S-12: Eskalasi Water Cut dan Gas Interference pada ESP
Sumur S-12 di Lapangan A dikomplesi dengan 4-1/2 in liner pada 1.860–1.910 mTVD. Tekanan reservoir 1.680 psig dan bubble point 1.420 psig. ESP 400 series 120 stage dipasang di 1.720 m dengan VSD pada 60 Hz; nameplate arus motor 48 A. Uji sumur terakhir: laju cairan 2.100 bbl/d, water cut 84%, GOR 260 scf/bbl, pump intake pressure 380 psig, WHP 160 psig, arus 38 A, temperatur motor 112 derajat C, getaran 0,4 in/s. Sebulan sebelumnya laju 2.650 bbl/d pada frekuensi yang sama dengan intake pressure 520 psig. Analisis PVT menunjukkan solution GOR hanya 130 scf/bbl pada 380 psig sehingga gas bebas di intake diperkirakan 40% volume pompa. Fasilitas permukaan: FWKO berkapasitas 9.000 bbl/d cairan dan kapasitas disposal air 7.000 bbl/d; total lapangan kini 8.700 bbl/d cairan dan 6.600 bbl/d air. Target produksi adalah mempertahankan 350 bopd, dan manajemen ingin menaikkan frekuensi ke 65 Hz.
1. Hitung laju minyak saat ini, laju cairan yang dibutuhkan untuk mencapai 350 bopd, dan perkirakan Pwf pada 65 Hz. Apakah target tercapai?
Read the worked answer
Kondisi sekarang:
- Laju minyak = 2.100 x (1 - 0,84) = 336 bopd; air = 1.764 bbl/d.
- Produktivitas indeks total cairan: J = 2.100 / (1.680 - 380) = 1,62 bbl/d/psi.
Untuk mencapai 350 bopd pada water cut 84%:
- Diperlukan laju cairan = 350 / 0,16 = 2.188 bbl/d.
- Pwf yang dibutuhkan = 1.680 - (2.188 / 1,62) = 1.680 - 1.351 = 329 psig.
Pada 65 Hz:
- Hukum affinity: Q sebanding dengan f, head sebanding dengan f^2. Rasio 65/60 = 1,083, sehingga kapasitas pompa naik sekitar 8% dan head sekitar 17%.
- Jika inflow mampu memasok, laju bisa mencapai sekitar 2.275 bbl/d dan Pwf turun ke sekitar 271 psig (1.680 - 2.275/1,62).
- Minyak pada water cut sama = 2.275 x 0,16 = 364 bopd.
Penilaian: target 350 bopd secara hidraulik tercapai, tetapi kenaikannya tipis (+28 bopd, sekitar 8%) dengan konsekuensi besar. Pwf 271 psig jauh di bawah bubble point 1.420 psig, sehingga gas bebas di intake melonjak jauh melebihi 40% saat ini; pompa berisiko gas lock dan motor kehilangan pendinginan. Kesimpulannya: 65 Hz bukan optimasi yang baik tanpa perbaikan gas handling lebih dulu.
2. Mengapa laju turun dari 2.650 menjadi 2.100 bbl/d pada frekuensi yang sama, padahal intake pressure justru turun dari 520 ke 380 psig? Data apa yang perlu dikumpulkan untuk memastikannya?
Read the worked answer
Analisis logika:
- Jika penyebabnya semata penurunan PI reservoir, laju turun tetapi intake pressure harus naik (drawdown berkurang). Yang terjadi justru sebaliknya, jadi penurunan PI saja tidak menjelaskan.
- PI semu sebulan lalu: J = 2.650 / (1.680 - 520) = 2,28 bbl/d/psi; sekarang 1,62 bbl/d/psi (turun sekitar 29%).
Kandidat penjelasan yang konsisten dengan intake pressure rendah + laju rendah + arus 38 A + motor 112 derajat C:
- Gas interference/gas lock parsial (paling mungkin). GOR 260 scf/bbl sementara pada 380 psig hanya 130 scf/bbl yang larut; sekitar 40% volume pompa adalah gas bebas. Pompa kehilangan efisiensi volumetrik, level cairan ditarik turun, dan gauge intake membaca kolom berisi gas. Arus rendah dan temperatur motor tinggi mendukung pompa bekerja pada laju jauh di kiri BEP sehingga pendinginan motor buruk.
- Kebocoran tubing atau kegagalan stage - tetapi kebocoran biasanya menaikkan intake pressure, bukan menurunkannya, jadi kurang cocok.
- Scale/plugging di perforasi - mungkin, tetapi tidak menjelaskan intake pressure yang turun.
Data yang harus diambil:
- Fluid level (echometer) untuk memvalidasi tekanan intake; kalibrasi gauge intake.
- Uji separator untuk tren GOR dan water cut, bukan hanya angka bulanan.
- Tren arus, frekuensi, dan temperatur motor dari VSD (apakah ada pola siklik khas gas lock).
- Analisis air dan scale tendency; inspeksi solids di choke.
- Pressure buildup singkat atau step-rate test untuk PI yang sebenarnya dan skin.
3. Susun rekomendasi optimasi yang mempertimbangkan gas interference dan constraint fasilitas permukaan.
Read the worked answer
Constraint fasilitas lebih dulu:
- Dengan kenaikan 175 bbl/d cairan (65 Hz), total lapangan menjadi 8.875 bbl/d dari kapasitas FWKO 9.000 bbl/d, dan air menjadi 6.747 bbl/d dari kapasitas disposal 7.000 bbl/d. Secara angka masih muat, tetapi margin hanya sekitar 1,4% dan 3,6% - tidak ada ruang untuk fluktuasi atau sumur lain. Jadi ceiling operasional praktis sudah tercapai.
Urutan rekomendasi:
- Perbaiki gas handling sebelum menaikkan frekuensi: pasang rotary gas separator dan shroud/tail joint agar gas bebas tidak masuk stage pertama; pertimbangkan juga mempertahankan intake pressure di atas 400–450 psig untuk menekan free gas.
- Uji bertahap 60 ke 62 Hz (bukan langsung 65 Hz) sambil memantau arus, temperatur motor, getaran, dan produksi minyak; hentikan eskalasi jika temperatur motor melewati batas vendor atau arus tidak naik proporsional (indikasi gas lock).
- Kendalikan air di sumbernya: evaluasi water shut-off (straddle packer atau polymer) pada interval dengan water cut tertinggi. Mengurangi 300 bbl/d air memberi ruang lebih besar daripada menaikkan frekuensi.
- Debottleneck disposal: tambah kapasitas injeksi atau polishing. Tanpa ini, setiap kenaikan laju di S-12 harus dibayar dengan pengurangan laju di sumur lain.
- Jangan mengejar 350 bopd dengan menurunkan Pwf serendah mungkin - pada GOR 260 scf/bbl dan bubble point 1.420 psig, hasilnya adalah gas lock dan biaya workover, bukan tambahan minyak yang berkelanjutan.
KPI yang dipantau: bopd per Hz, temperatur motor, free gas di intake, dan utilisasi disposal.