Transcript P wf - WordPress.com

Session 8
Gas Lift Design
Sistem Gas Lift Well
Tujuan Gas Lift
 Meningkatkan produksi sumur dengan :
 mengurangi gradient tekanan aliran dalam tubing dengan
menambahkan gas pada tubing.
atau
 membentuk kolom gas dalam tubing yang akan
mendorong kolom fluida dalam tubing
 dengan mempertimbangkan kemampuan lapisan
produktif, kemampuan penampungan produksi di
lapangan, gas yang tersedia untuk diinjeksikan serta
kemampuan sarana injeksi di permukaan dan
dibawah permukaan
2
Sistem Sumur Gas Lift
Separator
Flow Line
Gas Injection Line
Compressor Subsystem
• intake system
• outlet system
• choke
• pressure gauge
• injection rate metering
Wellhead Subsystem :
• Production subsystem
• wellhead
• production choke
• pressure gauge
• Injection subsystem
• injection choke
Separator Subsystem:
• separator
• manifold
• pressure gauges
• flow metering
Gas Lift Mandrells
Gas Injection Valve
Valve
Subsystem
Pt
Pc
Wellbore Subsystem:
• perforation interval
• tubing shoe
• packer
ALL THE SUBSYSTEMS ARE
WELL CONNECTED
(INTEGRATED SYSTEM)
Parameter pada Sistem Gas Lift
 Parameter Tekanan
 Tekanan discharge compressor
 Tekanan injeksi di wellhead
 Paremeter Injection Rate
 Laju injeksi gas
 Paremeter Production Rate
 Inflow Performance Relationship
 Parameter pressure drop
Parameter pada Compressor
Horse Power
Compressor
Pintake
Pdischarge
Pinjection@wellhead
DPgas
Qgas
Qgas
Wellhead
Pinjection@wellhead=Pdischarge - DP
Separator
Compressor
Wellhead
Parameter pada Compressor
 Tekanan intake :
 Gas injeksi berasal dari separator atau dari
sumber gas yang lain
 Laju Injeksi Gas
 Horse Power Compressor
 Tekanan discharge :
 yang tergantung pada laju injeksi gas, Horse
Power Compressor, serta sifat fisika gas injeksi
Parameter di Wellhead
Surface Injection
Pressure
Injection
Choke
Production
Choke
Wellhead
Pressure
Production Fluid
Gas Injection
Parameter di Wellhead
 Gas Injection Pressure di Wellhead atau Surface
Injection Pressure
 Tekanan gas injeksi setelah sampai di wellhead dari
compressor
 Fungsi dari sifat fisik gas, konfigurasi pipa gas injeksi,
dan temperatur aliran
 Wellhead Pressure
 Tekanan yang akan mengalirkan fluida produksi ke
separator
Perhitungan DP Gas Injeksi
 Persamaan Weymouth
 Persamaan Panhandle
Gas Lift Valve
Gas
Injeksi
Pc
Pc = Pt
Pt
Fluida
Produksi
Pt
Pc
Gas Lift Valve
Gas
Injection
Tubing
Pressure
Close condition
Open condition
Parameter pada Gas Lift Valve
 Tekanan gas injeksi pada casing
 Tekanan aliran fluida produksi dalam tubing
 Laju gas injeksi
 Luas penampang port valve
 Temperatur pada kedalaman valve
Perhitungan Tekanan Gas Injeksi pada
kedalaman
Parameter di Dasar Sumur
Pt = Pwf – (dp/dz)(D-Dv)
(D – Dv)
Pwf@QL
IPR
Penetuan titik injeksi
Pso
Pso = Pdis - DP
Titik
Injeksi
Dv
Pt = Pwf – DP @ QL tertentu
Pwf
APLIKASI NODAL SYSTEM ANALYSIS
