Handbook of Best Practices For Geothermal Drilling





ABSTRACT

This Handbook is a description of the complex process that comprises drilling for geothermal wells. The focus of the detailed Chapters covering various aspects of the process (casing design, cementing, logging and instrumentation, etc) is on techniques and hardware that have proven successful in geothermal reservoirs around the world. The Handbook will eventually be linked to the Geothermal Implementing Agreement (GIA) website, with the hope and expectation that it can be continually updated as new methods are demonstrated or proven.

Advanced Natural Gas Engineering - Xiuli Wang and Michael Economides

economides, natural gas

PREFACE

The role of natural gas in meeting the world energy demand has been increasing because of its abundance, versatility, and clean-burning nature. As a result, new gas exploration, field development, and production activities are underway. This is especially true in places where natural gas was (until recently) labeled as “stranded.” Because a significant portion of natural gas reserves worldwide are located across bodies of water, gas transportation becomes an issue. We are dealing with many unique issues and facing many challenges in the entire “food chain” (upstream to midstream and downstream) of natural gas engineering. 

This necessitates a bridge of the technology gaps in a number of important areas:
  • The unique new technologies such as different interpretations of 3-D seismic in natural gas exploration. 
  • The specific requirements in gas well drilling. 
  • The need for the hydraulically fracturing of high permeability gas well to bypass the damage but most importantly to reduce turbulence due to high well deliverability. 
  • Natural gas sea-going transportation such as liquefied natural gas (LNG) and compressed natural gas (CNG). 
  • Gas conversion and storage. 
  • Alternative and competing energy sources.

None of these new issues and challenges have not been addressed in depth in any existing books. 

Another reason why we put this book together is based on our observations of young professionals and graduate students. With the power of current computing technology, many companies are offering different software to solve engineering problems. Many young engineers and students are good at running programs and plotting beautiful graphs without knowing what the numbers and figures mean. Somehow people have lost their fundamental abilities to tackle problems without using a computer. Here, besides addressing the advanced engineering issues related to natural gas, we also provide equations along with examples and detailed calculation procedures of fundamental chemical and petroleum engineering problems. 

This book can serve as a reference book for all engineers in the energy business as well as a textbook for students in petroleum and chemical engineering curricula and in the training departments of a large group of companies. 

A book like this, due to its multidisciplinary nature, requires input from a number of friends and colleagues. The authors wish to thank Profs. Russell D. Ostermann, Michael Nikolaou, Ali Ghalambor, and James Richardson for their contributions. 

Thanks to Profs. Russell D. Ostermann, Shari Dunn-Norman, Victor Nikolaevskiy, Dr. Iskander Diyashev, Dr. David Wood, and Mr. Tony Martin for reviewing this book. 

Special thanks go to Lindsay Fraser and Phil Lewis for providing valuable information and critiques. 

Finally the authors would like to recognize the assistance of George Song, Seth Myers, Matteo Marongiu-Porcu, and Wenbo Liu.

— Dr. Xiuli Wang and Prof. Michael J. Economides
Houston, August 2009

Natural Gas Production Engineering - Ikoku

Ikoku Chi, Natural Gas


PREFACE

THIS BOOK PRESENT A COMPREHENSIVE AND Rigorous treatment of the technology of producing and transporting natural gas. The design of a development plan for the natural gas field always depend on the reservoir and well characteristics, tubing and flowline performance, and compressor and processing equipment characteristics. This text emphasize a system approach to natural gas production since change in each component will affect the performance of the other components

Most of us who teach others have heard the adage that the best way to learn a subject in depth is to teach it. As a case in point, natural gas production engineering is a history of many years of successfully using the material for natural gas engineering courses at the University of Tulsa, the Pennsylvania state university, and adult education course in the united states and overseas. This book is arranged so that it can be used as a test or reference work for student and practicing engineers, geologists and managers in the crude oil and natural gas production industry

Chapters 1 to 3 serve as an introduction to the subject. Chapter 1 traces the development of the natural gas industry and tries to install in the reader an awareness of the increased role natural gas will play as source of energy. Chapter 2 reviews the properties of natural gases and condensate system that are of importance in solving gas well performance, gas production and gas transmission problems. Chapter 3 discusses some concepts of thermodynamics that are used throughout the book.

