ACIDIZING

2

Formation Damage

• Definisi :

– Sebagian atau seluruh daerah diseputar lubang bor yang mengalami penurunan permeabilitas .

– Di-ukur dengan skin factor yang diperoleh dari hasil well test ( S ).

3

Beberapa tipe dari Formation Damage

• Emulsions

• Wettability Change

• Water Block

• Scale Formation

• Organic Deposits

• Mixed Deposits

• Silt & Clay

• Bacterial Slime

Acidizing dapat digunakan untuk mengurangi kerusakan formasi disekeliling lubang bor pada semua type reservoir.

Ada 2 (dua) type dasar Acidizing berdasarkan q injeksi dan P injeksi:- q injeksi dengan P < Prekah formasi : Matrix Acidizing- q injeksi dengan P > Prekah formasi : Fracture Acidizing.- Treatment yang ke-3 yaitu Wash Acidizing digunakan untuk membersihkan scale yang ada di tubing atau perforasi.

Matrix Acidizing :- Memperbaiki kerusakan diseputar lubang bor

(karena drilling, completion, workover, well-killing fluids, atau fluida injeksi)

- Hanya dapat dilakukan 1 – 2 ft dari lubang bor- Factor penting dalam perencanaan treatment

adalah memperkirakan tingkat dari penurunan productivity dan kerusakan yang terjadi.

- Diusahakan agar penggunaan asam merata keseluruh permukaan

Fracture Acidizing :- Membentuk zone baru sehingga

meningkatkan well productivity. - Dilakukan pada formasi carbonat (tidak

digunakan pada lapisan sandstone).- Permukaan rekahan bersentuhan

(bereaksi) dengan asam membuat saluran atau channel aliran linear menuju lubang bor (pengaruh lain adalah pada homogen tdknya carbonat).

Asam konvensional di industri dapat digolongkan :I. Mineral Acid :a. HCl

b. HCl + HF

II.Organic Acid :a. Acetic Acid (CH3COOH) b. Formic Acid(HCOOH)

III.Powdered Acid :a. Sulfamic Acid b. Chloroacetic Acid

IV.Hybrid Acid :a. Asam Acetic + HCl b. Asam Formic + HCl

Kecuali HCl + HF asam2 tersebut dipergunakan untuk stimullasi formasi carbonat

Tujuan dari acid treatment adalah terjadinya reaksi asam dengan batuan formasi dan material yang menghalangi aliran produksi sehingga membentuk larutan garam yang dapat dialirkan kepermukaan atau dipindahkan dari seputar lubang bor sehingga tidak menghambat aliran.

Beberapa jenis asam (bila dengan batuan carbonat):- HF (Hydrofluoric) yang membentuk CaF2

- H2SO4 (sulfuric) membentuk CaSO4

- H3PO4 (phosphoric) membentuk Ca(PO4)2

Asam seperti HCl (Hydrochloric), CH3COOH (acetic) dan HCOOH (formic) sering digunakan karena garam yang terbentuk yaitu

CaCl2, Ca(CH3OOH)2 dan Ca(COOH)2 mudah larut.HCl paling sering digunakan karena relatif lebih murah. Sedangkan acetic dan formic digunakan bila ada masalah korosi pada material yang digunakan atau pada temperatur tinggi.

Acid Strength :Hal ini berhubungan dengan pembentukan ion H+. HCl (asam un-organic/kuat) akan membentuk H+ seluruhnya.Acetic dan formic (asam organic/lemah) tidak membentuk ion H+ seluruhnya.

Asam kuat lebih korosive dibandingkan dengan asam lemah dan lebih reactive terhadap crude oil, apalagi pada temperatur tinggi.Ion H+ ini berhubungan dengan tingkat ke-asaman atau pH, yaitu :

pH = - log H+ (mole/l)

pH < 7 : asam dan pH > 7 : basa.1.0 berat molekul atau 34.46 g/l, atau 4.3% larutan HCl mempunyai pH = 0 .Berikut adalah tabel yg menghubungkan pH vs % berat HCl :

Harga pH dari larutan HCl

pH HCl (wt %)0.00 4.3

0.10 3.6

0.36 1.8

1.00 0.44

2.00 0.038

3.00 0.0036

4.00 0.00036

5.00 0.000036

6.00 0.0000036

7.00 air

HYDROCHLORIC ACID (HCl) :- Di lapangan biasanya digunakan 15% HCl (konsentrasi asam berkisar antara 5% - 35%). - HCl murni tidak berwarna (bila kekuningan dari besi yang terlarut)- Sangat korosif- Mempunyai reaksi yang cepat sehingga penetrasi nya tidak jauh kedalam formasi- Juga digunakan pada acid wash- Sering dikenal: DAD (Dowell Schlumberger’s Acid Dispersion) dan PAD (Halliburton’s Paragon Acid Dispersion) dicampur dengan aromatic hydrocarbon. Campuran cairan ini digunakan untuk memperbaiki penurunan produksi yg disebabkan (paraffin atau asphaltene) dan inorganic scale pada suatu lapisan.

