral ≥5-1/2″ casing 60 Spiral 60 3 shots/facing 60 Spiral 120 Spiral ≥7″ casing 60 3 shots/facing 120 Spiral ≥7-5/8″ casing



15



6 7



12 12 12



60 120 120



3 shots/facing Spiral Spiral



≥7-5/8″ casing ≥9-5/8″ casing



16



Studio Peragaan Peralatan Produksi 2.3.7 Nama Alat : Shape Charge Fungsi : Sebagai powder peledak pada proses perforasi. Cara Pemasangan : Dipasang pada lubang gun saat di permukaan.



Gambar 2.3.7 Shape Charge (http://www.builtbyfhe.com/shaped _charges.html)



Tabel II-7 Spesifikasi Shape Charge (http://www.dynaenergetics.com) Type



RDX



Overall Length



44.20 mm



Diameter



37.70



Temperature Resistance per hour



165 °C / 330 °F



Classification



1.4 D



Quantity per box



50 pcs



Gross weight per box



9.8 kg



Net weight per box



7.7 kg



Product Weight



154 g



17



Studio Peragaan Peralatan Produksi 2.3.8 Nama Alat : Detonator Fungsi : Sebagai pemantik yang dihubungkan dari control panel di permukaan



untuk



menembakkan



shape charge pada proses perforasi Cara



Pemasangan



dipasang



di



dalam



:



Detonator



firing



head



kemudian dirangkaikan pada gun. Gambar 2.3.8 Detonator (https://www.sec.gov/Archive s/edgar/data/34067/)



Tabel II-8 Spesifikasi Detonator Type Base Charge Primary Explosive No Fire Current All Fire Current Temperature and Pressure



Z 480 1000 mg RDX Pb N6 0.2 A 0.8 A 150°C / 1000 bar / 1hr



Resistance



302°F / 14500 psi / 1hr 8.0 - 0.2 mm



Outside Diameter (incl. sleeve) Overall length (incl. sleeve)



0.315 - 0.008” 11.0 - 0.5 mm



4.370 - 0.02” Resistance 50 ± 2 ohm (http://www.dynaenergetics.com) Studio Peragaan Peralatan Produksi



2.3.9 Nama Alat : Booster



18



Fungsi : Sebagai pemantik penerus dari detonator untuk memastikan peledakan shape charge. Cara Pemasangan : Dipasang di dalam



gun



dan



antara



detonator



menghubungkan dengan



charge Gambar 2.3.9 Booster (http://petoil.blogspot.co.id/2012/03/ perforation2-detonatorsguns.html)



Tabel II-9 Spesifikasi Booster (http://www.dynaenergetics.com) Explosive



HMX



Explosive Charge Weight



600 mg



Length



35-0.5 mm



Outside Diameter



6.17-0.1 mm



Inside Diameter



5.82-0.1 mm



Shell Material



Aluminium



shape