Downhole Scale Squeeze Treatment (DSST)

Scale adalah endapan yang terbentuk pada suatu permukaan yang kontak dengan air akibat mengendapnya garam-garam anorganik yang terlarut dalam air tersebut. Umumnya, scale berwarna coklat tua dan berupa padatan keras. Contoh senyawa anorganik penyusun scale adalah CaCO3, BaSO4, dan CaSO4.

Scale yang paling sering ditemui di oil field adalah scale CaCO3. Scale ini terbentuk pada daerah yang mengalami pressure drop dan memiliki temperature tinggi. Daerah tempat terbentuknya scale meliputi downhole (oil formation/reservoir, downhole pump, tubing, dan casing flowlines) dan surface (production line, separator, heater, pump, valve, dll).

Adanya scale dalam proses produksi minyak menimbulkan berbagai masalah. Scale dapat tumbuh dimana saja di area fluida dan akan menghambat aliran fluida. Masalah-masalah yang ditimbulkan oleh scale antara lain: mengurangi diameter pipa, meningkatkan tekanan, kerusakan pompa dan valve, penyumbatan pada area subsurface (formasi), dan menurunkan produktivitas sumur.

Masalah scale dapat menjadi salah satu penyebab menurunnya produksi fluida, hal ini dikarenakan scale yang terendapkan dapat memperkecil porositas dan permeabilitas batuan (formasi) produktif, disamping itu dapat juga mengganggu peralatan produksi dimana scale terendapkan dirangkaian itu.

Keberadaan scale merupakan masalah yang sangat serius. Oleh karena itu perlu dilakukan treatment untuk mengendalikan pembentukan scale. Pengendalian scale dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu mekanis dan kimiawi. Pengendalian secara mekanis dapat dilakukan dengan beberapa cara, yaitu hanya mencampurkan air yang kompatibel, menjaga tekanan sumur, menurunkan pH, pigging, dan abrasive jetting.

Selain menggunakan cara mekanis, bahan kimia juga dapat digunakan untuk mengatasi masalah scale. Pengendalian scale secara kimiawi lebih sering digunakan karena tidak memerlukan perubahan sistem, aplikasinya mudah, dan sangat efektif mengatasi masalah scale. 

Pengendalian scale secara kimiawi dapat dilakukan dengan menggunakan scale inhibitor dan scale removal. Penggunaan scale inhibitor dilakukan pada saat scale belum terbentuk, sifatnya untuk mencegah agar tidak terbentuk scale. Sedangkan scale removal digunakan untuk membersihkan scale yang sudah terbentuk dalam suatu alat atau sistem. Scale removal ini bekerja dengan cara melarutkan scale.

Pencegahan terbentuknya scale dengan scale inhibitor liquid dapat dilakukan di area permukaan maupun pada area downhole (subsurface). Sistem injeksi scale inhibitor liquid dapat dilakukan dengan beberapa metode, seperti yang terlihat pada gambar dibawah ini.

Untuk metode injeksi downhole dibagi menjadi dua yaitu continuous dan squeeze. Untuk continuous ada 2 macam yaitu DCIS dan Gas lift sedangkan untuk injeksi squeeze dikenal dengan metode DSST. Apabila scale sudah terlanjur terbentuk, maka scale harus dibersihkan dulu dengan metode Acidizing. 

Scale adalah endapan mineral yang terproduksi bersama air formasi yang karena reaksi kimia dan kondisi lingkungan yang mendukung, maka scale terendapkan.

Downhole squeeze adalah teknik injeksi dimana bahan kimia diserapkan pada formasi. Bahan kimia diinjeksi lalu ditekan hingga masuk dan menyerap ke dalam formasi. Setelah diinjeksikan, produksi sumur dihentikan selama beberapa jam untuk membiarkan bahan kimia scale inhibitor menyerap dalam batuan formasi. Ketika sumur mulai berproduksi kembali, bahan kimia akan keluar sedikit demi sedikit bersama fluida terproduksi.

Efektivitas squeeze tergantung dari jenis formasi, tingkat scaling, dan jenis bahan kimia. Efektivitas squeeze dimonitor dengan mengukur sisa bahan aktif dalam fluida. Ketika konsentrasi bahan aktif inhibitor sudah di bawah batas minimalnya (MIC, minimum inhibitor concentration), maka perlu dilakukan squeeze kembali. Umumnya proteksi squeeze adalah 3-6 bulan, tetapi ada yang mencapai 1 tahun. Squeeze yang memiliki waktu proteksi lama akan meminimalisir biaya scale treatment, untuk itu, perlu dilakukan desain squeeze yang tepat dengan mempertimbangkan interaksi antara inhibitor dengan batuan, konsentrasi bahan aktif, dan lain-lain.

