PEMILIHAN METODE STIMULASI DENGAN HYDRAULIC FRACTURING UNTUK MENINGKATKAN PRODUKSI

By : Aristanti Oktavia Dewi

Teknik Perminyakan/ Universitas Proklamasi 45

Gambar 1.1. Hydraulic Fracturing Process

Seiring dengan berjalannya produksi minyak dan gas bumi dari reservoir, cepat atau lambat sumur minyak akan mengalami penurunan produksi. Penurunan produksi dapat disebabkan oleh banyak faktor, seperti berkurangnya jumlah cadangan hidrokarbon di dalam reservoir, menurunnya tenaga pendorong alami reservoir, kerusakan mekanis pada peralatan bawah sumur atau terjadinya kerusakan formasi pada lapisan produktif.

Kerusakan formasi merupakan salah satu problem produksi suatu sumur. Permeabilitas formasi dapat diperbaiki sehingga produktifitas sumur meningkat, perangsangan produktifitas sumur atau stimulasi adalah alternatif yang dipilih dalam mengatasi problem kerusakan formasi pada reservoir yaitu dengan Acidizing atau Hydraulic Fracturing.

Tujuan dilakukannya stimulasi hydraulic fracturing yaitu Memperbaiki permeabilitas dan porositas batuan formasi yang produktif sehingga akan meningkatkan produktifitas sumur sampai pada tingkat laju produksi yang optimum.

Hydraulic Fracturing adalah suatu teknik stimulasi yang dipergunakan untuk memperbaiki atau meningkatkan konduktivitas fluida ke dalam sumur. Ada tiga hal di mana hydraulic frakturing bermanfaat, yaitu :

1.       Bila reservoir terdiri dari batuan dengan pemeabilitas rendah dan homogen, maka fracturing akan memberikan efek yang sama dengan menambah ukuran lubang, yaitu fluida yang semula mengalir melalui batuan dengan permeabilitas rendah mampu bergerak ke dalan rekahan berkapasitas tinggi pada jarak tertentu dari sumur.

2.       Fracturing akan mengeliminir kerusakan formasi yang disebabkan oleh invasi lumpur pemboran, pengendapan mineral-mineral atau swelling clay.

3.       Penyebaran rekahan dari lubang sumur bertindak sebagai garis alir yang menhubungkan sistem porous dan permeabel yang terisolir dibalik sumur oleh penghalang impermeabel.

Mekanisme terjadinya hydraulic fracturing adalah menginjeksikan fluida perekah ke dalam lubang formasi atau reservoir yang akan direkahkan melalui lubang sumur dengan tekanan perekah yang lebih besar dari tekanan rekah formasi sehingga akan terbentuk rekahan. Untuk mempertahankan rekahan tersebut harus di-isikan dengan bahan penganjal (proping agent).

1.1.      Fluida Perekah dan Additive

Fluida perekah atau fracturing fluids adalah fluida yang digunakan pada proyek hydraulic fracturing. Fluida perekah tersebut akan dipompakan pada beberapa tingkat (stages) yang masing-masing mempunyai fungsi tersendiri. Secara garis besar, selain digunakan untuk memulai perekahan dan memperluas rekahan, fluida perekah juga harus dapat memperlebar rekahan, mentranspor dan menempatkan proppant, mempunyai sifat low fluid loss (kehilangan fluidanya sedikit) waktu crosslink-nya terkontrol, dan tidak mahal. Juga tidak menyebabkan friksi yang besar di tubing, mudah dibersihkan dengan clean-up (memulainya produksi kembali), kompatibel dengan formasi dan fluidanya, mudah dicampur, aman untuk personalia, dan relatif murah.

1.1.1.   Jenis-jenis Fluida Perekah

Fluida perekah yang mengisi suatu cycle pemompaan ada empat jenis. Jenis-jenis fluida perekah tersebut adalah prepad (pertama dipompakan), pad, slurry, dan terakhir adalah flush.

Prepad dipompakan pertama kali dalam suatu stage. Prepad yang berviskositas rendah ini berguna sebagai pembersih jalan yang akan dilalui jenis fluida perekah berikutnya sehingga fluida perekah berikutnya dapat difungsikan secara maksimal. Selain itu prepad juga berfungsi sebagai pendingin formasi, pencegah damage, dan membantu memulai membuat rekahan.

