56163171 material balance

5/25/2018 56163171 Material Balance

1/14

TEKNIK RESERVOIR NO : TR 03.03

JUDUL : PERHITUNGAN CADANGAN

SUB JUDUL : Metode Material Balance

Halaman : 1 / 14

Revisi/Thn : 2/ Juli 2003

Manajemen Produksi Hulu

PENENTUAN CADANGAN MINYAK DAN GAS BUMI DENGAN METODE

MATERIAL BALANCE

1. TUJUANMenggunakan metode Material Balanceuntuk menentukan besar cadangan hidrokarbon dan kinerja

reservoir.

2. METODE DAN PERSYARATAN2.1.METODE

Menggunakan persamaan-persamaan Material Balance yang telah diturunkan untuk berbagai

jenis reservoir.

2.2.PERSYARATANTerdapat dalam masing-masing bab.

3. LANGKAH KERJASiapkan data pendukung sesuai kebutuhan menurut kelompok data berikut :

1. Data Produksi :

a. Produksi kumulatif minyak (Qo)

b. Perbandingan gas-minyak kumulatif (Rp)

c. Produksi kumulatif air (Wp)

d. Produksi kumulatif gas (Gp)

2. Data PVT :

a. Faktor volume formasi minyak (Bo)b. Faktor volume formasi gas (Bg)

c. Faktor volume formasi air (Bw)

d. Viskositas air (!w)

e. Kompresibilitas minyak (co)

f. Kompresibilitas air (cw)

g. Kompresibilitas gas (cg)


2/14




Halaman : 2 / 14



h. Solution gas oil ratio(Rs)

i. Faktor deviasi gas (Z)

3. Data Petrofisik :

a. Porositas batuan ("o)

b. Kompresibilitas formasi (cf)

c. Saturasi air awal (Swi)

4. Data Tekanan :

a. Tekanan reservoir awal (Pi)

b. Sejarah tekanan reservoir pada saat produksi (cf)

5. Geometri :

a. Jari-jari reservoir minyak (rr)

b. Jari-jari batas luar aquifer (ra)

c. Perbandingan volume tudung gas dengan minyak (m)

3.1.RESERVOIR GAS VOLUMETRIKReservoir hanya terdiri dari gas dan tidak memiliki aquifer. Pada reservoir ini, kompresibilitas

formasi cukup kecil. Metode-metode yang digunakan adalahP/Zdan Havlena-Odeh.

3.1.1. Metode PlotP/Z1. Siapkan tabulasi data produksi gas (Gp), dan data tekanan (P) sebagai fungsi waktu dan

data PVT (Z) sebagai fungsi dari tekanan.

2. Untuk setiap harga tekanan,P, hitungP/Z.

3. Plot P/Z terhadap kumulatif produksi gas, Gp, pada kertas kartesian dan tarik garis

linear melalui titik-titik (Gp,P/Z)j.

4. Perpotongan antara garis linear pada langkah 3 dengan garis P/Z = 0 adalah harga

initial gas-in-place, G, atau IGIP.

5. Sedangkan perpotongan antara garis linear pada langkah 3 dengan garis (P/Z)

abandonment adalah harga cadangan gas.


3/14




Halaman : 3 / 14



3.1.2. Metode Havlena-Odeh1. Siapkan tabulasi data produksi gas (Gp) dan data tekanan (P) sebagai fungsi waktu serta

data PVT (Bg) sebagai fungsi dari tekanan.

2. Untuk setiap harga tekanan, hitungFdanE:

gpBGF# (1)

)( gig BBE $# (2)

3. Plot FterhadapE, pada kertas kartesian dan tarik garis linear melalui titik-titik (E, F)j

dimulai dari titik (0,0).

4. Hitung kemiringan garis linear yang diperoleh dari butir 3, yang harganya sama dengan


3.2.RESERVOIR GAS TEKANAN ABNORMALReservoir gas dengan tekanan normal memiliki gradien tekanan awal yang berkisar antara 0.43

dan 0.5 psi/ft. Reservoir yang memiliki gradien tekanan yang lebih besar disebut memiliki

tekanan abnormal.

