Mengenal Reservoir Engineering

Oil & Gas Reserves and Fish

• Oil and Gas Reserves adalah seperti ikan.

• Explorasi Minyak dan Gas seperti proses memancing.

• Setiap proses memerlukan banyak uang dan waktu.

• Proved, Probable, & Possible Reserves mempunyai analogi seperti memancing ikan.

• Ikan yang telah ditangkap dimasukan kedalam perahu.

• Ikan tersebut dapat ditentukan besar atau kecil.

• Ikan tersebut dapat ditentukan jenisnya dan kualitasnya.

• Ikan tersebut dapat dihitung dan diukur beratnya.

• Ikan tersebut tidak dapat diukur secara tepat.

• Ikan yang sudah tertangkap dapat terlepas lagi..

Reserves Estimation and Uncertainty

Batasan

• Reserves diestimasi pada kondisi ketidakpastian.

• Definisi reserves dan ketidakpastian.

• Ketidakpastian secara teknis, ekonomis, dan politis.

• Cara mengurangi ketidakpastian.

Definisi Ketidakpastian : belum tentu terjadi, belum didefinisikan secara jelas, tanpa / kurang kejelasan.

Types of Uncertainty

• Teknis, Ekonomis, Politis.

• Ketidakpastian Teknis : geophysical, geological, petrophysical, atau engineering risk.

• Ketidakpastian Ekonomis : risiko harga, kapital dan biaya operasi, pembagian hasil, dan pajak.

• Ketidakpastian Politis : country risk - stabilitas pemerintahan, status kepemilikan produksi minyak dan (konsesi, PSC, etc...)

Reservoir Engineering

Metode Optimum untuk Produksi Minyak & Gas

• Secara alamiah (natural), dengan tenaga dari reservoir itu sendiri.

• Secara buatan (artificial lift), misalnya dengan pompa ataupun gas lift.

• Dengan penambahan energi dari luar, yaitu injeksi air atau gas, dengan menggunakan metode “Penyerapan Tahap Lanjut” (Enhanced Oil Recovery), misalnya injeksi panas, kimiawi, C02, dsb.

Pengertian Metode Optimum

Pengertian optimum menyangkut masalah keekonomian suatu lapangan. Dimana harus diperhitungkan biaya pemboran, jumlah dan letak sumur-sumur baik produksi maupun injeksi, peralatan produksi, harga pasaran minyak dsb.

“Reservoir Engineering” dimulai dengan adanya penemuan suatu lapangan yang mengandung gas dan/atau minyak. Dimana dari data logging sumur, contoh core/batuan serta fluida reservoirnya, dapat ditentukan jumlah hidrokarbon yang terdapat dalam setiap acre-foot atau m³ (hidrokarbon) / m³ batuan reservoir.

Kegiatan Reservoir Engineering

1. Batas Reservoir

Batas Reservoir adalah batas pemisah antara daerah hidrokarbon dan daerah non-hidrokarbon, dapat berupa :

• Batas Geologi

• Batas perbedaan fluida hidrokarbon, seperti batas minyak air, batas gas-air, atau batas gas-minyak.

2. Klarifikasi Reservoir berdasarkan perangkap geologi

• Perangkap Struktur

• Perangkap Stratigrafi

• Perangkap Kombinasi

3. Tingkat / derajat Heterogenitas Reservoir

• Uniform dan non-uniform

• Homogen dan heterogen

• Isotropic dan un-isotropic

4. Klasifikasi Reservoir berdasarkan fluidanya

• Reservoir Minyak : black oil, volatile oil

• Reservoir Gas : dry gas dan wet gas

5. Klasifikasi Reservoir berdasarkan tekanan awal

• Undersaturated Reservoir

• Saturated Reservoir

6. Klasifikasi Reservoir berdasarkan mekanisme pendorong

• Solution gas drive

• Gas cap drive

• Water drive

• Combination drive

7. Rencana dan macam test yang akan dilakukan sesuai dengan jenis reservoirnya.

• Rencana pengembangan reservoir, pola pengurasan yang berhubungan dengan letak sumur-sumur produksi dan injeksi, jumlah sumur, dsb.

