STUDI KELAYAKAN PENERAPAN INJEKSI SURFAKTAN DAN POLIMER DI LAPANGAN X MENGGUNAKAN SIMULATOR NUMERIK TESIS Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung Oleh EMA FITRIANI NIM : 22204017 PROGRAM STUDI TEKNIK PERMINYAKAN FAKULTAS ILMU KEBUMIAN DAN TEKNOLOGI MINERAL INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2007
STUDI KELAYAKAN INJEKSI SURFAKTAN DAN POLIMER DI LAPANGAN X MENGGUNAKAN SIMULATOR NUMERIK Oleh EMA FITRIANI NIM: 22204017 Program Studi Teknik Perminyakan Institut Teknologi Bandung Menyetujui Tanggal... Pembimbing I Pembimbing II (Dr. Ir Asep Kurnia Permadi) (Dr. Ir Taufan Marhaendrajana)
ABSTRAK Injeksi surfaktan-polimer saat ini telah menjadi salah satu metode peningkatan perolehan minyak yang mulai banyak digunakan. Mengingat efektivitas injeksisurfaktan-polimer sangat tergantung pada karakteristik reservoir (heterogenitas batuan dan interaksi fluida-batuan) maka pemodelan menggunakan simulasi adalah metode terbaik untuk mengevaluasi keberhasilan metode EOR ini disuatu lapangan minyak. Berkaitan dengan hal tersebut, penelitian ini dilakukan guna mengetahui kelayakan injeksi surfaktan dan polimer di Lapangan X menggunakan simulator numerik ECLIPSE 100 Black Oil. Penelitian dilakukan dengan menggunakan beberapa skenario sensitivitas injeksi, berupa perubahan konsentrasi dan volume slug pada injeksi surfaktan, injeksi polimer dan gabungan keduanya. Sensitivitas konsentrasi injeksi surfaktan sebesar 10 ppm, 25 ppm, 50 ppm, 75 ppm, 100 ppm, 200 ppm, 500 ppm dan 1000 ppm. Sedangkan konsentrasi injeksi polimer yang digunakan sebesar 100 ppm, 500 ppm, 700 ppm dan 1000 ppm. Sensitivitas volume slug injeksi direpresentasikan dengan lamanya waktu proses penginjeksian yaitu 2, 3, 4, 6, 8 dan 15 bulan. Dari hasil sensitivitas yang telah dilakukan diperoleh hasil yang optimum untuk injeksi polimer adalah konsentrasi 700 ppm sedangkan injeksi surfaktan 200 ppm. Injeksi gabungan surfaktan-polimer dilakukan dengan menggunakan konsentrasi polimer tetap sebesar 100 ppm dan surfaktan bervariasi. Perolehan minyak paling optimum untuk Lapangan X diperoleh dengan injeksi gabungan surfaktan-polimer pada konsentrasi polimer 100 ppm dan surfaktan 10 ppm. iii
ABSTRACT Surfactant-polymer flooding as an alternative method for enhancing the oil recovery has been used in oil industry. The effectiveness of surfactant-polymer flooding are depend on reservoir characteristics (rock heterogenity and fluid-rock interaction) so reservoir modeling utilizes reservoir simulation software is the best method to evaluate suitability of this method in oil field. The purpose of our research is to find out the suitability of surfactant and polymers flooding in field X using ECLIPSE 100 Black Oil numeric simulator. Our research used several injections scenario sensitivity in the form of concentration and slug volume variation on surfactant, polymer flooding, and their combination. Sensitivity surfactant flooding is done at variation concentration 10 ppm, 25 ppm, 50 ppm, 75 ppm, 100 ppm, 200 ppm, 500 ppm and 1000 ppm. While concentration sensitivity polymer flooding used 100 ppm, 500 ppm, 700 ppm, 1000 ppm. Slug volume sensitivity represent with extended time process injecting that is 2, 3, 4, 6, 8 and 15 month. From the optimum polymer flooding is 700 ppm while surfactant flooding 200 ppm. Polymer-surfactant flood conduct use constant polymer concentration at 100 ppm with various surfactant concentrations. The optimum oil recovery for field X resulted by injecting surfactant-polymer at 100 ppm polymer and 10 ppm surfactant concentration case. iv
