METODE EVALUASI DAN PERAMALAN KELAKUAN PRODUKSI UNTUK APLIKASI DI LAPANGAN-LAPANGAN TUA (BROWNFIELDS) TESIS

METODE EVALUASI DAN PERAMALAN KELAKUAN PRODUKSI UNTUK APLIKASI DI LAPANGAN-LAPANGAN TUA (BROWNFIELDS) TESIS Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung Oleh DEDY IRAWAN NIM : 22205003 DEPARTEMEN TEKNIK PERMINYAKAN FAKULTAS ILMU KEBUMIAN DAN TEKNOLOGI MINERAL INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2007

METODE EVALUASI DAN PERAMALAN KELAKUAN PRODUKSI UNTUK APLIKASI DI LAPANGAN-LAPANGAN TUA (BROWNFIELDS) Oleh DEDY IRAWAN NIM: 22205003 Program Studi Teknik Perminyakan Institut Teknologi Bandung Menyetujui Pembimbing I Pembimbing II Dr. Ir Doddy Abdassah Prof. Dr. Pudji Permadi

ABSTRAK METODE EVALUASI DAN PERAMALAN KELAKUAN PRODUKSI UNTUK APLIKASI DI LAPANGAN-LAPANGAN TUA (BROWNFIELDS) Oleh Dedy Irawan NIM : 22205003 Water drive dan injeksi air (waterflooding) adalah jenis mekanisme pendorong reservoir dan metode peningkatan produksi yang paling sering dijumpai dalam pengembangan lapangan minyak. Mekanisme yang terjadi pada kedua jenis proses ini sering kali disebut sebagai pendesakan tidak terbaur atau immiscible displacement dimana interaksi kedua fluida yaitu minyak dan air, tidak mengalami proses pencampuran dalam pergerakannya. Pada saat ini hampir sebagian besar produksi minyak di dunia berasal dari lapangan-lapangan yang sudah mature atau dikenal sebagai brownfield dimana salah satu sifat dari lapangan yang sudah mature adalah kemampuan produksinya yang sudah mulai menurun dan cukup banyaknya data yang tersedia terutama data produksi. Adanya data produksi yang cukup memadai dari lapangan-lapangan berjenis seperti ini merupakan salah satu kelebihan untuk dapat melakukan analisis lebih lanjut terhadap karakteristik reservoir dan peramalan produksinya. Metode peramalan produksi yang umum digunakan diantaranya yaitu Decline Curve Analysis, plot antara perbandingan air-minyak (Water Oil Ratio) dengan produksi kumulatif minyak pada skala semilog dan Cut-Cum Plot atau X-Plot yaitu plot fungsi water cut (X) terhadap produksi kumulatif minyak. Pemodelan numerik digunakan untuk mempelajari lebih mendalam efek dan operasi produksi dan karakteristik reservoir terhadap kelakuan produksi sumur. Dari hasil yang diperoleh kemudian dikembangkan suatu metode usulan yang sederhana dan aplikatif untuk meramalkan kelakuan produksi sumur dengan mekanisme pendorong water drive atau waterflooding. Metode ini didasarkan pada kelinearan antara kumulatif WOR (Wp/Np) terhadap waktu dan juga kumulatif WOR terhadap produksi kumulatif liquid. Hasil penerapan metode usulan dengan menggunakan data produksi aktual menunjukkan hasil yang cukup bagus, dimana produksi minyak dan air dapat diramalkan secara bersamaan. Metode ini juga dapat meramalkan kelakuan produksi walapun terjadi perubahan skenario operasi produksi di sumur. Kata kunci: brownfields, peramalan produksi, immiscible displacement, kumulatif WOR (Wp/Np) i

ABSTRACT EVALUATION AND PRODUCTION PERFORMANCE PREDICTION METHOD FOR BROWNFIELDS APPLICATION by Dedy Irawan NIM : 22205003 Water drive and water flooding are driving mechanism and production improvement methods that frequently utilized in oil field development. The mechanisms in these processes are identified as immiscible displacement by means there are no interaction between displacing and displaced fluids (water and oil) in their movement. Nowadays most of oil production especially in Indonesia comes from mature fields or Brownfields since the difficulties in founding new ones. The characteristics of the Brownfield are declining in oil production and reservoir pressure, but on the other hand this field has an abundant of data, especially production history. The production history data is very useful and can be used to characterize the reservoir and to predict the production performance. Several production performance methods had been used by the oil industry, they are: Decline Curve Analysis, Water Oil Ratio plot as a function of cumulative oil production and Cut-Cum Plot or X-Plot (plotting water cut function namely X as a function of oil cumulative production). In this thesis a new performance prediction method is developed to improve the existing method for better performance prediction quality. Numerical simulation model was used to evaluate the effect of reservoir characteristics and production operation to the production performance behavior. A new simple and applicative performance prediction method of the well under water drive reservoir or water flooding process was developed based on reservoir simulation results. This method is based on a linear relationship of cumulative WOR (Wp/Np) as a function of time and cumulative WOR as a function of cumulative liquid. Application of the proposed method using actual production data demonstrates good results, which oil and water production can be simultaneously predicted. The proposed method can to be also used when different production operation scenarios were employed. Key word: Brownfields, performance prediction, immiscible displacement, cumulative WOR (Wp/Np), cumulative liquid ii

PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS Tesis S2 yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada pengarang dengan mengikuti aturan HaKI yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin pengarang dan harus disertai dengan kebiasaan ilmiah untuk menyebutkan sumbernya. Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tesis haruslah seizin Direktur Program Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung. iii

Dipersembahkan kepada Ilmu Pengetahuan dan Kejayaan Bangsa Indonesia iv

KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-nya, akhirnya penulis dapat menyelesaikan tesis ini. Tak lupa penulis juga ucapkan terima kasih kepada semua pihak yang ikut membantu kelancaran penyelesaian tugas akhir ini. Penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada pihak-pihak sebagai berikut : 1. Bapak Dr. Ir. Doddy Abdassah dan Prof. Dr. Ir. Pudji Permadi, selaku pembimbing. 2. Bapak Dr. Ir. Leksono Mucharam dan Dr. Ir. Arsegianto, selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Perminyakan, Institut Teknologi Bandung. 3. Seluruh staf pengajar Jurusan Teknik Perminyakan ITB yang telah memberikan ilmu pengetahuan dan pendidikan bagi penulis. 4. Seluruh staf administrasi Jurusan Teknik Perminyakan ITB (Pak Acep Pak Oman, Pak Paryono, Pak Haryanta, Ibu Tuti dan Mbak Yutty). 5. Seluruh rekan-rekan Program Pasca Sarjana (S2) TM ITB. 6. Terima kasih juga buat kedua orang tuaku, Emak, Apak dan adik-adikku Endik dan Yayuk yang selalu aku sayangi. Semoga tesis ini dapat bermanfaat. Bandung, Juni 2007 Penulis v

DAFTAR ISI ABSTRAK.... i ABSTRACT... ii PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS... iii LEMBAR PERSEMBAHAN... iv KATA PENGANTAR... v DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... xii DAFTAR SIMBOL... xiii Bab I. Pendahuluan... 1 I.1. Latar Belakang... 1 I.2. Tujuan Penelitian... 2 I.3. Batasan Masalah... 2 I.4. Metode Penelitian... 3 I.5. Sistematika Penulisan... 3 Bab II Kajian Pustaka... 4 II.1 Metode Evaluasi Kelakuan Produksi Minyak-Air pada Proses Immiscible Displacement... 4 II.1.1 Metode WOR dan WOR derivative... 4 II.1.2 Metode Yortsos dkk.... 8 II.2 Metode Peramalan Produksi... 10 II.2.1 Kurva Penurunan Produksi (DeclineCurve)... 10 II.2.2 Kurva Penurunan Produksi Metode Arps... 10 II.2.3 Metode Plot WOR atau Water cut terhadap Produksi Kumulatif Minyak... 12 II.2.4 Metode Cut Cum Plot (X-plot)... 13 Bab III Pemodelan Mekanisme Pergerakan Air Menggunakan Simulator Numerik... 18 III.1 Spesifikasi Model... 18 III.2 Studi Sensitivitas... 22 vi

DAFTAR ISI (Lanjutan) III.2.1 Model Injeksi pada Reservoir Homogen... 23 III.2.2 Model Injeksi pada Reservoir Heterogen... 23 Bab IV Hasil Dan Evaluasi Studi Sensitivitas... 24 IV.1 Studi Sensititivitas Efek Permeabilitas Vertikal... 24 IV.2 Studi Sensititivitas Efek Laju Alir Total Liquid (Minyak+Air)... 27 IV.3 Studi Sensititivitas Efek Laju Injeksi Air... 30 IV.4 Studi Sensititivitas Efek Ketebalan Reservoir... 33 IV.5 Studi Sensititivitas Efek Rasio Mobilitas (M)... 36 IV.6 Studi Efek Laju Alir Liquid Bervariasi... 39 IV.7 Studi Sensititivitas Efek Posisi Channel... 40 IV.8 Studi Sensititivitas Efek Permeabilitas Channel... 43 IV.9 Studi Efek Laju Alir Liquid Bervariasi dengan Sensitivitas Rasio Mobilitas... 46 Bab V Metode Peramalan Produksi Usulan Dan Studi Kasus... 50 V.1 Metode Peramalan Produksi Usulan... 50 V.2 Studi Kasus... 54 Bab VI Kesimpulan Dan Saran... 61 VI.1. Kesimpulan... 61 VI.2 Saran... 61 vii

