Teknik Produksi : "Artificial Lift", Metode Pengangkatan Buatan (II) Gas Lift

Setelah mempelajari tentang Sucker Rod pada postingan sebelumnya, sekarang kita beralih ke metode pengangkatan sumur buatan (artificial lift) yang kedua yaitu Gas Lift. Gas lift didefenisikan sebagai proses pengangkatan fluida dari dalam sumur dengan cara menginjeksikan gas dengan jumlah yang tinggi ke dalam lubang sumur sehingga memenuhi kolom fluida di dalamnya sehingga minyak mentah dapat diangkat ke atas permukaan. Sistem ini bekerja dengan cara menginjeksikan gas bertekanan tinggi kedalam annulus (ruang antara tubing dan casing), dan kemudian kedalam tubing produksi sehingga terjadi proses aerasi (aeration) yang mengakibatkan berkurangnya berat kolom fluida dalam tubing. Sehingga tekanan reservoir mampu mangalirkan fluida dari lubang sumur menuju fasilitas produksi dipermukaan.
Syarat utama dari sistem ini adalah ketersediaan gas bertekanan tinggi yang digunakan untuk proses aerasi fluida dalam lubang sumur. Gas bertekanan tinggi tersebut dapat berasal dari sumur gas yang masih memiliki tekanan tinggi, atau dari sistem kompresi gas dengan menggunakan kompresor.

Gas Lift, via www.geoilandgas.com

Pada proses gas lift, pengangkatan fluida didasarkan pada cara-cara pengurangan gradient fluida, pengembangan daripada gas yang diinjeksikan, dan pendorongan fluida oleh gas. Secara umum, prosesnya bisa dijelaskan dengancara berikut : cairan yang ada pada annulus ditekan oleh gas injeksi, akibatnya permukaan cairan sekarang berada di bawah valve, pada saat ini valve yang pertama membuka sehingga gas akan masuk lewat tubing, sehingga density minyak turun, akibatnya gradient tekanan kecil dan minyak dapat diangkat ke atas.
Ditinjau dari cara peginjeksian gas, gas lift dapat dibagi menjadi dua, yaitu Continuous Gas lift dan Intermittent Gas Lift. 

• Continuous Gas Lift, merupakan cara penginjeksian gas secara terus menerus ke dalam annulus dan melalui valve yang dipasang pada tubing, gas masuk ke dalam tubing. Secara relatif, yaitu dibandingkan dengan kedalaman sumur, continuous gas lift digunakan apabila tekanan dasar sumur dan produktivity index sumur tinggi.
• Intermittent Gas Lift, merupakan cara penginjeksian gas secara terputus-putus pada selang waktu tertentu dengan rate yang besar. Dengan demikian injeksi gas merupakan suatu siklus injeksi dan diatur sesuai dengan rate fluida dari formasi ke lubang sumur. Pengaturan frequensi injeksi diatur dipermukaan dengan menggunakan choke, pressure regulator, time cycle controll atau spread dari valve yang didefenisikan sebagai perbedaan antara tekanan casing untuk membuka dan menutup valve. Choke dipermukaan dapat diatur baik berdasarkan terjadinya kenaikan tekanan casing maupun tekanan tubing. Metode intermittent gas lift ini digunakan apabila produktivity index sumur besar dan tekanan statik dasar sumur kecil atau sebaliknya.

Skema Gas Lift, via /www.cherd.ichemejournals.com

1. Instalasi Gas Lift
Yang dimaksud di sini adalah semua peralatan lift baik yang berada di dalam sumur maupun yang berada di permukaan, juga termasuk komplesi yang digunakan dalam sistem gas lift tersebut.

1.1. Jenis-Jenis Komplesi Gas Lift
a. Komplesi terbuka
Yaitu jenis komplesi sumur gas lift, dengan tubing string digantungkan di dalam sumur tanpa memakai packer maupun standing valve. Jenis komplesi yang demikian dianjurkan untuk sistem continuous gas lift. Jenis komplesi terbuka ini jarang digunakan, tetapi untuk injeksi gas dari bagian tubing dan keluar dari annulus akan lebih ekonomis, atau pada sumur yang mempunyai problem kepasiran.

b. Komplesi Setengah Tertutup
Yaitu jenis komplesi sumur gas lift, dengan tubing string digantungkan di dalam sumur, menggunakan packer antara tubing dan casing serta tidak menggunakan standing valve. Jadi di sini pengaruh injeksi gas terhadap formasi produktif dicegah oleh adanya packer. Komplesi semacam ini cocok untuk continuous maupun intermittent gas lift.

c. Komplesi Tertutup
Yaitu jenis komplesi sumur gas lift, dengan tubing string digantungkan di dalam sumur, menggunakan packer dan juga standing valve ditempatkan di bawah valve gas lift terbawah atau ujung tubing string. Dalam hal ini injeksi gas sama sekali tidak terpengaruh terhadap formasi, karena dihalangi oleh packer dan standing valve. Komplesi ini biasanya digunakan pada sumur-sumur dengan tekanan dasar sumur rendah, dan produktivity index rendah.

