Sand Control

ABSTRACT for Indonesian Petroleum Association

Reinforcement Plastic : Optimization of Epoxy-Furan Resin for Sand Consolidation

Henny Firdaus, Andri Wijaya

Pasir merupakan salah satu permasalahan yang umum terjadi di reservoir minyak maupun gas. Pasir dapat ditangani dengan berbagai cara. Yang paling umum dilakukan adalah memproduksi pasir tersebut bersama dengan minyak. Namun cara ini dinilai tidak efektif dan efisien, karena membutuhkan biaya yang mahal untuk perawatan mesin-mesin tersebut.

Salah satu alternatif cara yang dapat dilakukan adalah dengan menahan pasir tersebut di dalam reservoir agar tidak terproduksikan bersama minyak dengan cara mengompakkan struktur pasir tersebut dengan menggunakan bahan kimia. Dengan menggunakan metoda ini, biaya produksi akan berkurang serta PI (production index) akan bertambah.

Prinsip yang digunakan pada teknik ini adalah mengompakkan struktur pasir agar dapat menahan gaya ataupun tekanan pada saat proses produksi. Dengan memperkuat struktur pasir tersebut diharapkan variabel laju alir produksi akan dapat diabaikan sehingga proses produksi minyak dapat dilakukan sebesar-besarnya.

Sand consolidation ini bukan merupakan suatu hal yang baru di dunia perminyakan, tetapi juga bukan merupakan suatu hal yang diminati. Senyawa kimia yang sering digunakan adalah epoxy yang merupakan copolymer gabungan dari epoxide resin dan hardener. Epoxide resin tersebut pada umumnya dapat dihasilkan dari reaksi antara bisphenol-A dan epichlorohydrin yang akan menghasilkan suatu senyawa yang memiliki gugus epoxida. Hardener yang digunakan berasal dari senyawa yang memiliki gugus amina yang jika dicampur dengan epoxy akan bereaksi membentuk ikatan kovalen. Polimer yang dihasilkan dari reaksi ini akan bersifat kaku dan kuat akibat adanya ikatan silang yang terbentuk pada struktur polimer tersebut.

Furan resin juga merupakan suatu senyawa adhesive yang sering digunakan. Salah satu keuntungan menggunakan senyawa jenis furan ini adalah tidak diperlukannya curing agent atau sejenis hardener. Hal ini disebabkan senyawa turunan furan ini dapat mengalami reaksi polimerisasi kondensasi dengan hadirnya katalis asam. Struktur polimerisasi yang dihasilkan dari proses ini adalah sangat keras dan brittle, serta daya rekat yang cukup rendah.

Salah satu usaha yang dilakukan untuk men-tackle masalah tersebut adalah dengan melakukan modifikasi, yaitu pencampuran dua buah resin. Hal ini disebut reinforcement plastic, yang dilakukan untuk mengurangi bahkan menghilangkan sifat yang tidak diinginkan serta menonjolkan sifat yang diinginkan dari polimer tersebut. Dengan mencampurkan epoxy dan resin dengan perbandingan komposisi 70:30 akan dihasilkan suatu polimer yang tahan terhadap asam dan basa, memiliki daya penentrasi rendah, viskositas rendah, tahan terhadap kelembapan, serta waktu pengerasan yang cepat (www.furanss.en.alibaba.com).

Senyawa lain yang juga memiliki keunikan adalah polyester dengan curing agent-nya adalah organosilane. Dua gugus fungsi yaitu organik dan inorganic menyebabkan senyawa (organosilane) ini sangat baik digunakan sebagai curing agent atau lebih tepatnya bridging agent (dalam hal ini) yang dapat menghubungkan antara pasir dan resin. Dengan adanya fakta ini, dapat ditarik suatu hipotesis awal bahwa ikatan yang terbentuk antara pasir-curing agent-resin akan semakin kuat, sehingga akan menghasilkan struktur pasir yang lebih kuat.

Pemilihan resin yang tepat untuk proses sand consolidation adalah berdasarkan beberapa alasan (perbandingan antara epoxy-furan resin dan organosilan-polyester resin):

Jika dilihat dari segi waktu yang dibutuhkan untuk proses pengerasan, maka epoksi lebih lambat. Namun epoksi merupakan resin termoset yang memiliki kekuatan fisik lebih kuat dari resin polyester, serta memiliki waktu hidup yang lebih lama daripada resin lain. Oleh karena itu banyak yang memilih epoksi tersebut.

Dengan adanya chemical sand consolidation menggunakan epoxy-furan resin akan diperoleh suatu keadaan optimum dimana pasir tidak akan terproduksikan tanpa mengurangi permeabilitas fluida, curing time cepat,  serta shelf time yang maksimal.

English Version

Sand problem has been discussed as a big trouble happened on oil and gas reservoir. This constraint is able to be treated through many ways. Producing the sand together with the oil stream is the common used method, however it is not effective and efficient enough to be applied caused by high cost for maintaining that machines. Furthermore brighter idea for sand consolidation is to try to solve sand problem with positioning polymer as an adhesive material to consolidate the sand. Hopefully, this new idea would be able to decrease cost recovery and to enhance PI (production index).

This method based on ability of chemical material to bind the grains together thus giving highly strong bond. By strengthening the sand structure, production flow rate variable wished were neglected in order to producing oil as much as.

Sand consolidation is not a new topic for oil and gas industry. However it’s not desirable things. Chemical compound frequently used is epoxy that stand for epoxide resin and hardener. Epoxide resin generally synthesized between bisphenol-A and epichlorohydrin those finally produced chemical compound with epoxide group. Hardener on this objective comes from compound containing amine group those react with epoxy to form covalen bond. Consequently, resulting polymer will have great stiffness and strongly bind caused by polymer crosslink structure.

Furan resin also extenxively applied as an adhesive for this investigation. Furan resin has its own strength to be polymerized. This compound need no curing agent (kind of hardener). In addition, furan is able to experience self condensation with existing acid catalyst. Polymer produced from this process is very strong and brittle, moreover it has low adhesion power.

Weaknesses owned by each resin can be solved with modificating them through mix both of resin. This technique not only reduce even unwanted polymer characteristic but also increase the goodish. Through mixing epoxy and resin simultaneously with 70:30 comparison of the composition would be produced “new” polymer totally resist to acid and base, low viscosity, resist to moisture, and fastly consolidated.

In contrast, polyester following organosilane as curing agent has played equal role just like furan and epoxy done. Two functional group, organic and inorganic enhance organosilane being well to be applied as curing agent or as bridging agent exactly to connect sand and resin simultaneously. Having those fact, hypothesis can be concluded that bond formed by sand-curing agent will get stronger thus creating stronger sand structure.

Good sense to choose the best resins are needed. This statement based on some reason to make it more credible (epoxy-furan resin vs organosilan-polyester resin). Concerning on time those needed to strengthten the structure will clear that epoxy spend time more than furan. Despite epoxy is termoset resin which has physical properties stronger than polyester resin thus longer lifetime. As a result epoxy become more preferable. Conducting sand consolidation with epoxy-furan resin create optimum condition where sand is less produced without reducing fluid permeability, maximum shelf time and minimum curing time.

:: written by Henny Firdaus and translated by Andri Wijaya

epoxy resin

furfuryl alcohol