1

TEKNIKPRODUKSI

PRESENTASI

PROGRAM STUDI TEKNIK PERMINYAKANFAKULTAS TEKNOLOGI KEBUMIAN DAN ENERGI

UNIVERSITAS TRISAKTI

PERTAMINA EP REGION KTI

IMAD FAKHRI MUNTASHIR

071.06.062

2

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

IOUTLINE

DRIVE MECHANISM PRODUKTIVITAS FORMASI NODAL ANALYSIS ARTIFICIAL LIFT

PIPESIM INTRODUCTION

PENDAHULUAN LATAR BELAKANG

GAS LIFT ESP

3PENDAHULUAN

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

I

Fluid

Higher

Pressure

Medium

Pressure

Lower

Pressure

Stock TankWellhead

Standar

PressureLowest

Pressure

Aliran fluida dari Reservoir ke Surface berasal dari perbedaan tekanan

Natural pressure selalu berkurang ketika produksi dimulai

Aliran fluida akan berhenti bila pressure atau energi

di reservoir tidak cukup lagi

4LATAR BELAKANG

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

I

Pwf

Pwh Psep

FLOWING WELL

Pwf=Psep+dPf+dPt

Psep Pwh

Pwf

Pwf<Psep+dPf+dPt

NO - FLOWING WELL

Gradien ?

Energi ?

• Untuk mengangkat fluida sumur:• Menurunkan gradien

aliran dalam tubing• Memberikan energy

tambahan di dalam sumur untuk mendorong fluida sumur ke permukaan

5DRIVE MECHANISM

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

ISOLUTION GAS DRIVE

GAS CAP DRIVEWATER DRIVE

10 – 25%

Tekanan turun sangat cepat

Tinggi, Bertambah dengan cepat

Solution Gas Drive

25 – 50 %

Tekanan turun Lebih cepat

Sedang, Bertambah Sesuai waktu

Gas Cap Drive

30 – 50 % (max 70%)

Tekanan turun Pelan - pelan

Sedikit tetap

Water Drive

6

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

I

PRODUKTIVITAS FORMASI

Aliran Fluida Melalui Media Pori

Productivity Index dan IPR

PRODUKTIVITAS FORMASI

7PRODUKTIVITAS FORMASI

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

I 1. Aliran Fluida Melalui Media Pori

Rumus Darcy

q = Laju aliran fluida, cc/sec

A = Luas media penampang media berpori,

cm2

v = Kecepatan aliran fluida, cm/sec

k = Permeabilitas, Darcy

P/L = Gradien tekanan dalam arah aliran, atm/cm

Asumsi Darcy

•Aliran mantap (steady state) ~ dP/dt =0

•Fluida yang mengalir satu fasa dan incompressible

•Viskositas fluida yang mengalir konstan

•Kondisi aliran isothermal

•Formasi homogen dan arah alirannya horisontal

8

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

I

Aliran Radial Minyak

Aliran Radial Gas

qo = laju aliran minyak dipermukaan, STB/D

ko = permeabilitas efektif minyak, mD

h = ketebalan lapisan, ft

o = viscositas minyak, cp

Bo = faktor volume formasi minyak, Bbl/STB

Pe = Tekanan reservoir pada jari-jari re, psi

Pwf = Tekanan alir dasar sumur, psi

re = jari-jari pengurasan, ft

rw = jari-jari sumur, ft

qg = laju aliran gas dipermukaan, SCF/D

g = Viskositas gas, cp

kg = permeabilitas efektif gas, mD

T = temperatur reservoir, F

Z = faktor kompresibilitas gas

9PRODUKTIVITAS FORMASI

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

I2. Produktivity Index

= J ~ PI

PI = J = Produktivity Index, bbl/hari/psi

q = laju produksi aliran total, bbl/hari

Ps = Tekanan statis reservoir, psi

Pwf = Tekanan dasar sumur waktu ada aliran, psi

3. IPR (Inflow Performance Relationship)

IPR satu fasa

0

500

1000

1500

2000

2500

0 50 100 150 200 250qo

pwf

IPR dua fasa

0

500

1000

1500

2000

2500

0 50 100 150 200qopw

ff

Qo = PI (Ps - Pwf)

