TUGAS AKHIR. Oleh: LUSY MARYANTI PASARIBU NIM :

Transkripsi

1 PENGEMBANGAN KORELASI KUMULATIF PRODUKSI MINYAK SUMURAN BERDASARKAN DATA PRODUKSI DAN SIFAT FISIK BATUAN LAPANGAN DALAM KONDISI WATER CONING DENGAN BANTUAN SIMULASI RESERVOIR TUGAS AKHIR Oleh: LUSY MARYANTI PASARIBU NIM : Diajukan sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar SARJANA TEKNIK pada Program Studi Teknik Perminyakan PROGRAM STUDI TEKNIK PERMINYAKAN FAKULTAS TEKNIK PERTAMBANGAN DAN PERMINYAKAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2010

2 PENGEMBANGAN KORELASI KUMULATIF PRODUKSI MINYAK SUMURAN BERDASARKAN DATA PRODUKSI DAN SIFAT FISIK BATUAN LAPANGAN DALAM KONDISI WATER CONING DENGAN BANTUAN SIMULASI RESERVOIR TUGAS AKHIR Oleh: LUSY MARYANTI PASARIBU NIM : Diajukan sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar SARJANA TEKNIK pada Program Studi Teknik Perminyakan Fakultas Teknik Pertambangan Dan Perminyakan Institut Teknologi Bandung Disetujui oleh: Dosen Pembimbing Tugas Akhir, (Ir. Tutuka Ariadji, M.Sc.,Ph.D.) NIP:

3 PENGEMBANGAN KORELASI KUMULATIF PRODUKSI MINYAK SUMURAN BERDASARKAN DATA PRODUKSI DAN SIFAT FISIK BATUAN LAPANGAN DALAM KONDISI WATER CONING DENGAN BANTUAN SIMULASI RESERVOIR Lusy Maryanti Pasaribu* Ir. Tutuka Ariadji, M.Sc., Ph.D.** Sari Dalam memulai pengembangan suatu lapangan minyak, pengaturan laju alir produksi sumur merupakan sesuatu hal yang sangat penting. Karena akan mempengaruhi faktor perolehan minyak dari lapangan tersebut di kemudian hari. Walaupun semakin meningkatnya laju alir produksi diikuti dengan peningkatan perolehan minyak, juga dapat membuat kinerja reservoir berkurang dan kecenderungan terjadinya water coning yang menghambat produksi minyak (bypassed oil). Oleh karena itu, studi ini menyelidiki pengaturan laju produksi suatu sumur dengan mempertimbangkan data produksi dan sifat fisik batuan yang ada. Pada makalah ini, penulis mencoba melakukan analisis kinerja laju alir produksi sumur-sumur di lapangan LM yang memproduksikan WC lebih besar dari 50%. Studi ini melakukan identifikasi penyebab tingginya WC pada lapangan LM dengan water control diagnostic-k.s. Chan, sehingga bisa dicari solusi yang tepat dalam mengatasinya. Kemudian berdasarkan hasil metode yang dikembangkan oleh K.S. Chan, penulis akan mencoba melakukan analisis kinerja laju alir produksi dengan menggunakan simulator komersil dan menghubungkannya dengan data produksi dan sifat fisik batuan yang ada, sehingga dapat dikembangkan menjadi suatu korelasi yang bisa digunakan dalam pengembangan lapangan. Kata kunci: Water Coning, Laju alir produksi, Lapangan Tua. Abstract In developing an oil field, setting a well flow rate of production is a very important starting step. Because it will affect the oil recovery factor from the field in the future. Despite the increasing flow rate of production followed by increasing oil recovery, also could be decreasing the reservoir performance and causes a water coning which inhibits the production of oil. Therefore, this study is to investigate the rate setting by considering the production of the well production data and physical properties of rocks. In this paper, the authors try to analyze the performance of wells flow rate of production in the LM field, which most of the wells produce WC greater than 50%. This study identify causes of the high WC on the LM field with the water control diagnostics of KS Chan, so that we could find appropriate magnitude of each well flow rate to overcome them. Then based on the method developed by KS Chan, we try to analyze the performance of production flow rate using a commercial simulator and correlates the results with the physical properties of rocks, so a correlation has been developed to be used to predict cumulative production of a well. Keywords: Water Coning, Production Rate, Brown Field *) Mahasiswa Program Studi Teknik Perminyakan ITB **) Dosen Pembimbing Program Studi Teknik Perminyakan Institut Teknologi Bandung Lusy Maryanti Pasaribu, , Sem II 2009/2010 Page 1