d. Komplesi Ganda
Komplesi ganda ini digunakan pada sumur-sumur yang mana terdapat dua formasi produktif atau lebih, diproduksikan melalui dua tubing yang terpisah dalam satu sumur. Masing-masing formasi produktif tersebut dipisahkan dengan menggunakan packer. Sedangkan susunan tubing tersebut bisa paralel atau sesuai (konsentris). Sistem ini mempunyai keuntungan lebih menghemat gas injeksinya bila production casing cukup besar, sehingga memungkinkan untuk ditempati oleh dua tubing secara bersejajaran. Model sepusat ini digunakan bila diameter casingnya kecil atau tidak memungkinkan untuk ditempati oleh dua tubing yang diletakkan secara sejajar.

e. Komplesi Ruang (Accumulation Chamber Lift Instalation)
Sistem ini mirip dengan sistem komplesi tertutup, hanya bedanya di sini menggunakan ruang akumulasi. Ruang akumulasi berfungsi untuk memperkecil tekanan kolom minyak yang berada di dalam tubing. Tekanan kolom minyak menjadi kecil, karena akibat rendahnya kolom cairan yang ada di dalam ruang akumulasi, karena adanya packer di dalam tubing. Disamping ruang akumulasi yang berfungsi untuk memperbesar rate produksi minyak yang dihasilkan. Tipe komplesi ini digunakan pada sumur-sumur dengan tekanan dasr sumur rendah serta productivity index yang rendah pula.

f. Pack off Instalation
Pada jenis ini, tidak perlu dilakukan penggantian tubing apabila ingin dilakukan pemasangan valve-valve gas lift pada sumur-sumur yang bersangkutan. Hal ini disebabkan, pada kedalaman casing tertentu telah di pasang pack off, di mana berfungsi sebagai penghubung annulus dengan fluida di dalam tubing melalui lubang kecil yang dapat dibuka dan ditutup. Hal ini dapat dilakukan karena terdapat alat yang disebut slidding side door. Jadi pada jenis alat ini, bila suatu saat memerlukan gas lift agar dapat meneruskan produksinya tidak perlu dilakukan penggantian tubing. Dengan menggunakan metode wire line, slidding side door dapat dibuka dan valve gas lift langsung digunakan.


1.2. Peralatan Gas Lift
Peralatan gas lift untuk menunjang operasinya sistem pengangkatan minyak dengan menggunakan metode injeksi gas ke dalam sumur dapat dibagian dua kelompok yaitu :

A. Peralatan di Atas Permukaan (Surface Equipment)

1. Well Head Gas Lift X-Mastree. Well head sebetulnya bukan merupakan alat khusus untuk gas lift saja, tetapi juga merupakan salah satu alat yang digunakan pada metode sembur alam, dimana dalam periode masa produksi, alat ini berfungsi menggantungkan tubing dan casing disamping itu well head merupakan tempat duduknya x-mastree.
2. Stasiun Kompresor Gas. Kompresor gas yaitu suatu alat yang berfungsi untuk mendapatkan gas bertekanan tinggi untuk keperluan injeksi. Di dalam stasiun kompresor, terdapat beberapa buah kompresor dengan sistem manifold-nya. Dari stasium kompresor ini dikirimkan gas bertekanan sesuai dengan tekanan yang diperlukan sumur-sumur gas lift melalui stasiun distribusi.
3. Stasiun Distribusi. Dalam menyalurkan gas injeksi dari kompresor ke sumur terdapat beberapa cara, antara lain :
• Stasiun distribusi langsung. Pada sistem ini gas dari kompresor disalurkan langsung ke sumur-sumur produksi, sehingga untuk beberapa sumur mana membutuhkan gasnya tidak sama, sistem ini kurang efisien.
• Stasiun distribusi dengan pipa induk. Pada sistem ini lebih ekonomis, karena panjang pipa dapat diperkecil. Tetapi karena ada hubungan langsung antara satu sumur dengan sumur lainnya, maka bila salah satu sumur sedang dilakukan penginjeksian gas sumur lain bisa terpengaruh.
• Stasiun distribusi dengan stasiun distribusi. Pada sistem ini sangat rasional dan banyak dipakai di mana-mana, gas dibawa dari Stasiun pusat ke stasiun distribusi dari sini gas dikirim melalui pipa-pipa.
4. Alat-alat kontrol. Alat-alat kontrol yang dimaksudkan di sini adalah semua peralatan yang berfungsi untuk mengontrol atau mengatur gas injeksi, seperti:
• Choke kontrol, adalah alat yang mengatur jumlah gas yang diinjeksikan, sehingga dalam waktu yang telah ditentukan tersebut dapat mencapai tekanan tertentu seperti yang diinginkan untuk penutupan dan pembukaan valve. Khusus untuk intermittent gas lift.
• Regulator, adalah alat yang melengkapi choke kontrol berfungsi jumlah/banyaknya gas yang masuk. Apabila gas injeksi telah cukup regulator ini akan menutup. Khusus untuk intermittent gas lift.
• Time Cycle Controller, adalah merupakan alat yang digunakan untuk mengontrol laju/rate aliran injeksi pada aliran intermittent berdasarkan interval waktu tertentu/dengan kata lain, kerjanya berdasarkan prinsip kerja jam. Maka alat ini akan membuka regulator selama waktu yang telah ditentukan untuk mengalirkan gas injeksi, setelah selama waktu tertentu regulator menutup dalam selang waktu yang telah ditentukan.

