Advanced Well Completion Engineering Handbook

Pengantar Buku Advanced Well Completion Engineering

Well Completion merupakan bagian sangat penting dalam pengembangan lapangan minyak. Tingkat desain dan kualitas implementasi memainkan peran kunci dalam target produksi yang diharapkan dan efektivitas ekonomi dari oil fields.

Pada awal periode pengembangan awal lapangan minyak Yumen di provinsi Ganshu, Engieneer terus meningkatkan teknologi well completion, dan menyelesaikan sejumlah besar pekerjaan menyelidik di banyak aspek, seperti desain konfigurasi lubang sumur, penyemenan, open hole completion, Liner compeltion, setting packer, dan bullet perforation, yang mana semuanya membentuk dasar yang relatif kuat untuk teknologi penyelesaian sumur untuk industri perminyakan.

Pada awal 1960-an (tahun-tahun pengembangan lapangan minyak Daqing), pemanfaatan yang luas dari teknologi explosive perforating completion mempromosikan kemajuan teknis jet perforating, perforating with carrier dan non - carrier, dan magnetic locating. Persyaratan teknis produksi dan injeksi lapisan terpisah mendorong pengembangan teknologi packer. Kemudian, selama pengembangan lapangan minyak di sekitar Teluk Bohai, jenis formasi yang dihadapi oleh pengeboran dan reservoir menjadi lebih dan lebih kompleks. Masalah produksi pasir ditemukan di beberapa ladang minyak, yang mendorong kemajuan teknologi sand control, termasuk chemical sand control, wirewrapped screen gravel pack, dan metode sand screen. Untuk menghindari kerusakan formasi di lapisan tight lapangan minyak Changqing di barat laut Cina, analisis inti dan uji sensitivitas dilakukan. Metode well completion yang efektif juga telah digunakan di sumur gas asam di lapangan gas Sichuan. Sementara itu, banyak pekerjaan telah dilakukan dalam desain casing, penyemenan, perforating gun, deteksi kualitas catridge perforasi, deteksi permukaan saat perforasi downhole, serta penelitian tentang proses perforasi dengan menggunakan foto berkecepatan tinggi. Semua pekerjaan ini diselesaikan dalam perlindungan formasi dan peningkatan kualitas penyelesaian yang baik meningkatkan teknologi well completion

Namun demikian, kami menemukan teknologi ini terlalu sederhana. Persyaratan dasar well completion sumur, yaitu, “pembebasan formasi minyak”, tidak sepenuhnya terwujud; hanya reservoir sederhana yang ditangani secara efektif, bukan yang kompleks.

BACA JUGA :  

PENGERTIAN WELL COMPLETION SUMUR

SISTEM SIRKULASI PADA TEKNIK PEMBORAN

Ketika ide-ide tentang reformasi dan kebijakan terbuka di Cina berkembang, dan prinsip "sains-teknologi adalah yang pertama" didirikan dan dilaksanakan, sains dan teknologi telah sangat didorong ke depan, dan begitu pula rekayasa completion yang baik. Kajian kerusakan formasi dan sensitivitasnya menyebabkan perhatian teknik penyelesaian sumur naik ke periode pemboran. Ini membutuhkan desain yang wajar dari pengeboran, completion, dan liquid perforasi sesuai dengan komposisi mineral reservoir, dan tekanan pori. Studi tegangan formasi in-situ memperhatikan rekayasa penyelesaian ke depan untuk pemilihan orientasi pola sumur pengembangan, sehingga memberikan pertimbangan terhadap perolehan minyak yang disebabkan oleh injeksi air, injeksi gas, dan orientasi rekahan hidrolik. Untuk membebaskan pembentukan minyak dan mendapatkan tingkat produksi gas dan minyak yang wajar di bawah perbedaan tekanan minimum, kami telah memperkuat pekerjaan penelitian tentang teknologi perforasi dan mengembangkan berbagai perangkat lunak untuk merancang perforasi dan membangun sistem jaminan kualitas perforator dan pusat deteksi.