4 I. PENDAHULUAN Dalam pengembangan suatu lapangan minyak, pengaturan laju alir produksi merupakan sesuatu hal yang penting. Laju alir yang direncanakan mempengaruhi factor perolehan minyak dari lapangan tersebut. Semakin meningkatnya laju alir produksi, diikuti peningkatan faktor perolehan minyak juga. Tetapi, tentu saja kita tidak bisa meningkatkan laju alir produksi sebesar-besarnya karena bisa menyebabkan pressure drawdown yang besar pula. Hal ini tentu saja tidak diinginkan karena membuat kinerja reservoir berkurang dan kecenderungan terjadinya water coning. Apabila terjadi yang akan menghambat produksi minyak (bypassed oil). Oleh karena itu, dalam pengaturan laju alir produksi suatu sumur sangat mempertimbangkan data produksi dan sifat-sifat fisik batuan yang ada. Studi ini dilakukan di lapangan yang sudah tergolong lapangan tua, yaitu lapangan LM, yang berproduksi sejak tahun 1979 sampai sekarang. Menurut data sejarah produksi, lapangan LM memproduksikan WC lebih dari 50 %. Tujuan dilakukan studi ini adalah untuk menganalisa kinerja laju alir produksi sumuran berdasarkan data produksi dan sifat fisik batuan dan mengembangkannya dalam korelasi. Dengan ini diharapkan diketahuinya laju alir produksi yang tepat dan parameter-parameter yang paling berpengaruh terhadap perolehan minyak, sehingga bisa digunakan sebagai bahan pertimbangan dalam pemilihan lokasi sumur infill di lapangan LM. bahwa lokasi sumur tersebar pada daerah produktif di lapangan LM. Dari data SCAL didapatkan kurva permeabilitas relative terhadap saturasi air, seperti pada Gambar 1.4. Dari kurva ini ditunjukkan bahwa Swc sebesar 30% dan Sor sebesar 20%. Tabel 1. Karakteristik Reservoir Lapangan LM Karakteristik Reservoir Densitas minyak lb/ft3 Bo 1.08 rb/stb Densitas air lb/ft3 Cw 2.8 x /psi Densitas gas lb/ft3 Cf 3 x /psi WOC 2625 ft III. METODOLOGI Pada makalah ini, penulis mencoba menganalisis kinerja laju alir produksi sumursumur di lapangan LM. Sebelum dilakukan analisis ini, maka perlu dilakukan identifikasi penyebab membuat terproduksi WC yang lebih besar dari 50%. Untuk itu, digunakan metode analisis water control diagnostics plot-k.s Chan, yaitu plot antara water oil ratio terhadap waktu pada skala log-log, sehingga diperoleh bentuk kurva yang akan dicocokan dengan bentuk kurva yang telah digambarkan oleh K.S. Chan, seperti gambar di bawah ini. II. LATAR BELAKANG LAPANGAN Lapangan LM merupakan lapangan tua yang dengan reservoir yang memilki bottom aquifer di bagian bawah dan fault yang cukup besar, dengan karakteristik reservoir seperti pada Tabel 1. Lapangan ini memilki 42 sumur produksi dan 4 sumur injeksi. Lapangan ini terdiri dari 4 lapisan batupasir, 3 lapisan memproduksikan minyak dan 1 lapisan memproduksikan gas. Semua sumur di lapangan ini telah memproduksikan WC yang lebih besar dari 50%. Pada Gambar 1.1 dan 1.2 dapat dilihat peta porositas dan permeabilitas lapangan LM. Peta menunjukkan nilai porositas dan permeabilitas lapangan yang sangat variatif, dengan nilai porositas terbesar % dan permeabilitas terbesar 2515 md. Pada Gambar 1.3 menunjukkan Gambar 1. Grafik Water Oil Ratio dan Water Oil Ratio Derivative terhadap waktu Berdasarkan hasil metode K.S. Chan, dilakukan analisis kinerja laju alir produksi pada model reservoir lapangan LM yang telah tersedia Lusy Maryanti Pasaribu, , Sem II 2009/2010 Page 2

