Problem kepasiran

1. PROBLEM KEPASIRAN

2. Definisi
Kepasiran adalah ikut terproduksikannya pasir
bersama-sama dengan fluida produksi
Latar Belakang
Produksi pasir umumnya terjadi pada formasi berumur
tersier, terutama miocene. Karena umumnya formasi
produktif di Indonesia berumur tersier, maka banyak
dijumpai masalah kepasiran.

3. FAKTO FAKTOR YANG MEMPENGARUHI TERJADINYA
KEPASIRAN
Lingkungan pengendapan pasir pada umumnya terbentuk
dalam dua kondisi, yaitu: marine dan non-marine.
Formasi endapan marine umumnya sementasi antar butir
adalah mineral calcareous atau siliceus, sehingga
membentuk batu pasir yang kokoh dan terkonsolidasi.
Formasi pasir endapan non-marine yang disementasi oleh
mineral clay, silt, dan aspal membentuk batu pasir yang
lemah dan tidak terkonsolidasi dengan baik.
Pada formasi batu pasir non-marine inilah sering dijumpai
terjadinya masalah kepasiran.

4. Terdapat beberapa faktor yang menyebabkan terjadinya
kepasiran, dimana selain diakibatkan oleh laju produksi
yang tidak dikendaiikan juga dipengaruhi oleh kondisi
formasi itu sendiri, yang meliputi:
1.Sementasi batuan
2. Kekuatan formasi
3. Tegangan (stress) yang bekerja di sekitar lubang bor
4. Penurunan (draw-down) tekanan formasi

5. SEBAB – SEBAB PASIR IKUT TERPRODUKSI
1. Apabila produksi sumur sangat besar akan
menyebabkan tidak terbentuknya busur pasir (sand-
arch).
2. Sementasi pasir terlarut oleh air formasi apabila kadar
air produksi melebihi 10 %.
3. Turunnya tekanan reservoir menyebabkan kenaikan
relatif tekanan overburden sehingga menghancurkan
formasi.

6. Laju produksi kritis terhadap kepasiran
Dimana :
Qz = laju produksi kritis, STB/day
kz = permeabilitas batuan, mD
Nz = jumlah lobang perforasi
Gz = modulus geser
Bz = faktor volume formasi fluida, bbl / STB
µz = viskositas fluida, cp
Az = luas kelengkungan pasir formasi, sq-ft
At = luas kelengkungan pasir pada kondisi test, sq-ft
t
z
z
z
z
z
z
s A
B
A
G
N
k
x
Q

6
10
025
.
0 


7. Peramalan kemungkinan sumur akan
memproduksi pasir
1. Bandingkan log akustik dan density sumur-sumur di
sekitarnya dengan kerapatah perforasi sama.
Apabila terdapat kesamaan, amati pengaruh laju
produksi terhadap gejala kepasiran.
Laju produksi bebas kepasiran menjadi pedoman laju
produksi sumur yang bersangkutan.
2. Seperti bagian 1 tetapi kerapatan perforasinya boleh
berlainan.
3. Analogi pengalaman produksi dari daerah yang
bersangkutan untuk formasi yang sama.

8. Persoalan yang dihadapi karena sumur kepasiran
1. Akumulasi pasir (sand bridge) di perangkat produksi
sumur dapat mematikan sumur.
2. Dapat menimbulkan kerusakan pada perangkat produksi
sumur seperti, pompa,katup, jepitan, pipa salur di
permukaan dan fasilitas produksi lainnya.
3. Menyebabkan persoalan pembuangan pasir.
4. Selubung dapat collapse akibat tidak ratanya
pembebanan axial.

9. PENANGGULANGAN KEPASIRAN DENGAN
GRAVEL PACK
Gravel pack merupakan salah satu metode sand control
yang paling banyak digunakan sampai saat ini.
Tujuan dari gravel packing adalah untuk mencegah
produksi pasir dari formasi yang unconsolidated atau
weakly cemented tetapi rate produksi dari sumur tersebut
masih cukup besar.

