Metodologi Penelitian. Mulai. Pembuatan Model Reservoir Menggunakan Simulator Eclipse

Transkripsi

1 Bab III Metodologi Penelitian III.1 Diagram Alir Penelitian Mulai Studi Pustaka Persiapan Studi Data Pembuatan Model Reservoir Menggunakan Simulator Elipse Pembuatan Model Fasilitas Produksi Menggunakan Simulator Pipesim Menghubungkan Model Reservoir dan Model Fasilitas Produksi Menggunakan FPT Memvalidasi Hubungan Model Reservoir dan Model Fasilitas Produksi (Tekanan dan Laju Alir) Skenario Menambah Tiga Sumur Baru dan Mengoptimisasi Fasilitas Produksi Analisis Hasil Studi Kesimpulan dan Saran Selesai Gambar III.1 Diagram Alir Penelitian 15

2 III.2 Metodologi Penelitian III.2.1 Persiapan Studi a. Studi Pustaka Melakukan tinjauan pustaka dari berbagai literatur yang berkaitan dengan topik studi optimisasi transportasi jalur produksi minyak yang akan dilakukan. b. Data lapangan: PVT Rok Properties III.2.2 Pembuatan Model Reservoir Melakukan pembuatan model reservoir blak oil menggunakan Simulator Elipse, dengan menggunakan data PVT. Lalu dilakukan pengembangan model reservoir yaitu membuat model reservoir konseptual dengan menentukan grid-grid blok reservoir. Data masukan yang dipakai pada simulator Elipse, yaitu: III Data Rok Properties Reservoir III Data Sifat Fluida Minyak Air III Data Permeabilitas Relatif Data ini akan digunakan untuk mengetahui saturasi dan permeabilitas minyak dalam reservoir dan keterkaitannya dengan saturasi dan permeabilitas terhadap fluida lainnya yang berada di dalam reservoir. III Data Pendukung IPR (Inflow Performane Relationship) Untuk mengetahui laju alir optimum dari reservoir. BHP (Bottom Hole Pressure) Untuk mengetahui laju alir optmimum dari reservoir, dengan adanya batasan-batasan pada kondisi reservoir. 16

3 III.2.3 Pembuatan Model Fasilitas Produksi III Data Flowline Produksi Data flowline yang digunakan meliputi data diameter pipa, panjang pipa, separator. III.2.4 Menghubungkan Model Reservoir Dengan Model Fasilitas Produksi Agar model reservoir dan model fasilitas produksi dapat digunakan seara terintegrasi, maka dibutuhkan suatu simulator penghubung yaitu FPT (Field Planning Tool). III.2.5 Hasil Studi dan Analisis Dari semua hasil studi simulasi yang telah didapatkan, kemudian dilakukan analisis terhadap hasil tersebut. Bagaimanakah hubungan antara hasil studi simulasi tersebut dengan dasar ilmu yang telah ada, sehingga didapatkan hasil yang meyakinkan dan memuaskan. III.2.6 Kesimpulan dan Saran Didapatkan kesimpulan dari berbagai hasil studi simulasi yang telah dilakukan, yang akan menjawab tujuan dari penelitian tesis ini. Saran yang disampaikan merupakan ide-ide untuk melakukan penelitian lanjutan dari penelitian ini. III.3 Gambaran Tentang Simulator Simulasi reservoir numerik dipakai seara luas, penting karena dapat memeahkan masalah yang tidak dapat dipeahkan dengan ara lain. Simulasi merupakan salah satu ara untuk menghitung seara kuantitatif aliran multifasa dalam reservoir homogen yang memiliki data produksi dapat ditentukan tidak hanya sifat-sifat reservoir tetapi juga kebutuhan pasar, strategi investasi dan regulasi pemerintah. Kelayakan simulator modern dan ketersediaan komputer menyarankan bahwa simulasi praktis untuk digunakan untuk semua ukuran reservoir. 17