Reaksi HCl dengan limestone:CaCO3 + 2 HCl CaCl2 + CO2 + H2O

Reaksi HCl dengan dolomite :CaMg(CO3)2 + 4 HCl CaCl2 + MgCl2 + 2CO2 + 2HO2

Reaksi HCl dengan Sand :SiO2 + HCl No Reaction

Reaksi HCl dengan Siderite :Fe CO3 + 2HCl FeCl2 + CO2 + H2O

Reaksi HCl dengan Ferrous Sulfide :FeS + HCl FeCl2 + H2S

Reaksi HCl dengan Ferric OxydeFe2O3 + HCl 2 FeCl3 + 3 H2O

Penggunaan lainnya adalah untuk : (1)membersihkan sumur injeksi (2)merubah sumur produksi menjadi sumur injeksi (3)membersihkan liner dan gravel pack (4)sebagai preflush pada perbaikan scale gypsum

HYDROFLUORIC ACID (HF) :- Penggunaannya dikombinasikan dengan HCl. Perbandingan yang digunakan adalah :3% HF,15% HCl ; 1.5% HF, 13.5% HCl ; 1.5% HF, 6% HCl dan 0.5% HF, 3% HCl.- Biasa digunakan pada formasi sandstone untuk melarutkan clay yang masuk kedalam pori batuan yg berasal dari fluida drilling dan komplesi.-HF tidak digunakan untuk formasi carbonat karena endapan CaF2 tidak dapat larut.

Beberapa system digunakan untuk membentuk HF masuk kedalam sitem pori, seperti :- Claysol, mengubah sifat ion clay untuk membangun HF dalam partikel clay.- Fluoboric,membangun HF dengan hydrolisa- Retarded HF, menggunakan aluminium – fluoride pada hydrolisa untuk membangun HF.

-HF dapat sebagai pelindung (pH 4.5 – 5.9) dengan acetic acid/ammonium acetat pada penggunaan temperatur tinggi (<550 0F) , peralatan yag sensitive terhadap karat atau yg reactiv terhadap crude oil.

ACETIC ACID (CH3COOH) :- Termasuk asam lemah dengan reaksi lambat. - Tidak cepat menimbulkan korosi - Sering digunakan sebagai fluida komplesi pada proses perforasi dengan jenis batuan limestone.-Digunakan untuk pengasaman pada sumur dalam dan suhu tinggi.

FORMIC ACID (HCOOH) :- Termasuk asam lemah dengan reaksi lambat - Tidak cepat menimbulkan korosi - Sering digunakan sebagai corosion inhibitor pada penggunaan HCl- Juga digunakan pada sumur dalam dengan suhu tinggi

POWDERED ACID (SULFAMIC ACID dan CHLOROACETIC) :- Berbentuk bubuk kristal putih - Mudah larut dalam air. - Mempunyai reaksi yang cepat seperti HCl. - Penggunaannya mudah dibawa dalam karung kertas ke daerah yang terpencil. - Diatas 180 0F terhydrolisa membentuk sulfuric acid (H2SO4) dan bila bereaksi dengan limestone akan membentuk scale CaCO3 yang kemudian membentuk padatan CaSO4.- Bersifat racun (toxic) berbaya terhadap kulit dan pernafasan.