Sistem Injeksi Scale Inhibitor dengan Metode Squeeze

Kelebihan metode ini adalah tidak perlu refill chemical setiap hari, tidak ada biaya untuk maintenance pompa sehingga cocok diaplikasikan di daerah yang secara teknis tidak bisa menggunakan pompa chemical.

A. Tempat Pengendapan Scale

• Formasi produktif
• Zona perforasi
• Peralatan produksi bawah permukaan: gravel pack, screen liner, working barrel dan tubing produksi
• Pipa alir di permukaan
• Dan peralatan produksi lainnya

B. Kondisi yang Mendukung terjadinya Scale

• Perubahan tekanan dan temperatur
• Larutan lewat jebuh (supersaturated solution)
• Terjadinya perubahan komposisi air formasi
• Perubahan derajat keasaman (pH)
• Bercampurnya air formasi dari lapisan yang berbeda

C. Kerugian Akibat Masalah Scale

• Kerusakan formasi batuan disekitar lubang bor (kehilangan tekanan/ potensi formasi)
• Penurunan produksi
• Kerusakan alat-alat produksi
• Meningkatnya biaya produksi

Dasar dari mekanisme scale inhibitor yakni usaha pencegahan sedini mungkin akan terjadinya scale dengan cara menginjeksikan bahan kimia ke dalam sumur untuk mencegah terjadinya reaksi kimia antara ion dan kation yang bisa mengendap. Jenis-jenis scale inhibitor yang memiliki kemampuan mencegah scale:

• Phosphate Ester
• Polymers (Polyacramides)
• Phosphonates

D. Faktor yang sangat penting dalam pemilihan scale inhibitor

• Harga bahan kimia
• Kestabilan inhibitor terhadap perubahan tekanan dan temperatur yang besar
• Keefektifannya
• Kompatibilitas terhadap fluida produksi, fluida workover/ routine service dan bahan kimia lain

E.  STANDARD OPERATING PROCEDURE (SOP)

1.    Pertama lakukan preflush, tujuanya untuk membersihkan sumur. Preflush biasanya dilakukan dengan menggunakan air formasi sebanyak 10 barrel. Dapat ditambahkan juga surfactant, atau demulsifier dalam dosis rendah (dibawah 20 ppm).

2.  Injeksikan SI sesuai dengan perhitungan, SI dapat dilarutkan dalam air sebanyak 5-20 %.

.

Tahapan Preflush dan Injeksi Scale Inhibitor

Perhitungan kebutuhan SI yang digunakan mengikuti dengan persamaan berikut:
D = A x B x C
       2 x 10^5

Dengan:

D = jumlah drum yang diperlukan (1 drum = 200 liter)

A = ppm SI yang diharapkan

B = produksi air sehari (BWPD)

C = lamanya proteksi yang diharapkan (hari)

Jumlah ppm SI yang diharapkan bergantung dari prakiraan tingkat keparahan scale. Secara umum, jumlah ppm SI ditunjukkan pada Tabel 1.

                       

Tabel 1. Rule of Thumb Konsentrasi SI Metode Squeeze

Stiff Davies Index	A (ppm)
< 1	6
1 - 1.5	9
1.5 - 2	15
2 - 2.5	20
2.5 - 3	30
>3	50

Asumsi nilai scaling index masing-masing well dengan metoda SDI = 2, dengan lama proteksi 90 hari (3 bulan). Jumlah pemakaian chemicals scale inhibitor per well sebagai berikut:

3.   Lakukan overflush/ afterflush. Kegiatan ini bertujuan untuk mendorong agar SI masuk sejauh mungkin ke dalam formasi. Caranya dengan menginjeksikan air setara jumlah produksi sehari. Air yang diinjeksikan harus compatible dengan air formasi, paling baik tentu menggunakan air formasi sumur yang bersangkutan.

