BAB III

DASAR TEORI

3.1 Prinsip Dasar Gas Lift

Tujuan operasi gas lift secara umum adalah untuk menciptakan “drawdown” sedemikian rupa sehingga reservoir mampu mengalirkan sejumlah fluida seperti yang diinginkan. Faktor utama yang menentukan dalam metode gas lift adalah perbandingan jumlah gas dengan cairan (GLR atau Gas Oil Ratio) formasi pada sumur tersebut sudah lebih kecil dari GLR optimum, di samping adanya penurunan tekanan dalam reservoirnya. Maka dengan menginjeksikan gas bertekanan tinggi ke dalam tubing melalui annulus, menyebabkan densitas cairan di dalam tubing menurun dan gradient tekanan dalam kolom tubing juga menurun, akhirnya timbul perbedaan tekanan antara reservoir dengan tekanan dasar sumur (drawdown) yang lebih besar dari sebelumnya dan mengakibatkan mengalirnya minyak dari reservoir ke permukaan, atau dapat pula digunakan untuk menambah laju produksi total pada sumur minyak yang masih flowing tetapi laju produksinya kecil. Berdasarkan system penginjeksian gasnya, sumur gas lift dapat dibedakan menjadi dua yaitu continous gas lift dan intermitten, hal tersebut tergantung pada productivity index dan tekanan reservoirnya.

3.1.1 Sumur Gas Lift Menurut Penginjeksiannya

a. Continuous Gas Lift

Dalam metode ini, gas diinjeksikan secara terus menerus ke dalam titik injeksi pada kedalaman tertentu, sehingga terjadi pencampuran antara gas yang diinjeksikan, dengan fluida sumur di dalam tubing.

Proses yang terjadi hampir sama dengan sembur alam, yang berbeda adanya dua gradient tekanan alir di kolom tubing, yaitu gradient tekanan alir di atas titik injeksi (Gfa) dimana GLR-nya adalah GLR murni ditambah jumlah gas yang diinjeksikan, dan gradari sumur gradient tekanan alir di bawah titik injeksi (Gfb) yang merupakan GLR murni dari sumur terebut. Dasar operasi Continuous Gas Lift adalah kesetimbangan tekanan alir antara Pwf dan tekanan yang dibutuhkan untuk mengalirkan fluida sampai permukaan.

Pwf = Pwh + Gfa (L) + Gfb (D – L)

Dimana :

Pwf : Tekanan alir dasar sumur (psi)

Pwf : Tekanan kepala sumur (psi)

Gfa : Gradien tekanan alir di atas titik injeksi (psi/ft)

Gfb : Gradien tekanan alir di bawah titik injeksi (psi/ft)

L : Kedalaman titik injeksi (ft)

D : Kedalaman total sumur (ft)

Continuous gas lift digunakan pada sumur yang mempunyai PI (Productivity Index) dan Pwf besar, serta kolom fluida di dalam sumur minimal 10 % dari kedalaman total sumur.

b. Intermitten Lift

Digunakan pada sumur yang mempunyai Pwf dan PI rendah atau salah satunya rendah. Dalam system ini produksi dilakukan secara terputus-putus dan didesain untuk memproduksi pada laju sebesar fluida yang masuk ke lubang sumur dari formasi.

Dalam system intermitten, fluida dibiarkan terakumulasi dan bertambah di dalam tubing pada dasar sumur, selama proses penutupan sumur. Secara periodic , gelembung besar dari gas injeksi brtekanan tinggi, diinjeksikan dengan cepat kedalam tubing di bawah kolom fluida dan kolom fluida akan terdorong ke permukaan. Frekuensi penutupan atau shut-in intermitten, ditentukan oleh jumlah waktu ya diperlukan oleh slug liquid masuk kedalam tubing. Lama periode injeksi gas tergantung slug cairan ke permukaan.