KATA PENGANTAR Bismillahirrahmanirrahim. Alhamdulillah Puji Syukur kehadirat Allah SWT, shalawat beriring salam senantiasa disampaikan buat nabi besar Muhammad SAW, Keluarga, para Sahabat serta kaum Muslimin dan Muslimat seluruhnya yang tetap berpegang teguh pada agama Allah SWT. Puji syukur atas rahmat dan hidayah-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis dengan judul: Studi Kelayakan Injeksi Surfaktan Dan Polimer Di Lapangan X Menggunakan Simulator Numerik Tesis ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Teknik dalam Program Studi Perminyakan pada Fakultas Ilmu Kebumian dan Teknologi Mineral, Institut Teknologi Bandung. Dalam menyelesaikan tesis ini penulis telah berusaha semaksimal mungkin sesuai dengan kemampuan disiplin ilmu yang dimiliki penulis dan dukungan moril dari berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada: 1. Papa dan Mama yang telah banyak memberikan doa dan motivasi baik moral maupun material selama penyelesaian tesis ini. 2. Dr. Ir Leksono Mucharam, selaku Ketua Program Studi Teknik Perminyakan Institut Teknologi Bandung. 3. Dr. Ir Asep Kurnia Permadi, selaku dosen pembimbing I, yang telah banyak memberikan motivasi, waktu dan bimbingannya demi tercapainya tesis ini. 4. Dr. Ir Taufan Marhaendrajana, selaku pembimbing II, yang senantiasa memberikan perhatian dan motivasi kepada penulis hingga sempurnanya tesis ini. 5. Dedy Irawan ST, selaku teman sekaligus orang yang telah banyak membantu penulis dalam segala hal, termasuk penyelesaian tesis ini. 6. Dosen dan Staf Administrasi Program Studi Teknik Perminyakan ITB. i
7. Adikku Dani yang telah memberikan banyak bantuan baik langsung maupun tidak langsung kepada penulis. 8. Triyono dan Andri Lutfhi, selaku teman yang telah memberikan saran dan idenya. Akhirul kalam, terimakasih sekali lagi penulis ucapkan kepada semua pihak yang telah membantu penulis secara langsung ataupun tidak, semoga Allah SWT membalas dengan pahala yang berlipat ganda. Amien. Tesis ini tidak luput dari kekurangan dan kesilapan baik dalam penyajian maupun dalam susunannya, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun guna kesempurnaan Tesis ini. Jazzakumullah Khairan Katsira Wassalamu alaikum warahmatullahiwabarakatuhu. Bandung, Juni 2007 Penulis ii
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... i ABSTRAK.... iii ABSTRACT... iv DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR TABEL... x DAFTAR LAMPIRAN... xii BAB I. PENDAHULUAN... 1 I.1. Latar Belakang... 1 I.2. Tujuan Penelitian... 2 I.3. Batasan Masalah... 2 I.4. Metode Penelitian... 2 I.5. Sistematika Penulisan... 3 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA... 4 II.1 Geologi Regional Lapangan X... 4 II.2 Injeksi Kimia... 9 II.2.1. Injeksi Polimer... 10 II.2.1.1. Jenis Polimer yang Digunakan untuk Injeksi... 11 II.2.1.2. Interaksi Polimer Dengan Batuan... 13 II.2.1.3. Absorbsi Polimer... 13 II.2.1.4. Screening Polimer... 15 II.2.1.5. Parameter aliran... 16 II.2.1.6. Viskositas... 16 II.2.1.7. Mobilitas... 17 II.2.1.8. Faktor Penurunan Permeabilitas... 18 II.2.2 Injeksi Surfaktan... 19 II.2.2.1. Jenis Surfaktan yang Digunakan Untuk Injeksi. 22 II.2.2.2. Konsentrasi Slug Surfaktan... 22 II.2.2.3. Screening Surfaktan... 24 II.2.2.4. Mekanisme Surfaktan Dengan Fluida-Batuan... 24 v
DAFTAR ISI (Lanjutan) II.2.2.5 Adsorbsi Surfaktan... 25 BAB III. PEMODELAN DAN KARAKTERISASI RESERVOIR... 27 III.1. Routine Core Analysis... 27 III.2. Special Core Analysis (SCAL)... 30 III.2.1. Permeabilitas Relatif... 31 III.2.2. Tekanan Kapiler... 40 III.3. PVT Analysis... 44 III.4. Welltest Analysis... 47 III.5. Pembuatan Model... 50 III.6. Inisialisasi... 52 III.7. History Matching... 52 III.8. Screening EOR... 59 BAB IV. OPTIMALISASI PRODUKSI DENGAN INJEKSI SURFAKTAN DAN POLIMER... 62 IV.1. Skenario Produksi Dengan Injeksi Air... 62 IV.2. Skenario Produksi Dengan Injeksi Polimer... 62 IV.3. Skenario Produksi Dengan Injeksi Surfaktan... 68 IV.4. Skenario Produksi Dengan Injeksi Surfaktan-Polimer... 69 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN... 73 V.1. Kesimpulan... 73 V.2. Saran... 73 DAFTAR PUSTAKA... 74 LAMPIRAN... 76 vi