Pad adalah jenis fluida perekah yang tidak diberi proppant dan dipompakan setelah prepad. Pad mempunyai viskositas yang lebih tinggi daripada prepad. Gunanya adalah untuk memulai perekahan-perekahan sekaligus memperluasnya. Sementara rekahan berkembang, terjadi fluid loss atau leak-off ke dalam formasi, dan dianggap tegak lurus dengan dinding formasi, sambil membentuk filter cake. Volume leak-off ini akan sebanding dengan akar dua dari waktu cairan bersatu. Jadi, pad ini akan dikorbankan sehingga leak-off dari slurry dengan proppant akan berkurang.

Setelah pad, slurry dengan proppant akan mulai ditambahkan pada fluida perekah yang akan naik terus sampai pada harga maksimum yang telah ditentukan. Harga ini tergantung dari kemampuan fluida dalam membawa proppant dan/atau kapasitas reservoir dan rekahan yang terbentuk. Slurry ini mempunyai viskositas yang lebih tinggi daripada pad. Secara umum, leak-off yang berlebihan dapat disebabkan oleh ketidakseragaman (heterogeneities) reservoirnya, seperti adanya rekahan alamiah (natural fissures). Hal lain yang bisa terjadi adalah meluasnya rekahan karena rekahan bergerak ke luar dari zona produktif yang diinginkan. Bisa saja terjadi bila di antara dua formasi produktif terdapat lapisan shale yang tipis, maka rekahan akan bergerak melewati shale tersebut walaupun di shale rekahan akan menipis dan ini mungkin tidak akan bisa dilewati oleh proppant sehingga akan terjadi screen out (proppant berkumpul tertahan karena cairannya hilang). Slurry tidak bisa mentransport proppant, dan tekanan injeksi akan naik tinggi sehingga perekahan lebih lanjut ke dalam formasi tidak bisa dilakukan. Secara umum, bila rekahan kurang dari tiga kali diameter proppant, makan proppant akan tertahan.

Setelah slurry dipompakan, maka paling belakang akan diberi flush agar slurry dengan proppant akan masuk ke dalam formasi dan tidak tertinggal di dalam sumur. Dalam prakteknya, harus ada proppant slurry yang tertinggal di sumur, karena kalau flush terlalu banyak maka akan menyebabkan rekahan di sekitarnya akan menutup kembali sehingga peningkatan produktivitas tidak efektif (disebut “choked” fracture).

1.1.2.   Pemilihan Fluida Dasar

Sebelum memilih fluida dasar, kita harus tahu zat yang akan dicampur dalam fluida dasar tersebut sehingga fluida perekah mempunyai komposisi yang tepat. Fluida Perekah mempunyai komposisi sebagai berikut :

1. Fluida dasar (base fluid), misalnya air atau minyak ditambah polymer.
2. Crosslinker (penyatu atau pengikat molekul sehingga rantai menjadi panjang dan viskositas akan meningkat).
3. Breaker (pemecah).
4. Viscosity stabilizer (penstabil viskositas).
5. Fluid loss additive (zat tambahan untuk mencegah kehilangan fluida).
6. Surfactant (surface active agent).
7. Buffers (pengontrol pH).
8. Radioactive tracers.
9. Biocides (anti bakteri).
10. Friction reducer (pengecil friksi).
11. Clay stabilizers (penstabil clay).
12. Crosslinker control agents (mengontrol zat untuk pengikat molekul).
13. Iron control agents (pencegah pengendapan besi di formasi).
14. Paraffin control.
15. Scale inhibitors (pencegah scale).
16. Extenders, clean up, dan energizing agents (mempermudah produksi kembali).

Oleh karena itu, Hydraulic Fracturing diterapkan pada sumur minyak atau gas yang mengalami penurunan laju produksi secara terus menerus dalam waktu singkat, cased atau open hole, terletak pada reservoir bervolume hidrokarbon ekonomis, bertekanan reservoir besar (bertenaga pendorong alamiah), berpermeabilitas rendah karena adanya kerusakan formasi maupun tidak, pada formasi yang mempunyai radius skin sangat dalam, dan mempunyai faktor sementasi tinggi.

Referensi :
Wanda, Rauf. 2013. Pemilihan Metode Stimulasi Dengan Menggunakan Hydraulic Fracturing Dalam Upaya Peningkatan Produktivitas Formasi. Universitas Proklamasi 45. Yogyakarta.
https://www.propublica.org/special/hydraulic-fracturing-national.