Water Coning Horizontal [PDF]

Citation preview

WATER CONING IN HORIZONTAL WELLS



Teknik Reservoir II WATER CONING II - FIKI HIDAYAT, M.ENG



1



CONING IN HORIZONTAL WELLS Aplikasi penggunaan teknologi sumur horizontal semakin populer dalam pengembangan reservoir hidrokarbon selama beberapa tahun belakangan.



Kelebihan yang didapatkan dari penggunaan sumur horizontal dibandingkan dengan sumur konvensional (vertikal) adalah produktivitas yang lebih baik pada P (drawdown) yang sama dan waktu tembus air/gas yang lebih lama pada laju alir yang sama. Beberapa korelasi untuk memprediksi keadaan/fenomena coning pada sumur horizontal seperti Chaperson, Efros, Karcher, Joshi, OzkanRaghavan, dan Papatzacos. WATER CONING II - FIKI HIDAYAT, M.ENG



2



CONING IN HORIZONTAL WELLS Joshi (1991) memberikan penanganan (treatment) untuk mengatasi permasalahan coning pada sumur horizontal. Sama halnya pada sumur konvensional vertikal, penyelesaian problem coning pada sumur horizontal juga meliputi: 1. Penentuan laju alir kritikal



2. Prediksi waktu tembus 3. Performa sumur setelah breakthrough



WATER CONING II - FIKI HIDAYAT, M.ENG



3



HORIZONTAL WELL CRITICAL RATE CORRELATIONS Berikut adalah 4 korelasi yang digunakan untuk menentukan laju alir kritikal pada sumur horizontal. a. Metode Chaperson b. Metode Efros c. Metode Karcher



d. Metode Joshi



WATER CONING II - FIKI HIDAYAT, M.ENG



4



METODE CHAPERSON Chaperson (1986) mengemukakan cara yang simpel dan praktik dalam estimasi laju alir kritis pada kondisi aliran steady-state atau Pseudosteady-state untuk formasi isotropic.



Water Coning: Qoc = 0.0783𝑥10−4



Lq∗C ye



ρ w − ρo



k h h − h − Db μo Bo



ρ o − ρg



k h h − h − Dt μo Bo



2



Gas Coning: Qoc = 0.0783𝑥10−4



Lq∗C ye



2



WATER CONING II - FIKI HIDAYAT, M.ENG



5



METODE CHAPERSON Kedua persamaan tersebut dapat digunakan pada dua kondisi, yaitu: 1 ≤∝′′ < 70 dan 2ye < 4L ; ′′



∝ =



ye h



kv kh



Ket: Db = jarak antara WOC dan sumur horizontal Qoc = critical oil rate, STB/d Dt = jarak antara GOC dan sumur horizontal kh = permeabilitas horizontal h = ketebalan kolom minyak, ft L = panjang sumur horizontal Ye = setengah panjang pengurasan dari sumur horizontal (setengan jarak antara 2 lines sumur horizontal) WATER CONING II - FIKI HIDAYAT, M.ENG



6



METODE CHAPERSON Joshi (1991) menghubungkan parameter tak berdimensi (dimensionless function) dari 𝑞𝑐∗ dengan parameter ∝′′ : 𝑞𝑐∗ = 3.9624955 + 0.0616438 ∝′′ −0.000504 ∝′′



2



Contoh 1 Sumur X dilakukan pengeboran secara horizontal pada bagian puncak suatu formasi dengan mekanisme pendorong water drive. Panjang bagian lateral sumur tersebut sebesar1640 ft. Data kondisi reservoir dan sumur sebagai berikut: h= 50 ft kh = 60 md kv= 15 md Bo = 1.1bbl/STB ρw= 63.76 lb/ft3 µo=0.73 cp rw = 0.3 ft Db= 50 ft ρo = 47.5 lb/ft3 ye= 1320 ft WATER CONING II - FIKI HIDAYAT, M.ENG



7



METODE CHAPERSON Dengan menggunakan metode Chaperson, hitung: a. Laju produksi kritis untuk sumur horizontal tersebut. b. Gunakan data sumur dan reservoir tersebut untuk menghitung laju alir kritis sumur jika sumur X diasumsikan sumur vertikal dengan interval perforasi 15 ft dan radius pengurasan (re) = 1489 ft. Solusi: (Untuk sumur horizontal) Tentukan α”;