DAFTAR GAMBAR Gambar Hal Gambar II.1 Grafik Perbandingan WOR pada proses water coning dan channeling 1... 6 Gambar II.2 WOR dan WOR-derivative pada proses multi layer channeling 6 Gambar II.3 Tipikal WOR dan WOR-derivative pada proses bottom water coning... 7 Gambar II.4 Tipikal WOR dan WOR-derivative pada proses bottom water coning dan channeling dibagian akhir proses... 7 Gambar II.5 Kurva perbandingan permeabilitas minyak-air yang digunakan dalam studi cut-cum plot... 14 Gambar II.6 Contoh cut-cum plot yang dihasilkan dari studi Abdassah-Ershaghi 15 Gambar III.1 Penampang 3 Dimensi Model yang digunakan... 19 Gambar III.2 Hubungan gas terlarut dan Faktor Volume Formasi minyak terhadap tekanan... 19 Gambar III.3 Hubungan Faktor Volume Formasi gas terhadap tekanan... 20 Gambar III.4 Hubungan viskositas gas dan minyak terhadap tekanan... 20 Gambar III.5 Hubungan permeabilitas air dan minyak terhadap saturasi air (sw) 21 Gambar III.6 Hubungan permeabilitas gas dan minyak terhadap saturasi liquid 21 Gambar III.7 Hubungan tekanan kapiler terhadap saturasi air... 22 Gambar IV.1 Grafik hubungan water cut sebagai fungsi dari waktu... 24 Gambar IV.2 Grafik hubungan water cut sebagai fungsi dari produksi kumulatif minyak... 25 Gambar IV.3 Grafik hubungan WOR sebagai fungsi dari waktu... 25 Gambar IV.4 Grafik hubungan WOR sebagai fungsi dari produksi kumulatif minyak... 26 Gambar IV.5 Grafik hubungan WOR kumulatif (Wp/Np) sebagai fungsi dari waktu... 26 Gambar IV.6 Grafik hubungan water cut sebagai fungsi dari waktu... 27 Gambar IV.7 Grafik hubungan water cut sebagai fungsi dari produksi kumulatif minyak... 28 viii

DAFTAR GAMBAR (Lanjutan) Gambar Hal Gambar IV.8 Grafik hubungan WOR sebagai fungsi dari waktu... 28 Gambar IV.9 Grafik hubungan WOR sebagai fungsi dari produksi kumulatif minyak... 29 Gambar IV.10 Grafik hubungan (Wp/Np) sebagai fungsi dari waktu... 29 Gambar IV.11 Grafik hubungan water cut sebagai fungsi dari waktu... 30 Gambar IV.12 Grafik hubungan water cut sebagai fungsi dari produksi kumulatif minyak... 31 Gambar IV.13 Grafik hubungan WOR sebagai fungsi dari waktu... 31 Gambar IV.14 Grafik hubungan WOR sebagai fungsi dari produksi kumulatif minyak... 32 Gambar IV.15 Grafik hubungan (Wp/Np) sebagai fungsi dari waktu... 32 Gambar IV.16 Grafik hubungan water cut sebagai fungsi dari waktu... 33 Gambar IV.17 Grafik hubungan water cut sebagai fungsi dari produksi kumulatif minyak... 34 Gambar IV.18 Grafik hubungan WOR sebagai fungsi dari produksi kumulatif minyak... 34 Gambar IV.19 Grafik hubungan WOR sebagai fungsi dari waktu... 35 Gambar IV.20 Grafik hubungan (Wp/Np) sebagai fungsi dari waktu... 35 Gambar IV.21 Grafik hubungan water cut sebagai fungsi dari waktu... 36 Gambar IV.22 Grafik hubungan water cut sebagai fungsi dari produksi kumulatif minyak... 37 Gambar IV.23 Grafik hubungan WOR sebagai fungsi dari produksi kumulatif minyak... 37 Gambar IV.24 Grafik hubungan WOR sebagai fungsi dari waktu... 38 Gambar IV.25 Grafik hubungan (Wp/Np) sebagai fungsi dari waktu... 38 Gambar IV.26 Grafik hubungan kumulatif WOR dan laju alir liquid serta water cut terhadap waktu... 39 Gambar IV.27 Grafik hubungan kumulatif WOR sebagai fungsi dari produksi kumulatif liquid... 40 ix

