Hydraulic Fracturing Principles

Fracturing berasal dari kata "to fracture" yg berarti memecahkan. Hydraulic  Fracturing adalah salah satu proses stimulasi (stimulation) dimana formasi  hidrokarbon kita "pecahkan" dgn cara memompa fluida tertentu dalam rate &  tekanan tertentu (di atas fracture pressure formasi tsb). Proppant atau  pasir dipompa bersama-sama dgn fluida (yg umumnya sangat eksotik,  berteknologi chemistry terdepan & sangat mahal pergalonnya) bertujuan untuk  menahan agar rekahannya tetap terbuka, tidak tertutup, setelah proses  pemompaan berhenti. Rekahan (fractures) yg terisi proppant akan membypass  damage di sekitar wellbore & akan menjadi semacam jalan toll  berkonduktivitas tinggi, sehingga hidrokarbon dapat mengalir lebih efisien  dari formasi ke dalam sumur. Ujungnya, produksi akan naik & smiling face. Hydraulic fracturing atau sering hanya disebut fracturing termasuk proses  stimulasi yg sangat populer umumnya untuk reservoir berpermeabilitas  rendah, baik oil maupun gas.

Tanya - Yudi_Handradika

Pagi...
Saya butuh pencerahan nih, mungkin ada dari rekan-rekan milis yang bisa  membantu, saya kurang mengerti tentang prinsip-prinsip dari hydraulic  fracturing, mungkin bisa dijelaskan secara singkat dan padat, atau ada  dari rekan-rekan yang memiliki buku tentang hydraulic fracturing tersebut, terima kasih



Tanggapan 1 - samperuru@labuan.oilfield.slb.


Dear Pak Yudi,

My two-cents worth:
Fracturing berasal dari kata "to fracture" yg berarti memecahkan. Hydraulic  Fracturing adalah salah satu proses stimulasi (stimulation) dimana formasi  hidrokarbon kita "pecahkan" dgn cara memompa fluida tertentu dalam rate &  tekanan tertentu (di atas fracture pressure formasi tsb). Proppant atau  pasir dipompa bersama-sama dgn fluida (yg umumnya sangat eksotik,  berteknologi chemistry terdepan & sangat mahal pergalonnya) bertujuan untuk  menahan agar rekahannya tetap terbuka, tidak tertutup, setelah proses  pemompaan berhenti. Rekahan (fractures) yg terisi proppant akan membypass  damage di sekitar wellbore & akan menjadi semacam jalan toll  berkonduktivitas tinggi, sehingga hidrokarbon dapat mengalir lebih efisien  dari formasi ke dalam sumur. Ujungnya, produksi akan naik & smiling face. Hydraulic fracturing atau sering hanya disebut fracturing termasuk proses  stimulasi yg sangat populer umumnya untuk reservoir berpermeabilitas  rendah, baik oil maupun gas.

Silahkan klik situs berikut untuk berbagai macam info tentang fracturing (&  juga stimulasi): http://www.slb.com/oilfield/index.cfm?id=id1381830&allowRedirect=false

Untuk peminat serius fracturing & stimulation, ada buku sakti berjudul  "Reservoir Stimulation II", karangan Nolte & Economides. Sebetulnya buku  ini dapat didownload di situs tsb di atas, tetapi Anda harus register dulu.

Untuk para praktisi fracturing, Schlumberger i-Handbook
(http://www.slb.com/oilfield/index.cfm?id=id1384022) berisi berbagai macam  data, table & info tentang berbagai hal menyangkut fracturing (& oilfield  lainnya).

Bacaan lain pengantar tidur:
http://www.slb.com/oilfield/index.cfm?id=id1298218
http://www.slb.com/oilfield/index.cfm?id=id683987
http://www.hub.slb.com/Docs/connect/reference/oilfield_review/ors95/aut95/pdf/08953451.pdf
http://www.slb.com/Hub/index.cfm?id=id1044268
Fracturing case studies: http://www.slb.com/Hub/index.cfm?id=id8568
Fracturing systems: http://www.slb.com/Hub/index.cfm?id=id15200
http://www.slb.com/Hub/index.cfm?id=id17638
http://www.slb.com/Hub/index.cfm?id=id8588

Semoga mencerahkan.