Chapter 4 through 8 focus on separating and processing, compression, measurement, and flow of gas in pipelines, tubings, and annuli. Multiphase flow in pipes is treated and procedures for the design and selection of surface equipment are clearly outlined. Methods for determining static and flowing bottom hole pressure from wellhead data are presented for both shallow wells and very deep wells producing sour gas. The problem of liquid loading in gas wells is also addressed

Much of the material on which this book is based was drawn from the publications of the society of petroleum engineerings of the American Institute of Mining, Metallurgical, and Petroleum Engineers, the American Gas Association, the Division of Production of the American Petroleum Institute, the Gas Processors Suppliers Association, the Petroleum Extension Service of the University of Texas at Austin, and the Gas Condition Conference of the university.

Pengertian Well Integrity

Definisi dan Konsep Dasar Well Integrity

Well integrity adalah suatu metode pekerjaan evaluasi yang digunakan untuk mencegah fluida yang tidak diinginkan untuk dapat menginvasi ke dalam sumur dan terproduksi ke permukaan serta merancang agar sumur dapat terproduksi secara optimal dan mengurangi resiko terjadinya permasalahan yang bersifat merugikan dari awal sumur direncanakan hingga sumur ditutup secara permanen (abandonment). 

Untuk menjaga integritas sumur ini maka dibutuhkan komponen-komponen well barrier.

Well barrier adalah suatu konsep yang digunakan untuk mencegah kebocoran dan mengurangi resiko yang dapat terjadi pada saat dilakukan kegiatan atau pekerjaan pemboran, produksi dan intervensi sumur.

Berdasarkan NORSOK D-010 well barrier adalah satu atau beberapa elemen penting yang digunakan untuk mencegah fluida maupun gas untuk mengalir dari satu formasi ke formasi lainnya dan juga ke permukaan secara tidak disengaja.
Tujuan pokok diberlakukannya konsep well barrier diantaranya adalah :
  • Mencegah seluruh kebocoran hidrokarbon dari sumur ke lingkungan disekitar sumur selama produksi maupun operasi sumur.
  • Menutup sumur secara langsung selama keadaan darurat yang mana mengharuskan sumur untuk dimatikan untuk mencegah hidrokarbon mengalir dari dalam sumur.
Download Handbook an Introduction to Well Integrity DISINI

Beberapa well barrier mempunyai berbagai elemen yang jika dikombinasikan dapat memastikan well barrier tersebut dapat menjalankan fungsinya dengan optimal.

Keadaan dimana well barrier berfungsi dengan baik adalah sebuah tuntutan. Tuntutan dapat berlangsung secara singkat maupun berkelanjutan. Salah satu contoh dari tuntutan singkat adalah perintah dari sistem penutupan sumur darurat pada platform yang membutuhkan respon dari well barriers. Sedangkan salah satu contoh dari tuntutan berkelanjutan adalah tekanan tinggi yang berlangsung secara berkelanjutan yang mana well barrier harus sanggup menahannya.

Secara umum, ada 4 jalur utama yang dapat berpotensi terjadi kebocoran hidrokarbon dari sistem menuju lingkungan sekitar, diantaranya :
  • Melalui rangkaian tubing dibawah permukaan.
  • Melalui annulus dibawah permukaan.
  • Melalui semen yang ada di annulus.
  • Diluar dan disekitar sistem casing sumur.


Persyaratan Well Barrier

Kemampuan dari suatu Well Barrier dapat ditinjau dari beberapa faktor, diantaranya :

Fungsional
Fungsi apa yang diharapkan dari suatu barrier dalam rentan jangka waktu tertentu.

Ketersediaan
Perkiraan kemampuan suatu barrier untuk dapat menjalankan fungsinya dengan optimal dalam kondisi operasi yang ada dalam rentan jangka waktu tertentu.

Ketahanan
Kemampuan dari suatu barrier untuk menahan beban dalam suatu situasi tuntutan tertentu.