Penetrasi perforasi sudah mencapai 700 cm. Teknologi pengujian sumur modern telah menjadi metode yang umum dalam mengevaluasi rasio kelengkapan sumur minyak. Penerapan metode analisis nodal, pemilihan ukuran tubing dan casing produksi, dan penelitian tentang pengangkatan buatan semua mempertimbangkan aliran dari reservoir ke kepala sumur secara keseluruhan, tidak hanya dari tahap awal tetapi juga ke tahap produksi selanjutnya. Teknik-teknik tersebut di atas telah mencapai kemajuan besar baik dalam sumur vertikal dan sumur terarah, dan juga telah digunakan dalam pengembangan empat ladang minyak di cekungan Talimu pusat, di mana teknologi penyelesaian untuk sumur horizontal telah memberikan kontribusi besar terhadap produksi minyak yang stabil dari 1.000 ton/hari.

Saat ini, teknologi well completion telah menjadi bentuk rekayasa sistem. Seluruh periode pengembangan ladang minyak membutuhkan penekanan tidak hanya pada rencana pengembangan, tetapi juga pada setiap desain teknik, dan hubungan operasional, yang harus dipertimbangkan secara serius dalam pengelolaan proyek pengembangan lapangan minyak. Selama “pertempuran minyak” di lapangan minyak Daqing, salah satu praktik konvensional yang baik adalah mengumpulkan berbagai bahan dan data secara tepat, lengkap, dan integral saat mengebor sumur. Untuk teknik penyelesaian sumur, persyaratannya sama dalam penilaian sumur sehingga dapat menjamin keberhasilan pengembangan lapangan minyak. Oleh karena itu, proyek eksplorasi yang berhasil haruslah proyek di mana investasi eksplorasi yang cukup dilakukan untuk mendapatkan material yang lengkap dan berkualitas tinggi

Free Download Advanced Well Completion Engineering Handbook

Handbook Well Completion Lainnya :

DRILLING AND WELL COMPLETION - CARL GATLIN

WELL COMPLETION DESIGN - JONATHAN BELLARBY

Pengertian Water Coning

Water Coning adalah apabila terjadi gradien flowing terlalu besar dekat lubang bor sehingga menyebabkan gas atau air memotong bidang perlapisan.

Dalam dunia perminyakan mengeksploitasi dan memproduksikan minyak dan gas bumi yang sebesar-besarnya dari suatu lapangan minyak adalah tujuan dari setiap orang ahli perminyakan. Tetapi pada kenyataannya hasil produksi ytang diperoleh sering mengalami hambatan, yang pada ahkirnya menurunkan produksi minyak dan gas yang dihasilkan.

Salah satu faktor yang menyebabkan menurunnya lajuproduksi suatu sumur adalah karena adanya air dan atau gas yang menembus lapisan minyak.

Pengertian Water Coning

Pengertian coning sering dikacaukan dengan fingering karena kedua-duanya terjadi dari gradien tekanan yang dihasilkan antara tekanan flowing dilubang sumur (Pwf) dengan tekanan mula-mula pada batas gas-minyak (BGM) atau pada batas air-minyak (BAM) selama produksi dari sumur.

Fingering terjadi bila gradien tekanan flowing menyebabkan gas atau mengalir sepanjang bidang perlapisan.

Coning dari air atau gas pada sumur produksi terjadi bila produksi fluida-fluida tersebut menyebabakan flowing gradient yang tinggi disekitar lubang bor. Gradient tekanan ini mempunyai kecenderungan menurunkan Batas Gas Minyak (GOC) dan menaikkan Batas Air Minyak (WOC) didekat sumur. Gaya gravitasi yang disebabkan perbedaan berat jenis minyak dengan berat jenis air/gas mempunyai kecenderungan untuk mengimbangi flowing gradient tadi, sehingga menyebabkan gas tetap diatas dan air tetap dibawah zone minyak. Bila gaya-gaya yang timbul disebabakan gradient lebih besar dari gaya gravitasi dilubang bor maka gas/water coning terjadi dan menyebabkan gas/air terproduksi bersama-sama minyak.

