By: Muhammad Bhakti Setiawan
Artikel ini ditulis berdasarkan pengalaman kerja penulis dan teori yang ditampilkan merujuk pada buku Prof. K.C Hong.
Injeksi steam pada minyak bertujuan untuk menambah faktor perolehan pada reservoir dengan karakteristik jenis minyak berat dengan rentang API 10-20, Lebih lengkap mengenai screening pada steam dapat dilihat pada paper SPE:
1. SPE-35385-PA Screening EOR Taber Part 1
2. SPE-35385-PA Screening EOR Taber Part 2
3. SPE-130726-MS Screening EOR Ahmad Aladasani
Secara umum metode termal stimulation yang sering digunakan dalam bentuk injeksi steam secara kontinyu dan cyclic injection. Metode lain yang pernah dikembangkan diantaranya adalah hot water injection dan insitu combustion, kedua metode teerakhir kurang familiar digunakan karena efeknya tidak tepat guna serta lebih susah pada pengontrolannya (insitu combustion).
Cyclic steam stimulation (CSS) atau yang lebih dikenal dengan injeksi steam secara huff & Puff merupakan metode peningkatan perolehan lanjut dengan melakukan injeksi steam dengan volume tertentu (Umumnya 5000 – 20000 Cold water equivalent/CWE)[1] kedalam sumur yang akan distimulasi, selanjutnya sumur dibiarkan beberapa hari untuk proses soaking sebelum proses produksi dilakukan. Numerical simulation berupa thermal reservoir simulation digunakan untuk mendapatkan berapa volume optimum yang akan diinjeksi serta waktu soaking yang akan digunakan, namun praktik dilapangan umumnya menggunakan wellhead gauge (jika wellhead pressure mencapai kira-kira 60 Psi-an) untuk menentukan apakah sumur sudah dapat dilakukan produksi kembali/POP (Put on Production).
Proses injeksi, soaking dan produksi pada CSS dinamakan siklus injeksi (Cycle), saat proses produksi setelah stimulasi telah menccapai limit ekonomisnya (Umumnya satu cycle bisa sampai 6 bulanan) maka siklus selanjutnya dapat diaplikasikan. Mengacu pada literatur, umumnya satu sumur maksimal dapat di stimulasi hingga 3 siklus CSS.
CSS secara umum dapat meningkatkan recovery dari 3-10 %, angka ini masih jauh dari recovery yang didapat jika menggunakan injeksi kontinyu yaitu hingga 70% (Based on Literatur diatas). Meskipun tidak signifikan tetapi metode CSS sangat favorit digunakan dengan beberapa alasan:
Tidak membutuhkan biaya capital yang besar untuk instalasi generator dan pemipaan steam.
Lebih fleksibel digunakan untuk menghadapi gejolak harga minyak.
Tidak membutuhkan komitmen panjang untuk pengadaan bahan bakar steam.
Sebagai pilot proyek untuk injeksi secara kontinyu.
Dalam aplikasi CSS digunakan steam generator yang dapat dimobilasi kesetiap sumur target, satu unit steam generator terdiri dari tiga unit mobile dengan fungsi yang berbeda. Unit 1 merupakan sebuah unit mobile yang digunakan untuk pengadaan bahan bakar steam berupa marine fuel oil (MFO)[2] dan tangki air. Unit 2 merupakan sebuah unit softening plant [3] untuk proses pemurnian feed water sebelum masuk kedalam steam generator. Unit 3 merupakan steam generator utama untuk menghasilkan steam.
Idealnya CSS diaplikasikan kedalam sumur dengan menambahkan thermal packer sebagai isolator target lapisan reservoir yang kan dilakukan stimulasi, tetapi mengingat harga dan pengaplikasiannya yang membutuhkan tambahan rig maka CSS biasanya diinjeksikan langsung dari kepala sumur dengan tekanan tertentu serta sebagian kecil steam dialirkan ke jaringan pipa untuk mengurangi endapan partikel berat pada jaringan pipa minyak.