Pada reservoir gas dengan tekanan abnormal gradien tekanan awal dapat mencapai 0.85 psi/ft.

Kompresibilitas formasi bisa mendekati harga kompresibitas gas. Oleh karena itu kompresibilitas

formasi dan kompresibitas air perlu dipertimbangkan dalam perhitungan material balance.

3.2.1. Metode Ramagost dan Farshad1. Siapkan tabulasi data produksi gas (Gp), dan data tekanan (P) sebagai fungsi waktu serta

data PVT (Z, cw) sebagai fungsi dari tekanan, kompresibilitas formasi (cf), dan saturasi

air awal (Swi)

2. Untuk setiap harga tekanan,P, hitung harga YdanX:

%%&

'

(()

*+%

&

'()

*

$

,$# P

S

cSc

Z

PY

wi

fwiw

11 (3)

pGX# (4)

3. Plot YterhadapXpada kertas kartesian dan tarik garis linear melalui titik-titik (X, Y)j.


4/14




Halaman : 4 / 14



4. Perpotongan antara garis linear pada langkah 3 dengan garis Y = 0 adalah harga initial

gas-in-place, G, atau IGIP.

5. Sedangkan perpotongan antara garis linear pada langkah 3 dengan garis Yyang dihitung

pada tekanan abandonmentadalah harga cadangan gas.

3.2.2. Metode Roach1. Siapkan tabulasi data produksi gas (Gp), dan data tekanan (P) sebagai fungsi waktu serta

data PVT (Z, cw) sebagai fungsi dari tekanan, kompresibilitas formasi (cf), dan saturasi

air awal (Swi)

2. Untuk setiap harga tekanan,P, hitung harga YdanX:

PP

ZP

ZP

Yi

i

$

$

#

1)/(

)/(

(5)

PP

GZP

ZP

Xi

pi

$#

)/(

)/(

(6)

3. Plot YterhadapXpada kertas kartesian dan tarik garis linear melalui titik-titik (X, Y)j.

4. Hitung kemiringan garis linear (ml) yang diperoleh dari butir 3, yang harganya sama

dengan inversedari initial gas-in-place, G, atau IGIP :

lmG /1# (7)

5. Sedangkan perpotongan garis linear yang diperoleh dari butir 3 denganX = 0 harganya

sama dengan %&

'()

*

$

,

wi

fwwi

S

ccS

1.

3.2.3. Metode Havlena-Odeh1. Siapkan tabulasi data produksi gas (Gp), dan data tekanan (P) sebagai fungsi waktu serta

data PVT (Bg, cw) sebagai fungsi dari tekanan, kompresibilitas formasi (cf), dan saturasi

air awal (Swi)

2. Untuk setiap harga tekanan, hitungFdanE:

gpBGF# (8)


5/14




Halaman : 5 / 14



PS

cScBBBE

wi

fwiw

gigig +%&

'()

*

$

,,$#

1)( (9)

3. Plot FterhadapE, pada kertas kartesian dan tarik garis linear melalui titik-titik (E, F)j


4. Hitung kemiringan garis linear yang diperoleh dari butir 3, yang harganya sama dengan


3.3.RESERVOIR GAS DENGAN WATER DRIVEDaya dorong air berasal dari perembesan air aquiferke lapisan gas yang berdampingan. Langkah

perhitungan dimulai dengan memilih persamaan perembesan air dengan aliran mantap (steady

state) atau aliran tidak mantap (unsteady state).

Aliran mantap : - ./ $#t

sie dPPKW0

0 (10)

Aliran tidak mantap : )( Dse tQPBW 1+# (11)

3.3.1. Model Perembesan Air Mantap

1. Siapkan tabulasi data produksi (Gp, Wp), dan data tekanan (P) sebagai fungsi waktu serta

data PVT (Bg) sebagai fungsi dari tekanan.

2. Hitung harga integral dari persamaan (10) dengan menggunakan persamaan berikut :

- ./%%&

'

(()

*223

4556

7 ,$+#$#

$t

jj

jxi

PPPtdPPtI

0

1

02

)( 0 (12)

Catatan :

1. Bila tabulasi data dibuat untuk tiap kuartal, maka!tjadalah sama besar.

2. !tjadalah selang waktu antara tekananP 1$j danPj.