4 Simulasi reservoir digunakan untuk melihat kinerja peramalan suatu reservoir dengan kondisi operasi yang berbeda-beda atau dengan dua atau lebih kemungkinan deskripsi reservoir. Simulasi reservoir dilakukan untuk memprediksi kasus-kasus yang diramalkan, menentukan data yang dibutuhkan, membuat transisi mudah dari history sampai prediksi, mengeek data dan hasil, mengevaluasi kinerja yang diprediksi. III.3.1 Konsep Pembuatan Model Reservoir Menggunakan Simulator Elipse Pada pembuatan model simulasi ada beberapa hal yang harus diperhatikan diantaranya adalah konsep gridblok, time steps, distribusi saturasi dan distribusi tekanan, history mathing, manajemen sumur serta metode solusi reservoir. Namun pada penelitian ini tidak dilakukan/ diperlukan history mathing seperti yang dilakukan jika menggunakan model lapangan asli, karena seluruh model yang digunakan pada penelitian ini adalah model konseptual. III.3.2 Konsep Pembuatan Model Fasilitas Produksi Menggunakan Simulator Pipesim III Pendahuluan Pipesim adalah simulator yang berguna untuk memodelkan aliran fluida dalam sumur, flowline dan sistem pemipaan. Simulator ini menghitung profil temperatur dan tekanan dari titik ke titik. Dalam simulator ini tersedia berbagai korelasi aliran yamg dapat digunakan, baik untuk aliran fluida satu fasa maupun dua fasa. Fluida dapat dimodelkan dalam sifat-sifat fisik blak oil atau seara teliti menggunakan sifat-sifat fisik komposisi. Pipesim telah didesain tidak hanya menyediakan solusi untuk satu masalah aliran saja, dapat juga digunakan sebagai alat analisis sistem. Model yang dipakai memiliki kemampuan untuk kajian sensisivitas yang menghasilkan kurva kinerja sistem. Penerapan-penerapan khusus: Pemodelan kinerja sumur dan flowline Desain dan optimisasi kinerja Gas Lift 18

5 Pemodelan sumur horizontal termasuk panjang optimum komplesi horizontal Profil tekanan dan temperatur sistem III Pemilihan Model Fluida Dalam Pipesim-Net fluida yang mengalir dapat dimodelkan sebagai blak oil atau sebagai komposisional. Pemodelan Fluida Blak Oil Pemodelan fluida Blak Oil terdiri dari data penting dan data pilihan, biasanya digunakan untuk menyelaraskan sifat-sifat fisik Blak Oil yang dihitung dengan data laboraturium. Input data penting sesuai dengan sifat fisik Blak Oil antara lain GOR, Rs (Solution Gas Ratio), spesifi gravity gas, spesifi gravity air dan spesifi gravity minyak. Untuk input data pilihan antara lain data viskositas, data kalibrasi dan data oning. Korelasi penentuan visikositas yang terdapat dalam simulator ini adalah: Lasater Standing & Katz Vasquez & Beggs Glaso Dalam Pipesim model korelasi Blak Oil digunakan untuk mensimulasikan PVT fluida dari gas/ minyak/ air. Korelasi empiris ini menganggap sistem minyak-gas sebagai sistem dua komponen, tidak seperti pada model komposisi multi-komponen. Hidrokarbon dianggap sebagai komponen minyak dan gas sesuai kondisi stok tank. Data-data yang dibutuhkan hampir semua untuk aplikasi adalah data produksi minimum, gravity minyak, gravity gas, solution gas/ oil ratio dan water ut jika pada sistem ada air. 19