Ada emat kategori pemakaian gas lift yang dianjurkan berdasarkan PI dan BHP, yaitu :

Tabel 2.1

Kriteria Penentuan Sistem Injeksi (Pudjo sukarno, 1990)

PI BHP Sistem Injeksi

Tinggi Tinggi Continuous

Tinggi Rendah Intermittent

Rendah Tinggi Intermittent

Rendah Rendah Intermittent

Dimana :

PI tinggi > 0,5 bbl/hari/psi

PI rendah < 0,5 bbl/hari/psi

BHP tinggi, dapat mengangkat kolom cairan mminimal 70 % dari kedalaman sumur

BHP rendah, berarti kolom cairan yang terangkat kurang dari 70 %

3.1.2. Sumur Gas Lift Berdasarkan Instalasinya

Berdasarkan instalasinya maka sumur gas lift dibedakan menjadi tiga yaitu :

a.    Open installation

b.    Semi closed installation

c.    Closed installation

3.1.2.1. Open Instalation

Adalah instalasi sumur gas lift dimana instalasi tersebut tidak dilengkapi dengan packer dan standing valve, sehingga tekanan injeksi akan berpengaruh langsung terhadap formasi. Instalasi jenis ini umumnya digunakan pada sumur gas lift dengan system injeksi yang continuous flow.

3.1.2.2. Semi Closed Instalation

Adalah instalasi sumur gas lift yang instalasinya telah dilengkapi dengan packer, tetapi tanpa standing valve, instalasi ini umumnya digunakan untuk sumur gas lift dengan system gas injeksi yang continuous maupun yang intermittent flow.

Adapun fungsi packer pada instalasi ini adalah :

a.    Menghilangkan pengaruh tekanan langsung dari gas injeksi terhadap formasi

b.    Pada saat gas injeksi ditutup karena alas an tertentu cairan dari formasi tidak mengisi kolom cairan.

3.1.2.3. Closed Instalation

Adalah instalasi sumur gas lift yang telah dilengkapi packer dan standing valve pada rangkaian tubing di bawah operating gas lift valve. Instalasi ini akan efektif bila digunakan untuk sumur gas lift dengan system injeksi yang intermittent flow. Adapun fungsi standing valve adalah untuk menahan tekanan balik dari kolom fluida apabila tekanan tersebut lebih besar dari tekanan dasar sumur. Sumur gas lift menurut instalasinya dapat dilihat pada

3.1.3. Sumur Gas Lift Menurut aliran Produksinya

2.1.3.1. Tubing Flow

Pada keadaan normal atau standar, tubing flow akan dipilih untuk dilakukan, dimana gas diinjeksikan melalui casing dan laju alir produksi dari dasar sumur ke permukaan melalui tubing. Pemeliharaan ini berlaku apabila laju alir produksi dari sumur tersebut masih dalam range diameter tubing yang tersedia dilapangan tersebut.

3.1.3.2. Casing Flow

Apabila laju alir produksi lebih besar dari batasan diameter tubing yang ada, maka sumur diproduksikan dengan cara menginjeksikan gas bertekanan tinggi ke dalam tubing, sedangkan laju alir produksi dari dasar sumur ke permukaan mengalir melalui casing (annulus).

3.2 Mekanika Katup Sembur Buatan

Pada operasi sumur sembur alam, peralatan utama yang menentukan jumah gas yang masuk dari annulus ke dalam tubing adalah katup sembur buatan. Katup ini membuka dan menutup secara mekanis dan operasinya dipengaruhinya oleh tekanan injeksi gas, tekanan tubing, tekanan dome, dan geometri peralatan dalam katup. Pembukaan dan penutupan harus dilakukan seteliti mungkin, terutama untuk katup-katup unloading. Sehingga secara keseluruhan akan dapat dihasilkan operasi sembur buatan yang berhasil. Urutan proses unloading dapat dilihat pada gambar di bawah ini :

Pada gambar menunjukan proses unloading dari katup sembur buatan kontinyu yang dilengkapi dengan 4 buah katup. Fungsi katup-katup tersebut adalah

a.    Katup unloading, yang berfungsi sebagai jalan masuk gas dari annulus ke tubing, untuk mendorong cairan yang semula digunakan untuk mematikan sumur.

b.    Katup operasi, yang berfungsi sebagai jalan masukk gas dari annulus ke tubing, untuk mendorong fluida reservoir kepermukaan.

c.    Katup tambahan (kalau ada), yang berfungsi bagai katup operasi apabila tekanan static turun.