3. Harga tekanan untuk menghitungI(t) diambil pada batas minyak-air pada kondisi

awal (original water-oil contact).

3. Untuk setiap harga tatauPhitungFdanEmenggunakan persamaan :

wpgp BWBGF ,# (13)


6/14




Halaman : 6 / 14



PS

cScBBBE

wc

fwcw

gigig +%&

'()

*

$

,,$#

1)( (14)

EFY /# (15)

EtIX /)(# (16)

4. Plot Y terhadap X pada kertas grafik kartesian dan perhatikan penyebaran titik-titik

tersebut. Bila penyebaran titik menunjukkan kecenderungan hubungan yang linear,

maka pilihan model perembesan air yang mantap sudah tepat. Lanjutkan dengan

langkah berikut 5. Kalau tidak, lanjutkan dengan langkah 7.

5. Tentukan titik potong garis linear dari butir 4 dengan sumbu Y. Harga Y pada titik

potong itu sama dengan initial gas-in-place.

6. Hitung kemiringan garis linear yang diperoleh pada butir 4. Harga kemiringan ini sama

dengn konstanta perembesan air (K) dan besarnya perembesan air dapat dihitung dengan

persamaan :

)()( tIKtWe 8# (17)

7. Bila plot Y terhadap X tidak menunjukkan kecenderungan hubungan yang linear

gunakan model perembesan air yang tidak mantap.

3.3.2. Model Perembesan Air Tidak Mantap

Penyiapan data produksi, tekanan, dan PVT sama seperti butir 1 (Model Perembesan Air

Mantap). Langkah perhitungan selanjutnya dimulai dengan menentukan hargaI(t) :

)()( DtQPtI 1+# (18)

1. Untuk setiap selang tekanan hitung harga !Pj, dengan menggunakan persamaan berikut

:

- .10211 PPP $#+ (19)

dan untukj> 1 :

jjj PPP $#+ $221 (20)

Pembagian selang tekanan dapat dilihat pada gambar di bawah ini.


7/14




Halaman : 7 / 14



Catatan :

Tekanan (P) diukur di batas minyak-air pada kondisi awal (original water-oil

contact).

2. Hitung harga tDuntuk setiap harga tdengan menggunakan persamaan :

2578.0

rw

Drc

tkt

"!# (21)

Catatan :

a. Perkiraan jari-jari reservoir minyak (rr) berdasarkan kontur batas minyak air pada

peta isopach.

b. Harga kompresibilitas (c) adalah :

fw ccc ,#

(22)

c. Perkiraan parameter tD seteliti mungkin untuk perkiraan permulaan konstanta

persamaan (21), yaitu :

2578.0

rw cr

k

"!9# (23)


8/14




Halaman : 8 / 14



3. Perkirakan harga ra/rr. Laju penurunan tekanan reservoir (dP/dt) dapat dijadikan

indikasi ukuran aquifer. Laju penurunan tekanan yang rendah dapat diartikan ukuran

aquiferyang sangat besar.

4. Berdasarkan harga tD dan ra/rr, hitung Q(tD) dengan bantuan Tabel 1. Gunakan

interpolasi kalau harga tDtidak ada pada tabel tersebut.

5. Hitung hargaI(tD) berdasarkan persamaan :

)()( DtQPtI 1+# (18)

sebagai berikut.

Dari butir 1, 2 dan 3 susun tabulasi :

tD +P Q(tD) I(tD)

0 - - -

tD1 +P1 Q(tD)1 I(tD)1




. : :

. . :

. . :

tDj +Pj Q(tD)j I(tD)j

HargaI(tD) dihitung sesuai dengan persamaan berikut :

111 )()( DD tQPtI +# (24)

12212 )()()( DDD tQPtQPtI +,+# (25)

1322313 )()()()( DDDD tQPtQPtQPtI +,+,+# (26)

12132

23121

)()()(

...)()()()(

DjDjDj

jDjDjDjD

tQPtQPtQP

tQPtQPtQPtI

+,+,+,

,+,+,+#

$$

$$


9/14




Halaman : 9 / 14



6. Untuk setiap harga tatauPhitungFdanEmenggunakan persamaan :

wpgp BWBGF ,# (13)

PS

cScBBBE

wc

fwcw

gigig +%&

'()

*

$

,,$#

1)( (14)

EFY /# (15)

EtIX /)(# (16)

7. Plot Y terhadap X pada kertas grafik kartesian dan perhatikan penyebaran titik-titik

tersebut. Bila penyebaran titik menunjukkan kecenderungan hubungan yang linear,maka model perembesan air yang dipilih sudah tepat.