6 Kapan Menggunakan Model Fluida Blak Oil Model fluida Blak Oil sangat sesuai untuk banyak aplikasi sistem fluida hidrokarbon. Seara umum, korelasi Blak Oil memberikan hasil yang akurat pada evaluasi PVT fluida dalam selang temperatur dan tekanan dalam sistem produksi atau pemipaan. Pendekatan model fluida Blak Oil harus berhati-hati dan akurat saat menangani volatile rude atau kondensat. Pada kasus ini, mungkin penulis harus mempertimbangkan model lain yaitu model fluida komposisi yang menganggap fluida sebagai sistem multi-komponen. Dalam usaha untuk meningkatkan keakuratan korelasi Blak Oil untuk model aliran multifasa, pipesim menyediakan fasilitas untuk menyesuaikan sifat-sifat fisik fluida yang penting dengan data laboraturium. Seara khusus, parameter-parameter berikut dapat dikalibrasi: Oil Saturated Gas Content pada titik gelembung. Oil Formation Volume Fator pada titik gelembung. Oil Formation Volume Fator pada tekanan dan temperatur diatas titik gelembung untuk menghitung Oil Compresibility diatas titik gelembung. Live Oil Visosity pada titik gelembung. Sifat-sifat fisik fluida diatas adalah parameter-parameter penting yang mempengaruhi perhitungan aliran multifasa. Kalibrasi parameter-parameter diatas dapat meningkatkan keakuratan korelasi untuk seluruh tekanan dan temperatur. Meskipun fasilitas ini sifatnya optional, namun korelasi tersebut dapat menghasilkan harga gas/ liquid ratio, densitas minyak mengalir dan faktor volume formasi yang lebih akurat. Jika kalibrasi tidak dilakukan, Pipesim akan mengkalibrasi berdasarkan basis gravity minyak dan gas saja, sehingga keakuratan akan berkurang. Yang perlu juga diperhatikan kalibrasi hanya untuk minyak saja dan tidak ook untuk gas. 20

7 Data penting yang perlu untuk menggambarkan sifat fisik fluida dari model korelasi Blak Oil dibahas pada kotak dialog sifat fisik Blak Oil dan data pilihan seperti viskositas, data kalibrasi dan data oning dibahas pada kotak dialog pilihan. Sifat-sifat Fisik Blak Oil Data sifat-sifat fisik fluida Blak Oil dapat diinputkan kedalam model melalui kotak dialog sifat fisik Blak Oil, seperti yang terlihat pada Gambar III.2 berikut ini: Gambar III.2 Input Sifat Fisik Blak Oil III Pembuatan Model Jaringan Pada Pipesim Well, Soure, Sink dan Monifold Dalam pemodelan jaringan pipa dengan Pipesim-net perlu didefinisikan beberapa simbol yang digunakan dalam pemodelan jaringan. Simbol yang digunakan dalam Pipesim-Net adalah: well, soure, sink and manifold. Soure dan well adalah fasilitas dalam Pipesim yang didefinisakan sebagai suatu sumber yang memproduksi fluida. 21

8 Perbedaan diantara keduanya adalah pada soure dimasukkan data-data yang berkaitan dengan sumur seperti detail tubing, PI (Produtivity Index) atau data fisik lainnya. Data soure yang dimasukkan ke dalam soure adalah: Laju alir fluida yang tetap, tekanan atau kurva tekanan terhadap laju alir. Sink adalah tempat dimana fluuda meninggalkan jaringan dan seara efektif sama dengan soure. Nodal lainnya dalam jaringan adalah manifold, dimana pada manifold aliran harus seimbang. Branh adalah sepanjang pipa yang menghubungkan soure, well, sink dan manifold. Dalam konfigurasi branh dapat dimasukkan peralatan proses seperti pompa, separator dan kompresor. Hubungan antar branh digambarkan sebagai garis hitam dengan ion ditengah-tengah jalur aliran. Simbol yang menggambarkan well, soure, sink dan manifold ditunjukkan pada Gambar III.3 berikut ini: Gambar III.3 Simbol well, soure, sink, manifold Input Data a. Well Data Well data membutuhkan informasi berikut: Nama sumur Blok, dapat dipilih none, forward, reverse atau both untuk menegah terjadinya aliran pada jalur tertentu. Jika dipilih reverse, maka aliran yang diblok adalah aliran balik yang terjadi. Temperatur, yang dimasukkan adalah temperatur dasar sumur, jika temperatur tidak diketahui maka temperatur dapat dihitung berdasarkan sifat fisik fluida dan kondisi ambient. Tekanan statis reservoir 22