10. Prinsip gravel pack adalah mencegah terproduksinya pasir
dengan memasang gravel yang mempunyai permebilitas
yang tinggi tetapi tidak dapat dilevvati oleh partikel pasir
formasi.
Supaya gravel tidak terlepas dari tempatnya maka dipasang
screen, slotted liner atau prepacked screen.
Untuk memaksimalkan produktivitas sumur maka harus
diusahakan sekecil mungkin tercampurnya pasir formasi dan
gravel.
Biasanya ukuran partikel pasir formasi lebih besar dari pori-
pori yang dibentuk oleh butiran gravel sedangkan ukuran
lubang screen dibuat lebih kecil dari ukuran butiran gravel.

11. Prinsip gravel pack

12. Pemakaian garvel itu baik untuk formasi yang tebal,
seragam (uniform) dan halus.
Keseragaman dan ukuran butiran berhubungan dengan
perencanaan ukuran gravel.
Selain itu perencanaan gravel tergantung pula kepada
pengalaman seseorang.
Dewasa ini para ahli cenderung untuk memakai gravel
berukuran lebih kecil.

13. Keuntungan penggunaan gravel pack antara lain :
1. Efektif digunakan pada zona produksi yang intervalnya
panjang
2. Dapat digunakan untuk sumur yang sudah lama dan
telah memproduksi pasir
3. Mempunyai permeabilitas yang relatif linggi dan dapat
diterapkan pada formasi yang mempunyai
permeabilitas bervariasi.

14. Kekurangan gravel pack antara lain :
1. Berkurangnya diameter lubang sumur karena adanya
screen di dalam lubang sehingga dapat mengganggu
operasi yang lain
2. Screen yang digunakan harus tahan terhadap korosi
dan erosi yang disebabkan oleh fluida produksi.
Gravel pack merupakan workover yang terbaik untuk single
completion dengan zone produksi yang panjang.

15. Pelaksanannya adalah sebagai berikut:
a. Pembersihan perforasi dengan clean fluid sebelum gravel pack dipasang.
b. Penentuan ukuran gravel pack sesuai dengan ukuran butiran pasir formasi
c. Squeeze gravel pack ke dalam lubang perforasi, gunakan water wet
gravel
d. Produksikan sumur dengan segera setelah packing, aliran produksi dimulai
dengan laju produksi rendah kemudian dilanjutkan dengan kenaikan laju
produksi sedikit demi sedikit.

16. Jenis Gravel pack
Terdapat dua jenis gravel pack yaitu:
1.Internal Gravel pack (IGP) atau Cased-Hole Gravel pack
Cased-Hole Gravel pack mulai digunakan sekitar
pertengahan tahun 1970 dan biasanya digunakan untuk
sumur yang memproduksi minyak ringan atau minyak
sedang (medium oil) maupun untuk sumur gas.
Gravel pack yang ditempatkan antara casing yang
diperforasi dengan pipa saringan.
Screen digantung seperti liner tanpa di semen dan ruang
antara screen dan formasi diisi dengan gravel.

17. Fluida produksi untuk mencapai lubang sumur harus
mengalir melalui lubang perforasi yang dipenuhi oleh
gravel kemudian melewati gravel dan screen.
Hal ini akan sangat mempengaruhi produktifitas sumur
yang ditentukan oleh hambatan yang diterima oleh aliran
fluida.
Aliran fluida akan mengalami hambatan paling besar pada
bagian perforasi dimana pola aliran berubah menjadi linier
dari pola radial

18. Skema Cased hole (Internal) gravel pack

19. Kesulitan yang sering dijumpai dalam operasi gravel pack
adalah bagaimana mentrasport dan meletakan gravel di
dalam lubang perforasi.
Ukuran gravel dipilih agar memberikan permeablitas yang
maksimum namun masih dapat menahan aliran partikel pasir
dari formasi agar tidak terjadi pencampuran partikel pasir
dan gravel yang akan menurunkan permeabiltas gravel.
Susunan gravel didalam annulus maupun didalam lubang
perforasi harus ketat (tight) tanpa kekosongan.

20. Screen didesain agar memberikan hambatan sekecil
mungkin terhadap aliran fluida produksi namun masih
dapat berfungsi secara optimum untuk mencegah gravel
terlepas dan masuk ke tubing string.
Screen harus diletakkan ditengah lubang dan terbuat dari
bahan yang tahan terhadap korosi maupun erosi.