5 dengan menggunakan simulator reservoir komersil. Pada analisis ini dilakukan pengaturan laju alir, yaitu dengan melihat pengaruh penahanan laju alir produksi rendah dan tinggi terhadap kumulatif minyak yang bisa diproduksi. Kemudian hasil yang didapatkan dihubungkan dengan data produksi dan sifat fisik batuan yang ada. Studi dilakukan pada 5 sumur di lapangan LM yang mewakili segmen 1 pada simulasi, yaitu sumur LM-09, LM-11, LM-17, LM-18, dan LM-19 dengan sifat-sifat batuan pada Tabel (). Model yang digunakan adalah 3-D dengan grid 72x94x17 sel. Ukuran tiap sel 90x90 m. Sebagai kontrol laju alir produksi digunakan constrain liquid rate (ql). Gambar 2. Diagram Alir Studi Penelitian IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis Water Control Diagnostic Plots Produksi air dari sebuah sumur dapat disebabkan oleh karena telah terjadi water coning atau channeling. Analisis Water Control Diagnostic Plots ini bertujuan untuk mengidentifikasi apakah telah terjadi water coning ataukah tidak pada 5 sumur di Lapangan LM. Pada analisis ini dilakukan plot antara Water Oil Ratio terhadap waktu pada skala log-log, sehingga diperoleh bentuk kurva yang akan dicocokan dengan bentuk kurva yang telah digambarkan oleh K.S. Chan. Hasil plotting Water Oil Ratio terhadap waktu dapat dilihat pada Lampiran 2 Setelah dilakukan pencocokan dengan bentuk kurva yang digambarkan oleh K.S. Chan diketahui bahwa bentuk kurva untuk setiap sumur lapangan LM serupa dengan bentuk kurva yang mengidentifikasikan telah terjadinya water coning. Analisis Kinerja Laju Alir Produksi Laju alir Produksi Diturunkan Berdasarkan metode K.S. Chan, sumursumur di lapangan LM telah mengalami water coning. Water coning terjadi jika air bergerak dari reservoir menuju bagian bawah perforasi dan membentuk kerucut air. Fenomena ini terjadi ketika water oil contact menjadi tidak stabil, keadaan ini dicapai pada suatu harga laju alir produksi tertentu yang tinggi akibat adanya penurunan tekanan yang tinggi. Penurunan tekanan bisa terjadi akibat tingginya laju alir produksi. Water coning yang terjadi dapat menghambat aliran minyak menuju perforasi sumur, sehingga menyebabkan bypassed oil dan perolehan minyak menjadi rendah. Salah satu usaha yang dilakukan untuk mencegah water coning adalah dengan menahan laju alir produksi rendah. Pengurangan laju alir produksi dilakukan dengan simulator reservoir komersil, dengan constraint rate liquid (q l ). Pada Lampiran 3 dapat dilihat, bahwa menahan laju produksi rendah ternyata tidak dapat meningkatkan perolehan minyak. Pada awal produksi memang terjadi peningkatan laju alir minyak. Tetapi, peningkatan ini tidak memberikan hasil yang signifikan. Perolehan minyak kumulatif yang diperoleh dari sumur saat dibuka dengan laju alir produksi yang kecil memilki nilai yang lebih rendah dibandingkan dengan sumur saat dibuka dengan laju alir produksi yang besar. Penurunan laju alir produksi memberikan penurunan WC yang tidak signifikan. Persamaan (1) Persamaan (2) Berdasarkan persamaan di atas dapat dilihat bahwa Np dan WC merupakan fungsi dari waktu. Semakin lama waktu produksi, diikuti dengan dengan peningkatan Np dan WC. Dengan laju alir produksi rendah (q L ), terjadi penurunan WC yang tidak signifikan dan dengan seiiring dengan waktu, WC makin lama makin besar, sehingga memberikan perolehan minyak yang rendah juga. Karena penurunan q l tidak membepenirikan penurunan WC yang signifikan, maka q o yang diperoleh pun rendah dan semakin lama semakin kecil karena peningkatan WC sebagai fungsi waktu. Laju Alir Produksi Dinaikkan Pada metode ini, dilakukan pengubahan laju alir produksi dengan constraint liquid (q l ) dari 100 Lusy Maryanti Pasaribu, , Sem II 2009/2010 Page 3