Harga Qo max dicapai bila Pwf = 0

Ps < Pb

Ps > Pb dan Pwf > Pb

Ps > Pb dan Pwf < Pb

Qo max

Pr

11PRODUKTIVITAS FORMASI

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

I

IPR Dua Fasa Ps > Pb, Pwf < Pb

1

2

3

4

IPR Dua Fasa Ps < Pb

1

2 IPR Dua Fasa Ps > Pb, Pwf > Pb

1

2

3

12

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

I

PRODUKTIVITAS FORMASI

Sistem Nodal Posisi Titik Nodal Optimalisasi Ukuran Tubing

NODAL ANALYSIS

Optimalisasi Perforasi

13NODAL ANALYSIS

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

I Nodal adalah titik dimana :

Aliran masuk ke nodal setara dengan aliran keluar dari nodal

Hanya satu tekanan yang ada di nodal Upstream dari nodal dinamakan inflow

Downstream dari nodal dinamakan outflow

Tekanan Nodal adalah :

Inflow ke nodal : PR – ΔPupstream = Pnodal

Outflow dari nodal : Psep + ΔPdownstream = Pnodal

1. Sistem Nodal

Flowrate,q

Pre

ss

ure

, P

no

de

Inflow to node

Ouflow to node Intersection dari inflow dan outflow memenuhi kondisi

P ini adalah tekanan optimum untuk laju alirnya

Penurunan tekanan (dP)berubah-ubah sesuai laju alir (q)

Tekanan VS Laju Alir menghasilkan dua kurva

Pnode

14

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

I Nodal di wellhead :

Inflow ke nodal : PR – ΔPres – ΔPtubing = Pwh

Outflow dari nodal : Psep + ΔPflowline = Pwh

Flowrate,q

Pre

ss

ure

, P

wh

d1

D2>d1

Flowrate,q

Pre

ss

ure

, P

wh

d1

D2>d1

Jika ukuran tubing diperbesar

Jika ukuran flownline diperbesar

15NODAL ANALYSIS

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

IΔ P1 = PR – Pwfs

Δ P2 = Pwfs – Pwf

Δ P3 = PUR - PDR

Δ P4 = PUSV - PDSV

Δ P5 = Pwh - PDSC

Δ P6 = PDSC - Psep

Δ P7 = Pwf - Pwh

Δ P8 = Pwh - Psep

2. Posisi Titik Nodal

Nodal di 6 :

Inflow ke nodal :

PR – ΔPres = Pwf

Outflow dari nodal :

Psep + ΔPflowline – ΔPtubing = Pwf

16

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

I

inflow

outflow

Pwf

q

Pr

Psep

3. Optimalisasi Ukuran Tubing

Preesure Drop By Tubing

q

d1

D2>d1

Pwf

Pr

d1

d1<d2<d3<d4

Pwf

Pr d2

d3

d4

q

Tubing Size Effect

17

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

I

inflow outflow

Pwf

q

Pr

Psep

Preesure Drop By Reservoir Tidak cocok untuk optimalisasi tubing

Adanya Formation Damage

Inadequate perforation

4. Optimalisasi Perforasi

Inflow ke nodal :

PR – ΔPres – ΔPperfs = Pwf

Outflow dari nodal

Psep + ΔPflowline – ΔPtubing = Pwf

inflow

outflow

Pwf

q

Pr

Psep

N1

N2 > N1

N3 > N2

Perforation Effect

18

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

I

PRODUKTIVITAS FORMASI

Jenis – Jenis Artificial Lift

ARTIFICIAL LIFT

20ARTIFICIAL LIFT

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

IJENIS – JENIS ARTIFICIAL LIFT

23

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

I

PRODUKTIVITAS FORMASI

Dasar Pemilihan Gas Lift Gas Lift System Continuous Gas Lift Operation

GAS LIFT

24GAS LIFT

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

I

1. Lebih fleksibilitas dilihat dari pemasangannya

2. Biaya cukup kecil, kecuali memakai kompresor

3. Tidak berpengaruh sumur kepasiran

4. Bisa digunakan pada sumur

– sumur miring

5. Bisa digunakan pada sumur dengan GOR tinggi

6. Sangan cocok di offshore

7. Produksi dapat dikontrol di permukaan

KEUNTUNGAN

1. Kurang efisien jika cadangan gas sedikit

2. Hydrate atau endapan pada gas lift line

3. Susah ketika mencabut gas lift valve

4. Tidak cocok bila ada scale, paraffin dan back pressure tinggi

5. Tidak dapat menggunakan casing repair pada sumur gas lift

6. Gas yang korosif tidak bisa digunakan

7. Susah untuk dual completion

KETERBATASAN

• Jumlah gas injeksi yang tersedia

• Jumlah gas injeksi yang dibutuhkan

• Tekanan Gas Injeksi yang dibutuhkan di setiap sumur

• Tekanan Kompresor yang dibutuhkan

PARAMETER DESIGN 1. Dasar Pemilihan Gas Lift

26ARTIFICIAL LIFT

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

I

Gas Injection Line

Compressor Subsystem• intake system• outlet system• pressure gauge• injection rate metering Injection Gas Manifold