21. 2. Open hole Gravel pack (OHGP)
Gravel pack ditempatkan di antara saringan dengan
dinding bor pada formasi produktif.
Casing produksi diletakkan di atas zona produksi atau
dilakukan milling out sepanjang zona produksi.
Gravel ditempatkan antara screen dan formasi.
Underreaming dilakukan untuk menghilangkan damage
akibat proses pemboran dan untuk mengurangi hambatan
aliran dengan jalan memperlebar jari-jari lubang sumur.
Underreaming dan perluasan lubang sumur menstimulasi
sumur secara efektif untuk menghasilkan skin yang negatif
dalam analisa aliran radial.

22. Seperti halnya dalam internal gravel pack aliran fluida
produksi harus melewati gravel dan screen sebelum
mencapai lubang sumur.
Namun pola aliran fluida yang terjadi adalah tidak seperti
dalam internal gravel pack yang mengalami perubahan dari
pola aliran radial menjadi linier di lubang perforasi.
Secara umum EGP memberikan produktifitas sumur yang
relatif lebih baik.

23. External gravel pack

24. Pertimbangan Dalam Perencanaan Gravel pack
Ada beberapa packtor yang perlu dipertimbangkan di
dalam perencanaan gravel pack, yaitu:
1. Ukuran gravel pack yang tersedia
Gravel pack tersedia dalam beberapa ukuran. Apabila
ukuran gravel hasil perhitungan tidak tersedia, umumnya
memakai ukuran yang lebih kecil.
Kadang-kadang memakai ukuran yang lebih besar apabila
ukuran yang lebih kecil tidak tersedia. tabel berikut
memperlihatkan ukuran gravel yang tersedia.

25. Tabel Ukuran gravel pack yang tersedia
Ukuran gravel/in, U.S.mesh Diameter median, in
0.006x0.017 40/100 0.012
0.008x0.017 40/70 0.013
0.010x0.017 40/60 0.014
0.017x0.033 20/40 0.025
0.023x0.047 16/30 0.035
0.033x0.066 12/20 0.050
0.039x0.066 12/18 0.053
0.033x0.079 10/20 0.056
0.047x0.079 10/16 0.063
0.066x0.094 8/12 0.080
0.079x0.132 6/10 0.106

26. 2. Angularitas dan Besar Butir Gravel
Permeabilitas dan kompaksi gravel dapat dipengaruhi oleh
angularitas dan besar butir.
Suman mengemukakan angularitas secara relatif tidak
begitu mempengaruhi terhadap permeabilitas gravel. Akan
tetapi Archie mengemukakan bahwa permeabilitas angular
jauh lebih besar dibandingkan dengan permeabilitas yang
bundar.

27. Tabel Angularitas dan besar Butir gravel
8 -12 10 - 20 10 - 20 10 - 30 20 - 40 40 -60
Angular Angular round round round round
K, Darcys 1745 881 325 191 121 45
Porosity, % 36 36 32 33 35 32

28. 3. Kebasahan Gravel
Suman mengutip bahwa perubahan kebasahan gravel dari
basah air ke oil wet, terutama pada perbandingan viskositas
air minyak yang besar.
Minyak kadang-kadang bersifat senyawa polar yang apabila
diserap oleh permukaan gravel, menyebabkan gravel
cenderung bersifat oil wet.
Oleh karena itu, jika minyak digunakan sebagai fasa kontinu
unluk fluida pembawa dalam penempatan gravel, material
gravel sebaiknya dibasahi dulu dengan air sebelum
diinjeksikan ke dalam sumur.

29. Pemilihan Gravel
Pemilihan gravel pack yang tepat sangat menentukan
keberhasilan dalam menangani masalah kepasiran.
Untuk itu perlu diketahui ukuran butiran dan distribusi
penyebaran partikel pasir formasi
Untuk menentukan ukuran pasir formasi maka perlu
diadakan pengambilan sampel yang kemudian dianalisa di
laboratorium.

30. Beberapa metoda pengambilan sampel pasir
formasi dengan tingkat kepercayaan dari yang
tertinggi sampai yang terendah dapat diurutkan
antara lain adalah :
a.Convensional core
Didapat dari rubber sleeve core barrel, dan
hasilnya cukupbaik serta dapat dipercaya karena
mempunyai recovery core yang tinggi.
b. Sidewall core
Didapat melalui electrical wire line, dan hasil
yang diperoleh cukup dapat dipercaya karena
sampel dapat diambil di setiap kedalaman.