Suatu cone yang stabil terjadi pada saat sebagai berikut :

- Sumur diproduksikan pada rate yang konstan.

- Gradien tekanan dalam daerah pengurasan konstan.

- Gradien tekanan aliran lebih kecil daripada gaya gravitasi.

Ketika gradien tekanan aliran menjadi cukup untuk melebihi gaya gravitasi, bentuk air atau gas akan berupa cone yang tidak stabil, yang akan maju ke lubang perforasi sehingga akan terjadi coning, dapat berupa water coning, gas coning atau water dan gas conig terjadi secara bersamaan, jika di reservoir tersebut mempunyai gas cap dan aquifer (mempunyai GOC maupun WOC).

BACA JUGA : 

Inflow Performance Relationship (IPR)

Klasifikasi Semen Pemboran

Teori Umum Penyemenan Lubang Sumur

Invasi Cairan dan Padatan pada Batuan Formasi

Parameter-parameter yang mempengaruhi terjadinya coning :

- Jarak antara lubang perforasi terhadap water oil contact (WOC) maupu gas oil contact (GOC).

- Perbandingan permeabilitas horisontal batuan dan permeabilitas vertikal batuan.

Bila permeabilitas vertikal batuan lebih besar daripada permeabilitas horisontal, maka akan lebih mudah terjadi coning dibandingkan bila permeabilitas vertikal lebih besar daripada permeabilitas horisontal.

- Perbedaan densitas fluida

Coning dapat terjadi karena adanya perbedaan densitas antara gradien tekanan aliran dengan gravitasi disekitar lubang bor. Bila perbedaan dan sifat antara minyak-air dan minyak-gas besar, maka gravitasinya besar sehingga kecil kemungkinan terjadi coning. Tetapi sebaliknya bila pebedaan densitas fluida kecil, maka gaya gravitasi kecil sehingga mudah terjaadi coning. Kesetimbangan antara gaya gravitasi yang disebabkan perbedaan densitas fluida dengan gradien tekanan aliran yang mengakibatkan fluida harus dicapai untuk mencegah terjadinya water dan gas coning. Dengan demikian sangat mungkin terjadi water coning jika :

ΔP > ) 0.433(𝝲w - 𝝲o) hcw

dan sangat mungkin terjadi gas coning jika :

ΔP > ) 0.433(𝝲o - 𝝲g) hcg

dimana :

ΔP   = Ps - Pwell    (Psi)

𝝲w   = SG air formasi

𝝲o    = SG minyak

𝝲g   = SG gas

hcw = jarak vertikal dari batas bawah komplesi dengan initial WOC

hcg  = jarak vertikal dari batas atas komplesi dengan initial GOC

Dari Persamaan di atas maka untuk menghindari terbentuknya water coning dan gas coning diperlukan kesetimbangan antara ΔP   dengan gaya gravitasi dari fluida.

Kekuatan Formasi Batuan

Kekuatan formasi dalam hal ini merupakan kemampuan formasi dalam menahan butiran batuan tetap pada tempatnya akibat gaya yang bekerja padanya. Kekuatan formasi ini dipengaruhi oleh friksi dan kohesi antar butir pasir. Friksi akan bertambah besar jika beban overburden bertambah besar, sedang kohesi antar butir timbul sebagai akibat sementasi dan tegangan antar permukaan fluida.

Fomasi pasir yang sementasinya tidak baik dapat merupakan suatu sistem yang stabil dengan jalan membentuk lengkungan kestabilan (arching) diluar lubang perforasi.