∝′′ =



ye h



kv kh



=



1320 α”= 50



15 = 60



13.2



Tentukan qc*; 𝑞𝑐∗ = 3.9624955 + 0.0616438 ∝′′ −0.000504 ∝′′ qc*= 4.6821



2



WATER CONING II - FIKI HIDAYAT, M.ENG



8



METODE CHAPERSON Hitung laju produksi kritis; Qoc = 0.0783𝑥10−4



Lq∗C ye



ρw − ρo



1640 𝑥 4.6821 1320



Qoc = 0.0783x10-4 = 138.4 STB/day



k h h − h − Db μo Bo



63.76 − 47.5



2



60 𝑥 502 0.73 𝑥 1.1



WATER CONING II - FIKI HIDAYAT, M.ENG



9



METODE CHAPERSON Solusi: (Untuk sumur vertikal) Tentukan α”, α”=(re/h) 𝑘𝑣 /𝑘ℎ = 14.89



Tentukan qc* = 0.7311+(1.943/α”) = 0.8616 Tentukan Qoc;



Qoc = =



0.0783x10-4



𝑘ℎ ℎ−ℎ𝑝 𝜇𝑜 𝐵𝑜



2



2 60 50−15 0.0783x10-4 0.73 1.1



∆𝜌 𝑞𝑐∗ 63.76 − 47.5 (0.8616)



= 10 STB/d WATER CONING II - FIKI HIDAYAT, M.ENG



10



METODE CHAPERSON Rasio laju alir kritis antara sumur horizontal dan vertikal adalah Rasio laju alir =



138.4 10



≅ 14



Dari rasio laju alir tersebut, dapat dilihat bahwa kenaikan signifikan laju alir kritis pada sumur horizontal jika dibandingkan dengan sumur vertikal (konvensional).



WATER CONING II - FIKI HIDAYAT, M.ENG



11



METODE EFROS Efros (1963) menentukan laju alir kritis berdasarkan asumsi bahwa radius pengurasan tidak memiliki pengaruh/efek tertentu terhadap laju alir kritis. Korelasi yang dikemukakan oleh Efros juga tidak memperhitungkan pengaruh dari permeabilitas vertikal. Efros mengembangkan 2 persamaan untuk menghitung laju alir kritis sistem minyak-air dan minyak-gas.



Water coning 𝑄𝑜𝑐 =



𝑘ℎ 𝜌𝑤 −𝜌𝑜 ℎ− ℎ−𝐷𝑏 2 𝐿 −4 0.0783𝑥10 𝜇𝑜 𝐵𝑜 𝑦𝑒 + 𝑦𝑒2 + ℎ2 3



WATER CONING II - FIKI HIDAYAT, M.ENG



12



METODE EFROS Gas coning 2𝐿 𝑘 𝜌 −𝜌 ℎ− ℎ−𝐷 𝑜 𝑔 𝑡 ℎ −4



𝑄𝑜𝑐 = 0.0783𝑥10



𝜇𝑜 𝐵𝑜 𝑦𝑒 + 𝑦𝑒2 + ℎ2 3



Ket: L = Panjang lateral dari sumur horizontal, ft Ye = setengah jarak antara 2 sumur horizontal ρ = densitas, lb/ft3 h = ketebalan formasi (net pay) k = permeabilitas, md WATER CONING II - FIKI HIDAYAT, M.ENG



13



METODE EFROS Gunakan data pada contoh 1 untuk menghitung laju alir kritis dengan metode Efros.



𝑄𝑜𝑐 =



𝑘ℎ 𝜌𝑤 −𝜌𝑜 ℎ− ℎ−𝐷𝑏 2 𝐿 −4 0.0783𝑥10 𝜇𝑜 𝐵𝑜 𝑦𝑒 + 𝑦𝑒2 + ℎ2 3



2 𝑥1640 60𝑥 63.76−47.5 𝑥 50− 50−50 −4



𝑄𝑜𝑐 = 0.0783𝑥10



0.73𝑥1.1 1320+ 13202 + 502 3



𝑄𝑜𝑐 ≅ 15 𝑆𝑇𝐵/𝑑



WATER CONING II - FIKI HIDAYAT, M.ENG



14



METODE KARCHER Karcher (1986) membuat korelasi penentuan laju alir kritis minyak yang mirip dengan korelasi/persamaan dari Efros. Korelasi ini juga tidak memperhitungkan pengaruh dari permeabilitas vertikal.