Flow Line

Separator

Wellhead Subsystem :• Production subsystem

• wellhead• production choke• pressure gauge

• Injection subsystem• injection choke

Wellbore Subsystem:• perforation interval• tubing shoe• packer

Separator Subsystem:• separator• manifold• pressure gauges• flow metering

Unloading Gas Lift Mandrells

Gas Injection Valve

2. Gas Lift System

Wellhead1

2

3

4

27

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

I3. CONTINUOUS GAS LIFT OPERATION

INJECTION GAS

CHOKE CLOSED

SFL

Valve 1

Valve 2

Valve 3

Valve 4

Unloading Valve

Unloading Valve

Unloading Valve

Operation Valve

TERBUKA

TERBUKA

TERBUKA

TERBUKA

To Separator / Stock Tank To Separator / Stock Tank

INJECTION GAS

CHOKE OPENED

Valve 1

Valve 2

Valve 3

Valve 4

Unloading Valve

Unloading Valve

Unloading Valve

Operation Valve

TERBUKA

TERBUKA

TERBUKA

TERBUKA

INJECTION GAS

CHOKE CLOSED

28

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

I

INJECTION GAS

CHOKE OPENED

Valve 1

Valve 2

Valve 3

Valve 4

Unloading Valve

Unloading Valve

Unloading Valve

Operation Valve

TERBUKA

TERBUKA

TERBUKA

TERBUKA

To Separator / Stock Tank

INJECTION GAS

CHOKE OPENED

Valve 1

Valve 2

Valve 3

Valve 4

Unloading Valve

Unloading Valve

Unloading Valve

Operation Valve

TERTUTUP

TERBUKA

TERBUKA

TERBUKA

To Separator / Stock Tank

TERBUKA

29

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

I

INJECTION GAS

CHOKE OPENED

Valve 1

Valve 2

Valve 3

Valve 4

Unloading Valve

Unloading Valve

Unloading Valve

Operation Valve

TERTUTUP

TERBUKA

To Separator / Stock Tank

TERTUTUP

TERTUTUP

Reductuion of

Fluid Density

Displacement of

Liquid Slugs

by Gas BubbleEkspansion Gas

Three Effect of Gas in Gas Lift Well

TERBUKA

TERBUKA

32

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

I

PRODUKTIVITAS FORMASI

Dasar Pemilihan ESP ESP System

ESP

Peralatan ESP

33

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

I

1. Dapat digunakan pada sumur dengan jumlah fluida besar

2. Sangat mudah mendesain pompa

3. Dapat digunakan pada sumur miring

4. Efisiensi pompa ± 60 sampai 70%

5. POT singkat daripada investasi

6. Sangan cocok di offshore

7. Produksi dapat dikontrol di permukaan

KEUNTUNGAN

1. Motor listrik mudah rusak

2. Biaya kapital awal relatif besar

3. Kerusakan pada kabel sering terjadi

4. Kerusakan motor karena temperatur tinggi

5. Korosi dan abrasi karena fluida yang mengalir sangat besar

6. GOR rendah efiensi pompa rendah

7. Tergantung dari engineer yang menangani

8. Sering terjadi emulsi

KETERBATASAN

Sistem Electric Submercible Pump adalah

pompa yang efektif dan ekonomis dalam

arti mengangkat volume fluida yang besar

dari kedalaman yang tinggi dengan

berbagai kondisi sumur

1. Dasar Pemilihan ESP

34

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

I2. ESP System

35

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

I

• Multistage Centrifugal Pump

• Kapasitas tenaga dikorelasikan dari jumlah stage

• Stage adalah kombinasi dari diffuser dan impeller

• Impeler dikunci dan berputar dengan shaft

• Diffuser dikompres dengan housing dan tidak

berputar

Pompa

36

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

I

Mencegah turunnya kapasitas head pompa

Mencegah terjadinya gas lock dan kavitasi pompa terutama pada laju alir tinggi yang mengandung gas sehingga memperbaiki efisiensi pompa