Kekuatan formasi dapat diketahui melalui modulus elastisitas batuan dengan menggunakan log, yaitu sebagai berikut :

a. Sonic Log

Prinsipnya adalah penentuan interval transit time (Δt) yang merupakan fungsi litologi formasi dan porositas yang berdasarkan pengalaman dan penelitian, maka diperoleh kriteria sebagai berikut :

(Δt) < 95 μs/ft                       : formasi kompak 

 95 s/ft < (Δt) < 105 μs/ft   : diragukan 

 (Δt) > 105 μs/ft                    : formasi tidak kompak

b. Mechanical Properties Log (MPL)

Sifat-sifat mekanisme batuan diperoleh berdasarkan suatu perhitungan dengan menggunakan persamaan-persamaan dibawah ini :

dimana :

U       = Poisson’s ratio, dimensionless = 0.125 Vclay + 0.27

G       = modulus geser, psi

Cb     = kompresibilitas total, psi-1

1/Cb  = modulus batuan, psi

⍴b      = densitas batuan, gr/cc

Δt      = interval transit time, μs/ft

G/Cb = kriteria kekuatan dasar formasi, psi2

Untuk menentukan besarnya harga kriteria strength formasi, Tixer melakukan penelitian terhadap besarnya strength formasi dalam kaitannya dengan kestabilan suatu formasi. Dari hasil penelitian tersebut, Tixer mendapatkan harga kriteria strength formasi tertentu yang dapat memberikan indikasi terhadap kestabilan suatu formasi yaitu sebagai berikut :

G/Cb > 0.8 x 1012 psi2 : formasi kompak (stabil)

G/Cb < 0.8 x 1012 psi2 : formasi tidak kompak (tidak stabil)

Well Completion Design - Jonathan Bellarby

DOWNLOAD

Drilling and Well Completion - Carl Gatlin

DOWNLOAD DRILLING AND WELL COMPLETION : CARL GATLIN

PREFACE

In this book I have attempted to present an integrated picture of drilling and well completion operations as they are normally encountered by the petroleum engineer. In order to do this without assuming prior knowledge in the field, it was necessary to introduce a number of rather general topics. The chapters on reservoir fluid properties, reservoir rock properties, exploration and leasing practices, core analysis, well logging and formation damage fall into this category/ the coverage in these sections is, of course, limited, and the emphasis in on the problem at hand rather than overall implications. It is hoped, however that these treatments will form a sound basis for later, more detailed study

Petroleum engineering curricula vary widely as to the level at which the drilling courses is taught. By including the necessary background material this text may be used in a first course. Similarly, by proper selection and deletion of chapters it can serve the needs of a more advanced course. The numerous reference cited form adequate outside reading for course at any level. It is also hoped that the many charts and example problems will make the book valuable as a reference for those practicing in these areas.

In my opinion that for the most part petroleum engineers are best utilized in drilling operations rather than as designers of equipment. Hence, this text is primarily concerned with operational procedures and not with detailed descriptions and analysis of equipment. The latter coverage is, therefore, restricted to a level necessary for formulation and understanding of the problems. I feel this much is desirable

During the writing of this book it was necessary to ask permission from numerous organizations and individuals for use of various materials. It was gratifying to me that in no case was permission denied. In fact, in most cases much more was offered than was asked for. I have attempted throughout to acknowledge credit for this aid, and I hope no one has been overlooked. Similarly, I have tried to be scrupulously honest in the numerous references cited for it is these authors who have written this book. I merely put it together. I am sure oversights must exist; however, I hope they are few and excusable

I wish to make several specific acknowledgments. First, I express my gratitude to the society of petroleum engineering of AIME and to the American Petroleum Institute, from whose transactions I borrowed heavily.

I also wish to thank the following individuals for their counsel and assistance at various stages of the writing: John A. Casner, Dick Cavnar, Gerald L. Farrar, B. E. Groenewold, Robt. E. Hensley, Frank W. Jessen, G. W. (Sandy) McGaha, Phil C. Montgomery, Edward E. Runyan, Carrol V. Sidwell, Dwight K. Smith, Gould Whaley, Jr., and the late A. W. Walker.