• Rencana pengurasan reservoir dan patahan cara produksi

• Primary production (natural depletion)
• Secondary production (water atau gas injection)
• Tertiary recovery (enhanced oil recovery)

Secara umum seorang “reservoir enginer” akan berhubungan dengan :

• Data dasar, data mengenai sifat fisika/kimia-kimia-fisika, batuan dan fluida reservoir.

• Aliran fluida dalam media berpori.

• Test sumur, meliputi : test tekanan, produktivitas, komunikasi antar reservoir dan/atau layer.

• Kelakuan reservoir, perawalan kelakuan reservoir di masa datang berdasarkan kelakuan di masa lalu.

• Penentuan besarnya cadangan, baik awal maupun sisa.

• Peningkatan recovery.

• Analisis keekonomian.

Tahapan dalam mempelajari “Reservoir Engineering”

• Tahap I

Lebih dikenal sebagai tahap pengenalan dasar teknik reservoir, yang membahas teknik reservoir secara umum, sifat statis dan dinamis batuan maupun fluida reservoir, pengolahan data batuan dan fluida reservoir, dasar-dasar persamaan aliran fluida dalam media berpori.

• Tahap II

Dikenal sebagai tahap aplikasi dasar teknik reservoir, membahas mengenai pengertian cadangan serta perhitungannya, kelakuan reservoir serta aplikasi persamaan aliran fluida dalam media berpori, penahapan produksi reservoir.

• Tahap III

Dikenal sebagai aplikasi lanjut teknik reservoir, membahas mengenai analisis dan interpretasi persamaan aliran fluida dalam media berpori seperti test sumur.

• Tahap IV

Dikenal sebagai tahap “Reservoir Simulation”

Dasar – Dasar Teknik Reservoir

Dasar-dasar teknik reservoir membahas mengenai sifat-sifat reservoir, permeabilitas, aliran fluida seperti laju produksi pendesakan dan efisiensi pendorongan fluida, saturasi, tekanan kapiler yang mencerminkan distribusi saturasi fluida dalam reservoir, kompresibilitas yang mencerminkan pengaruh perubahan tekanan terhadap fluida maupun batuan.

Porositass

Porositas adalah suatu besaran yang menyataan perbandingan antara volume ruang kosong (pori-pori) di dalam batuan terhadap volume total batuan (bulk volume). Porositas dinyatakan dalam fraksi ataupun dalam persen (%).

φ = volume total batuan / volume pori-pori

φ absolut = volume total batuan / volume pori-pori

φ efektiff = volume pori-pori yang berhubungan / volume total batuan

Jenis porositas:

a. Porositas Primer

Merupakan porositas awal yang terbentuk pada saat terjadinya batuan tersebut atau pada saat sedimen diendapkan.

b. Porositas Secunder

Merupakan prositas yang terbentuk akibat adanya suatu proses geologi setelah batuan sedimen tersebut diendapkan. Dalam hal ini baik bentuk, ukuran, letak maupun hubungan antar pori sudah tidak ada hubungannya dengan proses terbentuknya batuan asal. Proses geologi antara lain : proses pelarutan, peretakan, penggabungan, rekristalisasi, dolomitisasi, sementasi dan kompaksi.

Faktor - faktor yang mempengaruhi Porositas :

• Bentuk dan ukuran butir

• Sorting

• Packing/susunan butir

• Sifat dan kadar sementasi

Permeabilitas

Permeabilitas didefinisikan sebagai suatu ukuran kemampuan batuan berpori untuk melalukan fluida (memindahkan dari suatu tempat ke tempat lain).

Permeabilitas dinyatakan dalam Darcy atau mdarcy. 1 Darcy ialah ukuran kemampuan batuan untuk melalukan fluida pada kecepatan 1 cm3/detik dengan viskositas 1 centipoise melalui penampang pipa/pori 1 cm2 sepanjang 1 cm, pada perbedaan tekanan sebesar 1 atmosfir.

• Permeabilitas absolut : adalah permeabilitas batuan dimana dalam pori-pori hanya berisi oleh 1 jenis fluida saja.
• Permeabilitas efektif : adalah permeabilitas batuan untuk salah satu jenis fluida, dimana dalam pori-pori berisi lebih dari 1 jenis fluida (multi fasa).
• Permeabilitas relatif : adalah perbandingan permeabilitas efektif suatu fluida terhadap permeabilitas absolut.

Kompresibilitas

Kompresibilitas adalah ukuran perubahan volume suatu benda akibat berubahnya tekanan yang dialami benda tersebut.