Water coning: 𝑄𝑜𝑐 =



2 −4 𝑘ℎ 𝜌𝑤 −𝜌𝑜 ℎ−𝐵 𝐿 0.0783𝑥10 𝑥 𝜇𝑜 𝐵𝑜 2𝑦𝑒



1−



ℎ−𝐵 𝑦𝑒



2



1 24



Ket: B = h – Db



Db =jarak antara WOC dan sumur horizontal, ft WATER CONING II - FIKI HIDAYAT, M.ENG



15



METODE KARCHER Gas coning 𝑄𝑜𝑐 =



2𝐿 𝑘 𝜌 −𝜌 ℎ−𝑇 ℎ 𝑜 𝑔 −4 0.0783𝑥10 𝑥 𝜇𝑜 𝐵𝑜 2𝑦𝑒



1−



ℎ−𝑇 𝑦𝑒



2



1 24



Ket: T = h – Dt



Dt = jarak antara GOC dan sumur horizontal, ft



WATER CONING II - FIKI HIDAYAT, M.ENG



16



METODE JOSHI Joshi (1998) menentukan laju alir kritis minyak pada sumur horizontal dengan menggunakan beberapa parameter, yaitu: •Radius pengurasan sumur horizontal, 𝑟𝑒ℎ 𝑟𝑒ℎ =



43560 𝐴 𝜋



•Setengah sumbu utama dari elips daerah pengurasan, a



𝑎 = (𝐿 2) 0.5 + 0.25 + 2𝑟𝑒ℎ /𝐿



4



•Radius sumur efektif, 𝑟′𝑤 𝐿 𝑟𝑒ℎ 2𝑎 ′ 𝑟𝑤 = 1 + 1 − 𝐿/(2𝑎) 2 ℎ/(2𝑟𝑤



0.5



ℎ/𝐿 WATER CONING II - FIKI HIDAYAT, M.ENG



17



METODE JOSHI Sistem minyak-air: 𝑄𝑜𝑐 =



2 2 𝜌 −𝜌 𝑘 ℎ − ℎ−𝐷 ℎ 𝑏 𝑤 𝑜 0.0246𝑥10−3 𝜇𝑜 𝐵𝑜 ln 𝑟𝑒ℎ /𝑟′𝑤



Sistem minyak-gas: 𝑄𝑜𝑐 =



2 2 𝜌 −𝜌 𝑘 ℎ − ℎ−𝐷 ℎ 𝑡 −3 𝑜 𝑔 0.0246𝑥10 𝜇𝑜 𝐵𝑜 ln 𝑟𝑒ℎ /𝑟′𝑤



Ket: ρ : densitas, lb/ft3 kh : permeabilitas horizontal, md Db : jarak antara sumur horizontal dengan WOC, ft Dt : jarak antara sumur horizontal dengan GOC, ft WATER CONING II - FIKI HIDAYAT, M.ENG



18



WAKTU TEMBUS AIR PADA SUMUR HORIZONTAL •Metode Ozkan-Raghavan Ozkan dan Raghavan (1988) mengemukakan sebuah korelasi untuk perhitungan waktu tembus air pada reservoir dengan bottom-water drive. Mereka menggunakan dua parameter tak berdimensi, yaitu: Panjang sumur tak berdimensi, 𝐿𝐷 = 𝐿 (2ℎ) 𝑘𝑣 𝑘ℎ Jarak vertikal tak berdimensi, 𝑍𝑊𝐷 = 𝐷𝑏 ℎ Ket: L : panjang sumur, ft Db : jarak antara WOC dan sumur horizontal h : ketebalan formasi, ft kv : permeabilitas vertikal, md kh : permeabilitas horizontal, md WATER CONING II - FIKI HIDAYAT, M.ENG



19



METODE OZKAN-RAGHAVAN 𝑡𝐵𝑇 =



𝑓𝑑 ℎ3 𝐸𝑠 5.615𝑄𝑜 𝐵𝑜



𝑘ℎ 𝑘𝑣 ,



𝑓𝑑 = ∅ 1 − 𝑆𝑤𝑐 − 𝑆𝑜𝑟



Ket: tBT : waktu tembus air, days kv : permeabilitas vertikal, md kh : permeabilitas horizontal, md  : porositas, fraksi Swc : saturasi air konat, fraksi Sor : saturasi minyak residual, fraksi Qo : laju alir minyak, STB/d Es : efisiensi penyapuan WATER CONING II - FIKI HIDAYAT, M.ENG



20



METODE OZKAN-RAGHAVAN Ozkan-Raghavan membuat korelasi antara efisiensi penyapuan dengan parameter LD dan ZWD. Gambar 924 pada Tarek Ahmed, Reservoir Engineering Handbook edisi ke-4 menunjukkan hubungan antar ES, LD, dan ZWD.



WATER CONING II - FIKI HIDAYAT, M.ENG



21



METODE PAPATZACOS Papatzacos dkk (1989) mengajukan sebuah metodologi berdasarkan solusi semi-analitik untuk pergerakan kerucut air/gas pada sebuah reservoir infinite, anisotropik yang menggunakan sumur horizontal.