PADA SUMUR GAS LIFT
Pwh
Q yang diinginkan makin tinggi
dibutuhkan penempatan titik
injeksi yang makin dalam
Tergantung Laju Produksi
yang diinginkan
D2
Titik
Injeksi D1
D3
Pwf = Pr – Q/J
Pwf
Contoh Soal
P-surface injection
L = 5000 ft
Compressor
L = 6525 ft
d = 3.0 inch
Psep = 180 psi
d = 2 inch
T = 90 oF
P-discharge = 800 psi
GLR = 800 scf/stb
Well Depth = 7863 ft
D v= ?
dt = 2 7/8 inch (OD)
T = 105 oF
GLR = 300 scf/stb
Pr = 1451.00 psi
PI = 2.5 stb/d/psi
WC = 50%
Jawaban :
Penentuan Kebutuhan
Gas Injeksi
Parameter berpengaruh terhadap
kebutuhan Gas Injeksi
 Laju produksi yang direncanakan
 Ketersediaan Gas Injeksi
 Variabel-variabel dalam sistem sumur gas lift
(Pwh,Pso,Psep,Temp, Valve Depth, dll)
 Kapasitas Kompresor
Kebutuhan Gas Injeksi
 Diperkirakan dengan menentukan Gas Lift
Performance Curve, hubungan antara Laju
Injeksi Gas dengan Laju produksi yang
dihasilkan.
 Gas Lift Performance dibuat pada satu kondisi
tertentu.
Perhitungan Gas Lift Performance Curve
2500
GLR total = GLR-formasi + GLR-Injeksi
GLR total meningkat laju produksi
Meningkat
Berdasarkan phenomena tersebut
dikembangkan teknik injeksi gas
(GAS LIFT)
2000
Tekanan Alir Dasar Sumur, psi
Nodal System Analysis dengan
melakukan sensitivitas terhadap
GLR total
1500
IPR
1000
200 scf/stb
400 scf/stb
600 scf/stb
500
800 scf/stb
1000 scf/stb
1200 scf/stb
0
0
200
400
600
Laju Produk si, stb/d
800
1000
Perhitungan Gas Lift Performance Curve
Hubungan antara Laju Produksi vs
GLR total, menunjukkan kurva
yang menghasilkan Q-maksimum,
pada GLRtotal yang optimum.
Dengan demikian jumlah gas
Injeksi yang dibutuhkan dapat
Diperkirakan berdasarkan kurva
Gas Lift Performance Curve.
Qgas-injeksi = Q(GLRtotal – GLRformasi)
Qmax
Qgas injeksi opt
Nodal System Analisis
IPR X-1RD
Tubing Intake Berbagai GLR SumurX-1RD
295 scf/stb
1900
1400
800 scf/stb
1300
300 scf/stb
1000scf/stb
1200
1500
1500 scf/stb
320 scf/stb
1100
1300
350 scf/stb
1100
400 scf/stb
900
450 scf/stb
Pwf, psi
Pwf, psi
700 scf/stb
1500
297 scf/stb
1700
IPR X-1RD
Tubing Intake Berbagai GLR SumurX-1RD
1000
2000 scf/stb
900
3000 scf/stb
800
4000 scf/stb
700
700
500
500
500 scf/stb
600 scf/stb
1000
1500
2000
2500
q, stbfpd
3000
3500
4000
5000 scf/stb
600
500
500
7500 scf/stb
1000
1500
2000
2500
q, stbfpd
3000
3500
4000
Gas Lift Performance Curve (GLPc)
GLPc X-1RD Pr=1500 psia
2500
Qo, stbopd
2000
1500
1000
500
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
Gas injeksi, Mscf
6000
7000
8000
Operasi
 Pada waktu sumur akan dipasang peralatan Gas
Lift, sumur dimatikan dengan cara mengisi sumur
dengan “killing fluid”
 Pada waktu pemasangan selesai sebelum sumur
diproduksi, “killing fluid” harus dikeluarkan dari
sumur  Proses Unloading
Tahap I
Choke
Tutup
No flow
Permukaan
Killing fluid
Valve 1 : Terbuka
 Katup Unloading sudah dipasang.
 Sumur masih diisi dengan killing