I am greatly indebted to the following for their corrections and criticisms of specific chapters: Robert P. Alger, Fred W. Chisholm, Arthur Lubinski, E. A. Morlan, R. H. Nolley, Robt. L. Slobod, C. Drew Stahl, and Henry B. Woods. I also express my thanks to Joseph J. Cosgrove, Donald H. Crago, Kenneth E. Gray for checking numerous derivations and problems

I shall welcome at any time correspondence concerning errors, suggestions for improvement, or criticisms of the text. Indeed, if I were to start over, I would change a great many things myself. I am informed, however, that he who demands perfection never finishes his book. No perfection exists here for I have finished

Card Gatlin

Tahap Perforasi

Pembuatan lubang menembus casing dan semen sehingga terjadi komunikasi antara formasi dengan sumur yang mengakibatkan fluida formasi dapat mengalir ke dalam sumur disebut dengan perforasi. Alat untuk melakukan perforasi disebut dengan perforator. Perforator dibedakan atas dua tipe yakni Bullet/Gun perforator dan Shape charge/Jet perforator.

Gambaran proses perforasi, via Halliburton.com

a. Bullet / Gun perforator

Komponen utama dari bullet perforator meliputi fluida seal disk, gun barrel, gun body, bullet, thread sell, shear disk, powder centrifuge, contact-pin assembly, back contact spring, dan electrick wire.

Fluida seal disk berfungsi menahan masuknya fluida sumur ke dalam alat dimana dapat melemahkan kekuatan membakar powder. Gun body terdiri dari silinder besi panjang yang dilengkapi dengan suatu alat kontrol untuk penembakan dimana barrel disekrupkan dan juga untuk menempatkan sumbu (igniter) dan propelant dengan shear disk didasarnya, untuk memegang bullet ditempatnya sampai tekanan maksimum tercapai karena terbakarnya powder. Sedangkan Electric Wire merupakan kawat listrik yang meneruskan arus untuk pengontrolan pembakaran powder charge.

Prinsip kerja bullet perforator adalah susunan gun yang sudah ditempatkan dengan interval tertentu diturunkan kedalam sumur dengan menggunakan kawat (electric wire-line cable) dimana kerja gun dikontrol dari permukaan melalui wireline untuk melepaskan peluru (penembakan) baik secara sendiri maupun serentak. Karena arus listrik melalui wireline timbul pembakaran pada propelant dalam centrifuge-tube sehingga terjadi ledakan yang melontarkan bullet dengan kecepatan tinggi.

b. Jet Perforator

Prinsip kerja jet perforator berbeda dengan gun perforator, bukannya gaya powder yang melepas bullet tetapi powder yang eksplosif diarahkan oleh bentuk powder chargenya menjadi suatu arus yang berkekuatan tinggi yang dapat menembus casing, semen, dan formasi.

Kondisi Kerja Perforasi

1. Conventional Overbalance

Merupakan kondisi kerja di dalam sumur dimana tekanan formasi dikontrol oleh fluida/lumpur komplesi atau dengan kata lain bahwa tekanan hidrostatik lumpur (Ph) lebih besar dibandingkan tekanan formasi (Pf), sehingga memungkinkan dilakukan perforasi, pemasangan tubing dan perlengkapan sumur lainnya. Cara overbalance ini, umumnya digunakan pada :

1. Komplesi multizona.
2. Komplesi gravel-pack (cased-hole).
3. Komplesi dengan menggunakan liner.
4. Komplesi pada casing intermidiate.

Masalah/problem yang sering timbul dengan teknik overbalance ini adalah :

1. Terjadinya kerusakan formasi (damage) yang lebih besar, akibat reaksi antara lumpur komplesi dengan mineral-mineral batuan formasi.
2. Penyumbatan oleh bullet/charge dan runtuhan batuan.
3. Sulit mengontrol terjadinya mud-loss dan atau kick.
4. Clean-up sukar dilakukan.