Tanggapan 2 - ardiann@unocal


Sedikit menambahkan Pak Doddy, menarik untuk di share dari sisi "chemistry":

Fluida tertentu yg Mas Doddy ceritakan ini (yg mahal harganya) umumnya berbentuk gel dan terdiri dari bahan polymer: -0.5-1% Polysaccarida (Gelling agent) -0.01-0.1% Organic Titanate (cross linking agent)

Gelling agent yang lain adalah: Hydroxypropil, Carboxymethyl Cellulose atau Carboxymethyl Hydropropil.  Sifat yg utamanya mampu melarutkan elektrolit dan menghasilkan kekentalan yg tinggi bersama-sama cross linking agent.

Mengapa perlu viscous (kental)? Karena fluid ini harus berfungsi sebagai "mud".

Yg unik pH si gel agent bisa asam (3-4) atau basa (9-10) untuk cross linking-nya.  Begini prosesnya:  Ketika cross linking memasuki daerah well bore maka dia akan terdesak menuju formasi karena dorongan gel. Maka rate pompa menjadi kritikal, jika cross linking berpindah terlalu cepat maka pumping agak menjadi lambat karena pengaruh degradasi shear si gel. Jadi fungsi cross linking sangat dipengaruhi oleh T dan pH si Gel.

Bacaan lebih mendalam tentang ini dapat dicari di: SPE Annual Technology Conference Paper No. 15632.


Tanggapan 3 - samperuru@labuan.oilfield.slb.

Melanjuti diskusi Fracturing ini:
Fluida yg Pak Ardian sebut betul & hanyalah salah satu fluida yg biasa  dipakai di pekerjaan fracturing (atau kerennya 'Frac", baca: fraek). Gel memang sudah lama dipakai di dunia Frac krn kita memerlukan fluida yg  viskositasnya cukup untuk mentransport proppant dari surface ke dalam  fractures di formasi. Tergantung berbagai faktor, kadang air atau "linear  gel" (air campur gelling agent) saja cukup. Tetapi umumnya kita butuh  fluida yg sangat kental. Lalu ditemukanlah teknologi "crosslinking".  Prinsipnya mengikat beberapa rantai polimer menjadi satu, sehingga  viskositasnya naik. Dgn menambahkan beberapa tetes "crosslinker"  ke dalam  satu galon linear gel, fluida tsb akan berubah menjadi "crosslinked gel"  (pernah lihat film horror The Blob ?) yg viskositasnya akan naik puluhan  kali lipat. Crosslinker yg umum dipakai adalah berbasis Borat. Lainnya  berbasis Titanium & Zirkonium untuk aplikasi temperatur yg lebih tinggi. Selain untuk transport proppant, viskositas yg tepat diperlukan untuk  mengontrol "net pressure" di permukaan serta mengontrol bentuk geometri  fractures yg dikehendaki. Spesifikasi lainnya dari fluida Frac adalah  kompatibel dgn fluida formasi, koefisien friksi yg rendah serta fluid loss  yg terkontrol. Selain "water-based gelled fluids" (linear & crosslinked), fluida Frac  lainnya adalah "oil based" & "multiphase/foamed fluids" (memakai gas N2  atau CO2). Kelemahan oil-based, selain lebih mahal & applikasinya terbatas,  juga impaknya terhadap lingkungan. Kelemahan fluida multiphase: sangat  mahal, prosedurnya yg rumit & safetynya sangat demanding. Yg paling murah memang water based gelled fluids. Cuman, si gel ini (HPG,  PSG, CMHPG, HEC, CMHEC & Xanthan Gum) kalau terkurung di dalam fracture  atau formasi, beliau akan menjadi residu & menghambat aliran hidrokarbon  (yaitu merusak formasi). Gel tsb harus dibersihkan, dikeluarkan dari dalam  formasi. Proses pembersihan gel ini sampai sekarang belum ada yg  benar-benar 100%. Ini menjadi kelemahan utama dari fluida gel. Berangkat dari situ, sekali lagi teknologi baru ditemukan, suatu jenis  fluida yg dinamakan Viscoelastic Surfactant (VES). Fluida ini berbasis  surfactant, 100% polymer-free, tidak akan ada sisa solid yg bisa merusak  formasi. Sekedar angka-angka, "Retained Permeability" dari Guar adalah  sekitar 40%. Untuk HEC sekitar 65%. VES paling tinggi, hampir 100%.

Silahkan klik:
VES: http://www.slb.com/oilfield/index.cfm?id=id3252
Fluida Frac:
http://www.slb.com/oilfield/index.cfm?id=id496468,
http://www.slb.com/oilfield/index.cfm?id=id15233,
http://www.slb.com/oilfield/index.cfm?id=id15234,
http://www.slb.com/oilfield/index.cfm?id=id1452836

Silahkan menambahkan.