31. c. Bailed sampling
Dioperasikan melalui convensional wireline dan
hasilnya kurang dapat dipercaya,karena keharusan
mengangkat drill pipe dalam memperoleh core.
d. Produced sand
Hasil yang diperoleh kurang dapat dipercaya, karena
pasir formasi yang didapatkan hanya yang berukuran
kecil.

32. JENIS PASIR
1. Pasir layang (quick sand), yaitu pasir yang mudah
melayang di fluida sehingga menyebabkan terproduksi
bersama fluida.
2. Pasir mampat (packed sand) yaitu pasir dengan
sementasi rendah dan berongga. Bila padatan pasir ini
pecah dapat menimbulkan masalah kepasiran periodik.
3. Pasir gugur (friable) yaitu pasir dengan sementasi
cukup, tetapi mudah ter-erosi aliran fluida. Gejala nyata
adalah bila produksi stabil maka jumlah pasir
terproduksi berkurang.

33. Penentuan ukuran gravel
Perencanaan penentuan ukuran gravel yang tepat dan
optimum dalam menahan pasir telah dikembangkan oleh
beberapa ahli; antara lain Schwartz dan Saucier.
Dalam desainnya Schwartz berdasarkan keseragaman
butiran formasi produktif sedangkan Saucier mendasarkan
desainnya kepada konsep median ukuran butiran.
Kecenderungan ahli akhir-akhir ini untuk merekomendasikan
gravel yang lebih kecil dengan tujuan untuk menahan invasi
pasir lebih ketat.

34. Penurunan Permebilitas Gravel karena Invasi pasir

35. Persyaratan Gravel rekomendasi API
1. Kebulatan dan kebundaran 0,6 atau lebih dari skala
Krumben
2. Pembatasan kelarutan terhadap asam tidak boleh
larut lebih dari 1 % dalam 12 % HCL atau 3 % HF
3. Kandungan kwarsa 98 % atau lebih
4. Kekuatan butiran (dalam standar tes laboratorium) bila
diberi tekanan 2000 psi selama 2 menit tidak boleh
rusak lebih dari 4 % untuk ukuran 12/20, 16/30, 20/40
mesh atau 2 % untuk ukuran 30/50 dan 40/60 mesh

36. Analisa Butiran Pasir
Untuk menentukan penyebaran (distribusi) batuan formasi
produktif, dengan sieve Analysis Langkah kerjanya adalah
sebagai berikut :
a) Ambil contoh batuan yang sudah kering
b) Sediakan dan timbang 100 atau 200 gram sampel tersebut.
c) Sediakan sieve analysis yang telah bersih
d) Susunlah sieve di atas alat pengguncang dengan mangkuk
pada dasar, sedangkan sieve diatur dari yang paling halus di
atas mangkuk dan yang paling besar pada puncak

37. e) Tuangkan dengan hati-hati sampel kedalam sieve yang
paling atas, kemudian pasang tutup dan kencangkan
bagian penguatnya.
f) Guncangkan selama 30 menit.
g) Tuangkan isi sieve yang paling kasar (atas) ke dalam
mangkuk

38. h) Tuangkan isi sieve yang paling halus berikutnya ke
dalam mangkuk tadi juga, kemudian timbang berat
kumulatifnya. Teruskan cara tersebut sampai isi seluruh
sieve ditimbang secara kumulatif
i) Dari berat timbangan secara kumulatif dapat dihitung
juga berat sampel dalam tiap tiap sieve dengan
mengurangi suatu berat kumulatif sebelumnya. Dari
hubungan antara prosentase butiran yang lolos dengan
diameter saringan dalam skala logaritma, dapat
diketahui kurva sebaran pembagian ukuran butiran yang
dapat menunjukan keseragaman sampel