6 STB/D sampai laju produksi tertentu, yaitu saat tekanan reservoir tidak cukup lagi mendorong fluida ke sumur. Hasil yang didapatkan adalah semakin meningkatkan laju alir produksi, kumulatif minyak yang diperoleh semakin meningkat juga, seperti yang terlihat pada Lampiran 4. Pada metode ini ditemukan 2 slope kemiringan yang berbeda (pembelokan). Di awal terjadi peningkatan kumulatif minyak (Np m ) yang cepat membentuk slope kemiringan m. Kemudian pada waktu tertentu (disebut t m ) slope kemiringan berubah menjadi lebih kecil. Pada metode ini, dilakukan analisis pada slope kemiringan m saja, yaitu Np m karena kumulatif minyak menunjukkan nilai paling signifikan. Selain itu, titik Np m ini merupakan titik yang penting karena pengubahan laju alir setelahnya, baik itu rendah ataupun tinggi tidak memberikan perubahan yang berarti. Kemudian dari setiap sumur dilakukan hal yang sama sehingga didapatkan bentuk kurva plot Np m terhadap q L yang dapat menggambarkan kinerja setiap sumur akibat adanya perubahan laju alir produksi seperti pada Gambar 4.6 yang menunjukkan peningkatan laju alir produksi menyebabkan peningkatan kumulatif produksi minyak. Gambar 4.6 hanya menunjukkan kinerja laju alir produksi sampai pada laju alir tertentu sesuai dengan kemampuan tekanan reservoir. Dapat dilihat pada sumur LM-19, peningkatan kumulatif produksi minyak hanya terjadi sampai laju alir produksi 300 STB/D karena tekanan reservoir saat memproduksi sumur LM-19 lebih rendah saat memproduksi sumur-sumur lain. Begitu juga dengan cadangan minyak di sekitar sumur LM-19 lebih sedikit dibandingkan sumursumur lain. Setelah mengetahui gambaran kinerja sumuran, dilakukan analisis terhadap sifat-sifat batuan reservoir di sekitar sumur, seperti pada Tabel 2 di bawah ini. Dengan melakukan regresi didapatkan hubungan sebagai berikut dengan R 2 sebesar 0.987: Dengan diagram Tornado, dapat dilihat parameter yang paling berpengaruh dalam penentuan kumulatif minyak yang bisa diperoleh (Np m ), yaitu permeabilitas (k) dan porositas (Φ). Validasi dan Batasan Korelasi Validasi dilakukan untuk menguji apakah korelasi yang dihasilkan mempunyai tingkat kesalahan yang cukup kecil, sehingga dapat digunakan dalam kasus lainnya. Contoh: Suatu sumur infill mempunyai karakteristik sebagai Sumur LM-12 mempunyai karakteristik sebagai berikut: k = md Φ = % (1-Swi) = h = ft hc = ft Sumur LM-12 akan diproduksi dengan laju alir sebesar 200 STB/D, maka minyak kumulatif yang bisa diproduksikan (Np m ) adalah: Np m korelasi = 0.62 MMSTB Np m simulasi = 0.68 MMSTB Galat = 9.38% Pada Gambar 4.7 dapat dilihat kurva perbandingan Np m korelasi dan simulasi. Nilai yang didapatkan dari korelasi dan simulasi tidak berbeda jauh. Jadi, korelasi di atas dapat digunakan dengan akurat untuk lapangan LM. Tabel 2. Sifat Fisik Batuan di sekitar sumur Sumur k (md) Φ (1-Swi) hc (ft) h (ft) LM LM LM LM LM Lusy Maryanti Pasaribu, , Sem II 2009/2010 Page 4