DAFTAR GAMBAR Gambar Hal II.1. Peta Lokasi Lapangan X... 4 II.2. Mekanisme proses Injeksi Surfaktan-Polimer... 10 II.3. Struktur polimer polyacrylamide... 12 II.4. Pengaruh konsentrasi terhadap derajat adsorbsi... 15 II.5. Viskositas terhadap konsentrasi polimer... 16 II.6. Hubungan Konsentrasi Surfaktan dengan Tegangan Permukaan Minyak- Air... 23 II.7. Mekanisme Injeksi Surfaktan pada Tinjauan Mikro... 25 II.8. Pengaruh Konsentrasi Surfaktan Terhadap Adsorbsi... 26 III.1. Hubungan Porositas-Permeabilitas Core Zona A... 28 III.2. Histogram Porositas terhadap Frekuensi Core Zona A... 28 III.3. Histogram Permeabilitas terhadap Frekuensi Core Zona A... 29 III.4 Hubungan Porositas-Permeabilitas Core Zona B... 29 III.5 Histogram Porositas terhadap Frekuensi Core Zona B... 30 III.6 Histogram Permeabilitas terhadap Frekuensi Core Zona B... 30 III.7 Permeabilitas relatif air-minyak Zona D, E, dan F... 32 III.8 Permeabilitas relatif air- minyak Zona Dc... 33 III.9 Permeabilitas relatif air- minyak Zona B... 34 III.10 Permeabilitas relatif air-minyak Zona A... 35 III.11 Permeabilitas relatif gas-minyak Zona D, E, dan F... 36 III.12 Permeabilitas relatif gas-minyak Zona Dc... 37 III.13 Permeabilitas relatif gas-minyak Zona B... 38 III.14 Permeabilitas relatif gas-minyak Zona A... 39 III.15 Tekanan kapiler seluruh sampel... 41 III.16 Tekanan kapiler Zona D, E dan F... 42 III.17 Tekanan kapiler Zona Dc... 42 III.18 Tekanan kapiler Zona B... 43 III.19 Tekanan kapiler Zona A... 43 III.20 Data pengujian sumur T-008... 48 vii
DAFTAR GAMBAR (Lanjutan) III.21 Horner Plot Sumur T-008... 48 III.22 Plot log-log Sumur T-008... 49 III.23 Horner Plot Sumur T-132... 49 III.24 Plot log-log Sumur T-132... 50 III.25 Model Reservoir Lapangan X 3 Dimensi dalam bentuk grid... 51 III.26 History matching Tekanan Reservoir... 53 III.27 History matching Produksi Minyak... 53 III.28 History matching Produksi Air... 54 III.29 History matching Produksi Gas... 54 III.30 History matching Water Cut... 55 III.31 Penyebaran Saturasi Minyak Zona F (Awal)... 56 III.32 Penyebaran Saturasi Minyak Zona F (Akhir)... 56 III.33 Penyebaran Saturasi Minyak Zona E (Awal)... 56 III.34 Penyebaran Saturasi Minyak Zona E (Akhir)... 57 III.35 Penyebaran Saturasi Minyak Zona D (Awal)... 57 III.36 Penyebaran Saturasi Minyak Zona D (Akhir)... 57 III.37 Penyebaran Saturasi Minyak Zona B (Awal)... 58 III.38 Penyebaran Saturasi Minyak Zona B (Akhir)... 58 III.39 Penyebaran Saturasi Minyak Zona A (Awal)... 58 III.40 Penyebaran Saturasi Minyak Zona A (Akhir)... 59 III.41 Surfaktan Dan Polimer Pilot Area... 61 IV.1 Produksi kumulatif minyak yang diperoleh dari sumur produksi menggunakan beberapa sensitivitas injeksi polimer... 63 IV.2 Produksi kumulatif minyak yang diperoleh dari sumur produksi menggunakan slug pada injeksi polimer... 65 IV.3 Laju alir produksi minyak yang diperoleh dari sumur produksi menggunakan slug pada injeksi polimer.... 65 IV.4 Produksi kumulatif minyak disumur menggunakan beberapa sensitivitas pada injeksi polimer... 66 viii
DAFTAR GAMBAR (Lanjutan) IV.5 Laju alir produksi minyak disumur menggunakan beberapa sensitivitas pada injeksi polimer... 66 IV.6 Plot Laju alir produksi minyak dan air pada sumur T-002... 67 IV.7 Laju alir Produksi minyak dan air pada sumur T-003... 67 IV.8 Produksi kumulatif minyak yang diperoleh dari sumur produksi menggunakan beberapa sensitivitas injeksi surfaktan... 68 IV.9 Produksi kumulatif minyak yang diperoleh dari sumur produksi menggunakan slug pada injeksi surfaktan.... 69 IV.10 Produksi kumulatif minyak yang diperoleh dari sumur produksi menggunakan slug pada injeksi surfaktan-polimer... 70 IV.11 Produksi kumulatif minyak disumur menggunakan beberapa sensitivitas dari penggabungan keduanya.... 70 IV.10. Laju alir produksi minyak disumur menggunakan beberapa sensitivitas dari penggabungan keduanya.... 71 IV.13. Plot produksi Kumulatif minyak yang diperoleh dari sumur produksi menggunakan konsentrasi surfaktan 100 ppm dan polimer 100 ppm... 72 ix