39. Kurva Hubungan Diameter Butiran Pasir vs Prosen Kumulatif

40. Tiga karakteristik dari kurva distribusi ukuran butiran yang seringkali
digunakan untuk menggambarkan deskripsi pasir yaitu :
a.Median, d50, yaitu diameter butir pada titik 50% pada
kurva Median = d50
b. Koefisien kekompakan (sorting coeficient) yang didefinisikan
oleh Corelab sebagai berikut :
∂ = (d25)0.5/d75
c. Koefisien keseragaman (uniformity confident)
C = d40/d90
Jika C < 3 maka pasir seragam
Jika C > 5 maka pasir tidak seragam
Jika C < 10 maka pasir sangat tidak seragam

41. Jenis Saringan Yang dapat Dipakai
Dalam industri digunakan 3 macam saringan
1. Slotted pipe
Pipa mempunyai lubang irisan membujur atau melintang.
Keuntungannya adalah murah.
Kerugiannya adalah ukuran slot terkecil relatif masih
terlalu besar untuk gravel terbesar, pipa mudah terkena
korosi, dan mudah terkikis.
2. Wire Wrapped Screen Kawat stainles steel dilllitkan
pada pipa. Tapisan ini adalah yang paling umum dipakai.
3. Prepacked Screen.
Gravel yang resin coated sudah ditempatkan di antara 2
tapisan sebelum dipasang disumur. Cocok digunakan
untuk interval panjang karena mudah Penempatannya.

42. JENIS “SLOTTED PIPE”

43. WIRE-WRAPPED SCREEN

44. Ukuran Screen yang Digunakan Berdasarkan Ukuran Range Gravel. 18)
Gravel Size
(U.S. Mesh)
Gravel Size
(inch)
Screen Gauge
(inch)
Screen Gauge
(inch  103
)
40/60
30/50
20/40
16/30
12/20
06/16
0.0165  0.0093
0.0230  0.0120
0.0330  0.0165
0.0470  0.0230
0.0660  0.0330
0.0940  0.0470
0.008
0.010
0.012
0.016
0.020
0.028
08
10
12
16
20
28

45. Penentuan ukuran gravel menurut Para Ahli:
• Coberly dan Wagner
D = 10 x d10
• Tousch dan Corley
4 x d10 > D < 6 x d10
• Soucier
D = 5 s/d 6 x d50

46. Ukuran Lubang screen liner menurut para Ahli
• Wilson : W = d10
• Coberly : W = 2d10
• Gill : W = d15
• De Priester : 0,05 in =< W=< d20
• Sclumberger : W = 0,75 diameter gravel terkecil

47. Teknik Penempatan Gravel Dan Screen
Penempatan gravel dapat dilakukan dengan 3 cara:
1. Wash down Method.
Tempatkan gravel di dalam selubung sampai di bawah
perforasi. Masukkan rangkaian screen dengan wash
pipe dan push down shoe ke lubang sumur sambil
sirkulasi lurus dan tempatkan saringan sampai di depan
perforasi. Metode ini tidak cukup memadatkan gravel di
anulus dan akan menyortir ukuran gravel. Cara ini
hanya baik untuk selang perforasi di bawah 10 ft.

48. WASHDOWN TECHNIQUE

49. 2. Sirkulasi terbaik (Reverse circulation)
Screen dan liner diturunkan di sekitar perforasi. Bubur
gravel dipompakan melalui anulus dengan sirkulasi terbaik.
Gravel akan terperangkap di anulus. Cara ini tidak baik
untuk sumur miring

50. REVERSE CIRCULATION TECHNIQUE

51. 3. Crossover Method.
Masukkan rangkaian saringan dan penyekat dengan liner
setting tool tempatkan saringan tepat di depan perforasi.
Biasanya panjang tapisan ditambah 5 ft di atas dan 5 ft di
bawah selang perforasi dan diberi pipa buta 1.5 kali
panjang tapisan.
Adonan gravel dipompakan dan disirkulasi lurus. Sirkulasi
lurus tersebut akan menjadi sirkulasi terbalik setelah
melewati crossover. Adonan gravel akan terbawa menuju
anulus tapisan dan selubung. Cabut rangkaian liner setting
tool

52. CROSSOVER SYSTEM

53. CROSSOVER SYSTEM

54. Kurva Hubungan Diameter Butiran Pasir vs Prosen Kumulatif

55. Perhitungan pressure drop pada gravel pack
Untuk menentukan pressure drop pada gravel pack
completion, digunakan Pers Jones, Blount dan Glaze sbb:
Pwfs – Pwf = aq2 + bq =  P
Dimana :
2
2
13
10
08
.
9
A
L
B
x
a o
o