DAFTAR GAMBAR (Lanjutan) Gambar Hal Gambar IV.28 Grafik hubungan water cut sebagai fungsi dari waktu... 41 Gambar IV.29 Grafik hubungan water cut sebagai fungsi dari produksi kumulatif minyak... 41 Gambar IV.30 Grafik hubungan WOR sebagai fungsi dari waktu... 42 Gambar IV.31 Grafik hubungan WOR sebagai fungsi dari produksi kumulatif minyak... 42 Gambar IV.32 Grafik hubungan (Wp/Np) sebagai fungsi dari waktu... 43 Gambar IV.33 Grafik hubungan water cut sebagai fungsi dari waktu... 44 Gambar IV.34 Grafik hubungan water cut sebagai fungsi dari produksi kumulatif minyak... 44 Gambar IV.35 Grafik hubungan WOR sebagai fungsi dari waktu... 45 Gambar IV.36 Grafik hubungan WOR sebagai fungsi dari produksi kumulatif minyak... 45 Gambar IV.37 Grafik hubungan (Wp/Np) sebagai fungsi dari waktu... 46 Gambar IV.38 Grafik hubungan laju alir liquid sebagai fungsi dari waktu... 47 Gambar IV.39 Grafik hubungan paroduksi kumulatif liquid sebagai fungsi dari waktu... 47 Gambar IV.40 Grafik hubungan (Wp/Np) sebagai fungsi dari waktu... 48 Gambar IV.41 Grafik hubungan (Wp/Np) sebagai fungsi dari paroduksi kumulatif liquid... 48 Gambar IV.42 Grafik hubungan besarnya slope (Wp/Np) sebagai fungsi dari waktu terhadap laju alir liquid... 49 Gambar V.1 Skema pergerakan air dari sumur injeksi ke sumur produksi.. 50 Gambar V.2 Grafik hubungan laju alir minyak-air dan perbandingan kumulatif produksinya... 53 Gambar V.3 Prosedur perhitungan peramalan produksi menggunakan metode usulan... 53 Gambar V.4 Plot laju alir liquid dan kumulatif liquid sebagai fungsi waktu sumur X-5... 54 x

DAFTAR GAMBAR (Lanjutan) Gambar Hal Gambar V.5 Plot (Wp/Np) sebagai fungsi waktu sumur X-5... 55 Gambar V.6 Plot (Wp/Np) sebagai fungsi (Wp+Np) pada sumur X-5... 55 Gambar V.7 Plot sejarah produksi dan hasil peramalan pada sumur X-5... 56 Gambar V.8 Hasil perbandingan peramalan produksi dengan menggunakan beberapa metode dengan metode usulan pada sumur X-5... 56 Gambar V.9 Plot hubungan perubahan slope (Wp/Np) fungsi waktu terhadap laju alir liquid pada sumur X-5... 57 Gambar V.10 Plot laju alir liquid dan kumulatif liquid sebagai fungsi waktu sumur Y-4... 58 Gambar V.11 Plot (Wp/Np) sebagai fungsi waktu sumur Y-4... 58 Gambar V.12 Plot (Wp/Np) sebagai fungsi (Wp+Np) pada sumur Y-4... 59 Gambar V.13 Plot sejarah produksi dan hasil peramalan pada sumur Y-4... 59 Gambar V.14 Hasil perbandingan peramalan produksi dengan menggunakan beberapa metode dengan metode usulan pada sumur Y-4... 60 Gambar V.15 Plot hubungan perubahan slope (Wp/Np) fungsi waktu terhadap laju alir liquid pada sumur Y-4... 60 xi

DAFTAR TABEL Tabel Hal Tabel III.1 Parameter yang digunakan dalam korelasi Corey... 22 Tabel IV.1 Hasil perhitungan slope (Wp/Np) sebagai fungsi dari waktu terhadap laju alir liquid yang berbeda... 49 Tabel V.1 Parameter dan arti fisik proses penurunan produksi minyak di sumur 50 xii

DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN Simbol Bg = faktor volume formasi gas, bbl/scf Bgi = faktor volume formasi gas pada kondisi awal,bbl/scf Bo = faktor volume formasi minyak, bbl/stb Boi = faktor volume formasi minyak pada kondisi awal, bbl/scf Bw = faktor volume formasi air, bbl/stb b = konstanta decline Di = laju penurunan produksi dq/dt = perubahan laju alir terhadap waktu h = ketebalan reservoir, ft kh = permeabilitas horizontal, md kv = permeabilitas vertikal, md Np = produksi kumulatif minyak, STB qt = laju produksi saat t, BOPD qi = laju alir mula-mula (initial), BOPD Swi = saturasi air awal, fraksi Swc = saturasi air conat, fraksi t = waktu, hari t = selisih waktu, hari Wp = produksi kumulatif air, BBL xiii