Gas Lift Mandrel, via slideshare.net

B. Peralatan di Bawah Permukaan (Sub Surface Equipment)

1. Kamar Akumulasi. Kamar akumulasi merupakan ruang/chamber terbuat dari tubing yang berdiameter lebih besar dari tubing di bawahnya terdapat katup/valve tetap untuk menahan cairan supaya jangan sampai keluar dari kamar akumulasi pada saat dilakukan injeksi. Fungsinya adalah memperkecil tekanan kolom minyak yang berada di atas tubing.
2. Pinhole Collar. Pinhole Collar adalah suatu collar khusus yang mempunyai lubang kecil tempat gas injeksi masuk ke dalam tubing. Letaknya di dalam sumur ditentukan lebih dahulu. Pada umumnya penggunaan collar semacam ini tidak effesien, karena sumur tidak memproduksi secara optimum ratenya.
3. Valve Gas Lift,
1. Secara penggunaan, valve gas lift berfungsi untuk :
• Memproduksi minyak dengan murah dan mudah tanpa memerlukan injeksi gas yang tekanannya sangat besar.
• Mengurangi unloading (kick off) atau tambahan portable compressor.
• Kemantapan (stability) mampu mengimbangi secara otomatis terhadap perubahan-perubahan tekanan yang terjadi pada sistem injeksi gas.
• Mendapatkan kedalaman injeksi yang lebih besar untuk suatu kompresor dengan tekanan tertentu.
• Menghindari swabbing untuk high fluid well atau yang diliputi air.
2. Secara berturut-turut perkembangan valve dapat diikuti seperti berikut :
1. Spring loaded differential valve : Jenis ini paling banyak digunakan pada masa-masa yang lalu bekerja berdasarkan kondisi reservoir. Secara normal bila tidak ada gaya-gaya maka valve tersebut akan membuka. Spring loaded pressure dapat diatur dengan Adjust Table Nut agar spring pressure ini dapat berkisar 100-150 psi. Pada saat valve terbuka, maka dua gaya yang bekerja pada tangkai valve :
• Melalui port dibagian valve, sehingga tekanan injeksi gas sepenuhnya pada kedalaman di manan valve dipasang, akan bekerja seluruh permukaan atau dari steam, dan menekan melawan tekanan dari spring (berusaha untuk menutup).
• Melalui choke pada dinding sampai valve tersebut.
2. Mechanically Controlled Differential Valve. Membuka dan menutupnya valve dilakukan dengan kawat dari permukaan. Jenis ini sudah jarang di pakai pada waktu sekarang, karena akan terjadinya banyak kesulitan, kawat mudah putus, korosi effesiensi rendah, prinsip pemikiran kurang populer, saat pemasangan lama, juga sangat sukar operasinya pada saat unloading. Valve jenis ini untuk intermittent flow.
3. Specific Gravity Differential Valve, Jenis ini biasa dipergunakan untuk continuous flow, dengan menggunakan diafragma karet. Membuka dan menutupnya valve berdasarkan gradient tekanan di tubing bila gradient tekanan di tubing naik, maka valve akan membuka, bila gradient tekanan turun dengan adanya gas injeksi, maka valve akan menutup.
4. Pressure Charge Bellow Valve, Jenis ini paling umum digunakan dewasa ini, karena mempunyai sifat-sifat khusus, yaitu :
• Mudah dikontrol kerjanya, karena otomatis
• Operating pressure konstan
• Dapat digunakan baik intermittent maupun continuous
• Secara normal valve ini akan menutup, karena adanya pressure charge bellow. Sedangkan valve ini akan bekerja karena adanya tekanan injeksi gas.
5. Flexible Sleave Valve. Yang aliran gas masuk ke dalam tubing adalah karet yang mudah lentur (flexible). Sedangkan valve ini mempunyai dome (ruang) berisi gas kering dengan tekanan tertentu. Tekanan buka valve sama dengan tekanan tutupnya dan juga sama dengan tekanan gas dalam dome. Valve dapat digunakan untuk aliran intermittent maupun continuous dengan injeksi gas diatur dari permukaan.

Sumber-sumber lain, dari :
Laporan Resmi Praktikum Peragaan Peralatan Produksi.
fatmapetroleum.blogspot.co.id
https://id.wikipedia.org/wiki/Gas_lift
http://www.prosesindustri.com/2015/04/metode-sembur-buatan-menggunakan-gas.html