A
k
x
L
B
b
g
o
o
3
10
127
.
1 


55
.
0
7
10
47
.
1
g
k
x



56. Pwf = tekanan aliran dasar sumur, psi
Pwfs = tekanan aliran dasar sumur pada permukaan pasir, psi
Q = laju aliran, bbl
Bo = faktor volule formasi, bbl/stb
o = densitas minyak, lb/cuft
L = length of linear flow path, ft
Kg = permeabilitas gravel, md
A = luas area perforasi, ft2
β = faktor turbulensi, ft-1

57. Pengaruh Gravel pack Terhadap Produktivitas
Adapun yang berhubungan dengan produktivitas secara
langsung adalah permeabilitas.
Pengaruh pemasangan gravel dapat dihitung sebagai
berikut: misalkan gravel menempati ruangan sampai jarak r
dari pusat sumur dan membentuk susunan seri yang
konsentris dengan formasi produktif.
Rumus Darcy untuk aliran radial adalah:
q = (2π K h ΔP)/(μoBo Ln (re/rw))

58. D.D. Sparlin menurunkan rumus permeabilitas rata-rata
dari susunan seri radial untuk dua lapisan. adalah :
Laju produksi fluida melalui media gravel
)
/
ln
/
1
)
/
ln(
/
1
)
/
ln(
2
1 g
e
w
g
w
e
avg
r
r
k
r
r
k
r
r
k


))
/
ln(
/
1
)
/
ln(
/
1
(
2
2
1 g
e
w
g
g
r
r
k
r
r
k
P
h
Q






59. Prinsip gravel pack

60. Perbandingan laju produksi dengan gravel terhadap laju
produksi tanpa gravel
dimana :
Qg = laju produksi dari media gravel pack (bbl/d)
Q = laju produksi lanpa gravel pack (bbl/d)
k1 = permeabilitas dari media gravel (md)
k2 = permeabilitas formasi (md)
rg = jari-jari media gravel (in)
re = jari-jari pengurasan minyak (in)
rw = jari-jari produksi (in)
)
/
ln(
)
/
ln(
/
)
/
ln(
1
2 g
e
w
g
w
e
g
r
r
r
r
k
k
r
r
Q
Q



61. Evaluasi keberhasilan pemasangan gravel
1. Dengan mengetahui harga skin sebelum
dan sesudah pemasangan gravel
2.Dengan mengetahui perbandingan
produktifitas formasi









 23
.
3
log
151
.
1 2
1
w
t
o
wf
jam
r
C
k
m
P
P
S


wf
P
p
q
PI


*

62. Berdasarkan sieve analisis diketahui distribusi besar butir
pasir formasi sbb:
Tentukan berapa ukuran gravel dan screen yang sesuai
Ukuran Butir Berat Sample
US Mesh gram
12 0,9945
20 2,0612
40 3,3208
70 15,025
100 36,966
140 12,146
200 1,8385
<200 2,7974

63. Berdasarkan sieve analisis diketahui distribusi besar butir
pasir formasi sbb:
Tentukan berapa ukuran gravel dan screen yang sesuai
Diameter pasir formasi Berat butir
US Mesh In gr
20 0.0331 1.25
30 0.0232 2.26
40 0.0165 3.79
50 0.0117 10.87
60 0.0093 33.55
70 0.0083 16.47
100 0.0059 20.22
140 0.0041 10.26
200 0.0029 1.8

64. Suatu sumur minyak dengan data-data sebagai berikut:
• Diameter screen, in : 2,40
• Ketebalan diperforasi, ft : 62,80
• Kerapatan perforasi, spf : 6
• Diameter perforasi, in : 0,33
• Diameter lubang bor, ft : 0,58
• Viscositas minyak, cp : 3,58
• Densitas minyak, gr/cc : 0,86
• Faktor volume formasi, bbl/srb : 1,04
• P gravel pack @ q = 100 bbl, psi : 1,848
• P gravel pack @ q = 150 bbl, psi : 2,831
Tentukan berapa ukuran gravelnya