Water coning Langkah 1: Hitung qD ( laju alir tak berdimensi) 𝑞𝐷 = 20333.66𝜇𝑜 𝐵𝑜 𝑄𝑜 / 𝐿ℎ 𝜌𝑤 − 𝜌𝑜



𝑘𝑣 𝑘ℎ



Ket: L : panjang sumur horizontal, ft Langkah 2 : Hitung tDBT



𝑡𝐷𝐵𝑇



3𝑞𝐷 = 1 − 3𝑞𝐷 − 1 ln 3𝑞𝐷 − 1 WATER CONING II - FIKI HIDAYAT, M.ENG



22



METODE PAPATZACOS Langkah 3 : Estimasi tBT 𝑡𝐵𝑇 =



22758.528ℎ∅𝜇𝑜 𝑡𝐷𝐵𝑇 𝑘𝑣 𝜌𝑤 − 𝜌𝑜



Gas coning Langkah 1: Hitung qD 𝑞𝐷 = 20333.66𝜇𝑜 𝐵𝑜 𝑄𝑜 / 𝐿ℎ 𝜌𝑜 − 𝜌𝑔



𝑘𝑣 𝑘ℎ



Langkah 2 : Tentukan tDBT (sama dengan kondisi water coning) Langkah 3 : Estimasi tBT 22758.528ℎ∅𝜇𝑜 𝑡𝐷𝐵𝑇 𝑡𝐵𝑇 = 𝑘𝑣 𝜌𝑜 − 𝜌𝑔 WATER CONING II - FIKI HIDAYAT, M.ENG



23



METODE PAPATZACOS Water dan gas coning Pada kasus terjadinya 2 coning, Papatzacos dkk mengembangkan 2 korelasi grafis untuk menentukan waktu tembus air dan penempatan sumur horizontal secara optimal. langkah-langkah yang dilakukan adalah sebagai berikut: Langkah 1: Hitung laju alir tak berdimensi pada gas coning 𝑞𝐷 = 20333.66𝜇𝑜 𝐵𝑜 𝑄𝑜 / 𝐿ℎ 𝜌𝑜 − 𝜌𝑔 𝑘𝑣 𝑘ℎ Langkah 2 : Hitung ratio perbedaan densitas 𝜌𝑤 − 𝜌𝑜 Ψ= 𝜌𝑜 − 𝜌𝑔 WATER CONING II - FIKI HIDAYAT, M.ENG



24



METODE PAPATZACOS Langkah 3 : Tentukan tDBT dengan menggunakan gambar 9-25 pada buku Tarek Ahmed, Reservoir Engineering Handbook edisi ke-4 atau dengan persamaan polynomial berikut:



ln (tDBT) = c0 + c1U + c2U2 + c3U3 ; U = ln (qD) Nilai koefisien c0 – c3 dapat dilihat pada tabel 9-4.



WATER CONING II - FIKI HIDAYAT, M.ENG



25



METODE PAPATZACOS



WATER CONING II - FIKI HIDAYAT, M.ENG



26



METODE PAPATZACOS



WATER CONING II - FIKI HIDAYAT, M.ENG



27



METODE PAPATZACOS Langkah 4 : Hitung tBT 𝑡𝐵𝑇 =



22758.528ℎ∅𝜇𝑜 𝑡𝐷𝐵𝑇 𝑘𝑣 𝜌𝑜 − 𝜌𝑔



Langkah 5 : Hitung penempatan optimum sumur horizontal di atas WOC 𝑜𝑝𝑡 𝐷𝑏 = ℎ𝛽𝑜𝑝𝑡 Ket: 𝛽𝑜𝑝𝑡 = 𝑜𝑝𝑡𝑖𝑚𝑢𝑚 𝑓𝑟𝑎𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙 𝑤𝑒𝑙𝑙 𝑝𝑙𝑎𝑐𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡 Fractional well placement dapat ditentukan dari gambar 9-26 atau dengan persamaan berikut: 𝛽𝑜𝑝𝑡 = 𝑐𝑜 + 𝑐1 𝑈 + 𝑐2 𝑈2 + 𝑐3 𝑈3



Koefisien c0-c3 di atas dapat dilihat pada tabel 9-5. WATER CONING II - FIKI HIDAYAT, M.ENG



28



METODE PAPATZACOS



WATER CONING II - FIKI HIDAYAT, M.ENG



29



METODE PAPATZACOS



WATER CONING II - FIKI HIDAYAT, M.ENG



30



PROBLEM Kerjakan problem soal no. 5 Bab 9 – Gas dan Water Coning secara berkelompok.



WATER CONING II - FIKI HIDAYAT, M.ENG



31