Kualitas steam atau Steam Quality (SQ) merupakan faktor penting pada desain CSS, setiap reservoir membutuhkan studi optimisasi untuk mendapatkan Steam Quality yang optimum. Hal ini berarti setiap reservoir merupakan objek CSS yang unik dengan nominal SQ yang berbeda-beda. Beberapa metode yang digunakan untuk mengukur steam quality diantaranya:
1. Melakukan pemisahan dan pengukuran dari fasa liquid dan uap.
2. Mengevaluasi sampel fasa liquid dengan titrasi kimia dan conductivity meter.
3. Melakukan pengukuran steam melalui plat orifice yang terletak pada pipa vertikal.
Salah satu yang saya jumpai dan umum digunakan adalah penentuan SQ menggunakan metode berdasarkan analisis kimia atau pengukuran konduktifitas pada feedwater[4] dan fluida steam generator. Artinya akan dilakukan dua kali pengukuran konduktifitas dan analisis kimia sesaat sebelum fluida masuk kedalam steam generator dan pengukuran setelah menjadi fluida steam. Persamaan yang digunakan untuk mengukur wet steam adalah:
Chemical analysis berupa konsentrasi chloride (Cl-):
Meter Conductivity berupa konsentrasi garam sebelum dan sesudah menjadi uap:
Meter conductivity bisa menghasilkan perhitungan yang cukup overestimate akibat keberadaan ion bicarbonate (HCO-3) yang umum terdapat pada feedwater. Kondisi PH akibat ion tersebut lah yang menyebabkan error yang cukup tinggi pada perhitungan SQ, sehingga standarisasi pengukuran SQ lebih direkomendasikan pada metode chemical analysis.
Steam quality dinyatakan dalam fraksi (0-1), dengan rata rata desain SQ berkisar antara 0.5 – 0.8. Beberapa faktor yang menyebabkan SQ menjadi turun dari desain awal adalah adanya faktor ekstrnal seperti unit downtime, penyebabnya diantaranya; keterlambatan pengiriman MFO, sumbatan pada fire nozzle dll.
Aspek subsurface
Desain injeksi CSS tidak terlepas dari kondisi subsurface reservoir, semakin banyak data reservoir yang dapat digunakan maka semakin baik pengetahuan engineer untuk mendesain CSS. Steam yang diinjeksikan kedalam reservoir mengalami beberapa mekanisme thermal diantaranya: Radiation , Convection dan Conduction. Sedangkan reservoir akan merespon thermal yang diinjeksikan dengan beberapa mekanisme diantaranya: Thermal conductivity, Heat capacity, Thermal diffusivity dan thermal expansion.
Umumnya prediksi kinerja CSS dengan menggunakan simulasi reservoir dengan jenis thermal simulation. Tetapi sebenarnya beberapa metode prediktif dari CSS telah dikembangkan untuk melakukan forecasting, metode tersebut diantaranya:
1. Mark-Langenheim Model
2. Boberg-Lantz Method
3. Towson-Boberg Method
4. Owens & Suter
5. Martin
6. deHaan-van lookeren
7. Seba & Perry
8. Closmann et al
9. Gontijo & Aziz
Catatan:
1 Cold water equivalent merupakan satuan yang digunakan untuk menentukan volume dari steam yang diinjeksikan
2 Marine Fuel Oil merupakan minyak untuk mesin kapal, bentuk minyaknya seperti oli bekas mesin kendaraan dan terdapat beberapa kontaminan seperti serpihan kapas, problem yang sering terjadi di lapangan adalah tersumbatnya line oil dan fire nozzle karena pengotor ini.
3 Unit Softening plant merupakan unit yang digunakan untuk mengurangi jumlah impurities pada feedwater, hal ini dikarenakan mineral pada feedwater dapat menjadi problem dikemudian hari jika telah melewati ambang yang telah ditetapkan, beberapa katalist digunakan untuk mengurangi ion pada resin berupa kalsium dan magnesium. Katalist tersebut disebut dengan softener resin yang dapat berupa strong acid (HCL) dan soda kaustik (NaOH).
4 Feedwater merupakan air yang akan dipanaskan untuk menjadi steam, sumber air berasal dari sungai buatan terdekat. Setiap sumur telah memiliki line untuk freshwater yang selanjutnya akan digunakan sebagai line untuk feedwater menuju sumur yang akan di stimulasi.
Comments