Ada beberapa macam kompresibilitas :

• Kompresibilitas batuan

• Kompresibilitas pori-pori

• Kompresibilitas fluida (minyak, air, gas)

• Kompresibilitas sistim (total batuan, pori dan fluida)

Wettability

Wettability merupakan sifat kebasahan permukaan batuan. Batuan bersifat water-wet berarti batuan tersebut lebih mudah dibasahi oleh air daripada minyak. Demikian juga sebaliknya batuan oil-wet maksudnya batuan tersebut lebih mudah dibasahi oleh minyak daripada oleh air.

Saturasi

Saturasi adalah perbandingan volume fluida terhadap volume pori-pori batuan.

• Saturasi air

• Saturasi minyak

• Saturasi gas

Faktor Volume Formasi

Adalah perbandingan volume fluida di dalam reservoir terhadap volume fluida bila berada dipermukaan (kondisi permukaan).

Jenis faktor volume formasi :

• Gas (Bg)

• Minyak (Bo)

• Air (Bw)

History of Reserves Definitions

• 1936 - 1964 : American Petroleum Institute (API)

• 1939 - present : DeGolyer and MacNaughton (D&M)

• 1964 - 1980 : Society of Petroleum Engineers (SPE)

• 1979 : U.S. Securities and Exchange Commission (SEC)

• 1981 - present : SPE Revised Definitions

• 1983 : World Petroleum Congress (WPC)

• 1997, 2000 : SPE & WPC

Reservoir (Cadangan)

Awal isi minyak atau Gas ( Initial oil in place/initial gas in place ).

Adalah jumah minyak atau gas dalam suatu reservoir yang dihitung secara volumetris berdasarkan data geologi serta pemboran, atau material balance berdasarkan data sifat-fisik fluida dan batuan reservoir produksi serta ulah/kelakukan reservoir, atau dapat juga dengan cara perhitungan simulasi reservoir.

Cadangan

1. Cadangan Terbukti (Proven) :

Jumlah fluida hidrokarbon yang dapat diproduksikan yang jumlahnya dapat dibuktikan dengan derajat kepastian yang tinggi.

• Hasil analisa kualitatif log yang dapat dipercaya

• Penelitian dan pengujian kandungan yang berhasil

• Dapat menghasilkan pada tingkat produksi yang komersial

2. Cadangan Potensial (Probable dan Possible) :

Cadangan ini berdasarkan pada peta geologi dan masih memerlukan penelitian dengan pemboran lebih lanjut.

Faktor pengurasan / Recovery Factor (RF).

Adalah angka perbandingan antara jumlah maksimum hidrokarbon yang dapat diproduksikan dengan awal isi hidrokarbon.

Laju pengurasan / withdrawal rate / off-take rate (otr)

Adalah angka yang menunjukkan perbandingan antara produksi selama satu tahun dengan cadangan pada awal tahun bersangkutan.

Produksi Kumulatif (Cumulative Recovery)

Jumlah produksi yang telah dihasilkan pada suatu saat.

Sisa Cadangan (Remaining Reserves)..

Jumlah sisa cadangan setelah diproduksikan pada suatu saat.

Menghitung Awal Isi Hidrokarbon

a. Secara volumetris

b. Secara Material Balance :

Jumlah massa yang masuk sama dengan yang keluar ditambah jumlah yang tertinggal di dalam sistem.

Perhitungan Cadangan Minyak Metode Volumetris

c. Secara “Production Decline Curves”

Memperkirakan besarnya cadangan dengan membuat suatu extrapolasi hasil produksi terhadap waktu. Penurunan produksi dapat terjadi karena :

• Penurunan efesiensi peralatan produksi.

• Kerusakan formasi ataupun daerah disekitar lubang bor, sehingga mengurangi kemampuan mengalirnya fluida.

• Penurunan tekanan reservoir, gas-oil ratio, kenaikan kadar air.

d. Secara Simulasi Reservoir

Dalam hal ini semua data reservoir dengan segala macam aspeknya, dinyatakan dalam bentuk angka-angka, dijabarkan dalam suatu model matematis. Untuk penyelesaiannya hanya dapat dilaksanakan oleh komputer.

Type of Reserves Estimates

• Deterministic Based Reserves Estimates – setiap parameter menggunakan asumsi yang terbaik.