Valve 2 : Terbuka
Valve 3 : Terbuka

Valve 4 : Terbuka

fluid
Fluida produksi masih belum
mengalir ke permukaan
Port Valve terbuka karena
pengaruh tekanan hidrostatis
killing fluid lebih besar dari
tekanan pada dome (Pkilling fluid
@ valve > Pdome) lihat slide
berikutnya.
Killing fluid akan mengalir melalui
port valve kedalam tubing pada
waktu ditekan dengan gas injeksi
Perlu diketahui dengan pasti
gradien tekanan killling fluid,
sebagai landasan design di
bengkel
GAS LIFT UNLOADING VALVE
PRESSURE DISTRIBUTION – VALVE OPEN
P-dome
Pkilling fluid > Pdome
Tekanan Killing Fluid
Katup Terbuka
Tahap II
Flow Killing Fluid + Gas Injeksi
Gradient aliran dipengaruhi
Gas injeksi
Valve Close
Valve 1 : Tertutup
Permukaan
Killing fluid
Valve 2 : Terbuka
Valve 3 : Terbuka
Permukaan
Fluida Res.
Valve 4 : Terbuka
Pt
Tekanan Tubing harus diketahui
Tahap III

Flow Killing Fluid +
Gas Injeksi

Permukaan
Fluida Res.
Gas Injeksi telah mencapai valve
yang terbawah, valve #1 – 3
tertutup, dan valve #4 terbuka
Pada tahap ini terjadi aliran yang
terjadi secara serentak:

Valve 1 : Tertutup

Valve 2 : Tertutup
Fluida Reservoir +
Gas Injeksi

Valve 3 : Tertutup
Fluida
Reservoir + Gas
Injeksi

Valve 4 : Terbuka

Pwf<<
Fluida reservoir dari lapisan produktif
(sampai titik injeksi)
Fluida reservoir yang bercampur
dengan gas injeksi (dari titik injeksi
sampai panjang kolom fluida tertentu)
Killing fluid di atas kolom fluida
reservoir
Kolom killing fluid dan kolom fluida
reservoir yang bercampur dengan
gas injeksi mengakibatkan gradien
pada tubing berkurang, sehingga
Pwf akan menurun.
Penurunan Pwf akan
menyebabkan peningkatan laju
produksi dari reservoir (IPR)
TAHAP IV
Fluida
Produksi +
Gas Injeksi
Valve 1 : Tertutup
Valve 2 : Tertutup
Valve 3 : Tertutup
Valve 4 : Terbuka
 Pada tahap akhir ini, semua
killing fluid sudah terangkat ke
permukaan
 Lapisan produktif mampu
berproduksi pada laju produksi
yang direncanakan
 Injeksi gas telah berjalan
sesuai dengan perencanaan
Lokasi Unloading
Valves
Choke Tutup
No flow
Permukaan
Killing fluid
Valve 1 : Terbuka
Valve 2 : Terbuka
Valve 1 : Tertutup
Permukaan
Killing fluid
Valve 3 : Terbuka
Valve 3 : Terbuka
Valve 4 : Terbuka
Flow Killing Fluid +
Gas Injeksi
Permukaan
Fluida Res.
Fluida
Reservoir
+ Gas
Injeksi
Valve 2 : Terbuka
Permukaan
Fluida Res.
Valve 4 : Terbuka
Fluida
Produksi +
Gas Injeksi
Valve 1 : Tertutup
Valve 1 : Tertutup
Valve 2 : Tertutup
Valve 2 : Tertutup
Fluida Reservoir +
Gas Injeksi
Valve 3 : Tertutup
Valve 3 : Tertutup
Valve 4 : Terbuka
Valve 4 : Terbuka
Pwf<<
Pressure, psia
DESIGN VALVE
UNLOADING
Surface Operating Pressure Kick Off Pressure
0
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
-1000
Gradient Aliran @ Tubing
-2000
Kesetimbangan
Tekanan @ Valve
Gradient Killing Fluid
-3000
Depth,ft
Pt
Pc
-4000
-5000
Gradient Gas Injeksi @ Pko
-6000
Gradient Gas Injeksi @ Pso
-7000
-8000
Fungsi Gas Lift Valve
 Sebagai saluran masuknya gas injeksi dari annulus
kedalam tubing
 Mengatur jumlah gas injeksi yang masuk kedalam
tubing, sesuai dengan yang direncanakan
 Pengatur pentahapan pengaliran “killing fluid” dari
dalam sumur ke permukaan
Pemasangan Gas Lift Valve
 Di dalam annulus/dibagian dinding luar tubing.
Sifatnya Non-retrieveable, yaitu untuk
mengganti valve, tubing harus dicabut
 Didalam tubing/dibagian dinding dalam tubing,
yang sifatnya Retrieveable, yaitu valve dicabut
dengan wireline.
Penampang Gas Lift Valve
Jenis Valve Berdasarkan Cara Kerja
 Casing pressure operated valve : tekanan
buka ditentukan oleh tekanan gas injeksi
dalam annulus / casing
 Fluid operated valve : tekanan buka ditentukan
oleh tekanan fluida dalam tubing
APLIKASI NODAL SYSTEM ANALYSIS
PADA SUMUR GAS LIFT
Pengatur Jumlah Gas yang masuk kedalam Tubing
Katup Tertutup
Katup Terbuka
Gaya-Gaya pada Valve
 Gaya membuka katup :
Fo = Pc(Ap-Ab) + PtAp
 Gaya menutup katup :
Fc = PdAb
 Pada keadaan seimbang :
Fo = Fc
Pc 
Katup Terbuka
Pd  Pt R
1 R
 dimana : R = Ap/Ab
Contoh Soal
 Katup sembur buatan ditempatkan di kedalaman 6000 ft.
 Tekanan dome dan tekanan tubing di kedalaman tersebut
masing-masing sebesar 700 psi dan 500 psi. Apabila Ab katup
sebesar 1.0 in2 dan Ap = 0.1 in2, tentukan tekanan gas di
annulus yang diperlukan untuk membuka katup.
 Perhitungan:
R
=
Ap/Ab = 0.1/1.0 = 0.1
Pd
=
700 psi
Pt
=
500 psi
 Dengan menggunakan persamaan (5), tekanan gas injeksi
yang diperlukan untuk membuka katup sebesar:
Pc
=
(700 - 500(0.1) / (1.0-0.1) = 722 psi
DOME PADA GAS LIFT VALVE
 Dome pada Gas Lift Valve, diisi gas Nitrogen
sejumlah mole tertentu, sehingga dapat
memberikan tekanan tutup valve yang sesuai.
 Sesuai dengan
P V=Z n R T
Vol. dome
P-dome
Temperatur di sekitar
dome
Penentuan Tekanan Dome
 Tekanan dome @ TD = Pd
 Tekanan casing @ D = Pc
Test Rack (di laboratorium)
 Tekanan dome @ TD
convert
 Tekanan dome @ 60 oF
(Tabel 5-3)
 Tekanan buka valve, pvo
Gradien Aliran @ tubing
@TD
pd  pc (1  R)  pt R
Gradien gas injeksi
Tabel 5-3 Dall Beggs
Pd @60o F  Ct Pd
Pvo 
Pd @ 60o F
1 R
Temperatur pada Valve
Pressure, psia
T-surface
0
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
-1000
-2000
-3000
Gradient Temperatur
Aliran
Depth,ft
-4000
-5000
-6000
Gradient
Geothermal
(oF/ft)
Non-Retreivable
valve
-7000
T-bottom
-8000
Retreivable valve
Menentukan Tekanan Buka di Bengkel
Temperatur Lab/Bengkel
Pt = Tekanan Atmosfir = 0 psig
Pc 
Pd  Pt R
1 R
Pvo 
Pd @ 60o F
1 R
Rate Gas Injeksi melalui Valve
Q

2
( k  1)
1555
. CdApPu 2gk R  R
 gT
k
k

Gas Lift
Equipment
Jenis injector gas
Brear Oil Injector
Frizell Method
Pohle Process of Elevating Liquids
Jenis injector gas (cont’d)
Ferting Ejector
Harris air or gas lift for fluids
Orifice inserts
Unloading valve
Kick off valve
Teather Kick off valve
Taylor Kick off valve
Tubing operated valve
Valve yang akan membuka
pada saat dipompakan gas di annulus
Balanced fluid operated valve
Unbalanced fluid operated valve
Tubing operated valve (cont’d)
Gas lift mandreal
Gas lift dummy