DAFTAR TABEL Tabel Hal III.1 Data Routine Core Analysis... 27 III.2 Data Permeabilitas Relatif Sumur T-090, T-105 dan T-107... 31 III.3 Permeabilitas relatif air-minyak Zona D, E, dan F... 32 III.4 Permeabilitas relatif air-minyak Zona Dc... 33 III.5 Permeabilitas relatif air- minyak Zona B... 34 III.6 Permeabilitas relatif air- minyak Zona A... 35 III.7 Permeabilitas relatif gas-minyak Zona D, E, dan F... 36 III.8 Permeabilitas relatif gas-minyak Zona Dc... 37 III.9 Permeabilitas relatif gas-minyak Zona B... 38 III.10 Permeabilitas relatif gas-minyak Zona A... 39 III.11 Data Tekanan Kapiler... 40 III.12 Data tekanan kapiler Sumur T-090... 40 III.13 Data tekanan kapiler Sumur T-105... 41 III.14 Data tekanan kapiler Sumur T-107... 41 III.15 Data PVT Lapangan X... 44 III.16 Input korelasi PVT Lapangan X... 45 III.17 Komposisi fluida reservoir Zona D, E, dan F... 46 III.18 Komposisi fluida reservoir Zona Dc... 46 III.19 Komposisi fluida reservoir Zona B... 47 III.20 Komposisi fluida reservoir Zona A... 47 III.21 Pembagian lapisan menurut simulasi... 51 III.22 Perbandingan hasil OOIP perlapisan di Lapangan X... 52 III.23 Pembagian Lapisan Yang Di perforasi Perzona... 55 III.24 Teknik Screening Lapangan X Perlapisan... 59 III.25 Metode EOR yang bisa diterapkan di Lapangan X... 60 IV.1 Tabulasi potensi pengembangan pilot area pada Lapangan X... 62 IV.2 Produksi Kumulatif minyak yang diperoleh dari sumur produksi menggunakan beberapa sensitivitas injeksi polimer... 63 x
DAFTAR TABEL (Lanjutan) IV.3 Laju alir produksi minyak yang diperoleh dari sumur produksi menggunakan beberapa sensitivitas injeksi polimer... 64 IV.4 Produksi Kumulatif minyak yang diperoleh dari sumur produksi menggunakan slug pada injeksi polimer... 64 IV.5 Laju produksi minyak yang diperoleh dari sumur produksi menggunakan slug pada injeksi polimer... 65 IV.6 Produksi kumulatif minyak yang diperoleh dari sumur produksi menggunakan beberapa sensitivitas injeksi surfaktan.... 68 IV.7 Produksi kumulatif minyak yang diperoleh dari sumur produksi menggunakan slug pada injeksi surfaktan... 69 IV.8 Produksi kumulatif minyak yang diperoleh dari sumur produksi menggunakan beberapa sensitivitas dari penggabungan keduanya... 70 IV.9 Laju alir produksi minyak yang diperoleh dari sumur produksi menggunakan beberapa sensitivitas dari penggabungan keduanya... 71 IV.10. Produksi Kumulatif minyak yang diperoleh dari sumur produksi menggunakan konsentrasi surfaktan 100 ppm dan polimer 100 ppm... 72 xi
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran Hal Gambar A.1 History matching Produksi Minyak T-001.. 76 Gambar A.1 History matching Produksi Minyak T-001... 76 Gambar A.2 History matching Produksi Minyak T-002... 76 Gambar A.3 History matching Produksi Minyak T-003... 77 Gambar A.4 History matching Produksi Minyak T-004... 77 Gambar A.5 History matching Produksi Minyak T-005... 77 Gambar A.6 History matching Produksi Minyak T-006... 78 Gambar A.7 History matching Produksi Air T-001... 78 Gambar A.8 History matching Produksi Air T-002... 78 Gambar A.9 History matching Produksi Air T-003... 79 Gambar A.10 History matching Produksi Air T-004... 79 Gambar A.11 History matching Produksi Air T-005... 79 Gambar A.12 History matching Produksi Air T-006... 80 Gambar A.13 History matching Produksi Gas T-001... 80 Gambar A.14 History matching Produksi Gas T-002... 80 Gambar A.15 History matching Produksi Gas T-003... 81 Gambar A.16 History matching Produksi Gas T-004... 81 Gambar A.17 History matching Produksi Gas T-005... 81 Gambar A.18 History matching Produksi Gas T-006... 82 xii