Pada tahap pertama, injeksi gas akan mengaktifkan katup-katup unloading

Sehingga cairan untuk mematikan sumur terangkat ke permukaan dan permukaan cairan dalam annulus akan turun.

Pada tahap selanjutnya, setelah semua katup unloading secara bergantian terbuka, permukaan cairan dalam annulus akan mencapai katup operasi. Katup oprasi akan terbuka selama injeksi dan gas injeksi akan masuk ke dalam tubing secara kontinyu. Hal ini dapat terjadi apabila tekanan injeksi gas (dalam annulus) lebih besar dari tekanan aliran dalam tubing. Oleh karena itu, letak katup operasi ditempatkan pada suatu kedalaman, sehingga tekanan aliran dalam tubing lebih kecil dari tekanan injeksi gas di annulus. Penempatan katup operasi ini ditentukan dari titik keseimbangan yaitu titik dimana tekanan aliran di tubing sama dengan tekanan injeksi gas di annulus, setelah dikurangi dengan tekanan diferensial sebesar 50-100 psi.

3.3 Keuntungan dan Kerugian Sumur Gas Lift

3.3.1. Keuntungan Sumur Gas Lift

a. Biaya peralatan dan perawatan yang lebih murah dibandingkan dengan metode pengankatan buatan lainnya.

b. System dapat didesign untuk berbagai laju aliran

c. Dapat dipakai pada seluruh kondisi jenis sumur (sumur tegak, miring, mupun dalam)

d. Flexibilitas tinggi

e. Waktu opersi panjang karena tidak ada alat yang bergerak

f. Biaya operasi rendah

g. Laju produksi dapat dikontrol dipermukaan.

3.3.2. Kerugian Sumur Gas Lift

a. Investasi awal cukup besar, terutama bila harus memakai kompresor

b. Bila gas yang dipakai bersifat korosif, maka dibutuhkan unit penetral

c. Sukar dioperasikan apabila permuaan cairan di dalam tubing sudah rendah

d. Pada dual completion dengan jarak zona yang jauh dan diameter casing kecil

e. Harus terdapat gas yang mencukupi.

3.4. Peralatan Gas Lift

3.4.1 Peralatan Gas Lift di Bawah Permukaan

Peralatan bawah permukaan metode gas lift tidak jauh berbeda dengan peralatan pada sumur sembur alam, hanya saja yang membedakan hanyalah diperlukannya valve-valve gas lift. Peralatan bawah permukaan diantaranya :

a.    Gas Lift Valve

Katup ini akan membuka dan menutup secara mekanis dan operasinya dipengaruhi oleh tekanan injeksi gas, tekanan tubing, tekanan dome dan geometri peralatandalam katup. Secara umum prinsip kerja katup gas lift ini adalah elemen yang merupakan alat pengontrol untuk membuka dan menutup valve yang disebut bellow. Jika tekanan tubing lebih besar dari pada tekanan bellow akan tertekan ke atas dan stem akan ditahan diatas oleh pegas (spring) sehingga valve terbuka.

b.    Dummy Valve

Merupakan valve-valve yang dipasang pada mandrel-mandrel sebagaii tempat duduk gas lift kelak yang ada di dalam tubing dan digunakan sebagai pengganti gas lift valve ketika belum terpasang.

c.    Mandrel

Merupakan suatu bagian dari rangkaian pipa produksi yang setiap satu valve, memerlukan satu mandrel. Mandrel dapat dibedakan menjadi dua macam yaitu conventional mandrel dan slide pocket mandrel

d.    Standing Valve

Dipasang pada instalasi intermittent flow gas lift yang berfungsi sebagai penahan fluida yang telah masuk ke dalam tubing agar tidak kembali lagi ke formasi pada saat injeksi dihentikan.