BACA JUGA :

WELL COMPLETION

ADVANCED WELL COMPLETION ENGINEERING HANDBOOK

KEKUATAN BATUAN FORMASI

2. Underbalance

Merupakan kebalikan dari overbalance, dimana tekanan hidrostatik lumpur komplesi lebih kecil dibandingkan tekanan formasi. Cara ini sangat cocok digunakan untuk formasi yang sensitif/reaktif dan umumnya lebih baik dibandingkan overbalance, karena :

1. Dengan Ph < Pf, memungkinkan terjadinya aliran balik : dari formasi ke sumur, sehingga hancuran hasil perforasi (debris) dapat segera terangkat keluar dan tidak menyumbat hasil perforasi.
2. Tidak memungkinkan terjadinya mud-loss dan skin akibat reaksi antara lumpur dengan mineral batuan.
3. Clean-up lebih cepat dan efektif.

Teknik/Cara Perforasi

Berdasarkan cara menurunkan gun ke dalam sumur, ada dua teknik perforasi, yaitu dengan wireline (wireline conveyed perforation) dan dengan tubing (tubing conveyed perforation).

1. Wireline Conveyed Perforation

Pada sistem ini gun diturunkan ke dalam sumur dengan menggunakan wireline (kawat listrik).

Wireline conveyed perforation. Biasanya menggunakan gun berdiameter besar. Kondisi kerja perforasi dengan teknik ini adalah overbalance, sehingga tidak terjadi aliran setelah perforasi dan menara pemboran dengan blow out preventer (BOP) masih tetap terpasang untuk penyelesaian sumur lebih lanjut.

Wireline conveyed tubing gun. Gun berdiameter kecil dimasukkan kedalam sumur melalui X-mastree dan tubing string, setelah tubing dan packer terpasang diatas interval perforasi. Penyalaan gun dilakukan pada kondisi underbalance dan untuk operasi ini, umumnya tidak diperlukan menara pemboran tetapi cukup dengan lubricator (alat kontrol tekanan) atau snubbing unit.

2. Tubing Conveyed Perforator (TCP).

Gun berdiameter besar dipasang pada ujung bawah tubing atau ujung tail-pipe yang diturunkan kedalam sumur bersama-sama dengan tubing string. Setelah pemasangan X-mastree dan packer, perforasi dilakukan secara mekanik dengan menjatuhkan bar atau go-devil melalui tubing yang akan menghantam firing-head yang ditempatkan di bagian atas perforator. Perforasi ini dapat dilakukan baik pada kondisi overbalance maupun underbalance dan setelah perforasi dilakukan, gun dibiarkan tetap tergantung atau dijatuhkan ke dasar sumur (rathole).

3. Tahap Penimbaan (Swabbing)

Swabbing adalah pengisapan fluida sumur/fluida komplesi setelah perforasi pada kondisi overbalance dilakukan, sehingga fluida produksi dari formasi dapat mengalir masuk kedalam sumur dan kemudian diproduksikan ke permukaan. Ada 2 sistem pengisapan fluida yang berbeda pada sumur sebelum diproduksikan, yaitu :

1. Penurunan densitas cairan.

Dengan menginjeksikan lumpur yang mempunyai densitas lebih kecil dari fluida yang berada di sumur, sehingga densitas lumpur baru akan memperkecil tekanan hidrostatik (Ph) fluida sumur, sehingga akan terjadi aliran dari formasi menuju sumur produksi selanjutnya ke permukaan.

2. Penurunan kolom cairan.

Seperti halnya penurunan densitas, untuk tujuan menurunkan tekanan hidrostatik fluida dalam sumur agar lebih kecil dari tekanan formasi, dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu dengan pengisapan dan timba.

Macam-macam swab-cup, via OilfieldSupply.com

Pengisapan, dengan memasukkan karet penghisap (swabb-cup) yang berdiameter persis sama dengan tubing untuk swabbing. Dengan cara menari swab-cup keatas, maka tekanan dibawah swab-cup menjadi kecil sehingga akan terjadi surge dari bawah yang akan mengakibatkan aliran.

Timba, mekanisme dengan cara ini adalah timba dimasukkan melalui tubing, dimana pada saat timba diturunkan, katup pada ujung membuka dan bila ditarik katup tersebut akan menutup. Dengan cara ini, maka suatu saat tekanan formasiakan melebihi tekanan hidrostatik kolom lumpur.