SITUATION :Carbonat Acidizing :Perforating fluid 5% acetic acid

Damage perforation (a) 9% formic acid(b) 10% acetic acid(c) 15% HCl

Deep wellbore damage (a) 15% HCl(b) 28% HCl(c) Emulsified HCl

Sandstone Acidizing :HCl solubility > 20% Use HCl onlyHigh Permeability (100 mD plus)High quartz (80%). Low clay (< 5%) 10% HCl - 3% Hfa

High feldspar (>20 %) 13.5 % HCl - 1.5 % Hfa

High Clay (> 10 %) 6.5 % HCl - 1 % HFb

High iron chlorite clay 3 % HCl - 0.5 % HFb

Low Permeability (10 mD or less)Low Clay (<5 %) 6 % HCl - 1.5 % HFc

High Chlorite 3 % HCl - 0.5 % HFc

ACID USE GUIDELINES

a Preflush with 15 % HClb Preflush with sequestered 5 % HClc Preflush with 7.5% HCl or 10 % acetic acidd Preflush with 5 % acetic acid

PRODUCTIVITY IMPROVEMENT FROM ACIDIZATION Bila suatu formasi mengalami damage sehingga permeabilitynya menjadi ks dengan jarak dari lubang bor (rw) sampai rs,dan selanjutnya formasi mempunyai permeability yg konstant samapai drainage radius re. Dalam bentuk perbandingan maka productivity dapat ditulis sbb

dimana Jd adalah productivity pada kondisi damage dan Jo productivity pada kondisi benar. Bila sumur mempunyai radius 0.1 m dan harga skin factor 15 dengan radius kerusakan rs = 0.4 m ,maka dapat digunakan persamaan:

dan selanjutnya bila drainage radius reservoirnya 200 m, maka

Berarti productivity dapat naik sampai 3 kali bila dilakukan perbaikan (acidizing)Bagaimana bila pengasaman tsb dilakukan pada undamaged well:

Jadi stimulasi tidak mendapatkan peningkatan productivity

MAXIMUM INJECTION RATEMaximum injectio rate suatu sumur dgn tekanan alir dasar sumur Pwf dan mempunyai drainage radius re dan tekanan reservoir Pr dinyatakan dalam :

Pwf harus dipertahankan agar ada dibawah tekanan rekah formasinya.

ACID ADDITIVES Beberapa penggunaan asam dapat menimbulkan masalah seperti :-Terlepasnya matrix batuan-Membentuk endapan atau padatan-Membentuk emulsi-Membentuk sludge-KorosifOleh sebab itu diperlukan beberapa additiv seperti:- Surfactant (membantu wettability dari solidsyg akan dilarutkan oleh asam dan membantu mencegah terjadinya sludge dan emulsi).- Complexing/Sequestering Agent (membantu ion besi tetap didalam larutan pada pH = 7 dan mencegah mengendapnya oksida besi.

-Gelling Agent (mengurangi friction loss dan memperlambat laju reaksi asam (retarding)- Diverting Agent (membantu mencapai pengasaman yang uniform dengan cara selektif menutup arah alir yang lebih permeabel dan mengalihkan kearah yang kurang permeabel)-Corrosion Inhibitors (mengurangi sifat korosif dari asam). Inhibitor selalu digunakan dalam pangasaman untuk mencegah terjadinya korosi pada steel. Faktor yg dapat melindungi terhadap asam adalah :(1) type dan kekerasan steel,(2) temperatatur,(3) jenis asam,(4) konsentrasi asam dan (5)lamanya waktu bersentuhan dengan asam.

- Suspending Agent (Pada pengasaman pada formasi carbonat biasanya ada partikel yg tidak terlarut, yg dapat menutup pori batuan ataupun rekahan. Dengan adanya suspending agents maka partikel akan terpisah dalam waktu singkat). Dapat digunakan polymer ataupun surfactant.- Anti-Sludge Agent (Beberapa jenis crude membentuk sludge bila berhubungan dengan asam HCl. Dari penelitian laboratorium diketahui bahwa crude dengan API gravity ≥ 27 dan kandungan asphalten ≤ 3% berat cenderung membentuk sludge. Maka diperlukan test dari crude untuk mengetahui kecenderungan crude membentuk sludge dan menggunakan asam dengan konsentrasi yang tepat

- ALCOHOL :merupakan isopropyl alcohol dalam konsentrasi asam 5% - 30%; dicampur dengan asam untuk menurunkan tegangan permukaan. Dapat mempercepat bersihnya lubang bor terutama pada sumur gas.Kelemahannya adalah menimbulkan masalah dgn inhibitor, memungkinkan terbentuknya garam. Pada temperatur diatas 200 oF methyl alcohol bereaksi dengan HCl membentuk methyl chloride dan menghambat bagi catalyst.- Fluid Loss Control Agent :diperlukan untuk mencegah kehilangan larutan asam terutama pada proses fracturing