Berdasarkan pemasangannya, gas lift valve dapat pula dibedakan menjadi dua macam, yaitu :

a.    Standard gas lift valve, merupakan valve yang dipasang bersama-sama dengan tubing dan tidak dapat diambil tanpa menggunakan tubing.

b.    Retrivable gas lift valve, merupakan valve yang dipasang dengan menggunakan metode wire line

3.4.2 Peralatan Gas Lift di Atas Permukaan

Peralatan di atas permukaan adalah semua peralatan yang diperlukan untuk proses injeksi gas ke dalam sumur yang terletak di permukaan, peralatan tersebut adalah sebagai berikut :

a.    Well Head

Well head sebenarnya bukan alat khusus pada operasi gas lift, tetapi juga digunakan pada metode sembur alam, well head digunakan sebagai tempat menggantungnya tubing dan casing, di samping itu juga sebagai tempat dudukan chrismas tree.

b.    Gas Lift Chrismas Tree

Berfungsi untuk mengatur laju produksi minyak, mengontrol tekanan reservoir dan untuk mengatur jumlah gas serta tekanan gas yang masuk ke dalam sumur.

c.    Gas Compressor

Berfungsi untuk pembuatan gas bertekanan tinggi yang nantinya akan digunakan untuk penginjeksian gas pada sumur-sumur gas lift. Gas bertekanan tinggi tersebut berasal dari gas-gas bertekanan rendah yang terikut produksi pada saat memproduksi minyak (gas solution) dan sebagai pemisah dari separator. Gas yang dihasilkan biasanya bertekanan rendah, oleh karena itu diperlukan kompresor untuk menaikkan tekanan gas dan kemudian diinjeksikan ke dalam sumur.

d.    Stasiun Distribusi

1.    Stasiun Distribusi Langsung

Pada system ini gas dari compressor disalurkan langsung menuju sumur – sumur produksi. Kelemahan system ini yaitu bila kebutuhan gas untuk masing-masing sumur tidak sama sehingga kurang efisien

2.    Stasiun Distribusi Langsung dengan Pipa Induk

System ini lebih ekonomis karena panjang pipa dapat diperpendek. Karena stasiun satu dengan stasiun yang lainnya, maka bila salah satu stasiun sedang dilakukan penginjeksian gas, maka sumur yang lain terpengaruh.

3.    Stasiun Distribusi Dalam Stasiun Distribusi

System ini sangat efektif sehingga banyak digunakan. Gas dikirim dari stasiun kompresor ke stasiun distribusi kemudian dibagi kepada sumur – sumur dengan menggunakan pipa.

e.    Peralatan Pengontrol

1.    Choke dan Regulator

Choke adalah alat yang digunakan untuk mengatur jumlah yang diinjksikan, sehingga dalam waktu tertentu (saat valve terbuka) gas tersebut dapat mencapai harga tekanan yang dibutuhkan. Choke control dilengkapi pula dengan regulator yang berfungsi untuk membatasi jumlah gas yang dibutuhkan. Bila gas injeksi cukup maka regulator akan menutup.

2.    Time Cycle Control

Alat ini digunakan untuk mengontrol laju alir gas injeksi dalam intermittent gas lift untuk interval waktu tertentu. Time cycle control dapat diatur sesuai dengan yang diinginkan.