• Probabilistic Based Reserves Estimates – kuantifikasi uncertainty.

Reliability of Reserves Estimates

• Kuantitas dan kualitas Data

• Kompetensi dan Integritas Reserves Estimator

Deterministic Based Reserves Estimates

• Single Best Estimate of Each Parameter

Assessment (penilaian) setiap parameter terbaik secara subyektif ataupun implisit.

• Dapat diterima oleh setiap orang.

• Volumetric: Single Wells Data atau Isopach Mapping.

• Berdasar performance : Decline Curves, Material Balance, atau Simulation.

Probabilistic Based Reserves Estimates

• Distribusi Probalistik dibuat untuk setiap parameter, sampling secara iteratif digunakan dalam kombinasi Reserves Estimate.

• Tidak umum digunakan, tetapi tidak diabaikan dalam Reserves Definition.

• Biasanya digunakan dalam kasus data yang belum jelas (misalnya eksplorasi)

• Monte Carlo Analysis

• Geostatistical Evaluation

membuat model heterogenitas 3-Dimensi. (3-D)

Proved Reserves Guidelines

• Known Reservoir

• Existing Economic and Operating Conditions

• Actual Production or Conclusive Formation Test

• Improved Recovery under Certain Conditions

• How to Incorporate New Technology

Known Reservoirs

• Penetrated by a Wellbore and Confirmed as Hydrocarbon - Bearing

• Downdip Limits - Contacts or Low Known Hydrocarbons - example

• Immediately Adjoining Undrilled Analogous Areas

• Examples - fault limitations and distance between wells.

Areal Extent

• Areal Extent of the Reservoir Exhibits the Greatest Variability in Reserves Equation

• Based on Geophysical, Geological, Well, and Performance Analyses

• Multi-Well Evaluation - Conventional Geological Mapping

• Single Well Evaluation - 640 acres for Gas Well and 40 acres for Oil Well, if reservoir characteristics warrant

Existing Economic and Operating Conditions

• Prices and Cost as of the Date of the Reserves Estimate

• Price Change Only as Allowed by Contractual Agreement

• no escalations based on future condition

Type of Proved Reserves

•Proved Developed

• Producing

• Nonproducing

• Proved Undeveloped

• Reserves Recoverable with Existing Equipment and Operating Methods

• Well Producing from Present Completion Intervals

• Developed Nonproducing Reserves behind Casing which Require only Moderate Cost to Recomplete

• Reserves Recoverable from Additional Wells Yet to be Drilled

• Major Workover of Existing Wells (deepening, fracturing, etc...)

• Installation of Major Cost Facilities (e.g., compression, enhanced recovery)

Why Are Proved Reserves Important

• Generally Only Reserves Category Reportable to Regulatory Agencies

• Generally Only Reserves Category Used Lenders for Petroleum Based Loans

Probable Reserves Guidelines

• Reserves Anticipated to be Proved from Step-out Wells Yet to be Drilled

• Reserves Wich Appear to be Productive Based on Log Data but Lack Definitive Test or Analogy

• Reserves Separated from Proved Reserves by Faulting and are Structurally Hingher

• Incremental Reserves Attributed to more Optimistic Interpretation of Performance Trends than Proved Reserves

• Reserves Suggested by Geological Extrapolation Beyond Proved or Probable Areas

• Reserves Separated from Proved Reserves by Faulting and are Structurally Lower

• Reserves in Formations that Appear Hydrocarbon Productive Based on Log Analysis but May not Produce at Commercial Rates

Probable & Possible Reserves

• Probable :

• technique tested in other reservoirs, but not the target reservoir

• no agreement on unitization plan among owners

• Possible :

• technical uncertainty regarding, for example, fluid injectability or clay compatibility with injectant fluids

• regulatory hurdles remaining

Probable and Possible Reserves Guidelines Improved Recoveryy

• Reserves Suggested by Geological Extrapolation Beyond Proved or Probable Areas

• Reserves Separated from Proved Reserves by Faulting and are Structurally Lower

• Reserves in Formations that Appear Hydrocarbon Productive Based on Log Analysis but May not Produce at Commercial Rates

Uji Kemampuan Sumur

Maximum Flow Efficiency

• Kemampuan produksi pada berbagai jepitan

• Pengambilan contoh minyak untuk analisis

• Pengukuran tekanan dasar dan tekanan kepala sumur, baik dalam keadaan mengalir maupun sumur ditutup.