9 Data masukan untuk well dapat dilihat pada Gambar III.4 berikut ini: Gambar III.4 Data Masukan Sumur b. Sink Data Kotak dialog sink data sama dengan kotak dialog soure data keuali tidak adanya tempat untuk memasukkan nilai temperatur. Hal ini karena Pipesim- Net hanya menghitung temperatur keluaran sistem. Sink data membutuhkan informasi sebagai berikut: Nama Sink Tekanan/ aliran, tekan tombol untuk menspesifikasi sink sebagai tekanan tetap, laju alir tetap, atau tekanan dan laju alir tetap. Kurva, tekan tombol untuk menspesifikasi kurva yang dapat diakses ke spreadsheet. Ketika memasuki kurva harus menjangkau selang operating point yang dapat dilalui sink dan masukkan sedikitnya empat set data point. Tekanan konstan pada sink. 23

10 Data masukan untuk sink dapat dilihat pada Gambar III.5 berikut ini: Gambar III.5 Data Masukan Sink. Branh Data Nama branh Blok, dapat dipilih none, forward, reverse atau both untuk menegah terjadinya aliran pada jalur tertentu. Data masukan untuk branh dapat dilihat pada Gambar III.6, sedangkan data masukkan untuk flowline (pipa salur) dapat dilihat pada Gambar III.7 berikut ini: 24

11 Gambar III.6 Data Masukan Branh Gambar III.7 Data Masukan Flowline 25

12 d. Soure Data Perbedaan utama antara soure dan well adalah soure dapat dispesifikasi sebagai kurva tekanan terhadap laju alir. Hal ini diperlukan ketika memodelakan output dari pompa atau ketik dada data kepala sumur tetapi tidak ingin mendefinisikan sebuah well tubing dan reservoir. Jika tidak mendefinisikan temperatur, Pipesim-Net akan mengasumsi temperatur soure sama dengan temperatur ambient. Nama soure Tekanan/ aliran, tekan tombol untuk menspesifikasi sink sebagai tekanan tetap, laju alir tetap, atau tekanan dan laju alir tetap. Kurva, tekan tombol untuk menspesifikasi kurva yang dapat diakses ke spreadsheet. Ketika memasuki kurva harus menjangkau selang operating point yang dapat dilalui sink dan masukkan sedikitnya empat set data point. Temperatur, masukkan temperatur dasar sumur disini, jika tidak diketahui temperatur dapat dihitung berdasarkan sifat fisik fluida dan kondisi ambient. Tekanan tetap pada soure. Laju alir gas/ liquid, laju alir gas/ liquid yang tetap pada kondisi stok tank (dapat berbeda dari kondisi aliran terutama pada sistem gas kondensat). Data masukkan untuk soure dapat dilihat pada Gambar III.8 berikut ini: 26

13 Gambar III.8 Data Masukan Soure III Persamaan Korelasi Aliran Fluida Pada Simulator Dasar pengembangan persamaan aliran fluida dalam pipa mengikuti hukum konversi energi. Hukum tersebut menyatakan bahwa energi yang masuk ke titik input ditambah dengan kerja-kerja yang dilakukan oleh dan terhadap fluida diantara titik input dan output, dikurangi dengan energi yang hilang diantara kedua titik tersebut sama dengan energi yang keluar pada titik output. Persamaan Umum Kehilangan Tekanan Aliran Dalam Pipa Suatu sistem yang berada dalam kondisi seimbang dapat dinyatakan seara matematis pada Persamaan III.1 berikut ini: U 1 mv1 mgz1 mv2 mgz 2 + p1v Q w = U 1 + p 2V (III.1) 2g g 2g g Dimana: U = energi dalam pv = energi ekpansi atau kompresi