3.5      Perencanaan Pengangkatan Buatan Dengan Metode Gas Lift.

3.5.1         Tujuan

Perencanaan instalasi gas lift yang umum berdasarkan prinsip2 :

1. Valve sebagai titik injeksi atau biasa disebut Operating Valve harus diletakkan sedalam mungkin sesuai;

a) tekanan injeksi gas yang tersedia

b) rate gas dan produksi minyak / liquid yang diinginkan

2. Valve-valve yang bertindak sebagai unloading ;

a) hanya merupakan sarana menuju ke operating valve.

b) unloading valve dalam keadaan normal harus selalu tertutup.

c) hanya satu valve saja yang terbuka yakni Operating Valve.

d) semua valve di set di permukaan pada temperatur 60 oF

e)  tekanan setting dikoreksi terhadap temperature didalam sumur.

f)   valve-valve tersebut akan berurutan tertutup mulai dari yang paling atas dan terus kebawah selama gas diinjeksikan menuju ke Operating Valve.

g)  hanya ada 1 (satu) valve terbuka sebagai titik injeksi.

3. Operating valve harus yang paling dalam.

Hal-hal yang harus ditentukan terlebih dahulu sebelum melakukan perencanaan gas lift adalah menentukan caa gas lift mana yang akan dilakukan, continous atau intermittent gas lift.

 Untuk itu perlu ditinjau :

1.      Produktivitas sumur (PI)

2.      Tekanan statis dasar sumur (SBHP)

Batasan-batasan secara relative yang sering digunakan untuk :

PI besar adalah apabila PI > 0,5

PI kecil adalah apabila PI < 0,5

SBHP besar apabila SBHP akivalen 70% ketinggian kolom fluida

SBHP kecil apabila ekivalen 40% ketinggian kolom fluida.

Valve yang dipasang pada tubing, antara satu dengan yang lainnya mempunyai jarak tertentu dan letak dari pada valve dipengaruhi oleh :

                              1.      Tekanan gas yang tersedia untuk proses unloading

                              2.      Gradient fluida dalam sumur pada saat unloading

                              3.      Inflow performance sumur pada saat unloading

                              4.      Fluida level dalam casing

                              5.      Tekanan dasar sumur dan karakteristik produksi sumur.

3.5.2       Langkah Kerja

1.  Penentuan Titik Injeksi (POI)

a.       Plot kedalaman vs pressure pada kertas grafik yang berskala sama dengan skala kurva Vertical Flowing Gradient.

b.       Plot Pws pada kedalaman sumur.

c.       Tentukan besar produksi yang diinginkan (yang mungkin)

d.       Dari PI yang diketahui, tentukan Pwf berdasarkan besarnya produksi yang diinginkan, dan plot Pwf pada garis kedalaman sumur

e.       Tentukan kemiringan kurva Vertical Flowing (static) Gradient dari liquid yang terdapat dalam tubing, dan tarik garis gradient tersebut dari Tekanan Statik (Pws)

f.         Tarik garis sejajar (point 5) dari Pwf

g.       Plot Pko dipermukaan pada garis kedalaman 0

h.       Plot Pso dipermukaan pada garis kedalaman 0 (Pso = Pko -100 psi).

i.        Tarik garis gas gradient dari Pso kebawah hingga memotong garis vertical gradient liquid pada (point 6).

j.        Titik potong (6) dan (*) adalah POB, titik dimana terjadi keseimbangan antara tekanan liquid dengan tekanan gas.

k.       Tentukan POI (titik injeksi gas) 100 psi lebih k ecil dari POB.

l.        (POI = POB - 100 psi). Pada garis vertical gradient dari liquid.

2.  Penentuan jumlah gas yang di inijeksikan.

a.      Tentukan Pwh dipermukaan (sesuaikan dengan tekanan di separator / manifold)

b.       Tarik garis dari POI ke Pwh

c.      Garis ini adalah garis Vertical Flowing Gradient Liquid yang baru bila sumur ini telah memperoleh injeksi gas.

d.      Pilih Chart Vertical Flowing untuk besar produksi yang telah ditentukan (A.3).

e.      Tumpangkan (A.11) pada (B.1). Geser kurva Pwh - Pwf hingga cocok dengan salah satu kurva Vertical Flowing Gradient.

f.       Tentukan GLR dari kurva tersebut.

g.      Jumlah gas yang diinjeksikan = (GLR curve - GLR formasi) x Q liquid

3.  Penentuan Spasi Valve.

a.      Tarik garis kill fluid Gradient dari pwh (0,40psi/ft–0,50psi /ft) hingga memotong garis injeksi gas.Titik ini merupakan lokasi kedalam valve (1) yang paling atas.

b.      Untuk menentukan kedalaman valve (2),(3)…dst bias dilakukan beberapa cara diantaranya .