Uji Draw Down Sumurr

Pengujian dengan cara mengukur tekanan dasar sumur pada suatu selang waktu tertentu, dengan cara membuka sumur supaya berproduksi.

Uji Bentuk Tekanan (Pressure Buildup Test)

Pengujian dengan cara mengukur tekanan dasar sumur pada suatu selang waktu tertentu, dengan cara menutup sumur sehingga tidak berproduksi.

Uji Batas Reservoir (Reservoir Limit Test)

Pengujian dengan cara mengukur tekanan dasar sumur dengan cara memproduksikan dalam waktu yang agak lama (misalnya satu bulan) pada suatu kecepatan produksi yang konstan, sehingga diperkirakan sudah dapat menjangkau batas reservoir.

Uji Hubungan dan Antar Sumur (Interference Test)

Pengujian dengan cara mengukur tekanan dasar sumur yang sedang berproduksi pada suatu selang waktu tertentu, dimana sumur lain juga diproduksikan untuk melihat adanya pengaruh antar sumur-sumur tersebut.

Penentuan Tahap Produksi

a. Produksi Tahap Awal (primer)

• Secara alamiah, yaitu produksi yang terjadi karena tenaga reservoir tersebut mampu untuk mengangkat fluida ke permukaan.

• Pengangkatan buatan, masih menggunakan tenaga reservoir tersebut ditambah dengan tenaga dari luar (misalnya pompa angguk, pompa reda) atau dengan mengurangi berat cairan di dalam kolom sumur (misalnya dengan gas lift).

b. Produksi Tahap Kedua (Sekunder)

• Menjaga kestabilan dan/atau menambah tenaga reservoir secara langsung yaitu dengan menginjeksikan air atau gas pada suatu sumur, untuk kemudian memproduksikannya dari sumur lainnya.

c. Produksi Tahap Lanjut (Enhanced Oil Recovery)

• Injeksi panas : huff puff, steam (uap), in situ combustion

• Injeksi bahan : kimia, surfactant, polimer

• Injeksi terlarut (miscible): gas C02

• Lainnya

Simulasi Reservoirr

Simulasi reservoir merupakan salah satu cara yang digunakan untuk :

• Memperkirakan isi minyak gas awal dalam reservoir.

• Indentifikasi besar dan pengaruh aquifer (cadangan air).

• Indentifikasi pengaruh patahan dalam reservoir.

• Memperkirakan distribusi fluida.

• Identifikasi adanya hubungan antar layer secara vertikal.

• Peramalan produksi untuk masa yang akan datang.

• Peramalan produksi dengan memasukkan alternatif pengembangan :

▪ Jumlah penambahan sumur produksi

▪ Jenis/cara menambah produksi

▪ Jumlah penambahan sumur injeksi

▪ Sistim/bentuk/luas pattern

• Membuat beberapa kasus untuk optimalisasi produksi minyak

Simulasi merupakan suatu bentuk/model reservoir yang dijabarkan secara matematis. Dimana model tersebut dibuat dan dianggap seperti keadaan sebenarnya, sesuai dengan parameter-parameter reservoir yang ada, atau asumsi-asumsi yang dapat dipercaya.

Peralatan Simulasi

• Perangkat keras (komputer dan peripheralnya)

• Perangkat lunak (simulator)

• Reservoir sebagai model

Langkah-Langkah Pelaksanaan Simulasi

• Persiapan data

• Inisialisasi

• Penyelarasan

• Peramalan

• Keekonomian

Jenis Simulator

• 1 Phase (gas reservoir)

• Black Oil Model

• Compositional Model

• Miscible Model

Titik Berat Kegiatan Eksplotasi Produksi

• Minimalkan kasus under/over estimate

• Pengurasan hidrokarbon efektif dan efisien

• Potensi alir dan mekanisme reservoir sedini mungkin

• Kerusakan formasi terantisipasi dan minimal

• Strategi pengembangan yang tajam dan akurat terlebih bila IOR dan EOR

Siklus Aktivitas Upstream

• Penaksiran dan Evaluasi Cekungan

• Penjabaran Prospect

• Appraisal

• Rencana Pengembangan

• Strategi Reservoir Manajemen