8. Tentukan titik potong garis linear dari butir 7 dengan sumbu Y. Harga Y pada titik

potong itu sama dengan initial gas-in-place.

9. Hitung kemiringan garis linear yang diperoleh pada butir 7. Harga kemiringan ini sama

dengn konstanta perembesan air (B), dan besarnya perembesan air dapat dihitung

dengan persamaan :

)()( tIBtWe 8# (27)

3.4.RESERVOIR MINYAK BERDAYA DORONG DEPLETIONReservoir tidak memiliki tudung gas primer, sehingga langkah perhitungan disusun sebagai

berikut :

1. Siapkan tabulasi data produksi gas (Np, Rp), dan data tekanan (P) sebagai fungsi waktu serta

data PVT (Rs,Bg, Bo, cw) sebagai fungsi dari tekanan.

2. Untuk setiap harga tekanan, hitungFdanEodan Efwdengan menggunakan persamaan :

gspop BRRBNF $,# (28)

- . gssioioo BRRBBE $,$# )( (29)

- .PPS

cScBE i

wi

fwiw

oifw $$

,#

1 (30)

fwo EEX ,# (31)

Jadi untuk setiap harga tekananPjdiperolehFj,EojdanEfwj(Xj).


10/14




Halaman : 10 / 14



3. Plot F terhadap X, pada kertas grafik kartesian dan tarik garis linear melalui titik-titik (X, F)j


4. Hitung kemiringan garis linear yang diperoleh dari butir 3, yang harganya sama dengan volume

minyak awal di tempat atau initial oil-in-place(N).

3.5.RESERVOIR MINYAK BERDAYA DORONG AIRReservoir tidak memiliki tudung gas primer. Daya dorong air berasal dari perembesan air aquifer

ke lapisan minyak yang berdampingan. Langkah perhitungan dimulai dengan memilih persamaan

perembesan air dengan model aliran mantap (steady state) atau aliran tidak mantap (unsteady

state), yang dibahas pada bagian 3.3.

1. Siapkan tabulasi data produksi gas (Np, Wp, Rp), dan data tekanan (P) sebagai fungsi waktu

untuk selang yang sama, misalnya tiap tahun (kuartal) serta data PVT (Rs, Bg, Bo, Bw, cw)

sebagai fungsi dari tekanan.

2. Hitung hargaI(t) untuk model perembesan air mantap atau model perembesan air tidak mantap

seperti yang telah diuraikan pada bagian 3.3.

3. Untuk setiap harga tatauPhitungF,Eo, danEfwdengan menggunakan persamaan :

wpgspop BWBRRBNF ,$,# (32)


- .PPS

cScBE i

wi

fwiw

oifw $$

,#

1 (34)

fwo EE

FY

,# (35)

fwo EE

tIX

,#

)( (36)

Catatan :

a. UntukP>Pb,Rp=Rs=Rsi

b. UntukP


11/14




Halaman : 11 / 14



4. Plot Y terhadap X pada kertas grafik kartesian dan perhatikan penyebaran titik-titik tersebut.

Bila penyebaran titik menunjukkan kecenderungan hubungan yang linear, maka model

perembesan air yang dipilih sudah tepat.

5. Tentukan titik potong garis linear dari butir 4 dengan sumbu Y. Harga Ypada titik potong itu

sama dengan volume minyak awal di tempat (N).