14 mv 2 g 2 mgz g Q W = energi kineti = energi potensial = energi panas = kerja Untuk memperoleh persamaan kesetimbangan yang dinyatakan dalam energi per satuan massa, maka Persamaan III.1 harus dibagi dengan m sehingga persamaan yang dihasilkan dalam bentuk differensial dapat dilihat dalam Persamaan III.2 berikut ini: p vdv g du + d dz1 + dq dw = 0...(III.2) ρ g g 1 Persamaan III.2 diatas dapat dikonversi menjadi persamaan kesetimbangan energi mekanik dengan menggunakan persamaan-persamaan termodinamika, dapat dilihat pada Persamaan III.3 dan III.4 berikut ini: Dan Dimana: dp dh = Tds +...(III.3) ρ p du = dh d ρ h s T 1 = enthalpy = entropy = temperatur dp p = Tds +...(III.4) ρ ρ Dengan mensubstitusikan Persamaan III.4 ke Persamaan III.2, maka akan diperoleh: dp vdv g dh = Tds dz1 + dq + dw = 0...(III.5) ρ g g 28

15 Untuk proses irreversibel berlaku Ketidaksamaan Clausius yaitu: Atau dq ds...(iii.6) T ( lw) Tds = dq + d...(iii.7) Dengan lw adalah lost work yang menyatakan kehilangan yang terjadi pada suatu proses irreversibel. Dengan mensubstitusikan Persamaan III.7 ke Persamaan III.5 maka akan diperoleh Persamaan III.8 berikut ini: dp vdv g + + dz dw ρ g g ( lw) d =...(III.8) Dengan mengasumsikan tidak ada kerja terhadap atau yang dilakukan fluida (dw=0), maka Persamaan III.8 akan berubah menjadi: dp vdv g + + dz lw ρ g g ( ) d =...(III.9) Untuk kasus umum, pipa biasanya membentuk suatu sudut tertentu terhadap permukaan yang horizontal, oleh karena itu, dz mempunyai harga sebesar: dz = dl sin θ...(iii.10) Apabila harga dz itu disubstitusikan ke Persamaan III.9 maka: dp vdv g + + dl sin θ + d lw = ρ g g ( ) 0...(III.11) Dengan mengasumsikan bahwa setiap kehilangan tekanan adalah positif pada setiap arah aliran, maka Persamaan III.11 dapat dituliskan sebagai berikut: dρ g dp ρvdv = ρ sin θ (III.12) dl g dl g dl f 29

16 Persamaan III.12 diatas merupakan persamaan dasar aliran fluida dalam pipa. Bentuk umum persamaan tersebut adalah: dp dl Total dp = dl elevasi dp + dl friksi dp + dl a...(iii.13) Dengan: dp dl dp dl = g elevasi g ρ sinθ ( lw) d = ρ = dl friksi 2 2 fρv g D = gradien elevasi...(iii.14) = gradien gesekan...(iii.15) dp dl a vdv = ρ g dl = gradien akselerasi...(iii.16) Dimana: v = keepatan aliran, ft/se D = diameter pipa g = faktor konversi gravitasi = lbm ft/ lbf se 2 F = f (N Re, K) N Re K = Reynold s Number = Kekasaran III.3.3 Konsep Simulator FPT (Field Planning Tool) Untuk Menghubungkan Model Reservoir Dengan Model Fasilitas Produksi Simulator dapat dibedakan menjadi 3 jenis yaitu blak oil, komposisional, dan steam. Pada penelitian ini, yang digunakan adalah jenis yang pertama yaitu simulator blak oil. 30