Tahapan Afterflush

4.   Shut-in. Shut-in yaitu membiarkan larutan SI yang sudah masuk ke dalam formasi agar bisa meresap ke dalam pori batuan. Tahapan shut in ini termasuk penting karena apabila terlalu cepat maka ketika sumur dihidupkan kembali maka SI yang belum terserap baik akan langsung terbawa kembali ke well head. Disarankan shut-in ini tidak kurang dari 24 jam.

5.    Menghidupkan kembali sumur.

6.    Monitoring PRC (Phosponate Residual Content) untuk 1 minggu pertama dilakukan setiap hari, minggu berikutnya (selama 1 bulan dilakukan seminggu 1x), berikutnya dilakukan 2 minggu sekali. (Parameter kesuksesan Project DSST ini adalah selama 3 bulan PRC minimum 2 ppm), jika ada spot Scale Coupon dapat dilakukan analisa Coupon tiap bulan. Umumnya hasil analisa PRC dalam program DSST bisa di gambarkan dalam grafik sbb:

Monitoring PRC

F.  SCOPE OF WORK DSST

·         Sampling dan analisa Scaling Index pada well yang akan di treatment

·         Menyiapkan jumlah chemical yang dibutuhkan untuk scale treatment.

·         Melakukan sampling dan monitoring Phosphonate Residual Content (PRC) selama 3 bulan.

·         Install dan retrieve scale kupon

·         Preparasi dan analisa scale kupon.

KANDIDAT PEMILIHAN SUMUR

1. Indikator

• Penurunan jumlah cairan terproduksi secara drastis dapat menjadi indikator utama dalam mengindentifikasi terjadinya scaling di dalam suatu sumur produksi.
• Terjadinya perubahan tekanan dan temperatur yang tidak stabil

Nilai scaling indeks/ saturation indeks dari hari pertama pengukuran water analysis dengan menggunakan metode:

• Diagram Stiff-Davis
• OKSCALE (Oddo-Thompson)
• Scalesoft

Urutan prioritas suatu sumur untuk DSST, berdasarkan klasifikasi:

• Sumur baru vertikal expansion (Perlu WA)
• Sumur setelah dilakukan acidizing (Acid Job) --> Tidak perlu WA
• Sumur setelah "revise liner" (Tidak perlu WA)
• Sumur commingle (Perlu WA)
• Preventive (Perlu WA)
• Re-DSST (Tidak perlu WA, pakai WA yang lama dan tidak perlu dilampirkan

2. Pekerjaan Pendahuluan

• Uji pH, jika pH < 6.5 maka perlu tunda pekerjaan DSST
• Uji Hardness (kandungan Ca dan Mg), jika hardness > 300 ppm, maka perlu tunda pekerjaan DSST
• Check sumur dan lokasi, jika lokasi jelek, informasikan ke pumper

3. Pekerjaan Utama

• Konfirmasi ke pumper area untuk memastikan seluruh fasilitas permukaan siap dijalankan
• Adakan pertemuan tentang keselamatan kerja dengan seluruh crew yang terlibat dalam pekerjaan
• Periksa seluruh persambungan antar valve, pasangan (connection) dan choke kepala sumur
• Set pompa, tanki dan lakukan running test
• Matikan sumur
• Buat larutan mula-mula dengan jalan mencampurkan air bersih dengan demulsifier untuk membersihkan formasi, injeksikan air tersebut melalui annulus tanpa melampaui tekanan rekah formasi (300 psi)
• Buat larutan scale inhibitor dengan mencampurkan scale inhibitor dengan air bersih.
• Injeksikan seluruh larutan scale inhibitor tersebut melalui annulus tanpa melampaui tekanan rekah formasinya (300 psi)
• Buat larutan spacer/ pengatur jarak dan injeksikan seluruh spacer tadi secepat mungkin tanpa melampaui tekanan formasi
• Campurkan air bersih dengan demulsifier untuk melarutkan overflush (pembilas) yang berfungsi untuk mendesak larutan scale inhibitor sejauh 4-6 feed masuk secara mendatar ke dalam formasi sumur
• Matikan sumur antara 18-24 jam. Selanjutnya lakukan test pH dan hardness. Jika pH < 6.5 atau hardness > 300 ppm, tunda dulu POP dan segera informasikan ke pumper atau team leader
• Kemudian jalankan kembali sumur produksinya (POP, Put well On Production)
• Lakukan monitoring dan analisa air secara periodik hingga nilai PRC mendekati 3-4 ppm (biasanya antara 12-16 bulan) dan lakukan DSST ulang untuk treatment selanjutnya.