6. Hitung kemiringan garis linear yang diperoleh pada butir 7. Harga kemiringan ini sama dengan

konstanta perembesan air (K untuk model perembesan air mantap dan B untuk model

perembesan air tidak mantap) dan besarnya perembesan air dapat dihitung dengan persamaan

17 atau persamaan 27 :

)()( tIKtWe 8# (17)

)()( tIBtWe 8# (27)

3.6.RESERVOIR MINYAK BERDAYA DORONG TUDUNG GASReservoir minyak ini termasuk reservoir jenuh dengan tekanan reservoir awal sama dengan

tekanan jenuh dari hidrokarbon. Dalam pembahasan selanjutnya reservoir ini tidak mengandung

daya dorong air. Langkah perhitungan mengikuti runtutan berikut ini :

1. Siapkan tabulasi data produksi gas (Np, Rp), dan data tekanan (P) sebagai fungsi waktu untuk

selang yang sama, misalnya tiap tahun (kuartal) serta data PVT (Rs, Bg, Bo) sebagai fungsi

dari tekanan.

2. Untuk setiap harga tatauP, hitungF,Eo, danEgdengan menggunakan persamaan :

. gspop BRRBNF $,# (28)


22

3

4

55

6

7$# 1

gi

goig

B

BBE (37)

oEFY /# (38)

og EEX /# (39)

3. Plot YterhadapXpada kertas grafik kartesian dan tarik garis linear melalui titik-titik (X, Y).

4. Titik potong garis linear Ydari butir 3 adalah harga volume minyak awal di tempat (N) dan

kemiringannya adalah m N. Jadi ukuran tudung gas (m) dapat dihitung.


12/14




Halaman : 12 / 14



4. DAFTAR PUSTAKA

1.Craft, B. C. dan Hawkins, M. F. : Applied Petroleum Engineering, Prentice-Hall Inc., N. J., 1959.2.Dake, L. P. : Fundamentals of Reservoir Engineering, Elsevier Publ. Co., New York, 1978.3.Havlena, D. dan Odeh, A. S. : The Material Balance as an Equation of Straight Line-Part II, Field

Cases, JPT July 1964, 815-822.

4.Hurst, W. : Technical Note-The Material Balance Equation, SPE 4920, 1974.5.Pletcher, J. L. : Improvements to Reservoir Material-Balance Methods, SPE Reservoir Evaluation

& Engineering Journal (February 2002), 49-59.

6.Lee, W. dan Wattenbarger, R. A. : Gas Reservoir Engineering, SPE Richardson, Texas, 1996.


13/14




Halaman : 13 / 14



5. DAFTAR SIMBOL

B = konstanta perembesan air tidak mantap, bbl/psi

Bg = faktor volume formasi gas, bbl/SCF

Bo = faktor volume formasi minyak, bbl/STB

Bw = faktor volume formasi air, bbl/STB

co = kompresibilitas minyak, psi-1

cw = kompresibilitas air, psi-1

cf = kompresibilitas formasi, psi-1

G = volume gas awal di tempat (initial gas-in-place), SCF

Gp = produksi gas kumulatif, SCF

k = permeabilitas, mD

K = konstanta perembesan air mantap, bbl/psi/konstanta

m = perbandingan volume tudung gas terhadap volume zone minyak, fraksi

N = volume minyak awal di tempat (initialoil-in-place), STB

Np = produksi minyak kumulatif, STB

P = tekanan reservoir, psi

Pi = tekanan awal, psi

Q(t) = faktor perembesan, tidak berdimensi

Rp = perbandingan gas-minyak kumulatif, SCF/STB

rr = jari-jari reservoir, ft

ra = jari-jari luar aquifer, ft

Rs = faktor kelarutan gas, SCF/STB

Rsi = faktor kelarutan gas awal, SCF/STB

Sw = saturasi air, fraksi

Swi = saturasi awal air, fraksi

t = waktu sejak reservoir diproduksikan, kuartal

tD = faktor waktu, tidak berdimensi

We = perembesan air kumulatif, bbl

Wp = produksi air kumulatif, STB


14/14




Halaman : 14 / 14



Huruf Yunani :

" = porositas, fraksi

w! = viskositas air, cp

56163171 material balance

Documents

faktor volume formasi

faktor volume formasi

fungsi waktu dandata

fungsi waktu sertadata

jari batas luar aquifer

saturasi air awal swi4

faktor deviasi gas z3

solution gas oil ratiorsi