7 V. KESIMPULAN 1. Berdasarkan metode K.S. Chan sumur-sumur di lapangan LM telah mengalami water coning. 2. Penahanan laju alir rendah memberikan perolehan minyak yang lebih sedikit daripada peningkatan laju alir produksi, sehingga untuk memperoleh kumulatif produksi sumuran bisa dilakukan memproduksi dalam laju alir yang besar sesuai dengan kemampuan tekanan reservoir. 3. Dikembangkan korelasi untuk menganalisis kinerja laju alir produksi minyak berdasarkan data produksi dan sifat fisik batuan di lapangan dalam kondisi water coning, sehingga digunakan sebagai pertimbangan prediksi kumulatif produksi minyak pada pengembangan lapangan LM. 4. Permeabilitas dan porositas merupakan parameter yang paling mempengaruhi penentuan kumulatif minyak yang bisa diperoleh. VI. SARAN Untuk studi lebih lanjut, perlu dilakukan juga analisis antarsumur agar dapat dilihat pengaruh produksi produksi sumur yang satu terhadap produksi sumur yang lain, sehingga didapatkan kombinasi laju alir produksi sumuran yang paling optimal tanpa memberikan gangguan terhadap sumur-sumur disekitarnya. VII. DAFTAR SIMBOL WC Np m Φ Swi = laju alir produksi minyak = laju alir produksi sumur (laju alir produksi total cairan, air dan minyak) = Water Cut = kumulatif produksi minyak = kumulatif produksi minyak pada saat kemiringan m, MMSTB = Porositas di sekitar sumur = Saturasi air awal di sekitar sumur q l = Laju produksi total sumur (liquid h hc constraint), STB/D = tebal perforasi, ft = jarak perforasi dengan WOC, ft VIII. TERIMAKASIH Penulis mengucapkan puji syukur kepada Tuhan yang penuh kasih setia memberkati selama perkuliahan dan penyelesaian makalah ini. Makalah ini juga dipersembahkan kepada orang tua dan keluarga sebagai motivator dan inspirator yang tak henti-hentinya memberi dukungan doa dan semangat. Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada Ir. Tutuka Ariadji, M.Sc., Ph.D selaku pembimbing atas bimbingan serta bantuan secara materil dan non-materil sehingga tugas akhir ini selesai dengan baik. Penulis mengucapkan terimakasih kepada Dr. Ir. Leksono Mucharam selaku wali penulis atas bimbingan dan perhatiannya terhadap penulisan tugas akhir ini. Ucapan terimakasih juga dipersembahkan kepada sahabat-sahabat terbaik dan orang-orang terkasih yang sudah memberi dukungan dalam suka dan duka selama perkuliahan dan penyelesaian tugas akhir ini, seluruh pegawai TU yang sangat murah hati dan sabar dalam mengurus administrasi selama perkuliahan di Teknik Perminyakan, seluruh teman-teman Teknik Perminyakan angkatan 2006, teman-teman HMTM PATRA ITB, dan semua orang yang tidak bisa disebutkan satu persatu, terimakasih atas bantuannya. Tuhan memberkati kita semua. IX. DAFTAR PUSTAKA 1. Ariadji, Tutuka: Diktat Kuliah POD, Chan: Water Control Diagnostic Plots, SPE 30775, Kurnia, Asep Permadi: Diktat Teknik Reservoar II, Lusy Maryanti Pasaribu, , Sem II 2009/2010 Page 5

8 Lampiran 1 Gambar Lapangan LM Gambar 1.1 Peta Porositas Lapangan LM Gambar 1.2 Peta Permeabilitas Lapangan LM Lusy Maryanti Pasaribu, , Sem II 2009/2010 Page 6

9 Gambar 1.3 Peta Lokasi Sumur-sumur Lapangan LM Gambar 1.4 Kurva Permeabilitas Relatif Terhadap Saturasi Air Lusy Maryanti Pasaribu, , Sem II 2009/2010 Page 7

10 Lampiran 2 Gambar Grafik Water Oil Ratio Terhadap Waktu Untuk Setiap Sumur Pada Lapangan LM Gambar 2.1 Sumur LM-09 Gambar 2.2 Sumur LM-11 Lusy Maryanti Pasaribu, , Sem II 2009/2010 Page 8

11 Gambar 2.3 Sumur LM-17 Gambar 2.4 Sumur LM-18 Lusy Maryanti Pasaribu, , Sem II 2009/2010 Page 9

12 Gambar 2.5 Sumur LM-09 Lusy Maryanti Pasaribu, , Sem II 2009/2010 Page 10

13 Lampiran 3 Gambar Grafik Analisis Laju Alir Produksi Diturunkan Gambar 3.1 Grafik Laju alir Produksi Minyak Terhadap Waktu Gambar 3.2 Grafik Water Cut Terhadap Waktu Lusy Maryanti Pasaribu, , Sem II 2009/2010 Page 11

14 Lampiran 4 Gambar Grafik Analisis Laju Alir Produksi Dinaikkan Gambar 4.1 Grafik Kumulatif Produksi Minyak Terhadap Waktu Sumur LM-09 Gambar 4.2 Grafik Kumulatif Produksi Minyak Terhadap Waktu Sumur LM-11 Lusy Maryanti Pasaribu, , Sem II 2009/2010 Page 12

15 Gambar 4.3 Grafik Kumulatif Produksi Minyak Terhadap Waktu Sumur LM-17 Gambar 4.4 Grafik Kumulatif Produksi Minyak Terhadap Waktu Sumur LM-18 Lusy Maryanti Pasaribu, , Sem II 2009/2010 Page 13

16 Gambar 4.5 Grafik Kumulatif Produksi Minyak Terhadap Waktu Sumur LM-19 Gambar 4.6. Kinerja Sumuran Akibat Perubahan Laju Alir Produksi Lusy Maryanti Pasaribu, , Sem II 2009/2010 Page 14

17 Gambar 4.7 Validasi Np m korelasi dan Np m actual terhadap q l Gambar 4.8 Diagram Tornado Lusy Maryanti Pasaribu, , Sem II 2009/2010 Page 15