Mencegah terjadinya fluktuasi beban pada motor penggerak

Mengurangi adanya slugging

Intake / Gas Separator

Standard Intake Static Gas Separator Dynnamic Gas Separator

37

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

I

Menyerap sebagian panas yang ditimbulkan oleh perputaran motor

Tempat menyimpan minyak untuk pompa

Menjaga tekanan dalam pompa dan motor agar selalu lebih besar dari tekanan di luar pompa

Mencegah masuknya cairan ke dalam motor

menyamakan tekanan dalam motor dan tekanan

submergence (tekanan tenggelamnya pompa) memisahkan thrust pompa dari bearing-bearing

motor

Protector/Seal Section

Labyrinth Type

Protector Positive Seal

Type Protector

Untuk suhu tinggi

38

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

I

STARTSTOPSTARTSTOPEXCESSIVE

START STOP

OCCURE

EXCESSIVE

START STOP

OCCURE

EXCESSIVE

START STOP

OCCURE

EXCESSIVE

START STOP

OCCURE

EXCESSIVE

START STOP

OCCURE

EXCESSIVE

START STOP

OCCURE

EXCESSIVE

START STOP

OCCURE

EXCESSIVE

START STOP

OCCURE

EXCESSIVE

START STOP

OCCURE

EXCESSIVE

START STOP

OCCURE

EXCESSIVE

START STOP

OCCURE

EXCESSIVE

START STOP

OCCURE

EXCESSIVE

START STOP

OCCURE

EXCESSIVE

START STOP

OCCURE

EXCESSIVE

START STOP

OCCURE

EXCESSIVE

START STOP

OCCURE

EXCESSIVE

STARTING STOPPING OCCURS

LABYRINTH TYPE PROTECTOR

HOW DOES IT WORK

Motor

IF WELL FLUID ENTERS THEN MOTOR BURNS

OUT

Protector

Intake

39

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

I

Protector

START

3–5 PSI3–5 PSI3–5 PSI3–5 PSI3–5 PSI3–5 PSI3–5 PSI3–5 PSI3–5 PSI3–5 PSI

STOPSTART

3–5 PSI

STOP

Torn or leak

(Could be seal failure)

How does it work ?

Bags Contracts

due to getting less

oil inside

LSBPB(Labyrinth Series Bag Parallel Bag)

MOTOR GETS BURNED

Temperature increaseTemperature decreaseTemperature increaseTemperature decrease

40

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

IMotor Lead Extension

Pot Head Connector

Shaft

Stator winding

Drain and fill plug

Menggerakkan pompa dengan mengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanik

Dipasang paling bawah dari rangkaian, dan motor tersebut digerakkan oleh arus listrik yang dikirim melalui kabel dari permukaan

Mempunyai 2 bagian penting yaitu :

Rotor (bagian yang bergerak / berputar)

Stator (bagian yang tetap / statis)

Motor

41

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

I

Digunakan untuk memonitor Peralatan

di bawah lubang

Electrical Power Cable

Sarana penghantar daya listrik dari permukaan ke motor yang letaknya di dalam sumur

Temperatur lubang sumur adalah titik kritis dalam pemilihan kabel

Kabel terdiri dari dua jenis :

Round Cable

Flat Cable

Elctric Power Cable

Flat Cable

Round Cable

Conductor

Insulation Material

Barrier Jacket

Jacket Material

Exterior Armor

Cable Component

DME

43

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

I

Pipesim Physical Component Pipesim Workflow

Pipesim Introduction

Desain ESP Desain Gas Lift

45

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

I

Build the Physical Model

Create a Fluid Model

Choose Flow Correlation

Perform Operations

View and Analyze Results

Water Pipeline Model

Well Model

ESP Pump / Gas Lift Model

Black Oil Model

Compositional Model

Vertical Flow Correlation

Horizontal Flow Correlation

System Analysis

Pressure / Temperature

Artificial Lift

Kurva Inflow Outflow

Desain Artificial Lift

Report Data

2. Pipesim WorkFlow

46

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

I3. Desain ESP

Create a Fluid ModelBuild the Physical Model

1. Well model

2. Pump Selection / Design

3. Pump Performance

4. Motor Selection

5. Kabel Selection

Nodal Analysis

ESP design Nodal Analysis

Inflow – outflow tidak berpotongan

Inflow – outflowberpotongan

47

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

I4. Desain Gas Lift

Create a Fluid ModelBuild the Physical Model

Gas Lift Response

Design Control Parameters

Design Parameters

Safety Factors

Perform Design

Nodal Analysis

Gas Lift design Nodal Analysis

Inflow – outflow tidak berpotongan

Inflow – outflowberpotongan

48

TE

KN

IK P

RO

DU

KS

I