Dari standard yang telah disepakati dan dijadikan acuan, maka dapat disimpulkan yang menjadi persyaratan suatu barrier diantaranya adalah:
  • Sekurang-kurangnya 2 barrier pokok yang telah teruji dan dijadikan patokan sudah tersedia jika sewaktu-waktu digunakan untuk mencegah aliran dari sumur yang tidak diinginkan selama pemboran dan pekerjaan sumur.
  • Suatu barrier sudah harus dirancang terlebih dahulu sehingga memungkinkan untuk mengganti barrier yang hilang secara cepat.
  • Jika terjadi kegagalan barrier, tindakan segera harus dilakukan untuk mempertahankan tingkat safety pada kondisi aman sampai minimal 2 barrier pokok sudah terpasang kembali, kegiatan penggantian 2 barrier utama ini harus dijadikan prioritas utama saat terjadi kegagalan barrier.
  • Masing-masing barrier harus terdefinisi dan juga segala hal-hal yang berkaitan dengan kegagalan barrier harus terdefinisikan.
  • Posisi dan kondisi dari suatu barrier harus dapat diketahui setiap waktu.
  • Mungkinkan untuk dilakukan pengujian pada well barrier. Metode pengujian dan interval pengujian harus dipersiapkan. Sebisa mungkin barrier tersebut diuji searah dengan arah aliran.

Fungsi Well Barrier

Dalam analisa well barrier adalah sangat penting untuk mengetahui fungsi dari barrier dan hal-hal yang memungkinkan suatu barrier untuk gagal berfungsi. 

NORSOK D-010 membedakan jenis well barrier menjadi 2 yaitu primary well barrier dan secondary well barrier. 

Primary well barrier adalah barrier yang paling dekat jaraknya dengan hidrokarbon bertekanan. Jika primary well barrier bekerja dengan baik maka hidrokarbon bertekanan tersebut dapat tertampung. Sedangkan bila primary well barrier gagal bekerja yang mana umumnya disebabkan oleh kebocoran atau katup yang gagal menutup, secondary barrier akan mencegah aliran hidrokarbon bertekanan tersebut untuk keluar dari sumur. Jika secondary well barrier pun gagal, dimungkinkan ada tertiary barrier yang akan menghentikan aliran dari hidrokarbon. Sebagai contoh pada operasi mematikan sumur, tekanan hidrostatis berperan sebagai primary barrier, sedangkan pada peralatan di permukaan Blow Out Preventer (BOP) berperan sebagai secondary barrier bersamaan dengan casing yang telah disemen.

Well Integrity adalah, Well Integrity,

Elemen barrier yang melliputi kelistrikan, peralatan elektronik, dan atau teknologi program komputer biasa disebut sebagai fungsi instrumentasi-keselamatan. Contoh dari fungsi instrumentasi-keselamatan adalah Down Hole Safety Valve, yang mana hanya dapat diaktifkan melalui sinyal dari sensor atau tombol secara manual. Fungsi ini dipenuhi oleh suatu sistem instrumentasi-keamanan melalui tiga komponen subsistem utama:
  • Elemen input: meliputi sensor untuk mengaktifkan alat secara otomatis atau dengan tombol untuk mengaktifkan alat secara manual.
  • Logic Solver: meliputi alat-alat elektronik maupun non-elektronik yang memproses sinyal dari elemen input dan mengirimkan sinyal menuju elemen output.
  • Elemen output: peralatan fisik yang akan berinteraksi dengan sumur, contohnya adalah katup yang berfungsi untuk mencegah atau menghentikan hilangnya hidrokarbon yang terkandung
Baca Juga : 

Well Integrity Management System (WIMS)

Well Integrity Management System (WIMS) adalah suatu metode evaluasi dengan sistem solusi untuk menangani resiko terjadinya masalah yang dapat menyebabkan kerugian sehingga memastikan bahwa well integrity tetap dipertahankan selama proses pekerjaan berlangsung, WIMS diantaranya mencakup elemen-elemen berikut ini :
  1. Pengelompokkan.
  2. Pembagian Pekerjaan.
  3. Perencanaan.
  4. Operasional.
  5. Sistem pendataan.
  6. Analisa.

Pengelompokkan

Setiap pengoperasian harus membentuk, mengikuti dan mengembangkan sistem pengelolaan untuk memenuhi persyaratan well integrity, perusahaan pengelola harus menyediakan peralatan untuk memenuhi well integrity management system. Setiap perusahaan harus mendokumentasikan dan mengelompokkan strategi dan tujuan well integrity untuk selanjutnya dapat dikembangkan selama proses pekerjaan di setiap fasanya, dari perencanaan hingga proses abandonment dilakukan.