      Pso – Surface Opening Pressure Tetap.

      Pso - Surface Opening Pressure berkurang 25 psi untuk setiap valve.

3.5.3      Contoh perhitungan

Diketahui :

Data kedalaman sumur 8.000 ft (pertengahan perforasi) Pr = 1.920 psi

Rate liquid yang diinginkan : 800 BFPD Ukuran tubing : 2 7/8 inch OD

Pwh = 120 psi

P.I. = 4 BPD/PSI Gravity gas = 0,7

GLR formasi = 200 SCF/BBL

Temperatur dasar sumur=1700F@8.000ft.Temperatur dipermukaan = 1100F

Tekanan operasi yang tersedia dipermukaan = 1.050 psi

Pko = 1.000 psi, Pso = 900 psi

Killing fluid gradient = 0,40 psi/ft

Pada saat loading dialirkan ke separator dengan tekanan 30 psi.

Ditanya :

a.    Titik injeksi gas POI

b. Spasi valve

c. Tekanan setting valve

Penyelesaian :

Penentuan POI .

Step 1 : Plot kedalaman vs tekanan pada kertas grafik

Step2 : Plot Pr pada kedalaman formasi 8.000 ft

Step 3 : Plot Pwf pada kedalaman formasi 8.000 ft

dari PI = Q / Pst - Pwf

PI = 800 / 1920 - Pwf

Pwf = 1.720 psi

Step 4 : Tarik garis fluid gradient dari Pr dan Pwf

Step 5 : Tentukan Pko = 1.000 psi

Step 6 : Tarik garis gas gradient (chart 3A - 1,2 K. Brown) dari Pko, hingga berpotongan dengan garis fluid gra dient. Titik Tersebut adalah titik keseimbangan POB

Step 7 : Geser 100 pasi dari POB, diperoleh POI pada 6.300ft.

Penentuanj Jumlah gas Yang Di injeksikan.

Step 1 : Tarik garis dari POI ke Pwh, garis ini merupakan garis flowing gradient diatas titik injeksi

Step 2 : Cocokkan garis ini dengan chart flowing gradient curve yang tersedia. Diperoleh GLR = 600 SCF/BBL

Step 3 : * Tentukan jumlah produksi gas setelah gas lift

Q gas = 800 BBL x 600 SCF/BBL = 480.000 SCF

* Tentukan jumlah produksi gas sebelum gas lift

Q gas = 800 BBL x 200 SCF/BBL = 160.000 SCF

* Jumlah gas yang harus diinjeksikan adalah :

480.000 SCF - 160.000 SCF = 320.000 SCF

Penetuan Spasi Valve.

Step 1 : Tarik garis kill fluid gradien t 0,40 psi/ft dari Pwh, hingga memotong garis Pko = 1.000 psi.

Diperoleh lokasi valve # 1 pada 2.400 ft.

Step 2 : Tarik garis horizontal dari valve # 1, hingga memotong garis Flowing gradient

Step 3 : Tarik garis sejajar c.1, dari perpotongan step c.2 hingga memotong garis Pko - 25 psi = 975 psi

Diperoleh lokasi valve # 2 pada 3825 ft

Step 4 :Lakukan Step c.3 hingga memotong pko-50psi=950psi

Diperoleh valve # 3 pada kedalaman 4.725 ft, dst.

Step 5 : Buat tabel berikut :

Valve No. Kedalaman (Ft) Pso (Psi)

1

2

3

4

5

6

2.400

3.825

4.725

5.290

5.625

5.850

1.000

975

950

925

900

875

Diposkan oleh Ariez Santozz di 17.22

http://ex-five12.blogspot.com/2015/01/laporan-kerja-praktek.html