Pembagian Pekerjaan

Setelah suatu permasalahan diidentifikasi dan dikelompokkan berdasarkan fasanya, langkah selanjutnya yang dilakukan adalah melakukan pembagian pekerjaan untuk menangani well integrity secara tepat. Dalam hal ini, pekerjaan dibagi berdasarkan bagian yang menanganinya, diantaranya adalah bagian pemboran, komplesi, dan produksi.

Perencanaan

Perencanaan adalah proses yang bertujuan untuk membentuk, memastikan, dan melaksanakan solusi teknis yang dipilih untuk memenuhi tujuan dari sumur dengan memperhatikan resiko kegagalan proses pekerjaan, proses desain sumur digunakan untuk perencanaan sumur baru dan perubahan atau modifikasi sumur yang telah ada.
Perlu diperhatikan juga dalam perancangan sumur juga harus memperhatikan faktor-faktor konstruksi, operasi produksi, perbaikan dan maintenance sumur, serta plug dan abandonment.
  • Standard Teknis
Dasar dari well integrity membutuhkan desain yang dapat menahan beban dan antisipasi penurunan fungsi selama proses pekerjaan eksplorasi dan eksploitasi. Hal ini harus didasari oleh standard teknis yang telah disepakati, diantaranya :
  1. Standard industri global (API, ISO)
  2. Standard nasional (NORSOK)
  3. Standard perusahaan tertentu

  • Well Barrier
Well barrier harus dirancang untuk dapat mencegah aliran yang tidak diinginkan (influx, crossflow, outflow) sehingga tidak menghambat pekerjaan sumur yang telah direncanakan. Well barrier harus diperiksa secara rutin untuk memastikan fungsinya berjalan dengan baik.

Operasional

Dalam operasional pekerjaan migas harus dilaksanakan secara aman dan terkendali, setiap perusahaan bertanggung jawab untuk menetapkan kriteria prosedur operasi untuk mencegah terjadinya kesalahan operasi yang dapat menyebabkan permasalahan.

  • Batasan Operasional
Dalam melaksanakan operasi harus dilakukan pembatasan sebelum menimbulkan masalah. Seperti contohnya pada pekerjaan produksi/ injeksi harus tetap berada pada batasan aman dari sumur dan desain komplesinya. Batasan operasionalnya dapat berupa temperatur, tekanan, laju alir, dan sebagainya. Batasan operasional harus mempertimbangkan efek dari korosi , kepasiran, endapan scale, emulsi, parafin, water/gas coning.

  • Monitoring & Maintenance Program
Dalam proses operasional, well barrier harus selalu diawasi dan dimonitor fungsi dan kriteria fungsi dari setiap elemen well barriernya, parameter sumur yang memberikan efek negatif juga harus diawasi untuk memastikan status dari well barrier. Jika terjadi masalah pada well barrier tidak ada pekerjaan yang boleh dilakukan selain memperbaiki / mengganti barrier yang rusak tersebut.

Sistem Pendataan

Pendataan sangat penting untuk selalu didokumentasikan dan direkap sebagai data informasi yang digunakan sebagai acuan untuk proses pekerjaan selanjutnya. Data batasan operasional harus dapat digunakan dari fasa perencanaan, konstruksi, dan operasionalnya. Data parameter sumur kritis dan resiko yang akan terjadi juga perlu didokumentasikan dan diolah untuk memastikan integritas sumur yang berkelanjutan. Hal ini dapat diilustrasikan pada skema well barrier (WBS).

Analisa

Analisa perlu dilakukan menggunakan data yang ada untuk mengetahui resiko yang akan terjadi dan memastikan peningkatan secara kontinyu dari seluruh fasa pada pekerjaan eksplorasi dan eksploitasi yang meliputi fasa pemboran, komplesi, produksi, hingga sumur ditutup secara permanen (abandonment). 

KESIMPULAN

Demikianlah uraian singkat dimana Well Integrity adalah suatu metode pekerjaan evaluasi yang digunakan untuk mencegah fluida yang tidak diinginkan untuk dapat menginvasi ke dalam sumur dan terproduksi ke permukaan serta merancang agar sumur dapat terproduksi secara optimal dan mengurangi resiko terjadinya permasalahan yang bersifat merugikan dari awal sumur direncanakan hingga sumur ditutup secara permanen (abandonment). 

Jika kalian ingin materi yang lebih lengkap, kalian bisa berikan komentar pada postingan ini. Sebutkan Nama, Institusi dan Email kalian. Semoga membantu

salam


reference: