Bab Ii Teknik Pemboran 6y4u1d

BAB II

PEMBORAN

Pemboran adalah kegiatan/pekerjaan bawah tanah beserta fasilitasnya yang digunakan untuk melakukan pekerjaan pengeboran (drilling), perbaikan sumur (Workover) dan pemeliharaan sumur pada usaha pertambangan minyak dan gas bumi maupun panas bumi. 2.1.

Tujuan Pemboran Tujuan dari operasi pemboran adalah membuat lubang secara cepat,

murah, dana man hingga menembus formasi produktif. Lubang hasil pemboran dinamakan lubang

sumur

(well bore), setelah

(casing) dan disemen, maka langkah selanjutya peralatan produksi untuk memproduksikan

dipasang

pipa selubung

adalah memasang fasilitas

minyak

atau gas dari formaasi

produktif. 2.2.

Sistem Peralatan Pemboran Menurut

Fungsinya,

secara garis besar peralatan pemboran dapat

dibagi menjadi lima system peralatan utama, yaitu system tenaga, system angkat, system putar, system sirkulasi,

system pencegah sembur liar dan

system penunjang. 2.2.1. Sistem Angkat Sistem angkat (hoisting system) merupakan salah satu komponen utama dari peralatan pemboran. Fungsi utama system ini adalah memberikan ruang kerja yang cukup untuk pengangkatan dan penurunan rangkaian pipa bor dan peralatan lainnya. Sistem angkat terdiri dari dua bagian utama, yaitu : 1. Suporrting Structure ing Structure adalah kontruksi menara yang ditempatkan diatas titik bor. Fungsi utamanya adalah untuk menjaga peralatan – peralatan 48

pemboran dan

juga

memberi

ruang

yang

cukup

bagi

operasai

pemboran. ing

structure terdiri dari drilling tower (derrick atau mast), substructure dan rig floor. 2. Peralatan Pengangkatan Peralatan pengangkatan terdiri dari : a. Drawwork Drawwork merupakan

otak dari derrick, karena

melalui

drawwork

seorang driller melakukan dan mengatur operasi pemboran. Drawwork juga merupakan rumah atau tempat dari gulungan drilling line. b. Overhead tools Overhead tools merupakan rangkaian sekumpulan peralatan yang terdiri dari crown block , traveling block , hook, dan elevator. c. Drilling Line Drilling line Digunakan untuk menahan (menarik) beban pada hook. Drilling line terbuat dari baja dan merupakan kumpulan kawat baja kecil dan diatur sedemikian rupa hingga merupakan suatu lilitan.

Gambar 2.1. Sistem Pengangkatan

49

2.2.2. Sistem Putar Fungsi

utama

dari sistem

putar

(rotary system) adalah

untuk

memutar rangkaian pipa bor dan juga memberikan beratan diatas pahat untuk membor suatu formasi. Rotary system terdiri dari tiga sub komponen, yaitu : 1. Rotary assembly Peralatan putar berfungsi untuk : a. Memutar rangkaian pipa bor selama proses pemboran berlangsung. b. Menggantungkan rangkaian pipa bor yaitu dengan slip yang dipasang (dimasukan)

pada rotary table ketika disambung

atau melepas

bagian- bagian drill pipe. Peralatan putar ditempatkan pada lantai bor dibawah crownblock diatas lubang, terdiri dari : a. Meja Putar (rotary table). b. Top drive. c. Masterbushing. d. Kelly bushing. e. Swivel. f.

Rotary slip.

2. Rangkaian Pipa pemboran. Rangkaian pipa pemboran menghubungkan antara swivel dan mata bor, berfungsi untuk : a. Menarik turunkan mata bor. b. Memberikan beban diatas pahat untuk penembusan. c. Meneuskan putaran ke mata bor dan, d. Menyalurkan fluida pemboran yang bertekanan kemata bor.

50

Rangkaian pipa bor, meliputi : a. Swivel b. Kelly. c. Drill Pipe. d. HWDP. e. Drill Collar. 3. Mata bor atau bit. Mata bor merupakan peralatan yang langsung menyentuh formasi, berfungs i untuk mnghancurkan dan menembus

formasi,

dengan cara

memberi beban pada mata bor. Jenis- jenis mata bor terdiri dari : a. Drag Bit b. Roller- Cone Bit c. Diamond Bit

yaitu :

Sistem Putar yang digunakan pada pemboran minyak terbagi menjadi dua,

1. Sistem Putaran Konvensional (Menggunakan rotary table) Digerakan oleh power yang sama, yang digunakan pada system angkat. Bisa digunakan bersama- sama atau sendiri-

Kelly Penampang Kelly Master Bushing

Gambar 2.2. Skema Rotary Table Dengan Master Bushing

51

Gambar 2.3. Skema Sistem Putar Dengan Rotary Table

2. Sistem Putar Modern (Top Drive) Merupakan sistem putar tetapi sudah tidak menggunakan rotary table (meja putar) tetapi sudah mempunyaio

mesin penggerak sendiri yang

terpisah dengan sistem angkat. Pada sistem putar terdapat pipa putar yang mentransmis ika n putaran dari meja putar ke bit / pahat.

Gambar 2.4. Skema Sistem Putar Dengan Top Drive

2.2.3. Sistem sirkulasi Sistem sirkulasi terdiri dari empat sub- komponen utama, yaitu : 1. Fluida Pemboran Fluida pemboran adalah merupakan suatu campuran cairan (liquid) dari beberapa komponen yang terdiri dari : air (tawar atau asin), minyak, tanah liat(clay), bahan- bahan kimia (chemical additive), gas, udara, busa maupun detergen. lumpur”.

Dilapangan

fluida

pemboran

dikenal

sebagai

”

Dalam penentuan komposisinya ditentukan oleh kondisi lubang

bor dan jenis formasi yang ditembus

mata bor. Ada dua hal penting

dalam penentuan komposisi lumpur pemboran, yaitu : a. Semakin ringan dan encer suatu lumpur pemboran, semakin besar laju penembusan. b.

Semakin berat dan kental suatu lumpur pemboran, semakin mudah untuk mengontrol kondisi dibawah permukaan, seperti masuknya fluida formasi bertekanan tinggi (dikenal sebagai ”kick”). Bila keadaan ini tidak

dapat diatasi akan menyebabkan

terjadinya

semburan liar

(blowout). 2. Tempat Persiapan Ditempatkan

pada sistem

sirkulasi

dimulai

yaitu

dekat pompa

lumpur. Tempat persiapan meliputi : a. Mud house. b. Steel mud pits / tanks. c. Mixing hopper. d. Chemical mixing barrel. e. Bulk mud storage bins. f.

Water tanks.

g. Reserve pit. 3. Peralatan Sirkulasi Perlataan

sirkulasi

merupakan

komponen

utama

dalam

sistem

sirkulas i, turun kerangkaian pipa bor dan naik ke annulus membaw serbuk bor

kepermukaan menuju conditioning area sebelum kembali ke mud pits untuk sirkulasi kembali. Peralatan sirkulasi terdiri dari beberapa komponen khusus : a. Mud pit. b. Mud pump. c. Pump discharge and return lines. d. Stand pipe. e. Rotary house. 4. Conditioning Area Ditempatkan dekat rig. Area ini terdiri dari peralatan- peralatan khusus yang digunakan untuk ”clean up” Lumpur pemboran setelah keluar dari lubang

bor. Fungsi

utama

peralatan-

peralatan

ono adalah

untuk

ihkan Lumpur bor dari serbuk bor (cutting) dan gas gas yang terbawa. Ada dua metode pokok untuk

memisahkan

cutting

dan gas.

Pertama yaitu menggunakan prinsip gravitasi, dimana lumpur dialirkan melalui

shale shaker dan setling tanks. Kedua yaitu

secara mekanik,

domana peralatan- peralatan khusus yang dipasang pada mud pits dapat memisahkan Lumpur dan gas. Peralatananya terdiri dari : a. Settling tanks : merupakan bak terbuat dari baja digunakan untuk menampung lumpur bor selama conditioning. b. Reserve pits : merupakan kolam besar yang digunakan untuk menampung cutting dari dalam lubang bor dan kadang- kadang untuk menampung kelebihan lumpur bor. c. Mud-gas separator : merupakan suatu peralatan yang memisahkan gas terlarut dalam lumpur bor dalam jumlah besar. d. Shale shaker : merupakan peralatan yang memisahkan cuttings yang besar dari lumpur bor. e. Degasser : merupakan peralatan yang secara kontiyu memisahkan gas terlarut dari lumpur. f. Desander : merupakan peralatan yang memisahkan butir- butir pasir dari lumpur.

g. Desilter : merupakan peralatan yang memisahkan partikel- partikel cutting yang berukuran paling halus dari lumpur.

Gambar 2.5. Sistem Sirkulasi

2.2.4. Sistem Pencegah Semburan Liar Sistem pencegahan

sembur liar ( blow out preventer) dipasang

untuk menahan tekanan dari lubang bor. Peralatan ini disediakan pada operasi pemboran karena peramalan tekanan tidak selalu memungkinkan. formasi mempunya tekanan mengimbanginya

yang besar dan kolom lumpur

Apabila

tidak dapat

maka akan terjadi ”kick”, yaitu intrusi fluida

formasi

yang bertekanan tinggi yang masuk kedalam lubang bor. Kick yang tidak terkendali

dapat mengakibatkan

tejadinya blow out. Jadi blow out selalu

diawali dengan adanya kick. Blow Out Preventer (BOP) system berfungsi untuk menutup

ruang

annular antara drill pipe dan casing bila terjadi gejala kick. Sistem peralatan ini bekerja secara pneumatic (biasanya dipakai dengan menggunakan udara dan

gas)

dan secara mekanik.

BOP sistem terdiridari

BOP stack,

accumulator, dan ing system. BOP stack terdiri dari rangkaian annular preventer, pipe ram preventer, drilling spools, blind ram preventer, dan casing head. Kesemuanya ukurannya

ini disetkan pada surface casing. Sedangkan tipe dan

disesuaikan dengan kondisi tekanan lubang bor dan disesuaikan

dengan ke ekonomiannya.

1. BOP Stack dan Accumulator. Ditempatkan dibawah

pada kepala

casing

atau

kepala

sumur

langsung

rotary table pada lanta bor. BOP stack meliputi : a. Annular preventer Ditempatkan paling atas dari susunan BOP stack. Annular preventer berisi rubber packing element yang dapat menutup lubang annulus baik lubang dalam keadaan kosong ataupun ada rangkaian pipa bor. b. Pipe ram preventer Digunakan

untuk

menutup

lubang

annulus

baik

lubang

pada

waktu rangkaian pipa bor berada pada lubang bor. c. Drilling spool Terletak diantara preventers (pada casing head). Berfungsi sebagai tempat pemasangan choke line (yang mensirkulasikan ”kick” keluar dari lubang bor). d. Blind ram preventer Digunakan untuk menutup lubang bor pada waktu rangkaian pipa bor tidak berada pada lubang bor. e. Casing head Merupakan alat tambahan pada bagian atas casing yang berfungsi sebagai pondasi BOP stack. f.

Accumulator Biasanya

ditempatkan

agak jauh dari rig dengan pertimbangan

keselamatan, fungsi utamanya aalah menutup dengan cepat valve BOP stack pada saat terjadi bahaya. 2. ing system, meliputi : a. Choke manifold Choke manifold merupakan suatu kumpulan fitting dengan beberapa outlet yang dikendalikan secara manual dan atau otomatis. Bekerja pada BOP stack dengan ”high pressure line”, disebut ”choke line”.

b. Kill line Kill line bekerja pada BOP stack biasanya berlawanan, dengan choke manifold

dan choke line.Lumpur

melalui kill line ke dalam lumpur

berlangsung

berat dipompakan

bor sampai tekanan hidrostatik

lumpur mengimba ngi tekanan formasi.

Gambar 2.6. Skema Penampang BOP

2.2.5. Sistem Tenaga Sistem tenaga dalam operasi pemboran terdiri dari power suplay equipment, yang dihasilkan

oleh mesin-

mesin besar yang biasa dikenal

dengan nama ”prime mover” dan distribution equipment yag berfungsi untuk meneruskan tenaga yang diperlukan untuk mendukung jalannya pemboran. Prime mover sebagai daya penggerak

kegiatan

harus mampu mendukung

keperluan fungsi angkat, putar, pemompaan, penerangan, dan lain- lain. 2.2.6. Peralatan Penunjang Peralatan penunjang suatu sumur

pemboran.

membantu pelaksanaan Peralatan

penunjang

penyemenan dan peralatan penunjang lainnya.

ini

maupun penyelesaian terdiri

dari

sistem

2.2.6.1. Sistem Peneyemanan Penyemenan suatu sumur merupakan salah satu faktor yang penting dalam suatu operasi pemboran. Berhasilnya atau tidaknya suatu pemboran, diantaranya tergantung dari berhasil tidaknya penyemenan sumur teersebut. Peralatan penyemenan pada dasarnya dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu : 1. Peralatan diatas permukaan (surface equipment) Peralatan meliputi :

penyemenan

diatasa

permukaan

a. Cementing Unit Adalah

suatu

unit

pompa

yang

mempunyai

memompakan bubur semen dan lumpur

fungsi

untuk

pendorong dalam proses

penyemenan. Cementing unit terdiri dari :  Tangki semen, yaitu menyimpan kering.

semen

 Hopper, yaitu untuk mengatur aliran dari semen kering dan air yang ditempatkan bersama- sama dalam hopper, sehingga akan menghasilka n bubur semen yang benar- benar homogen.  Jet

Mixer, yaitu

untuk

mengaduk

semen

kering

dan air

yang ditempatkan bersama- sama dalam hopper, sehingga akan menghasilka n bubur semen yang benar- benar homogen.  Motor Penggerak pompa dan pompa, yaitu untuk bubur semen. Jenis- jenis cementing unit : 1. Truck cementing 2. unit

mounted

Marine cementing

3. Skit mounted cementing unit

memompa

Gambar 2.7. Truck Mounted Cementing Unit

Gambar 2.8. Marine Cementing Unit

Gambar 2.9. Skit Mounted Cementing Unit

b. Flow line Merupakan pipa yang berfungsi untuk mengalirkan bubur semen yang dipompakan dari cementing unit ke cementing head. c. Cementing head Berfungsi untuk mengatur aliran bubur semen yang masuk ke lubang bor. Ada dua tipe Cementing head, yaitu : 

Mac clachie cementing head Merupakan tipe cementing head yang cara penggunaannya (pada waktu pemasukan bottom plug dan top plug dengan jalan membuka dan memasang kembali.



Plug container Tipe ini lebih praktis dari mac clacthie, karena pada plu container ini pemasangan top plug dan bottom plug tidak perlu membukanya, akan tetapi sudah terpasang sebelumnya.

Gambar 2.10. Cementing Head

2. Peralatan di bawah permukaan ( Subsurface) Peralatan penyemenan dibawah permukaan meliputi : a. Casing Merupakan pipa selubung yang berfungsi untuk :  Melindungi lubang bor dari pngaruh- pengaruh fluida formasi dan tekanan- tekanan disekitarnya. 

Melindungi lubang bor dari keguguran.



Memisahkan formasi produktif satu dengan lainnya.

 Bersama- sama memperkuat dinding bor serta memepermudah operasi produksi nantinya. Jenis- jenis casing :  Conductor casing, dipasang

pada kedalaman

dekat dengan

permukaan sumur, dengan kata lain pada kedalaman yang dangkal, dimana biasanya pada kedalaman ini formasi rapuh. Dengan kata lain casing jenis ini dipasang untuk melindungi lubang bor dari kemungkinan

runtuh

dan juga berfungsi

untuk

menjaga

kemungkinan terjadinya kontaminasi air tanah oleh zat kimia pada lumpur pemboran.



Surface casing, berfungsi untuk menjaga formasi supaya tidak runtuh. Setelah

conductor casing

dipasang,

maka pemboran

dilanjutkan

dan formasi

lubang

terlalu panjang akan cenderung

bor terbuka, runtuh,

dimana

maka diambil

kalau patokan

bahwa lubang terbuka maksimal harus dua per tiga dari kedalaman lubang bor dan kemuidia n dipasang surface casing ini. Pada surface casing ini juga, pertama kali dipasangkan

peralatan

pencegah

semburan liar (BOP). Hal ini karena mengingat bahwa semakin dalam tekanan formasi akan dikhawatirka n terjadi kick.  Intermediete casing, yang

berfungsi

untuk

membahayakan

operasi selanjutnya.

membahayakan

tersebut

antara

menutup Dimana

lain

adalah

formasi formasi yang formasi

yang

bertekanan tinggi, formasi yang dapat menyebabkan lost circulation, formasi yang mudah runtuh

dan lain-lain.

Suatu sumur dapat

mempunyai lebih dari satu intermediate casing, tergantung kondisi dari sumur yang bersangkutan. 

Production casing

 Liner (Perforated

interval),

mempunyai

dengan production casing tetapi tidak

fungsi dipasang

yang hingga

sama ke

permukaan. Salah satu alasan mengapa dipergunakan liner adalah alasan biaya, karena lebih pendek maka harganya lebih murah.

Gambar 2.11. Susunan Casing

Tabel 2.1. Spesifikasi Casing

Diameter

26”, 20”, 13 3/8”, 9 5/8”,

7” Grade

p. 110, h. 40, j. 55, n.

80. Panjang

30 ft / stand

Berat

23 lb/ft, 26 lb/ft, 29 lb/ft

Thread

4 thread / inch. 60”

Sifat fisik casing terdiri dari : 1. Yield Strength Menurut Hk. Hooke Yield Strength dirumuskan sebagai berikut : .................................................................................... (2-1)   E dimana :  = applied stress = load + cross sectional area  = deformation (strain) = elongation/original length API

mendefinisikan

yield

strength

sebagai

beban

tarikan

yang diperlukan untuk menghasilkan elongasi total sebesar 0.5% dari panjang awalnya sebagaimana diukur oleh sebuah extensometer. 2. Collapse Strength Collapse Strength yang diperlukan

didefinisikan

sebagai tekanan luar maksimal

untuk merobohkan specimen-specimen casing.

Collapse strength ini sendiri dibagi menjadi

Ellastic Collapse

dan Plastic Collapse. Yang membedakan dari kedua hal ini adalah terletak pada waktu dari casing itu terdeformasi. 3. Burst Strength Didefinisikan sebagai nilai maksimal dari tekanan internal yang dapat mengakibatkan casing itu tertarik (mengalami beban tarikan). Secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut:

P  0.875  2Yt   ....................................................................... (2-2)  D 

dimana : t

= ketebalan dinding casing,

in. D Y

= OD casing, in. = Yield Strength Minimum, psi.

Pembebanan Yang Terjadi pada Casing, yaitu : Agar Casing yang terpasang didalam sumur dapat bekerja sesuai fungs inya maka casing harus memenuhi syarat- syarat sebagai berikut : 1. Casing harus mampu menahan efek tekanan yang berasal dari luar casing (Burt pressure). 2. Casing harus mampu menahan efek tekanan yang berasal Dari casing. 3. Setiap sambungan pada casing harus mampu menahan berat rangkaian casing yang menggantung di bawahnya. 4. Casing harus mampu untuk menahan efek tekanan dari dalam dan luar casing yang terjadi secara serentak. 5. Casing harus mampu menahan gaya kompresi. 6. Casing harus mampu menahan gaya yang menyebabkan caasing menjadi bengkok. 7. Casing harus mampu menahan gaya punter dari casing

a. Centralizer Untuk mendapatkan cincin semen yang baik (merata), casing harus terletak ditengah- tengah lubang, untuk itu casi g dilengkapi dengan centralizer. Fungsi centralizer :  Menempatkan lubang.  cake.

casing di tengah- tengah

Menyekrap mud

 Mencegah terjadinya sticking.

differential

Gambar 2.12. Centralizer

b. Scratchers Adalah alat yang dirangkaikan atau dipasang pada casing dan berfungsi untuk ihkan dinding lubang bor dari mud cake, sehingga didapat lubang bor yang bersih

Gambar 2.12. Scratcher

c. Peralatan floating Peralatan floating terdiri dari shoe dan collar. 

Shoe Ada dua jenis shoe yaitu casing shoe dan float shoe yag masingmasing dari shoe tersebut memiliki fungsi sendiri- sendiri. 1. Casing shoe Casing shoe berfungsi sebagai sepatu dan pemandu untuk memudahkan

pemasukan

rangkaian

casing

(running

casing),agar tidak terjadi sangkutan pada dinding lubang bor, shoe ini dibuat dari bahan yang dapat dibor lagi (drillable). 2. Float shoe Pada prinspnya sama dengan casing shoe, hanya pada float shoe dilengkapi dengan valve (katub), yang berfungsi untuk : a. Mencegah aliran balik, mencegah blow out melalui casing pada waktu casing diturunkan. b. Mencegah aliran balik semen, setelah proses penyemenan selesai. c. Memperkecil beban menara, pada adrilling line dan casing itu sendiri. Jadi float ini hanya dapat mengalirkan

semen atau lumpur

kesatu arah saja. Float shoe ini dibuat dari bahan yang dapat di bor lagi.

Gambar 2.13. Float Shoe



Collar Merupakan suatu shock yang dipasang beberapa meter diatas shoe, berfungsi untuk menahan bottom plug dan top plug. Collar dibuat dari bahan yang dapat dibor lagi (drillable). Jenis-jenis collar adalah: 1. Guide collar : tidak dilengkapi valve, sehingga tidak dapat menahan tekanan balik. 2. Float collar : dilengkapi valve.

d. Shoe track Merupakan pipa casing yang dipasang antara shoe dan collar sepanjang satu batang atau lebih, tyergantung ketinggian semen di annulus.

Gambar 2.14. Shoe Track

e.

Cementing plug Cementing plug dibagi menjadi dua bagian, yaitu : 

Bottom plug Berfungsi

untuk

mncegah

dengan bubur semen.

adanya kontaminasi

Jadi, untuk

mendorong

antara lumpur lumpur

yang

berada didalam casing dan memisahkan casing dari semen dan juga ihkan mud film didalam dinding casing.



Top plug Berfungsi untuk mendorong bubur semen, memisahkan semen dari lumpur pendorong agar tidak terjadi kontaminasi, ihkan sisasisa semen dalam casing.

Cast Aluminium

Solid Core

Molded Rubber Body

Rubber Diaphragm

a

Cast Aluminium

b

Hollow Core Molded Rubber Body

Gambar 2.15. Penampang Top Plug (a) dan Bottom Plug (b)

Top Plug Diaphragm Ruptured Solid Core Bottom Plug Float Collar

Gambar 2.16. Posisi Top Plug pada Bottom Plug

2.2.6.2. Sistem Penunjang Lainnya Dalam pelaksanaan

operasi pemboran,

sering

terjadi permasalahan

dimana alat-alat pemboran jatuh kedalam lubang pemboran sehingga perlu dilakukan fishing job. Fishing job adalah merupakan pekerjaan dalam teknik pemboran yang mana pekerjaannya ini berhubunga n dengan pengambilaan kembali alat- alat atau potonganperalatan penunjang

lainnya

potongan

yang penting

alat ke permukaan.

Sistem

adalah Kunci- kunci,

Casing

hanger, serta fishing tools. 1. Kunci- kunci Peralatan- peralatan yang termasuk dlam kategori ini, antara lain adalah sebagai berikut : a. Kunci melepas

Wilson,

digunakan

pada

waktu

menyambung

atau

sambungan rangkaian pipa bor, digantung pada menara bor dan bekerja secara mekanis. b. Power tongs, fungsinya sama dengan kunci Wilson, tetapi bekerja secara hidrolis atau elektris. c. Kunci- kunci dan rantai. d. Tali henep, merupakan tali yang digunakan untuk memperkeras atau melepas sambungan rangkaian pipa bor. 2. Casing hanger Bagian

casng yang terletak

pada ujung

atas berfungsi

untuk

menggantungka n seluruh rangkaian casing yang berada dalam lubang bor, disamping itu juga berfungsi untuk fondasi dari BOP stack. 3. Fishing Tools Untuk

mengambil

benda-

bendakecil

didalam

lubang

bora

da

bermacam- macam alat dimana setiap alat mempunyai fungsi yang berbeda- beda seperti : a.

Junk Basket, mempunyai jari jari yang dapat

ditekuk disekelilingnya jika ditekan.

b.

Boot Junk Basket, dipasang diatas bit (mata bor) dan pada waktu cairan pemboran mengaduk

benda benda, maka benda-benda tersebut

akan mengendap di sekeliling boot yang berfungsi sebagai keranjang. c.

Fishing Magnet, dengan menggunakan Magnet yang dapat menarik benda- benda dari dasar lubang bor.

2.3.

Lumpur Pemboran Peranan lumpur

pemboran adalah

salah satu factor

penunjang

dalam pemboran baik pemboran eksplorasi maupun pengembangan. 2.3.1. Fungsi Lumpur Pemboran Pemilihan system lumpur berkenan dengan sifat- sifat lumpur yang cocok dengan

penanggulangan

problem yang

ditemui

dalam

pemboran.

Dalam hal ini lumpur yang diharapkan dapat memenuhi fungsi- fungsi sebagai berikut : 

Sebagai Media pengangkatan Cutting



Membentuk mud cake yang tipis dan licin.



Menahan cutting saat sirkulasi berhenti.



Mendinginkan dan melumasi bit serta rangkaian pipa.



Media logging.



Mengimbangi tekanan formasi.



ihkan dasar lubang bor.



Media informasi.



Mencegah gugurnya dinding lubang bor

2.3.2. Jenis- jenis Lumpur Pemboran Penentuan

jenis

lumpur

bor

dalam

suatu

pemboran

harus

disesuaikan dengan kebutuhan dari keadaan formasinya. Jenis lumpur yang tidak sesuai akan menyebabkan

problem pemboran.

Dibawah

ini

akan

diberikan beberapa jenis lumpur pemboran berdasarkan fasa fluidanya, yaitu : 1. Water Base Mud Bila bahan dasar lumpur adalah air maka lumpur tersebut disebut dengan water base mud. Air yang digunakan dapat berupa air tawar maupun air asin. Lumpur

yang mengandung bahan dasar air tawar disebut fresh water mud, dan bila bahan dasarnya air asin disebut salt water base mud. 2. Emulsion Mud Lumpur yaitu :

jenis ini terbagi menjadi 2

a. Oil In Water Emulsion Mud Pada lumpur ini minyak merupakan fasa tersebar (emulsi) dan air sebagai fasa kontinyu. Sebagai bahan dasar dapat dgunakan baik fresh maupun salt water mud. Sifat- sifat fisik yang dipengaruhi emulsifikasi hanyalah berat lumpur, volume filtrate, tebal mud cakedan pelumasan. Segera setelah di emulsifikasi, filtration loss berkurang. Keuntungannya adalah bit bisa tahan lama, penetrasi rate naik, pengurangan mkorosi pada drill string, perbaikan pada sifat- sifat lumpur, water loss turun, mud cake tipis dan mengura ngi balling (terlapisnya alat oleh padatan lumpur) pada drill string. Viskositas dan gel strength lebih

mudah

dikontrol bila emulsifier juga bertindak sebagai thinner. b. Water In Oil Emulsion Mud Lumpur jenis ini berbahan dasar bentonite + 40 % air + 50 % solar atau menggunakan crude oil + emulsifier + additive. 3. Oil Base Mud Lumpur ini mengandung minyak sebagai fasa kontinyu. Komposisi diatur agar kadar airnya rendah (3 – 5%) volume. Reaktif lumpur ini tidak sensitive terhadap kontaminan. memberi

Tetapi air adalah kontaminan

efek negatif bagi kestabilan lumpur

karena

ini. Untuk mengontrol

viskositas, menaikkan gel strength, mengurangi efek kontaminasi air dan mengurangi filtrate loss, perlu ditambahkan zat-zat kimia. Faedah oil in base mud didasarkan pada kenyataan bahwa filtratnya adalah minyak karena itu tidak akan menghidratkan shale atau clay yang sensitive baik terhadap formasi biasa maupun formasi produktif (jadi juga untuk completion mud). Kegunaan terbesar adalah pada saat komplesi dari work over sumur. Kegunaan

lain

adalah

untuk

melepaskan

drillpipe

sehingga mempermudah pemasangan casing dan liner.

yang terjepit,

4. Gaseous Drilling Fluid Digunakan untuk daerah- daerah dengan formasi keras dan kering. Dengan gas atau udara dipompakan bocor. Keuntungan

pada annulus,

salurannya

tidak

boleh

cara ini adalah penetration rate lebih besar, tetapi

adanya formasi air dapat menyebabkan

bit balling (bit dilapisi cutting

atau padatan-padatan) yang mana merugikan. Juga tekanan formasi yang besar tidak membenarkan digunakannya cara ini. 2.3.3. Sifat Fisik Lumpur Pemboran Komposisi dari lumpur

bor akan menentukan

sifat- sifat serta

performance dari lumpur itu sendiri. Sistem pengontrolnya harus dikoreksi terhadap

formasi selama operasi pemboran berlangsung,

agar lumpur

bor

bekerja sesuai harapan. 1. Densitas Densitas atau berat jenis, didefinisikan sebagai berat lumpur per satuan volume total lumpur. Densitas lumpur yang relative berat bagi suatu

formasi kemungkinan

sebaliknya

jika

terjadinya

akan

densitas lumpur

menyebabkan relative

kecil

circulation,

dapat menyebabkan

blow out. Pengontrola n densitas lumpur dilakukan dengan

menambahkan zat- zat aditif, yang bersifat menaikan densitas

lost

lumpur.

dan menurunkan

Additif yang biasa digunaka n untuk memperbesar

harga densitas antara lain : Tabel 2.2. SG Additif

Additif

SG

Barite

4.3

Limestone

3.0

Galena

7.0

Bijih Besi

7.0

Sedangkan untuk memperkecil atau mengurangi densitas lumpur bor, pada umumnya dipakai additive, seperti air dan minyak. Cara lain untuk memperkecil densitas adalah dengan mengurangi kadar padatan dipermukaan. Permukaan densitas lumpur dapat dilakukan dengan satu

sirkulasi

dan viskositasnya

berat lumpur

harus kecil,

karena dengan penambahan

terjad kenaikan viskositas.

Densitas lumpur

bor akan

dipengaruhi oleh temperatur, densitas akan turun jika temperature naik. Besarnya densitas lumpur akan menentukan tekanan hidrostatik dari kolom lumpur, berdasar persamaan berikut :

Pm  0.052   m  depth .......................................................... (2-3)

dimana : Pm

= tekanan hidrostatik kolom lumpur, psi.

ρm

= densitas lumpur,

ppg. Depth = kedalaman, ft. 2. Viskositas Viskositas adalah sifat fisik yang mengontrol besarnya shear stress akibat pergeseran didefinisikan

antara lapisan

fluida.

sebagai perbandingan

antara

Viskositas

dapat pula

shear stress

(tekanan

penggeser) dan shear rate (laju penggeseran). Untuk cairan yang termasuk Newtonian seperti air, perbandingan shear rate dengan

shear

stress

ini

sebanding

dan

konstan

(gambar

3.39),

sedangkan lumpur pemboran adalah termasuk cairan Non-newtonian dimana perbandinga n shear stress dengan shear rate tidak konstan, disebut viskositas semu (apparent viscosity) luas. Tujuan

serta

memberikan

hubungan

dari pengenalan viscositas lumpur ini adalah untuk :

a. Mengontrol tekanan sirkulasi yang hilang di annulus. b. Memberikan kapasitas daya angkat yang memadai. c. Membantu mengontrol swab-pressure dan surge pressure. Viskositas yang terlalu tinggi akan menyebabkan : a. turun.

variasi

Penetration rate

b. Pressure loss tinggi terlalu gesekan.

banyak

yang

c. Pressure surges yang swabbing

berhubungn

yang berhubungan dengan blow out.

dengan

lost circulation

dan

d. Sukar melepaskan gas dan cutting dari lumpur di permukaan. Viskositas yang terlalu rendah menyebabkan : a. Pengangkatan cutting tidak baik. b. Material- material pemberat lumpur diendapkan. Untuk

dapat mengencerkan

lumpur

dapat dilakukan

dengan

pengenceran dengan air atau dengan penambahan thinner (zat- zat kimia), sedangkan penambahan viskositas dapat dilakukan dengan penambahan zat- zat padat/ bentonite pada water base mud dan air atau asphalt pada oil base mud. 3. Gel Strength Di waktu lumpur

bersirkulasi

yang berperan adalah viskositas.

Sedangkan diwaktu sirkulasi berhenti yang memegang peranan adalah gel strength. Lumpur akan mengagar atau menjadi gel apabila tidak terjadi sirkulasi, hal ini disebabkan oleh gaya tarik-menarik partikel

padatan lumpur. Gaya mengagar

inilah

antara partikel-

yang

disebut

strength. Di waktu lumpur berhenti melakukan sirkulasi, lumpur mempunyai

gel

strength yang

gel harus

dapat menahan cutting dan material

pemberat lumpur agar tidak n njm hu turun. Akan tetapi kalau gel strength terlalu

tinggi

pemboran

akan menyebabkan

untuk

memulai

terlalu

sirkulas.

berat kerja pompa Walaupun

lumpur

pompa mempunyai

daya yang kuat, pompa tidak boleh memompakan lumpur dengan daya yang besar, karena formasi bisa pecah. Misalnya sirkulasi berhenti untuk penggantian

bit. Agar formasi tidak pecah di dasar lubang

sirkulas i dilakukan

dengan secara bertahap, dan sebelum

bor, maka melakukan

sirkulasi, rotary table diputar terlebih dahulu untuk memecah gel. Gel strength dapat diklasifikasikan

menjadi dua macam,

progressive gel dan fragile gel. Tipe

yang pertama

strength yang pada mulanya

tetapi

bertambahnya

waktu,

rendah

semakin

yaitu

adalah tipe gel tinggi

dengan

gel strengthnya meningkat terus menerus sampai

mencapai angka tertinggi.

Hal ini sering terjadi pada lumpur yang

mempunyai kadar padatan yang tinggi. Tipe ini

tidak diharapkan,

karena akan mendatangkan banyak kesulitan

dalam

operasi pemboran, seperti : diperlukan tekanan pompa yang besar untuk memula i sirkulasi kembali . Tipe yang kedua adalah tipe gel strength yang pada kondisi awalnya

relatif

sudah

tinggi

dan

hanya

mengalami

kenaikkan yang sangat sedikit saja seiring dengan bertambahnya waktu. Tipe ini hanya memerluka n tenaga pompa yang tidak begitu besar untuk memulai sirkulasi, sehingga penghematan tenaga dan optimasi pemboran diharapkan dapat terpenuhi. 4. Yield Point Titik

keliatan

(yield

point)

adalah

sifat

mengagar

yang

menunjukka n besarnya tekanan minimal yang yang harus diberikan kapada fluida agar fluida tersebut dapat bergerak. Tekanan ini akibat dari gaya tarik-menarik antara partikel-partikel

di dalam lumpur.

adalah

sedangkan sifat

parameter

fluida dinamik,

Titik keliatan menggagar

(gel

strength) adalah parameter fluida static. Titik keliatan (yield Point) di lapangan disebutkan dalam satuan lb/100ft 2 , dan diukur dengan fann VG meter. Harga YP pada Fann VG meter adalah pembacaan skala pada putaran 300 rpm dikurangi

harga PV.

Harga biasa digunakan antara 3 sampai 15 lb/ft2 . Untuk fluida Newtonian harga YP adalah nol. Kenaikan Yp yang berlebihan adalah akibat flukolasi YP yang tinggi baik untuk pembersihan lubang, tetapi akan menimbulkan kehilangan tekanan yang besar. Yield point merupakan menyebabkan

salah

satu komponen

yang

keengganan fluida untuk mengalir, dimana besaran ini merupakan hasil dari gaya tarik-menarik antar partikel di dalam Lumpur yang dinyatakan dalam satuan lb/100ft3 . gaya tarik-menarik ini berasal dari muatan negatif dan positif yang terletak

di atas atau berdekatan dengan

permukaan

partikel. Besaran ini diukur dalam kondisi yang dinamis, berbeda dengan gaya agar diukur pada kondisi statis. Besarnya gaya ini tergantung dari: a. Sifat-sifat permukaan pada Lumpur. b. Konsentrasi volume padatan.

c. Lingkungan padatan.

listrik

dan

Kenaikkan yield point terjadi karena: a.

Karena kemasukan kontaminan yang dapat larut seperti, misalnya garam, semen,

anhydrite

atau gypsum

yang menetralisir

muatan

negatif partikel- partikel clay. b. Karena

kemasukan

akan menyebabkan

padatan

lembab

ke dalam

jarak antar partikel

semakin

sistem

hal

ini

dekat sehingga

gaya tarik- menarik semakin membesar. c.

Karena mengebor shale yang dapat menghidrate atau juga mengebor clay yang mengakibatkan penambahan padatan reaktif ke dalam sistem sehingga meningkatkan

gaya tarik-menarik

yang disebabkan oleh

peningkata n jumlah muatan dan semakan dekatnya jarak antar partikel. 5. Filtration Loss Filtration loss adalah kehilangan lumpur masuk kedalam formasi

sebagian dari fasa cair (filtrat)

permeabel.

Pengukurannya

dilakukan

dengan standar filter press, dimana lumpur ditempatkan pada silinder yang dasarnya dipasang kertas saring, dan bagian atas tabung diberikan tekanan udara/gas. Selanjutnya volume filtrat lumpur dan tebal mud cake dicatat. API filtration rate (statik) adalah volume (cc) filtrat/30 menit pada tekanan 100 psig.

Ketebalan mud cake biasanya

diukur dalam satuan 1/32

inch. Filtration loss yang terlalu besar berpengaruh jelek terhadap formasi maupun lumpurnya

sendiri,

karena dapat menyebabkan

terjadinya

formation damage (pengurangan permeabilitas efektif terhadap minyak / gas) dan lumpur akan kehilangan banyak cairan. Mud cake sebaiknya tipis agar tidak memperkecil lubang bor (pressure loss akan naik, pressure surges/swabbing akan membesar). 2.3.4. Sifat Kimia Lumpur Pemboran Sifat kimia lumpur

pemboran merupakan tingkat reaktifitas

lumpur terhadap kondisi formasi yang ditembus, terutama berkaitan dengan kandungan

kimiawi partikel-partikelnya. sangat menentukan

fungsi

Seperti sifat fisik lumpur, lumpur,

sifat kimia juga

karena performance

lumpur

dapat

berubah dengan adanya pengaruh dari efek kimia partikelnya. Perubahan sifat kimia

yang

tidak sesuai maksud

tujuan

pemboran akan menyulitkan

pengontrolan

lumpur

sehingga treatment terhadap sifat kimia harus selalu

diperhatikan

selama sirkulasi dilakukan. Semua sifat

kimia

diharapkan

mempu memberikan keuntungan yang menunja ng fungsi lumpur pemboran. 1. Padatan Terdapatnya padatan atau solid dalam lumpur pemboran dalam jumlah yang besar dapat mengakibatkan korosi dan abrasi pada peralatan pemboran seperti pompa lumpur, drillstring, casing dan sebagainya. Sebagai contoh padatan yang sering dijumpai adalah pasir, yang mana kadar pasir dalam lumpur dihitung dengan alat yang disebut sand screen set. Set terdiri

dari 200 meshsive

dengan

diameter

2.5 inc

yang

dilengkap i dengan sebuah corong untuk memasang saringan (screen) serta sebuah gelas yang disebut dengan glass measuring dinyatakan pengukur

dalam persentase

yang

dapat diamati

yang mempunya i pembagian

tube. Kadar pasir pada dasar gelas

skala dari 0 – 20% volume.

Sehingga dalam pengukuran harus dipastikan bahwa kadar pasir dari total volume lumpur lebih kecil dari 20% agar tidak menimbulkan kepasiran

yang mengganggu

problem

rate produksi dan merusakkan peralatan

pemboran. Kadar pasir tidak boleh terlalu tinggi karena dapat menimbulkan berbagai permasalahan, diantaranya : a. Padatan memiliki sifat yang abrasive atau mengikis, oleh karena peralatan yang disirkulasi akan terkikis ketika dilalui padatan solid lumpur. b. Padatan dapat menyebabkan berat jenis lumpur akan naik dan hal ini menyebabkan kerja dari pompa lumpur akan semakin berat. 2. pH

pH sebagai salah satu sifat kimia lumpur pemboran merupakan penting di

dalam treatment pada suatu operasi pemboran. Untuk mengukur pH suatu lumpur ada dua cara, yaitu :

a. Modified colorimetric method dengan menggunakan paper strip. b. Electrometric method dengan menggunakan glass electrode. Paper strip method tak dapat dipercaya apabila konsentrasi garam dari contoh

sangat

tinggi,

sedangkan

electrometic

method

akan

mempunya i kesalahan besar untuk larutan yang mengandung ion Na dalam konsentrasi yang tinggi, selain itu diperlukan koreksi temperatur yang harus dilakukan dengan pengukuran pH secara electrometric. Konsentrasi ion hidrogen lumpur pemboran lebih tepatnya digambarkan sebagai harga pH yang menunjukkan harga konsentrasi antara 1 – 14. Harga tersebut mengindikasikan kondisi asam dan basa lumpur, jika harga pH lebih kecil dari 7 menunjukkan bahwa lumpur asam, berharga 7 berarti lumpur netral, sedangkan jika lebih dari 7 menunjukkan lumpur basa. 3. Kesadahan Kesadahan lumpur pemboran dilakukan dengan menyelidiki ion Ca dalam lumpur,

dimana kesadahan total lumpur adalah keadaan dimana

berlaku sebagai total hardness. mengandung

Dengan

keadaan demikian

lumpur

ion Ca dan Mg yang terlalu banyak dalam air dapat

diidentikkan dengan sabun, jika sabun tidak berlarut dalam air maka air tersebut mengandung garam kalsium dan garam magnesium (air sadah). Faktor-faktor

yang

mempengaruhi

kesadahan

total lumpur

yaitu

terkontaminasinya lumpur dengan Ca dan Mg sebagai berikut : a. Pemboran memasuki formasi anhidrat gipsum. b. Penambahan hard make up water. c. Persenyawaan dengan partikel yang mengandung Ca. d. Influks air formasi memiliki kandungan Ca yang tinggi. Apabila kesadahan lumpur tinggi maka akan mengakibatkan yield point rendah, terjadinya water loss yang tinggi dan gel strength rate yang terlalu besar sehingga untuk mengatasinya memerlukan banyak bentonite untuk membentuk gel lumpur yang memadai.

4. Alkalinitas Alkalinitas atau keasaman lumpur ditempatkan dengan harga pH-nya, akan tetapi karakteristik lumpur dapat berfluktuasi meskipun pHnya tetap. Berdasarkan pengalaman diketahui ada korelasi antara sumber alkalinitas di dalam lumpur terhadap sifat-sifat lumpur yang bersangkutan. a. Jika sumbernya hanya berasal dari OH-, menunjukkan lumpur stabil dan kondisinya baik. b. Jika sumbernya berasal dari OH- dan CO-2 3 , menunjukkan

lumpur

stabil dan kondisinya baik. c. Jika sumbernya hanya berasal dari CO -2 3 , menandakan lumpur tidak stabil tetapi masih bisa dikontrol. d. Jika sumbernya berasal dari CO -2 3 dan HCO -3 , berarti lumpur tidak stabil dan sulit untuk dikontrol. e. Jika sumbernya hanya berasal dari HCO -3 , kondisi dari lumpur sangat jelek dan sulit untuk dikontrol. 5. Salinitas Penentuan salinitas (kadar Cl) dalam lumpur diperlukan terutama jika pemboran melalui daerah yang mana garam dapat terkontaminasi dengan fluida pemboran garam.

Jika

yaitu

daerah

yang

terdapat

kubah-kubah

terjadi kandungan chlor melebihi 6,000 ppm sebaiknya

program penggunaan lumpur diubah sesuai dengan keasaman. Kandungan Cl yang terlalu besar juga mempengaruhi dalam operasi logging harus diadakan koreksi untuk menginterpretasi Cl

loggingnya.

di dalam lumpur dibedakan menjadi dua, yaitu :

a. Salt mud jika kandungan Cl antara 10,000 – 31,500 ppm. b. Saturated salt mud jika kandungan Cl 31,500 ppm.

karena

Kandungan

Cara penanggulangan kerusakan lumpur yang diakibatkan oleh ion chlor antara lain adalah : a. Jika mud cake terlalu tebal dan filtration loss terlalu besar dapat diperbaiki dengan menambah organic koloid. b. Jika pH dibawa dibawah 8, maka perlu preserfatif untuk menahan fermentasi starch. Jika padatan sukar dicapai karena fluktuasi

oleh clay suspensi

dapat diperbaiki dengan penggunaan attapulgite sebagai pengganti bentonite. 2.3.5. Komposisi Lumpur Pemboran Secara umum lumpur pemboran terdiri dari 3 komponen atau fasa pembentuk sebagai berkut : 1. Fasa cair (air atau minyak) Fasa cair Lumpur pemboran pada umumnya dapat berupa air, minyak, atau campuran air dan minyak. Air dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu air tawar dan air asin. Air asin juga dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu air asin tidak jenuh dan air asin jenuh. Sekitar 75% Lumpur pemboran menggunakan air karena mudah didapat, murah, mudah dikontrol jika terdapat padatan-padatan (solid content) dan merupakan fluida yang paling baik sebagai media penilaian formasi. Istilah oil- base muds digunakan jika kandungan minyaknya lebih besar dari 95%. Sedangkan emulsion muds mempunyai komposisi minyak 50-70% (sebagai fasa kontinyu) dan air 30-50% (sebagai fasa diskontinyu). 2. Fasa padat (reactive solids dan inert solid). Reactive solid atau fasa padatan yang bereaksi dengan sekelilingnya membentuk koloid yang merupakan suspensi yang reaktif terdispersi dalam fasa kontinyu (sifat koloid lumpur yang merupakan lembaran clay yang berukuran 10-20 Amstrong dan terdispersi dalam fasa kontinyu air). Sedangkan Inert Solid, yaitu Non-reactive solid merupakan zat padat yang tidak bereaksi (inert solid). Non-reactive solid meliputi padatanpadatan dengan

berat jenis

rendah (low-gravity) dan berat jenis

Padatan low gravity meliputi

: pasir,

tinggi

(high-gravity).

chert, limestone, dan dolomite,

berbagai macam shale, dan campuran dari berbagai macam mineral. Padatan-padatan ini berasal dari formasi

yang dibor dan terbawa oleh

lumpur, dan biasannya mempunnya i ukuran yang lebih besar dari 15 mikron, dan bersifat abrasif, sehingga dapat merusak peralatan sirkulasi lumpur, seperti liner pompa, oleh karena padatan tersebut harus segera dibuang.

Menurut

Klasifikasi

API, pasir adalah setiap padatan yang

berukuran lebih besar dari 74 mikron; meskipun demikian setiap padatan yang berukuran lebih kecil dari pasir juga dapat merusak peralatan. Padatan dengan berat jenis tinggi (high-gravity solid) ditambahkan ke dalam lumpur

untuk

menaikkan

disebut sebagai material

pemberat

densitas.

Padatan tersebut biasanya

(weighting material), dan lumpur

pemboran yang mengandung padatan tersebut sebagai ”lumpur berat”. Ada beberapa jenis high- gravity solid yang pada saat ini banyak digunakan yaitu : a.

Barite (BaSO 4 ) yang mempunnyai

SG 4.2 dan digunakan

untuk

membuat lumpur dengan berat jenis sampai 10 ppg (1.19 kg/l). Barite lebih banyak digunakan dibanding dengan bahan pemberat yang lain, karena harganya murah dan tingkat kemurniannya cukup baik. b.

Lead sulphide, seperti galena

yaitu

digunakan

sebagai material

pemberat karena SG-nya tinggi, yaitu antara 6.5 sampai 7.1 dan dapat menghasilka n densitas lumpur sampai 35 ppg (4.16 kg/l). c.

Bijih besi, mempunyai SG ±5, tetepi lebih erosif dibanding dengan bahan pemberat lainnya. Selain itu, bijih besi juga mengandung bahanbahan yang beracun.

3. Bahan kimia (additive) Didalam

lumpur

pemboran selain terdiri atas komponen pokok

lumpur, maka ada material tambahan yang berfungsi mengontrol dan memperbaiki sifat - sifat lumpur agar sesuai dengan keadaan formasi yang dihadapi selama operasi pemboran. Berikut ini akan disebutkan beberapa bahan kimia tersebut, yaitu

untuk

tujuan

: menaikkan

berat jenis

lumpur,

menaikkan

viskositas, menurunkan viskositas, menurunkan filtration loss dan lain-lain. 2.3.6. Hidrolika Lumpur Pemboran 2.3.6.1.Sifat Aliran 1. Laminer, yaitu suatu aliran dimana gerak aliran partikel- partikel fluidanya pada kecepatan yang agak lambat, teratur dan sejajar dengan arah aliran (dinding pipa). Pada aliran ini partikel- partikel yang ada didekat dinding hampir tidak bergerak, sementara partikel- partikel lainyag ada di tengah bergerak lebih cepat. 2. Turbulen, yaitu suatu aliran dimana fluida bergerak dengan kecepatan yang lebih cepat. Partikel – partikelnya bergerak pada garis – garis yang tidak teratur serta geseran yang terjadi juga tidak teratur. 3. Plug Flow, yaitu aliran yang terjadi khusus untuk fluida plastic, dimana gerak geser terjadi didekat dinding pipa saja dan di tengah–tengah aliran terdapat suatu aliran tanpa geseran seperti suatu sumbat. 2.3.6.2.Jenis Fluida Pemboran Fluida pemboran dapat dibagi menjadi : 1. Newtonian Fluida, adalah fluida dimana viscositasnya hanya dipengaruhi oleh tekanan dan temperatur, misalnya air, gas dan minyak yang encer. Dalam hal ini perbandingan

antara shear stress dan shear rate adalah

konstan, dinamakan viscositas(). Secara matematis, ini dapat dinyatakan dengan: f dVr ........................................................................... (2-4) r gc dr dimana : r

= gaya shear per unit luas (shear stress)

dVr/dr = shear rate. gc

= convertion konstan.

Tanda negative

pada rumus

di atas menunjukan

bahwa

dengan bertambahnya jari-jari, maka kecepatan menurun. 2. Non Newtonian Fluida Adalah fluida yang perbandingannya antara shear stress dengan shear ratenya tidak konstan. Jenis fluida ini dibagi lagi menjadi: a. Bingham plastic Fluida pemboran dianggap

sebagai bingham plastic,

dalam hal ini

sebelum terjadi aliran harus ada minimum shear stress yang melebihi suatu harga minimum dilampaui,

yield

point.

untuk penambahan

menghasilkan

Baru

setelah

yield

point

shear stress lebih

lanjut

akan

shear rate sebanding dengan plastic viscosity untuk

bingham plastic, jadi:

σ  σy   (2-5)

dVr 

μp

gc

..........................................................

dr

dimana :  = shear stress, dyne/cm2 . y = yield point, lb/100 ft2 . dVr/dr = shear rate, sec-1 . gc = convertion constanta, 32ft/sec2 .

Gambar 2.17. Skema Dari Grafik Aliran Fluida Newtonian Bingham Plastic

b. Power law fluid Untuk

pendekatan

power

law

dilakukan

dengan

menganggap

kurva hubungan shear stress terhadap shear rate pada kertas – kertas log mengik ut i garis lurus yang ditarik pada shear rate 300 rpm dan 600 rpm. Untuk ini power law dinyatakan sebagai :  K n dVr ............................................................... (2-6)    dr 

Gambar 2.18. Kurva Shear Rate dan Shear Stress Pada Kertas Log – Log

c. Power law fluid dengan yield stress Untuk fluida jenis ini dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut: n

dVr  ........................................................... (2-7)   y  K      dr 

2.4.

Semen Pemboran Penyemenan

merupakan

salah

satu

kegiatan

utama

dalam

operasi pemboran yang dilakukan setelah pemboran berakhir dengan tujuan merekatkan casing dengan formasi .

2.4.1. Fungsi Penyemenan Cementing atau penyemenan adalah proses pendorongan bubur semen ke dalam casing dan naik ke annulus yang kemudian didiamkan sampai semen tersebut mengeras hingga mempunyai sifat melekat baik terhadap casing maupun formasi. Fungsi semen pemboran dalam suatu pemboran dari sumur adalah : 1. Melindungi casing / liner dari tekanan yang datang dari bagian luar casing yang dapat menimbulkan collapse. 2. Mencegah adanya migrasi fluida yang tidak diinginkan dari satu formasi ke formasi lain. 3. Melindungi casing terhadap pengaruh cairan formasi yang bersifat korosif. 4.

Mengurangi

kemungkinan

terjadinya

semburan

liar atau blow out

melalui annulus, melindungi casing terhadap tekanan formasi. Untuk

memenuhi

fungsi-fungsi

tersebut

di atas,

maka semen

pemboran harus memenuhi beberapa syarat, yaitu : 1. Semen setelah ditempatkan harus mempunyai kekuatan atau strength yang cukup besar dalam waktu tertentu. 2. Semen harus memberikan daya ikat casing dengan formasi yang cukup atau baik. 3.

Semen tidak boleh terkontaminasi

dengan kotoran (cairan formasi)

maupun cairan pendorong semen. 4.

Semen harus stabil atau tidak mudah berubah strength-nya setelah beberapa waktu dari penempatannya.

5. Semen harus impermeable (permeabilitas nol) 2.4.2. Macam Penyemenan Prosedur untuk penyemenan dibagi menjadi dua, yaitu primary cementing dan secondary cementing. 1.

Primary Cementing, adalah proses penyemenan yang dilakukan segera setelah casing dipasang. Di dalam primary cementing ini, pertimbangan teknis dan ekonomis tidak dapat dikesampingkan. cementing adalah :

Tujuan dari primary

a. Memisahkan lapisan yang akan diproduksi dengan lapisan – lapisan yang lainnya. b. Mencegah terjadinya aliran fluida (air, minyak atau gas) dari satu lapisan ke lapisan yang lain. c. Memberi kekuatan pada lapisan yang lemah. d. Melindungi casing dari korosi. e. Melindungi casing terhadap tekanan dari luar. f.

Memberi kekuatan pada casing.

g. Mencegah terjadinya blow out dari annulus. Primary cementing yang buruk dapat menyebabkan semen gagal mengiso las i zona – zona yang diinginkan. Kegagalan ini memberi pengaruh – pengaruh : a. Stimulasi yang tidak efektif. b. Kesalahan dalam evaluasi reservoir. c. Adanya hubungan dengan fluida yang tidak diinginkan. d. Pengangkatan fluida yang berlebihan. e. Akumulasi gas didalam annulus. Tubing Production Packer Production Casing

Gas Gas-Oil Perforasi

Oil

Upper perforations must be squeezed with cement to reduce gas flow

Gambar 2.19. Primary Cementing

Lost circulation zone

Casing

Casing Cement

Open hole

Cem ent

Casing

Water sand

Cement

Heaving shale

Melindungi formasi yang akan dibor

Shale

Shallow , weaker zones

Oil sand

Increased Mud weight required to control pressures

High pressure zones

Mengisolasi formasi yang bertekanan tinggi

Melindungi daerah produksi dari zona water-bearing sands

Gambar 2.20. Tujuan Primary Cementing

2.

Secondary

Cementing,

adalah

primary cementing dilaksanakan. memperbaiki dan membantu penyemenannya

penyemenan

kosong,

maupun

zona

kedua

setelah

Penyemenan tahap kedua ini bersifat

penyemenan

tahap

pertama

karena

kurang sempurna. Secondary cementing merupakan proses

pendorongan bubur semen dibawah ruang

tahap

suatu

seperti perforasi, rekahan, yang

porous.

Operasi

tekanan

tertentu

kedalam

celah dibelakang

casing,

ini banyak dilakukan

dalam

pekerjaan komplesi dan work over dengan tujuan : 1. Untuk mengontrol GOR tinggi, dengan membatasi zona minyak dengan zona gas. GOR ini perlu dikontrol untuk memperbaiki produksi minyak. 2. Untuk mengotrol produksi air atau gas yang berlebihan. Zona air atau gas biasanya dapat di squeeze untuk memperkecil intrusi air atau gas. 3.

Memperbaiki kebocoran casing,

semen dapat diselipkan

melalui

lubang akibat korosi pada casing. 4. Untuk menyekat zona lost circulation. 5. Untuk mencegah migrasi fluida lain kedalam zona yang diproduksikan (block squeezing). 6. Untuk mengisolasi

zona-zona

permanent completion. Hal ini lazim

dipraktekkan di beberapa area. Setelah suatu sumur dengan banyak zona produksi, kemudian dipasangi pipa dan masing – masing zona diisolas i dengan semen.

7.

Untuk memperbaiki primary cementing, persoalan yang dihasilkan adalah dari adanya channeling. Penyemenan yang tidak mencukupi pada primary cementing seringkali dapat diatasi dengan secondary cementing.

8. Untuk menutup

perforasi lama,

atau zona produksi pada open

hole completion. 2.4.3. Klasifikasi Semen Pemboran 1.

Kelas A : Digunakan dari permukaan sampai kedalaman 6000 ft (1830 meter) dengan temperatur hingga 800 C dan tidak tahan terhadap sulfate. Tersedia hanya dalam tipe Ordinary (O), digunakan pada kondisi normal. (Setara dengan ASTM C-150 tipe I).

2.

Kelas B : Digunakan dari permukaan sampai kedalaman 6000 ft (1830 meter) dan temperatur

hingga

800 C dengan kondisi formasi banyak

mengandung sulfate. Tersedia hanya dalam tipe Ordinary (O) dan Moderate Sulfate Resistent (MSR). (Setara dengan ASTM C-150 tipe II). 3. Kelas C : Digunakan dari permukaan sampai kedalaman 6000 ft ft (1830 meter) dan temperatur hingga 800 C pada kondisi dimana diperlukan pengerasan yang cepat. Tersedia semen tipe Ordinary (O), Moderate Sulfate Resistent (MSR) dan High Sulfate Resistent (HSR). (Setara dengan ASTM C -150 tipe III). 4. Kelas D : Digunakan dari kedalaman 6000 ft (1830 meter) sampai 10.000 ft (3050 meter) dengan kondisi tekanan formasi dan temperatur agak tinggi (antara 80 – 1300 C). Tersedia semen tipe Moderate Sulfate Resistent (MSR) dan High Sulfate Resistent (HSR). 5. Kelas E : Digunakan dari kedalaman 10.000 ft (3050 meter) sampai 14.000 ft (4270 meter) dengan kondisi temperatur (130 – 1450 C) dan tekanan formasi tinggi. Tersedia semen tipe Moderate Sulfate Resistent (MSR) dan High Sulfate Resistent (HSR). 6. Kelas F : Digunakan dari kedalaman 10.000 ft (3050 meter) sampai 16.000 ft (4880 meter) dengan kondisi

temperatur

(130 – 1600 C)

dan tekanan

formasi yang sangat tinggi. Tersedia semen tipe Moderate Sulfate Resistent (MSR) dan High Sulfate Resistent (HSR).

7.

Kelas

G :

Digunakan

sebagai

semen

dasar untuk

penyemenan

dengan kedalaman dari permukaan sampai 8000 ft (2440 meter) dengan temperatur hingga 900 C. Bila ditambah dengan additives, maka semen kelas G ini dapat digunakan pada tekanan dan temperatur yang lebih tinggi serta kedalaman yang lebih. sebagai semen dasar dan jika diperlukan dapat ditambah

additives

yang sesuai. Tersedia semen tipe Moderate Sulfate

Resistent (MSR) dan High Sulfate Resistent (HSR). 8. Kelas H : Digunakan sebagai semen dasar untuk penyemenan dengan kedalaman dari permukaan sampai 8000 ft (2440 meter) dengan temperatur hingga 950 C. Tersedia semen tipe Moderate Sulfate Resistent (MSR) dan High Sulfate Resistent (HSR). Tabel 2.3. Klasifikasi Semen Berdasarkan API

API

Mixing Slurry Weight Water

Well Depth

Static Temperatur

Classification

(gal/sk)

(lb/gal)

(ft)

(0 F)

A (portland)

5.2

15.6

0 to 6.000

80 to 170

B (portland)

5.2

15.6

0 to 6.000

80 to 170

C (high early)

6.3

14.8

0 to 6.000

80 to 170

D (retarded)

4.3

16.4

6.000 to 12.000

170 to 260

E (retarded)

4.3

16.4

6.000 to 14.000

170 to 290

F (retarded)

4.3

16.2

G (basic)

5.0

15.8

0 to 8.000

80 to 170

H (basic)

4.3

16.4

0 to 8.000

80 to 203

10.000 to 16.000

230 to 320

2.4.4. Komposisi dan Pembuatan Semen Semen yang biasa dipergunakan dalam industri perminyakan adalah semen Portland, dikembangkan

oleh Joseph Aspdin tahun 1824. Disebut

Portland karena mula-mulanya bahannya didapat dari pulau Portland di Inggris. Semen Portland ini

termasuk

semen

hidrolis

dalam arti akan mengeras

bila bertemu

atau

bercampur dengan air. Semen Portland mempunyai 4 komponen mineral utama, Gambar 3.21. yaitu :

Gambar 2.21. Empat Komponen Semen Portland

1. Silicate

Tricalcium

Tricalcium silicate (3CaO.SiO 2 ) dinotasikan sebagai C 3 S, yang dihasilkan dari kombinasi CaO dan SiO 2 . Komponen ini merupakan yang terbanyak dalam semen Portland, sekitar 40 % - 50 % untuk semen yang lambat proses pengerasannya

dan sekitar 60 % - 65 % untuk semen yang

cepat proses pengerasannya (high-early strength cement). Komponen C 3 S pada semen memberikan strength yang terbesar pada awal pengerasan. 2. Silicate

Dicalcium

Dicalcium

silicate

(2Cao.SiO 2 ) dinotasikan

sebagai C 2 S, yang juga

dihasilka n dari kombinasi CaO dan SiO 2 . Komponen ini sangat penting dalam memberika n final strength semen. Karena C 2 S ini menghidrasinya lambat maka tidak terpengaruh dalam setting time semen, akan tetapi sangat menentukan dalam kekuatan semen lanjut. Kadar C 2 S dalam semen tidak lebih dari 20 %.

3. Trilcalcium Aluminate Tricalcium

aluminate

(3Cao. Al2 O3 ) dinotasikan

sebagai C 3 A, yang

terbentuk dari reaksi antara Cao dengan Al2 O3 . Walaupun

kadarnya

lebih kecil dari komponen silikat (sekitar 15 % untuk high early strength cement dan sekitar 3 % untuk semen yang tahan terhadap sulfat), namun berpengaruh pada rheologi suspensi semen dan membantu proses pengerasan awal pada semen. 4. Tetracalcium Aluminoferrite Tetracalcium

aluminoferrite

(4Cao.Al2 O3.Fe2 O3 ) dinotasikan

sebagai

C 4 AF, yang terbentuk dari reaksi Cao, Al2 O3 dan Fe2 O3. Komponen ini hanya sedikit pengaruhnya

pada

strength

semen.API

menjelaskan

bahwa kadar C 4 AF ditambah dengan 2 kali kadar C 3 A tidak boleh lebih dari 24 % untuk semen yang tahan terhadap kandungan sulfat

yang

tinggi. Penambahan oksida besi yang berlebihan akan menaikkan kadar C 4 AF dan menurunkan kadar C 3 A, dan berfungsi menurunkan panas hasil reaksi / hidrasi C 3 S dan C2 S. Semen Portland terbuat dari bahan-bahan mentah

tertentu,

pemilihan

bahan-bahan

mentah tersebut sangat

berpengaruh terhadap komposisi bubuk semen yang diinginka n. Ada 2 macam bahan mentah yang dibutuhkan

dalam menghasilkan

semen

Portland, yaitu : a. Calcareous

Material

Material ini berisi kalsium karbonat dan kalsium oksida yang terdiri dari limestone dan batuan semen.  Limestone adalah batuan terbentuk dari sebagain besar zat zat organik sisa (seperti kerang laut atau koral) yang terakumulasi. Limestoe ini merupakan komponen dasar dari kalsium karbonat.  Batu semen adalah batuan yang komposisinya serupa dengan semen batuan.  Kapur adalah limestone kekuning-kuningan atau abu-abu dan halus yang sebagian besar dari kerang-kerang laut.

 Marl atau tanah kapur adalah tanah yang rapuh dan mengandung bahan- bahan pokok kalsium karbonat.

 Alkali

disini

berasal dari pembuangan

zat-zat kimia

pabrik

yang mengandung kalsium oksida atau kalsium karbonat. b. Material Argillaceous Material ini berisi clay atau mineral clay.  Clay adalah bahan yang bersifat plastis

bila basah dan keras

bila dipanaskan . Terdiri dari sebagian aluminium

silikat

dan

mineral lainnya.  Shale adalah batuan fosil yang terbentuk dari gabungan clay, lumpur dan silt (endapan lumpur).  Slate adalah batu tulis adalah batuan padat dan berbutir baik, yang dihasilkan dari pemampatan clay, shale dan batuan lainnya.  Ash adalah abu merupakan produk pembakaran batu bara. Pembuatan berikut :

Semen Portland

melalui

beberapa tahap

1. Proses Peleburan Dalam bagian ini ada dua cara yang umum digunakan, yaitu : a. Dry process Pada awal proses ini, dihancurkan.lalu

mineral

dikeringkan

clay

dan limestone

sama-sama

di rotary dries. Hasilnya

dibawa ke

tempat penggilingan untuk dileburkan.

Kemudian

hasil leburan ini

masuk ketempat penyaringan, dan partikel-partikel yang kasar dibuang dengan sistem sentrifugal. beberapa

silo

Hasil

saringan

ini

ditempatkan

di

(tempat berbentuk tabung yang tertutup) dan setelah

didapat komposisi kimia yang diinginkan, kemudian akan melalui proses pembakaran Kiln. Susunan peralatannya dapat dilihat pada Gambar 2.22.

Gambar 2.22. Dry Process

b. Wet Process Material-material mentah dicampur dengan air, lalu dimasukan ke tempat penggilingan

(Grinding

Mill).

Campuran

ini

kemudian

yang

kasar

dipompa melalui ‘Vibrating

Screen’.

Material-material

dikembalika n kepenggilingan, sementara campuran yang lolos yang berupa suspensi ini ditampung pada suatu tempat berbentuk kolomkolom.

Di tempat

pemampatan

sehingga

ini pula, komposisi komposisi

ini, suspensi

mengalami

proses rotasi dan

didapat campuran yang homogen. Di tempat

kimia

yang diinginkan

suspensi di ubah-ubah untuk didapatkan sebelum

dibawa ke Kiln.

peralatannya dapat dilihat pada Gambar 2.23.

Susunan

Gambar 2.23. Wet Process

2. Proses Pembakaran Setelah

melalui

salah

satu

proses peleburan

di atas,

campuran

tersebut dimasukan ketempat pembakaran (Kiln). Di Kiln, campuran ini berputar-putar kemudian berubah menjadi clinker, pada Gambar 2.24. Ada 6 tahap temperatur yang harus dilalui campuran di Kiln, yaitu :

Gambar 2.24. Proses Pembakaran

a.

Tahap 1 (sampai 2000 C), di tahap ini mengalami proses penguapan air bebas.

b. Tahap 2 (200 – 8000 C), pada tahap ini mengalami pemanasan, dimana

partikel-partikel

clay

mengalami

proses pradehidroksidasi

(pembebasan unsur-unsur hidroksida). c. Tahap 3 (800 – 11000 C) dan Tahap 4 (1100 –13000 C), pada tahap ini mengalami

proses pembebasan

unsur

karbon (dekarbonisasi).

Dehidroksidasi mineral- mineral clay disempurnakan dan didapat hasil yang berbentuk kristal. Kalsium karbonat membebaskan sejumlah besar karbondioksida. Produk bermacam-macam kalsium aluminat dan ferit mulai terjadi. d.

Tahap 5 (1300 – 1500 – 13000 C), pada tahap ini, sebagian campuran reaksi mencair. dan

Dan suhu

15000 C (Clinkering

temperature),

C2S

C3S terbentuk. Sementara itu lime, alumunia dan oksida besi

tetap dalam fasa cair. e. Tahap 6 (1300 – 10000 C), pada tahap ini, C 3 A dan C4 AF berubah dari fasa liquid kristal.

menjadi padat dan berbentuk

3. Proses Pendinginan Proses pendinginan

sebenarnya telah dimulai dari sebagian tahap 5,

ketika temperatur mulai menurun dari ‘ clinkering temperature’. Kualitas clinker dan selesainya

pembuatan semen sangat tergantung dari laju

pendinginan perlahan - lahan sekitar 4 – 50 C (7 – 80 F) sampai suhu 12500 C, kemudian pendingina n cepat sekitar 18 - 200 C (32 – 360 F) per menit. Saat laju pendinginan lambat 4 50 C, C3 A dan C4 AF dengan cepat mengkristal,

kristal

C 3 S dan C 2 S

menjadi lebih teratur dan MgO bebas juga meng-kristal (Mineral ini disebut Periclase). Pada kondisi strenght

ini,

awal tinggi, namun

aktifitas

hidrolik

stenght lanjutnya

kecil.

Compressive

rendah. Saat laju

pendinginan cepat, fasa liquid (yang terjadi pada tahap 5) memadat seperti gelas. C 3 A dan C2 S menurun. MgO bebas tetap dalam fasa gelas, sehingga menjadi kurang aktif dan menyebabkan semen

menjadi kurang kokoh. Pada kondisi ini, Compressive strenght awal rendah, namun strenght lanjutnya tinggi. 4. Proses Penggilinga n Pada tabung penggiling sekitar

ada bola-bola baja, yang dapat mengakibatkan

97 – 99 % energi yang masuk diubah menjadi panas. Oleh karena itu diperlukan pendinginan,

karena bila terlalu panas akan banyak gipsum

yang menghid ras i menjadi kalsium larutan

anhidrit

sulfat

hemihidrat

(CSH1/2) atau

(CS). Akhirnya dari proses penggilingan pada Gambar

3.60, didapat bubuk semen yang diinginkan,

yang

dihasilkan

dari

penggilingan clinker dengan gipsum (CSH2 ).

Gambar 2.25. Proses Penggilingan

2.4.5. Sifat Fisik Semen Pemboran Bubur semen yang dibuat harus disesuaikan

sifat-sifatnya

dengan

keadaan formasi yang akan disemen. Sifat-sifat bubur semen yang dimaksud adalah sebagai berikut permeabilitas

: density, thickening time, strength, sifat

semen, kualitas

tekanan serta temperature.

perforasi,

filtrasi,

ketahanan korosi dan pengaruh

1. Densitas Penambahan

air dan additives akan berpengaruh pada density bubur

semen. Pada umumnya density bubur semen dibuat lebih besar dari density lumpur,

hal ini mengingat bahwa kontaminasi lumpur akan meningkat

dengan density yang relatif

sama. Penentuan

density bubur semen

tergantung dari faktor berat jenis bubuk semen dan air. Density ini dapat dihitung dengan menggunakan rumus : Gbk  Gw  Ga ............................................ (2-8) Dbs  Vbk  Vw  Va dimana : Dbs

: Densitas suspensi semen,

ppg. Gbk

: Berat bubuk semen, lb.

Gw

: Berat air, lb.

Ga

: Berat additives, lb.

Vbk

: Volume bubuk semen,

gal. Vw Va

: Volume air, gal.

: Volume additives, gal.

Densitas

suspensi semen

sangat berpengaruh

terhadap tekanan

hidrostatis suspensi semen di dalam lubang sumur. Bila formasi tidak sanggup

menahan tekanan suspensi semen,

maka akan menyebabkan

formasi pecah, sehingga terjadi lost circulation. Untuk mengurangi densitas suspensi semen dapat ditambahkan clay, zat-zat kimia silikat jenis jenis extender atau bahan-bahan yang dapat memperbesar

volume

suspensi

semen seperti pozzolan. Untuk memperbesar densitas suspensi semen dapat ditambahkan

pasir atau material- material pemberat ke dalam suspensi

semen seperti barite. 2.

Thickening Time & Viskositas Bubur semen harus tetap dalam keadaan cair agar dapat dipompakan

ke tempat dimana semen harus mengeras dalam waktu tertentu. Thickening

Time (pumpability) adalah waktu yang dibutuhkan mencapai

bubur semen untuk

konsistensi 100 poise. Harga 100 poise ini merupakan batas bubur semen masih dapat dipompakan. Dalam hidrasinya semen makin lama makin mengeras

dan naik

viskositasnya.

Viskositas

pada semen

disebut

konsistensi karena semen merupakan fluida yang Non-Newtonian dan ini untuk membedakan terhadap istilah viskositas fluida newtonian. Untuk memperpanjang

atau memperpendek thickening

time

adalah

dengan

menambahkan additives-additives ke bubur semen. Besarnya dari

thickening time yang diperlukan

kedalaman penyemenan,

adalah tergantung

volume bubur semen yang akan dipompakan

serta jenis penyemenan. Umumnya thickening time adalah 3 – 3,5 jam untuk penyemenan dengan kedalaman termasuk waktu pembuatan bubur

6.000 – 18.000 ft. Waktu tersebut

semen sampai penempatan semen di

belakang casing ditambah dengan harga safety faktor, sedangkan pada penyemenan semakin

yang lebih dalam dimana tekanan dan temperatur akan

tinggi

sehingga

diperlukan

additives-additives

untuk

memperlambat pengerasan (thickening time). Untuk memperpanjang thickening time perlu ditambahkan retarder ke dalam suspensi semen, seperti kalsium lignosulfonat,

carboxymethil retarder

cellulose dan senyawa-senyawa

Untuk

thickening time dapat

asam organik.

ditambahkan

accelerator

ke

memperpendek dalam

suspensi

semen seperti kalsium klorida, sodium klorida, gypsum, sodium silikat, air laut dan additives yang tergolong dispersant. Bila semen mengeras di dalam casing merupakan problema yang fatal bagi operasi pemboran selanjutnya.

Waktu pemompaan

(pumpability

time) yang maksimum umumnya disamakan dengan thickening time dengan pertimbanga n faktor keamanan.

Waktu pemompaan

yang diperlukan

dipengaruhi oleh tinggi kolom dan volume suspensi semen yang harus dipompakan, kecepatan laju alir pemompaan dan temperatur operasi sumur tersebut. 3. Filtration Loss

Filtration loss adalah peristiwa hilangnya cairan dalam suspensi semen ke dalam formasi permeabel yang dilaluinya. Cairan atau umumnya air yang

masuk ini disebut dengan filtrat. Filtrat yang hilang tidak boleh terlalu banyak, karena akan membuat

suspensi

semen kekurangan

air yang

disebut dengan flash-set. Bila suspensi semen mengalami flash-set, maka akibatnya akan sama jika air yang dicampurkan dalam bubur semen yang jumlahnya

lebih kecil dari kadar minimumnya.

Akibatnya friksi pada

annulus akan naik, pressure loss naik dan tekanan bubur semen di annulus juga naik. Bila hal ini terjadi, maka formasi akan rekah. Jadi dapat disimpulkan,

bila formasi yang akan dilalui bubur semen merupakan

formasi yang porous dan permeabel, maka perlu penambahan additives yang sesuai sebelum bubur semen dipompakan.

Filtration loss yang

direkomendasikan oleh API adalah : a. Untuk formasi permeabel dengan zona gas, dimana migrasi gas mudah terjadi maka semen dianjurkan memiliki semen fluid loss antara 20 – 40 ml / 30 menit. b.

Untuk semen densitas tinggi dengan pengurangan kadar air yang dapat menimbulkan terutama

gangguan

pada operasi pemompaan

pada pemompaan yang rendah API fluid

semen

lossnya adalah

kurang dari 50 ml / 30 menit. c. Dan untuk semen casing produksi API fluid lossnya kurang dari 100 ml / 30 menit. Pengujian filtration loss di laboratorium menggunakan alat filter press pada kondisi temperatur filter

loss mempunyai

sirkulasi

dengan tekanan 1000 psi. Namun

kelemahan

yaitu temperatur maksimum yang

dapat digunakan hanya sampai 900 F (1940 C). Filtration loss diketahui dari volume filtrat yang ditampung selama

30 menit

dalam sebuah tabung atau gelas ukur

masa pengujian. Bila waktu pengujian tidak sampai 30

menit maka besarnya filtration loss dapat diketahui dengan rumus : F30



Ft

5.477 ................................................................ (2-9) t

dimana : F30

: Filtrat pada 30

menit. Ft

: Filtrat pada t

menit. t

: Waktu pengukur, menit.

4. Water Cement Ratio (WCR) Water cement ratio adalah perbandingan antara volume air dan semen yang dicampurkan

untuk

mendapatkan

sifat-sifat

bubur semen yang

diinginkan. Air yang dicampurkan tidak boleh terlalu banyak ataupun kurang, karena akan mempengaruhi

baik-buruknya

ikatan

semen

nantinya.

Batasannya diberikan dalam bentuk kadar maksimum dan minimum air. Kadar air minimum

adalah jumlah

air yang dicampurkan

tanpa

menyebabkan konsistensi suspensi semen lebih dari 30 Uc. Bila air yang ditambahkan lebih kecil dari kadar minimumnya maka akan menaikkan densitas yang

suspensi semen

cukup

yang akan menimbulka n gesekan

besar di annulus

sewaktu suspensi

(friksi)

semen dipompakan

yang akhirnya akan menaikkan tekanan di annulus. Kadar air maksimum ditunjukkan oleh adanya kandungan air yang bebas (free water) yang dapat dicari dengan mengambil suspensi semen sebanyak 250 ml, kemudian didiamkan selama 2 jam sehingga akan terjadi air bebas pada bagian atas tabung. Untuk semen kelas G air bebas yang terjadi tidak boleh lebih dari 3,5 ml (1.4%). Bila air bebas yang terjadi melebihi 3,5 ml maka akan terjadi pori-pori pada semen. Dan ini akan mengakibatkan

semen mempunya i permeabilitas yang besar. Kandungan

air normal dalam suspensi semen yang direkomendasikan oleh API dapat dilihat pada tabel 2.4.

Tabel 2.4. Kandungan Air Normal Pada Suspensi Semen

PROPERTIS OF NEAT CEMENT SLURRIES Class Mixing

Slurry

Gallon

Weight

Mixing

lb/gal

Cuft Slurry Percent

water / sak sk. Cement

water

A

15.6

5.2

1.18

46

B

15.6

5.2

1.18

46

C

15.8

6.32

1.32

56

D

16.46

4.29

1.05

38

G

15.8

4.97

1.15

44

H

16.46

4.29

1.05

38

5. Waiting On Cement (WOC) Waiting on cement atau waktu menunggu

pengerasan semen adalah

waktu yang dihitung saat menunggu pengerasan suspensi semen setelah semen selesai ditempatkan. seperti

tekanan

additives-additives

WOC

ditentukan

oleh

faktor-faktor

dan temperatur sumur, WCR, compressive strength dan yang dicampurkan ke dalam suspensi semen (seperti

accelerator atau retarder). WOC berdasarkan API adalah jika compressive strength mencapai 1000 psi (7 Mpa). 6. Permeabilitas Permeabilitas

diukur pada semen yang mengeras

dan bermakna

sama dengan permeabilitas pada batuan formasi yang berarti sebagai kemampuan untuk

mengalirkan

fluida.

Semakin

besar permeabilitas

semen maka semakin banyak fluida yang dapat melalui semen tersebut dan begitu pula sebaliknya. Semen diinginkan tidak mempunyai permeabilitas. Karena jika semen mempunyai

permeabilitas

besar akan menyebabkan

terjadinya

kontak

fluida antara formasi dengan annulus dan juga strength semen berkurang. Permeabilitas

semen dapat naik karena air yang dicampurkan dalam

bentuk bubur semen terlalu banyak. Tetapi permeabilitas semen dapat juga meningkat karena terlalu berlebihan dalam penambahan additives.

Perhitungan

permeabilitas

dengan menggunakan

semen di laboratorium

dapat dilakukan

“Cement Permeameter” dengan

menggunakan

sampel semen. Permeabilitas diukur dengan menggunakan laju alir air yang

melalui

sepanjang

luas permukaan sampel yang diberi perbedaan tekanan

sampel tersebut. Perhitungan

permeabilitas

dapat dilakukan

dengan menggunakan rumus darcy sebagai berikut : K



Q

   L .............................................. (2-10) A  P

dimana : K

: Permeabilitas,

mD. Q

: Laju alir,

ml/s. 

: Viscositas, .

L

: Panjang sampel, cm.

A

: Luas permukaan sampel, cm2 .

P

: Perbedaan tekanan, psi.

Harga permeabilitas

maksimum yang direkomendasikan oleh API

adalah tidak lebih dari 0,1 mD. Permeabilitas semen erat kaitannya dengan kekuatan semen. Harga permeabilitas yang kecil akan menyebabkan harga strength yang besar begitupun sebaliknya.besar begitupun sebaliknya. 7. Compressive Strength & Shear Strength Strength pada semen terbagi menjadi dua yaitu compressive strength dan shear strength. Compressive strength didefinisikan sebagai kekuatan semen dalam menahan tekanan-tekanan yang berasal dari formasi maupun dari casing, sedangkan semen

shear strength didefinisikan

sebagai

kekuatan

dalam menahan berat casing. Jadi compressive strength menahan

tekanan-tekanan dalam arah horisontal

dan shear strength menahan

tekanan-tekanan pada arah vertikal. Compressive strength dipengaruhi oleh besarnya kandungan air dalam suspensi semen dan lamanya waktu pengkondisian (curing time). Dalam

mengukur

strength semen seringkali yang diukur adalah compressive

strength, sedang

shear strength kurang

compressive strength mempunyai

diperhatikan.

Umumnya

harga 8 – 10 kali lebih dari harga

shear strength. Pengujia n compressive strength di laboratorium dilakukan dengan menggunakan alat “Curing Chamber” dan water curing bath, untuk kemudian

diuji kekerasannya dengan menggunakan hydraulic chamber.

Curing chamber dapat mensimulasikan kondisi semen untuk tekanan dan temperatur

tinggi

sesuai dengan temperatur

Hydraulic chamber merupakan mesin pemecah mengeras

dalam

curing

dan tekanan formasi. semen

yang

chamber. Compressive strength

sudah

minimum

dirokemendasikan oleh API untuk dapat melanjutka n operasi pemboran adalah 500 psi. Sedang shear strength yang baik tidak kurang dari 100 psi, sehingga casing dapat terikat dengan kokoh. Dalam keadaan ini pemboran sudah dapat dilanjutkan.

Dari segi teknis, strength semen diharuskan

memenuhi persyaratan sebagai berikut : a. Kuat menahan selubung.

pipa

b. Mengisolasi permeabel.

zona-zona

c. Menahan

goncangan-goncangan

pemboran dan tidak pecah

karena perforasi. d. Mencegah terjadinya formasi.

kontak antara casing dengan fluida

Kapasitas daya dukung semen terhadap casing di dalam lubang bor, dinyatakan : F = 0,969 x Sc x d x H ........................................................ (2-11) dimana : F lb. Sc

: Daya dukung semen atau beban rekah, : Compressive strength, psi.

d

: Diameter luar casing, in.

H

: Tinggi kolom semen, ft.

2.4.6. Additif Penyemenan Bermacam-macam

semen

telah

dibuat

orang untuk

memenuhi

kebutuhan bermacam-macam kondisi sumur, seperti kedalaman, temperatur, tekanan dan ini dapat diubah-ubah densitas dan thickening time-nya dalam batas-batas tertentu dengan tambahan

adalah

memberikan

mengubah

kadar air. Additives atau zat-zat

material- material yang ditambahkan pada semen untuk

variasi yang lebih

luas pada sifat-sifat bubur semen agar

memenuhi persyaratan yang diinginkan. Additives ini penting sekali dalam perencanaan bubur semen karena digunakan untuk : 1. Mempercepat atau memperlambat thickening time. 2. Memperbesar strength. 3. Menaikkan atau menurunkan density bubur semen. 4. Menaikkan volume bubur semen. 5. Mencegah lost circulation. 6. Mengurangi fluid loss. 7. Menaikkan sifat tahan lama (durability). 8. Mencegah kontaminasi gas pada semen. 9. Menekan biaya. a. Accelelator Adalah additives yang digunakan

untuk

mempercepat

pengerasan

bubur semen. Penggunaan additives ini terutama untuk penyemenan pada temperatur dan tekanan rendah (sumur yang dibor masih dangkal) yang umumnya

juga karena jarak untuk mencapai target tidak terlalu panjang.

Selain itu juga mempercepat naiknya

strength semen dan mengimbangi

additives lain (seperti dispersant dan fluid loss control agent), agar tidak tertunda proses pengerasan suspensi semennya.

Contoh-contoh additives

yang berlaku sebagai accelerator yang umum digunakan adalah Calcium Chloride, Sodium Chloride, Gypsum, Sodium Silicate dan Sea Water.

Tabel 2.5. Accelerator untuk semen Klas A,B, C, G dan H

Amount Used (wt% of cement)

Accelerator Calcium chloride

2 to 4

(CaCl2 ) (flake, powdered, anhydrous)

3 to 10 *

Sodium chloride (salt - NaCl) Gypsum -

20 to 100

hemyhydrate form (plaster of Paris) Sodium silicate (Na2 SiO2 )

1 to 7.5

Cement dispersant (with

0.5 to 1.0

reduced

water) Sea water (as

-

mixing water) * Percent by weight water

of

b. Retarder Adalah additives yang digunakan

untuk memperpanjang

waktu

pengerasan. Hal ini biasanya dilakukan pada penyemenan sumur yang dalam, dimana temperaturnya tinggi. Additives yang berfungsi sebagai retarders antara lain : Lignosulfonate,

Organic

Acids,

Modified

Lignosulfonate, Carboxy Methyl Hydroxy Ethyl Cellulose. Tabel 2.6. Retarder

Material Used Lignin retarder 1.0% * Calcium lignosulfonate, organic acid

Usual Amount 0.1 to 0.1 to

2.5% * Carboxymethyl Hidroxythyl Cellulose (CMHEC)

0.1 to 1.5%

Saturated salt

14 to 16 lbm/sack of cement

Borax

0.1 to 0.5% *

* Percent by weight of water c. Extender Merupakan additives yang digunakan untuk membuat volume bubur semen menjadi lebih banyak dari setiap sak semenya, karena diperlukan penambahan air. Dengan demikian extenders berfungsi sebagai additives yang dapat mengurangi termasuk

atau menurunkan

extenders adalah

:

density bubur semen.

Bentonite-Attapulgite,

yang

Gilsonite,

Diatomaceous Earth, Perlite dan Pozzolans. Tabel 2.7. Extender

Mate rial

Amount Us e d

Bentonite Diatomaceous earth

2 to 16 wt% of cement 10, 20, 30 or 40 wt% of cement

Gilsonite

1 to 50 lb/sk of

cement Coal

5 to 50 lb/sk of

cement Expanded perlite

5 to 20 lb/sk of cement

Nitrogen Sodium silicate

0 to 70% 1 to 1.75 lb/sk of cement

d. Weighting agents Merupakan additives yang digunakan bubur semen dan biasanya digunakan

untuk

memperbesar

density

pada formasi yang bertekanan

tinggi yang berguna mengurangi kemungkinan terjadinya blow out. yang termasuk dalam additives ini adalah : Hematite, Limenite, Barite dan pasir. Tabel 2.8. Additif Penambah Berat Semen

Material

Amount Used (wt% of cement)

Hematite

4 to 104

Ilmenite (iron-titanium oxide

5 to 100

Barite

10 to 108

Sand

5 to 25

Salt

5 to 16

Cement with dispersant and reduced

0.05 to 1.75

water e. Dispersant Adalah

additives yang

berfungsi

untuk

mengurangi

viskositas

suspensi semen. Pengurangan viskositas atau friksi terjadi karena dispersant mempunya i kelakuan sebagai thinner (pengencer). Hal ini menyebabkan suspensi semen menjadi encer, sehingga dapat mengalir dengan aliran turbulensi walaupun dipompa dengan laju pemompaan yang rendah. Additives yang dapat digunakan adalah Organic Acids, Lignosulfonate, Plymers dan Sodium Chloride. Tabel 2.9. Dispersants

Amount Used

Type of Material

(lb/sack of cement)

Polymer : Blend

0.3 to 0.5

Long chain

0.5 to 1.5

Sodium chloride

1 to 16

Calcium lignosulfonate, organic acid (retarder and dispersant) f.

0.5 to 1.5

Fluid Loss Control Agents Fluid

loss

control

mencegah hilangnya

agent

fasa liquid

adalah

additives

yang

semen ke dalam formasi,

berfungsi sehingga

terjaga kandungan cairan pada suspensi semen. Additives yang termasuk ke dalam fluid Latex.

loss control agents diantaranya polymer, CMHEC dan

Tabel 2.10. Filtration Control Additives

Recommende Type and Fuction of Additives Organic polymer (cellulose) to

d Amount 0.5 to 1.5%

Types of

How

Cement

Handled

All API

Dry

classes

mixed

form micellers

Dry All API

mixed or

classes

with

improve praticle-size distribution

(densified

mixing

and form micelles in the filter cake

)

water

Organic polymers (dispersants) to

Carboxymethyl hydroyethyl cellulose

0.5 to 1.25%

0.3 to 1.0%

to form Micelles

Dry All API

mixed

classes

Dry mixed or

All API Latex additive to form films gal/sack

1.0

classes

with mixing water

Bentonite cement with dispersant to improve particle-size distribution

12 to 16% gel, 0.7 to 1.0% dispersant

API class A, G, or H

Batch mixed

g. Loss Circulation Control Agents Seperti halnya

dengan sirkulasi lumpur

pemboran pada sirkulasi

bubur semen pada penyemenan bisa juga terjadi kehilangan bubur semen. Sehingga di sini perlu ditambahkan

additives untuk menghindari hal

tersebut. Gilsonite dianggap material yang paling baik untuk itu, selain itu juga dapat berfungs i sebagai extenders. Lost Circulation Materials lainnya : Walnut Hulls, Cellophane Flakes dan Nylon Fibers.

Tabel 2.11. Additives Untuk Semen Loss Circulation

Type

Mate rial

Nature of Particle s

Amount Us e d

Wate r Re quire d

Additive s for Controlling Lost Circulation Gilsonite Granular

Lamellted Fibrous

Perlite

Graded

1 to 50 lbm/sack

Expanded

1/2 to 1 cuft/sack

Walnut shells

Graded

1 to 5 lbm/sack

Coal

Graded

1 to 10 lbm/sack

Cellophane Nylon

Flake

1/8 to 2 lbm/sack

Short-fibered 1/8 to 1/4 lbm/sack

2 gal / 50 lbm 4 gal/cuft 0.85 gal / 50 lbm 2 gal / 50 lbm None None

Formulation of Mate rial for Controlling Los t Circulation -

4.8 gal / 100

Gypsum cement

-

Gypsum / portland cement

-

5.0 gal / 100 10 to 20% gypsum lbm

Bentonite cement

-

12 to 16 10 to 25% gel Semisolid or gal/sack

flash setting

lbm

(the silicate is mixed Cement + sodium silicate

-

-

with water before adding cement)

Quick

Bentonite / diesel oil

-

-

-

109

h. Specially Additives Ada

bermacam-macam

sebagai specially

additives,

additives lainnya diantaranya

yang

adalah

dikelompokkan

silika,

mud

kill,

radioactive tracers, fibers, antifoam agent. 

Mud Decontaminant Berfungsi sebagai additives yang menetralisir bubur semen terhadap zatzat kimia

dalam lumpur

paraformaldehyde. Mud kill

pemboran. Contoh mud kill adalah juga memberi

keuntungan

seperti

memperkuat ikatan semen dan memperbesar strength semen. 

Radioactive Tracers Radioactive memudahkan

tracers ditambahkan

ke dalam suspensi semen supaya

operasi logging dalam menentukan

posisi semen dan

mengetahui kualitas ikatan semen. 

Antifoam Agents Adanya foam (busa) dalam suspensi semen sering menyebabkan hilangnya tekanan ditambahkan

pemompaan,

maka

untuk

mencegahnya

antifoam agent. Polypropylene Glycol adalah contoh

antifoam agent yang sering digunakan,

karena selain

efektif juga

harganya murah. Tabel 2.12. Additif Spesial Untuk Semen

Additives

Recommended Quantity

Mud decontaminants Silica flour Radioactive tracers Dyes Hydrazine

1.0% * 30 to 40% * Variable 0.1 to 1.0% * 6 gal / 1.000 bbls

mud Fibers

0.125 to 0.5%

* Gypsum

4 to 10% *

* Percent by weight of cement

110

2.5.

Masalah-masalah Pemboran Terjadinya

permasalahan-permasalahan

pada operasi

pemboran

tidaklah jarang terjadi. Permasalahan-permasalahan tersebut biasanya disebabkan oleh gangguan

terhadap tegangan

tanah (earth stress) di sekitar lubang

bor yang disebabkan pembuatan lubang itu sendiri dan adanya kontaminasi antara lumpur dengan formasi yang ditembus. Permasalahan-permasalahan pemboran itu antara lain problem shale, hilang lumpur, pipa terjepit dan well kick. 2.5.1. Shale Problem Shale adalah serpih batuan sedimen yang terbentuk oleh deposisi dan kompaksi sedimen untuk jangka waktu yang sangat lama. Komposisi dari serpih adalah lempung, lanau, air dan sejumlah kecil quartz dan feldspar. Pada pemboran, apabila menembus

formasi yang tidak kompak maka dapat

mengakibatkan formasi tersebut runtuh dan masuk ke dalam lubang bor. Gejala yang timbul yang sering tampak bila sedang mengalami masalah shale adalah: 1. Tekanan pompa naik. 2. Serbuk bor bertambah. 3. Air filtrasi bertambah banyak 4. Ada banyak endapan serbuk bor di dalam lubang bor. 5. Terjadi gumpalan pada pahat (bit bailing). 6. Terjadi perubahan sifat-sifat lumpur, antara lain : berat lumpur bertambah, viscositas lumpur naik, dan bertambahnya air tapisan. 2.5.1.1.Jenis-Jenis Shale Dalam bentuknya yang lunak, biasanya disebut clay, bila makin dalam, maka karena tekanan dan temperatur yang tinggi endapan ini akan mengala mi perubahan bentuk (consolidation), dan disebut sebagai shale, karena perubahan bentuk proses metamorfosis disebut slate, phylite atau mica schist. Adapun jenis - jenis shale adalah sebagai berikut : 1. Pressured Shale

Lapisan shale yang mengandung lensa pasir, mempunyai tekanan gas yang tinggi. Lapisan ini bila dibor dengan lumpur yang tekanan hidrostatisnya lebih

kecil dari tekanan formasi,

maka akan terjadi longsoran

(sloughing)

dan runtuhan (caving). 2. Bentonic Shale Shale

jenis

ini

mengandung

colloidal

clay

yang

kemampuan

hidrasinya menyerupai bentonite. Hidrasi ini akan menyebabkan bentonic shale memuai ke dalam lubang bor, sehingga menimbulkan bagian yang sempit (tight spot). 3. Fractured Brittle Shale Shale jenis ini sangat rapuh, serta mempunyai

rekahan (fracture) yang

miring. Lapisan ini mudah runtuh ke dalam lubang bor. 2.5.1.2.Sebab-Sebab Terjadinya Shale Problem Penyebab masalah

shale ini dapat dikelompokan

dari segi lumpur

maupun dari segi drilling practice atau mekanis. Beberapa penyebab dari kelompok mekanis antara lain : 1. Erosi, karena kecepatan lumpur di annulus yang terlalu tinggi. 2. Gesekan pipa bor terhadap dinding lubang bor. 3. Adanya penekanan (pressure surge) atau penyedotan (swabbing) pada waktu cabut dan masuk pahat (tripping). 4. Adanya tekanan dari dalam formasi. 5. Adanya air filtrasi atau lumpur yang masuk ke dalam formasi. Kecenderungan lapisan shale untuk runtuh tergantung pada beberapa faktor, antara lain : 1. Kadar clay dalam lapisan shale cukup tinggi (clay mudah mengembang bila kena air tapisan). 2. Kemiringan lapisan shale, semakin besar kemiringannya maka cenderung untuk runtuh pula.

semakin

besar

3. Tekanan kompaksi shale, dimana tekanan kompaksi shale lebih besar dari tekanan hidrostatik lumpur pemboran. 4. Pola aliran turbulen di annulus dapat membantu mengerosi lapisan shale.

Reaksi clay pada cairan terutama tergantung dari jenis clay, ion-ion yang ada dan keadaan fisik

yang bersangkutan.

Karena clay merupakan

material yang reaktif, maka ion-ion yang ditambahkan pada reaksi kimia clay dan air sangat berpengaruh terhadap sifat reaktifnya. Ion yang berubah dapat berupa ion positif maupun negatif. 2.5.1.3.Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Shale Problem Problem shale yang terjadi biasanya dipengaruhi

oleh beberapa

faktor, faktor tersebut dapat dibagi menjadi tiga bagian : 1. Faktor Mekanis Faktor-faktor mekanis

yang mempengaruhi

terjadinya

problem shale

sebagian besar diakibatkan oleh pengaruh erosi yang disebabkan oleh aliran

lumpur pemboran di annulus.

Pengaruh

mekanis

yang lain

adalah pecah/rusaknya serpih yang diakibatkan oleh adanya penekanan (pressure surge)

atau penyedotan (swbbing) pada saat masuk dan cabut

pahat (tripping), dan caving yang diakibatkan oleh pergerakan horizontal lapisan serpih. 2. Faktor Hidrasi Selama sedimentasi, lapisan serpih terkompaksi oleh berat overbuden. Gaya kompaksi ini akan mengeluarkan banyak air yang terserap dan air dari dalam pori batuan serpih. Pemboran lapisan serpih melepaskan gaya kompaksi pada sekitar lubang bor dan sebagai hasilnya akan timbul gaya hidrasi serpih. Hidrasi dapat terjadi jika salinitas air formasi lebih besar daripada salinitas

lumpur pemboran, proses ini dapat menghasilkan gaya

adsorbsi maupun desorbsi. Gaya adsorbsi formasi

pada lapisan

serpih

lebih

timbul

jika

salinitas

air

besar daripada salinitas lumpur

pemboran dan demikian sebaliknya. Adsorbsi air oleh serpih biasanya akan menghasilkan dispersi dan swelling. Dispersi terjadi jika serpih bagi

terbagi-

menjadi partikel-partikel kecil dan masuk ke lumpur pemboran

sebagai padatan (solids). Swelling terjadi akibat peningkatan ukuran dari mineral silika yang menyusun struktur lempung dan jika tekanan swelling

yang timbul ini meningkatkan hoop stress disekitar lubang bor menjadi lebih

besar daripada yield strength serpih, maka destabilisasi lubang bor akan terjadi. Destabilisasi lubang bor ini bentuknya adalah caving. 3. Faktor-faktor selain mekanis dan hidrasi Shale problem telah dihubungkan mempercepat runtuhnya yang miring

serpih ke dalam lubang bor. Lapisan serpih

terbukti lebih mempunyai

dibandingka n lapisan atau

normal.

kecenderungan

serpih horizontal.

geopressure, kandungan

dengan

dengan berbagai macam faktor yang untuk runtuh

Pada serpih yang abnormal

air batuan

lebih

tinggi

Sebagai tambahan, plastisitas

dibandingkan

serpih menjadi tidak

normal (tinggi) sebanding dengan berat overburden. Oleh karena itu, jika pemboran menembus

lapisan

serpih yang abnormal,

serpih ini akan

masuk ke dalam lubang sebagai akibat adanya perbedaan antara tekanan formasi dan tekanan hidrostatik lumpur. 2.5.1.4.Penanggulangan Shale Problem Pada Pemboran Konvensional Penggunaan terjadinya sloughing

oil based mud telah dibuktikan shale,

karena

fasa

minyak

berhasil mengurangi memberikan

adanya

membran di sekitar lubang yang mencegah adanya kontak antara air dan serpih.

Sedangkan

konsentrasi

fasa air dapat

garamnya

sesuai

mempersiapkan dengan lapisan

sedemikian yang

ditembus.

hingga Cara

pencegahan yang lain adalah dengan meminima lka n waktu dibiarkannya lubang

yang mengandung

serpih dalam keadaan tidak dicasing. Sudut

kemiringan lubang harus dikurangi (diusahakan lurus) dan swab serta surge effect harus dikurangi untuk menghindari terjadinya rekahan pada bagian lubang terbuka. Kecepatan fluida yang tinggi di annulus harus dihindari untuk mengura ngi terjadinya erosi lubang dan sloughing shale secara mekanis. 2.5.2. Pipa Terjepit (Pipe Stuck) Pipa terjepit adalah keadaan dimana bagian dari pipa bor atau setang bor (drill collar) terjepit (stuck) di dalam lubang bor. Penyebab terjepitnya

rangkaian pipa bor pada sumur pemboran adalah karena adanya differential sticking maupun

mechanical sticking, jika hal ini terjadi, maka gerakan pipa akan terhambat dan pada gilirannya dapat mengganggu kelancaran operasi. 2.5.2.1.Jenis – Jenis Pipa Terjepit Masalah pipa terjepit ini biasanya diklasifikasikan sebagai berikut : 1. Differential Pipe Sticking Jenis jepitan ini terjadi oleh karena beberapa faktor. Faktor-faktor yang menyebabkan differential pipe sticking adalah beda tekanan hidrostatik dari kolom lumpur

melebihi tekanan dari formasi yang permeable dan

penambahan luas kontak antara rangkaian pipa dasar lubang bor dengan dinding lubang.

Gambar 2.26. Differential Pipe Sticking

2. Mechanical Sticking (Jepitan Mekanis) Pipa dapat terjepit secara mekanis bila : 1. Keratan bor atau formasi yang mengalami sloughing annulus

menyumbat

disekitar rangkaian bor. 2. Rangkaian bor diturunkan terlalu cepat sehingga menghantam bridge atau tight spot atau dasar lubang. 3. Ditarik masuk ke dalam lubang kunci (key seat).

3. Key Seating Selama

pemboran,

tension (tertarik)

drill

pipe selalu

dijaga

dan pada saat memasuki

berada dalam keadaan

bagian dog leg, drill pipe

berusaha untuk menjadi lurus, sehingga menimbulkan gaya lateral seperti ditunjukkan pada Gambar 3.70. Gaya lateral ini mengakibatkan sambungan drill pipe (tool t) menggerus formasi yang berada pada busur dog leg, dan menimbulkan

lubang baru sebagai akibat diputarnya

rangkaian

pemboran. Lubang ini disebut sebagai “Key Seat”. Key-set ini hanya dapat terbentuk jika formasi yang ditembus lunak dan berat yang

tergantung

dibawah dog leg cukup besar untuk menimbulka n gaya lateral.

Gambar 2.27. Perkembangan Key Seat

2.5.2.2.Pencegahan Problem Pipa Terjepit Differential sticking biasanya terjadi tanpa gejala sebelum jepitan, sehingga perlu diusahakan tindakan pencegahan yaitu dengan : 1.

Mengurangi

berbedaan tekanan,

hal ini

berarti membor

dengan

overbalance pressure yang minimum sekedar untuk mengimbangi tekanan formasi dan memungkinkan terjadinya efek surge dan swab. 2.

Mengurangi daerah kontak, karena ketebalan formasi berpori tidak dapat diubah secara fisik,

maka daerah kontak hanya bisa dikurangi dengan

mengura ngi ketebalan mud cake.

3.

Karena luas daerah kontak dan faktor gesekan berbanding lurus dengan waktu, semakin jarang atau sedikit rangkaian bor berada dalam keadaan statis

(diam) akan semakin

mengurangi

kemungkinan

terjadinya

differential sticking. 4.

Minyak

dan walnut bulls dapat digunakan

untuk mengurangi

faktor

gesekan pada saat membor formasi yang berpotensi mengalami differential sticking. Sedangkan untuk mencegah terjadinya mechanical pipe sticking, tight spot harus direaming sebelum melakukan pemboran bagian (section) lubang yang baru. Untuk menghindari terjadinya key seat dapat dilakukan dengan mencegah lubang membentuk

dog leg (pembelokan

mendadak).

Untuk

sumur yang miring maka disarankan pembelokan maksimumnya 3 O/100 ft dan KOP dipilih pada lapisan yang keras. Ada beberapa teori yang menerangkan penyebab deviasi lubang bor seperti yang diilustrasikan pada Gambar 3.70., yaitu : 1. Anisotropic Formation Theory Pemboran pada formasi dengan perlapisan seragam, bit akan mengarah pada arah resultan gaya - gaya yang bekerja pada bit, sedangkan untuk formasi yang mempunyai tingkat kekerasan tidak sama maka kesanggupan bit untuk ke arah yang tegak lurus atau mendatar pada bidang perlapisan adalah berbeda. Hal ini menyebabkan bit tidak lagi searah gaya resultan, sehingga menyebabkan deviasi lubang. 2. Formation Drillability Theory Pada formasi dengan perlapisan yang berganti - ganti dari keras ke lunak atau sebaliknya,

kecepatan pengeboran akan berbeda dan menyebabkan

beban bit ditahan tidak merata pada kedua sisinya.

Perubahan up-dip

apabila mengebor dari formasi keras ke lunak dan down-dip apabila mengebor dari formasi lunak ke keras. 3. Miniatur Whipstock Theory Formasi dengan perlapisan yang miring, maka lubang bor cenderung akan tegak lurus dengan bidang perlapisan.

4. Drill Collar Moment Theory Bila mengebor dari formasi keras ke lunak, WOB tidak terdistribusi secara merata didasar lubang, menerima

dimana

batuan yang lebih

beban yang lebih besar sehingga

Moment ini akan merubah panjang

besar akan

terjadi moment

pendulum

ke titik

pada bit. tangensial.

Akibatnya gaya sisi (side force) tidak sama besar terjadi pada bit dan akan menyebabkan deviasi lubang bor. 5. Formasi dengan Kemiringan Besar Formasi dengan kemiringan

bidang perlapisan

> 40 O, maka bit akan

cenderung untuk mengikuti bidang perlapisan. 6. Adanya Gua atau Rekahan Adanya gua atau rekahan dapat menyebabkan bit mengikuti arah yang lebih mudah unutk ditembus. Sementara

pengaruh

gaya mekanis

(lebih

bersifat

operasional)

dapat disebabkan karena drill colar yang kurang kaku sehingga melengk u ng, beban (WOB) yang berlebihan sehingga melengkung, dan pengaruh perubahan BHA.

mudah

drill pipe mudah

Gambar 2.28. Pengaruh Formasi Pada Deviasi Lubang

2.5.2.3.Penanggulangan Problem Pipa Terjepit Walaupun sudah dicegah seperti cara-cara diatas, tetapi rangkaian pipa bor tetap

terjepit,

maka

ada beberapa metode

yang

dapat digunakan

untuk membebaskan rangkaian pipa yang terjepit tersebut. Beberapa metode yang umum digunakan adalah sebagai berikut :

a. Pengurangan tekanan hidrostatik Metode yang biasanya dilakukan

untuk mengurangi tekanan hidrostatik

lumpur adalah pipa-U (U-Tube). Tekanan hidrostatik dengan cara memompakan lumpur rendah,

atau dengan memompakan

mempunyai annulus

baru dengan densitas yang lebih sejumlah

kecil

specific gravity (SG) rendah.Rangkaian

antara rangkaian

dapat dikurangi fluida

yang

pipa bor dengan

dan formasi dianggap sebagai pipa U, dengan

bit sebagai penghubung, sebagaimana digambarkan pada Gambar 2.29.

Gambar 2.29. Konfigurasi Pipa U Sumur

b. Perendaman dengan fluida organik Fluida

organik

biasanya

disemprotkan

sepanjang

daerah

jepitan

untuk mengurangi ketebalan mud cake dan faktor gesekan. Campuran antara minyak solar dan surfactant adalah fluida yang banyak digunakan karena kemampuannya untuk membasahi sekeliling pipa yang terjepit dan karena itu menciptakan

lapisan

menurunka n koefisien

tipis

antara pipa dan mud cake. Hal ini

gesek, dan pada akhirnya

akan meningkatkan

efektivitas usaha-usaha mekanis untuk membebaskan pipa.

Metode yang biasanya terjepit secara mekanis

dilakukan

adalah

dengan

untuk usaha

membebaskan

pipa yang

menggerakkan

pipa baik

diputar maupun ditarik atau dengan mengaktifkan jar, apabila rangkaian pipa dilengkapi dengan jar. Jika metode ini gagal, biasanya disemprotkan fluida organik

dan kemudian prosedur yang telah disebutkan tadi diulangi. Jika

usaha tersebut belum berhasil, maka pipa haru dilepaskan dengan cara back off.  Operasi back-off Bila tidak ada metode seperti di atas yang berhasil membebaskan pipa yang terjepit, maka operasi back-off adalah pilihan terakhir yang dilakukan. Operasi back-off mencakup pelepasan bagian pipa yang masih bebas dari dalam lubang. Hal ini secara efektif berarti melepaskan rangkaian pemboran pada atau di atas daerah jepitan

dan pengangkatan

bagian pipa yang

masih bebas dari dala m lubang. Untuk mengatasi key seat, lubang harus di-reaming dan jika digunakan jar, maka dilakukan jar up (ke atas). Fluida organik dapat disemprotkan untuk mengurangi dilakukannya

gesekan

sekitar

key seat sehingga

usaha untuk menggerakkan

memungkinkan

pipa. Key seat ini dapat dicegah

dengan membor lubang lurus atau menghindari perubahan mendadak sudut kemiringan atau sudut arah lubang pada sumur berarah. 2.5.3. Hilang Lumpur (Lost Circulation) Hilang lumpur adalah peristiwa hilangnya lumpur pemboran masuk ke dalam formasi. Hilang lumpur tejadi karena dua faktor, yakni : faktor mekanis dan faktor formasi. 2.5.3.1.Sebab-Sebab Lost Circulation 1. Faktor Mekanis Hilang lumpur

terjadi jika tekanan hidrostatik

lumpur naik hingga

melebihi tekanan rekah formasi, yang akan mengakibatkan adanya crack (rekahan) yang memungkinkan lumpur (fluida) mengalir ke dalamnya. Pada lubang

bagian permukaan,

dapat menyebabkan washout

hilang

lumpur

atau hilang

sirkulasi

yang besar, yang dapat menyebabkan menjadi ambles.

Laju

penembusan

rig pemboran yang digunakan yang

tinggi

akan menghasilkan

keratan bor yang banyak dan bila tidak terangkat dengan cepat akan menyebabkan

kenaikan densitas lumpur

yang pada akhirnya akan

menaikkan tekanan hidrostatik.. Oleh karena itu, diperlukan pengamatan sifat-sifat lumpur pemboran yang teliti untuk mendeteksi adanya kenaikan densitas lumpur yang tiba-tiba. Hilang lumpur

juga terjadi sebagai akibat kenaikan tiba-tiba dari

tekanan hidrostatik lumpur yang disebabkan kenaikan berat lumpur yang mendadak atau gerakan kasus hilang

pipa.

Pada lubang

intermediate, kebanyakan

lumpur disebabkan karena memasuk i zona deplesi dimana

tekanan reservoirnya lebih kecil daripada formasi diatasnya,

kenaikan

tiba-tiba dari tekanan hidrostatik lumpur sebagai akibat surging effect dapat merekahkan formasi yang lemah dan akan menyebabkan terjadinya hilang sirkulasi. 2. Faktor Formasi Dilihat dari segi formasinya, maka hilang lumpur dapat disebabkan oleh: a. Coarseley Formation

Permeable

Contoh dari jenis formasi ini adalah pasir dan gravel. Namun tidak semua jenis formasi ini menyerap lumpur. Untuk dapat menyerap lumpur perlu keadaan, antara lain tekanan hidrostatis lumpur harus lebih besar daripada tekanan formasi, disamping ada pengertian

bahwa lumpur

formasi harus permeabel, mampu masuk ke dalam

formasi bila diameter lubang atau pori-pori sedikitnya tiga kali lebih besar dari diameter butiran atau partikel padat dari lumpur. b. Formation Hilang

Cavernous lumpur

ke dalam

reef,

gravel

ataupun

formasi

yang

mengandung banyak gua-gua sudah dapat diduga sebelumnya. Gua-

gua

ini

dolomite).

banyak terdapat pada formasi batu kapur (limestone

dan

c. Fissures, Faults

Fracture,

Ini merupakan celah-celah atau rekahan dalam formasi.

Bila hilang

lumpur tidak terjadi pada formasi permeabel ataupun batuan kapur, biasanya ini terjadi karena celah-celah atau retakan tersebut. Fracture ini dapat terjadi alamiah tetapi dapat juga terjadi karena sebab-sebab mekanis

(induced fractures). Hal ini dapat terjadi misalnya karena

penekanan (pressure surge) pada waktu masuk pahat, ataupun kenaikan tekanan karena drilling practice yang tidak benar, misalnya

tekanan

pompa yang terlalu tinggi, lumpur terlalu kental, gel strength terlalu besar. Dapat juga karena perlakuan yang kurang menjalankan

pompa secara mengejut,

sesuai,

misalnya

tekanan pompa yang terlalu

tinggi, lumpur terlalu kental, gel strength terlalu besar. 2.5.3.2.Penentuan Letak Lost Circulation Biasanya

jika terjadi hilang

lumpur

selama

dilakukan

operasi

pemboran, lost ciculation material (LCM) akan disemprotkan sepanjang zona yang diduga menjadi tempat hilang lumpur untuk mengatasinya. Akan tetapi, pada kasus Lost Circulation yang parah, penentuan letak zone hilang lumpur (thief) harus ditentukan agar cara mengatasinya lebih efektif. Ada beberapa metode yang telah terbukti berhasil digunakan dalam hal ini antara lain: 1. Temperature Survey Alat perekam suhu diturunkan

ke dalam lubang

dengan menggunakan

wireline untuk memberikan data suhu pada kedalaman tertentu. Pada kondisi

normal, kenaikan temperatur akan berbanding lurus dengan

kenaikan kedalaman. Sebelumnya akan didapatkan base log (log dasar). Kemudian lumpur dingin dipompakan menyebabkan

peralatan

ke dalam

lubang

dan akan

survey merekam temperatur yang lebih rendah

daripada sebelumnya, sampai pada “thief” dimana terjadi hilang lumpur. Log suhu yang baru akan menunjukka n anomali sepanjang “thef” dan letak zone ini dapat ditentukan

dari pembacaan kedalaman dimana terjadi

perubahan garis pada gradiennya.

Gambar 2.30. Prinsip Temperatur Survey

2. Radioactive Tracer Survey Pertama

kali

gamma

radioaktivitas formasi

ray

log

normal

dijalankan

untuk

dan bertindak

mendapatkan

sebagai dasar untuk

perbandingan. Kemudian sejumlah kecil bahan radioactive dimasukkan ke dalam lubang

disekitar daerah dimana kemungkinan

Gamma Ray Log yang kedua kemudian dijalankan dengan log dasar (gamma

terdapat “thief". dan dibandingkan

ray pertama). Titik (kedalaman) terjadinya

hilang lumpur ditunjukan dengan penurunan radioaktivitas log kedua yang disebabkan karena bahan radioaktif yang kedua hilang (masuk) ke formasi. 3. Spinner Survey Kumparan yang dipasang pada ujung kabel diturunkan ke dalam lubang untuk menentukan kemungkinan letak zone hilang lumpur. Kumparan ini

akan berputar

kemungkinan

karena

adanya

gerakan

vertikal

lumpur

yang

terjadi karena di dekat “thief”. Kecepatan rotor direkam

dalam sebuah film

sebagai rangkaian

titik

dan spasi.

Metode ini

terbukti tidak efektif jika digunakan sejumlah besar LCM dalam lumpur.

2.5.3.3.Klasifikasi Zona Lost Circulation Zona Lost Circulation dapat diklasifikasikan

menjadi : Seepage

Loss, Partial Loss, Complete Loss. 1. Seepage Loss Seepage loss adalah apabila hilang lumpur dalam jumlah relatif kecil, kurang dari 15 bbl/jam (40 lpm) dapat terjadi pada setiap jenis formasi yang terdiri dari pasir porous dan gravel, rekah alami (natural fracture) dan pada formasi yang terdapat rekahan (batu gamping) serta induced fracture (rekah bukan secara alami). 2. Partial Loss Partial loss adalah hilang lumpur dalam jumlah yang relatif besar, lebih besar dari 15 bbl/jam atau sekitar 15 – 500 bbl/jam (40 – 1325 lpm). Dapat terjadi umumnya pada jenis formasi yang terdiri dari pasir porous dan gravel, serta kadang-kadang terjadi pada batuan yang mengandung rekahan (natural fracture dan fracture induced). 3. Complete Loss Complete loss adalah lumpur tidak keluar kembali dari lubang bor. Dapat terjadi pada formasi batupasir gravel, rekah secara alami (natural fracture) dan pada formasi yang banyak terjadi rekahan. 2.5.3.4. Pencegahan Lost Circulation Pengamatan

menunjukkan

bahwa sekitar 50% dari hilang

lumpur

terjadi karena induced fracture. Dalam hal ini hilang lumpur dapat terjadi di mana-mana. Dengan demikian pencegahan lebih murah daripada mengatasi hilangnya lumpur bila sudah terjadi. Hal yang perlu diingat untuk pencegahan antara lain : 1. Berat lumpur Berat lumpur perlu dijaga agar tetap minimum, agar mampu mengimba ngi tekanan

formasi.

mengakibatka n

Serbuk

bor

yang

ada

di

annulus

juga

penambahan

berat lumpur.

Jadi pembersihan

lubang

bor memegang

peranan penting. 2. Viscosity dan gel strength Gel strength juga dijaga agar tetap kecil.

Gel strength

yang besar

memerluka n tenaga yang besar pula untuk memecah gel tersebut, yang dapat mengakibatka n pecahnya formasi. Disarankan agar meja putar digerakkan dulu sebelum menjalankan pompa, dan menjalankan pompa jangan mengejut. 3.

Pada waktu masuk pahat, agar dihindari terjadinya “pressure surge” untuk mencegah pecahnya formasi. Juga pada saat mencabut pahat agar dihindar i terjadinya swab.

4.

Agar dipakai lumpur

yang baik, stabil.

Hal ini dapat mengurangi

pengaruh negatif lumpur, seperti caving, sloughing, bridging.

5. Bila diperkirakan akan terjadi hilang lumpur, lumpur dapat ditambah dulu dengan bahan penyumbat (Lost Circulating Material, LCM) yang lembut, misalnya 5 lbs/bbl walnut shells, mica. Bahan penyumbat yang lembut ini dapat disirkulasikan dengan lumpur dan dapat lewat mud screen.

6. Pemakaian casing protector dapat menambah pressure loss di annulus, jadi menambah tekanan pada dasar lubang bor (Dynamic BHP). Jadi agar diperiksa bahwa casing protector dalam keadaan baik. 2.5.3.5.Penanggulangan Lost Circulation Cara menanggulangi

hilang lumpur

ini sangat berbeda antar satu

dengan yang lain, tergantung dari sebab-sebab, sifat-sifat formasi dan lain sebagainya. Hilang lumpur dapat ditanggulangi dengan du acara, yaitu:

1. Teknik Penyumbatan Dalam

menghadapi

bahan penyumbat.

hilang

Dimana

lumpur

(lost

circulation)

bahan penyumbat

ini

dapat terdiri

dipakai dari lost

circulation material (LCM) serta bahan - bahan khusus. Lost circulation material dapat dibagi dalam 3 jenis, yaitu : a. Material fibrous, terdiri leather

dari kapas kasar, serat rami,

serat kayu,

flock, fiber seal dan chip seal. Material jenis ini umumnya sedikit kaku dan cenderung memaksa masuk ke dalam rekahan yang besar. Jika lumpur mengandung konsentrasi yang cukup tinggi dari material fibrous, kemudian dipompakan masuk ke dalam lubang bor, maka timbul tahanan gesekan yang cukup besar akan berkembang dan berfungsi sebagai penyumbat aliran. b.

Material flakes, terdiri dari mika (halus dan kasar), vermicullite dan kwik seal (kombinasi serabut dan keping - kepingan). disirkulas ika n ke dalam lubang dimuka

formasi,

Material ini apabila

bor akan terletak

melintang

lurus

dan selanjutnya akan menutup rekahan yang ada. Jika

cukup kuat dalam menahan tekanan kolom lumpur, maka material ini akan membentuk filter cake yang luas dan kompak, tetapi apabila tidak cukup kuat menahan tekanan kolom lumpur, maka material ini akan terdorong masuk ke dalam formasi.

c.

Material granular terdiri dari nut shells, nut plug, tuff plug, kulit kelapa sawit dan lain sebagainya. disumbat

oleh material

Besarnya ukuran dari rekahan yang dapat jenis

granular

adalah

lebih

besar jika

dibandingkan dari jenis lost circulation material lainnya. Perlu diketahui bahwa

dalam

penggunaan

dikombinasikan sedang dan kasar).

lost circulation material (LCM) ini dapat

dari berbagai jenis dan ukurannya

(dari yang lembut,

Teknik penyumbatan dengan menggunakan lost circulation material ini dapat digunakan untuk semua jenis zona lost, terutama untuk seepage lost, partial lost dan complete lost. Keuntungan menggunakan lost

dari penyumbatan

dengan

circulation material dapat membentuk

lebih banyak permanen brigde di

dalam formasi yang rekah dan material penyumbat tidak mudah tererosi oleh adanya pergerakan fluida dan pipa di dalam lubang bor.

Gambar 2.31. Pengaruh Konsentrasi LCM Terhadap Besarnya Penyumbatan Rekahan

a. Teknik Penyumbatan Lost

Seepage

Seepage lost adalah bila hilang lumpur dalam jumlah yang relatif kecil, kurang dari 15 bbl/jam. Usaha-usaha yang dapat dilakukan : 1.

Pengeboran dilanjutkan

terus, dengan mengurangi

densitas agar

supaya serbuk bor dapat menyumbat pori - pori di tempat hilangnya lumpur. 2. Apabila diperlukan dapat ditambahkan bahan penyumbat yang halus sekitar 5 lbs/bbl lumpur melalui mud screen. 3.

Apabila belum berhasil, bit diangkat sampai pada casing shoe, lalu ditunggu walaupun sirkulasi dihentikan sementara, dengan harapan serbuk bor dapat menyumbat.

4. Selama melakukan kegiatan tersebut agar berhati-hati terhadap pengaruh pressure surge dan mengurangi tekanan pompa yang terlalu besar.

b. Teknik Penyumbatan Partial Lost Apabila terjadi partial lost, yaitu hilang lumpur yang relatif besar (lebih dari 15 bbl/jam). Maka usaha-usaha yang dapat dilakukan adalah : 1. Mengurangi

berat lumpur,

tekanan pompa dan menunggu

periode pengeboran selanjutnya. 2. Dapat dilakukan dengan menambahkan bahan penyumbat, metode

dengan

“Batch method”. Kita siapkan bahan penyumbat dari berbagai macam jenis serta ukuran, kira - kira sebanyak 25 - 35 lb/bbl dan menyiapkan lumpur khusus untuk membawa bahan - bahan tersebut sebanyak 200 bbl dan disirkulasikan. Apabila hilang lumpur semakin banyak, maka jumlah

dan ukuran

Pemompaan

bahan

bahan

penyumbat

dapat

ditambahkan.

itu dilakukan ketika bahan penyumbat sampai

disekitar bit. Jika tidak berhasil dengan menggunakan

metoda batch

ini, maka dapat diulangi sampai sirkulasi kembali normal. c. Teknik Penyumbatan Complete Lost Apabila

terjadi complete lost berarti terjadi pengurangan

tekanan

hidrostatik dari lumpur, maka hal ini akan bisa berbahaya untuk proses pengeboran selanjutnya. menambahkan

sejumlah

Usaha

yang

dapat kita lakukan

air pada lubang

annulus,

dengan

tapi juga harus

diperhitungkan volume dari kolom air di lubang bor, tekanan hidrostatik lumpur serta kondisi densitas maksimum yang dapat ditahan oleh formasi tersebut dalam keadaan statis. Pada keadaan ini sebaiknya pipa bor tetap berputar untuk

menghindari

agar pipa tidak terjepit. Berat

lumpur

maksimum juga perlu diperhitungkan dengan menggunaka n persamaan berikut :

dimana :

(D H) x Wlump ur h x Wmax  Wair D

.......................... (2-11)

Wmax = berat lumpur maksimum yang dapat ditahan dalam keadaan statis, lbs/gal.

Wmud = berat lumpur semula, lbs/gal.

D ft.

= kedalaman sumur,

H ft.

= tinggi kolom cairan,

Bila keadaan memungkinkan maka densitas lumpur dapat diturunkan di bawah Wmax

, maka

memperbaik i lumpur

pengeboran

dapat dilanjutkan

serta ditambahkan

dengan

bahan penyumbat

yang

halus. Jika densitas lumpur tidak dapat diturunkan maka lubang bor disumbat terlebih dahulu sebelum pemboran dilanjutkan lagi.

Gambar 2.32. Pengisian Rekahan Dengan LCM

d. Bahan - bahan Khusus Dalam menanggulangi bahan - bahan khusus,

hilang

lumpur

ini dapat pula kita gunakan

antara lain adalah high fliter lost slurry,

bentonite diesel oil slurry dan bentonite diesel oil cement slurry serta semen. Adapun penggunaan

bahan - bahan ini

untuk

mengatasi

semua jenis zona lost, terutama untuk partial lost dan complete lost. Untuk partial lost, apabila tidak dapat diatasi dengan menggunakan lost

circulation material, maka dapat diatasi dengan memakai high

filter lost slurry.

2. Teknik Penyemenan Apabila pencegahan problem hilang lumpur ternyata tidak berhasil maka untuk mengatasinya

dapat kita lakukan dengan penyemenan.

penyemenan ini dapat dikerjakan disemua problem hilang lumpur dengan

penyemenan

Program

zona lost. Cara mengatasi menggunakan

prinsip

keseimbangan kolom fluida, caranya adalah sebagai berikut : a. Mengangkat levelnya. b.

bit dan mengukur

statik mud

Menempatkan cementing sub pada drill pipe (DP) dan memilih jenis slurry cement yang sesuai dengan zona lost.

c. Menentukan lumpur. d.

tempat hilang

Memasukkan drill pipe dan cementing sub ke dalam lubang bor dimana cementing sub terletak kira - kira 50 ft di atas zona lost, dan memompakan cement slurry.

2.5.4. Well Kick dan Semburan Liar Semburan liar atau “Blow Out” ini adalah peristiwa mengalirnya fluida formasi

dari dalam sumur

secara tidak terkendali.

Kejadian ini

dimulai dengan masuknya sedikit gas dari formasi ke dalam lubang bor, yang biasanya disebut well kick. Bila well kick tidak bisa diatasi secara baik maka dapat terjadi semburan liar. 2.5.4.1.Sebab-Sebab Terjadinya Well Kick Sebab- sebab terjadinya tekanan hidrostatik

kick,

secara garis

besar adalah

bila

lumpur lebih kecil daripada tekanan formasi. Adapun

sebab-sebab tekanan hidrostaik

lumpur

tidak dapat mengimbangi

tekanan

formasi adalah : 1. Berat jenis Lumpur pemboran turun. Dalam hal ini tekanan hidrotatis lumpur lebih kecil daripada tekanan formasi. Ph = 0.052 x D x w .................................................... (2-12) dimana: Ph psi. D ft.

= tekanan hidrotatis lumpur, = kedalaman lubang bor,

w

= berat lumpur, lbs/gal.

Berat jenis lumpur

turun diakibatakan bercampurnya

fluida formasi

dengan lumpur bor. Masuknya fluida formasi ke dalam lubang bor akan menyebabkan berat lumpur turun. Masuknya fluida lumpur pemboran dapat disebabkan karena: a.

Swabbing effect, terjadi apabila pencabutan pemboran terlalu

rangkaian

peralatan

cepat. Ruang dibawah pahat yang ditinggalkan

oleh drill string menjadi kosong dan fluida formasi akan terhisap ke dalam lubang sumur. Ditambah lagi dengan viscositas lumpur yang besar (lumpur kental), maka gerakan lumpur yang ada di atas pahat terlambat mengisi ruangan di bawah pahat. Akibat masuknya formasi

ke dalam lubang

dan bercampur dengan

fluida

lumpur

bor,

menyebabkan berat jenis lumpur akan turun hal ini dapat menurunkan tekanan hidrostatik lumpur bor. b. Menembus formasi gas, pada waktu menembus formasi gas, cutting yang dihasilkan

mengandung

gas,

walaupun

pada mulanya

tekanan

hidrostatik lumpur dapat membendung gas supaya tidak masuk ke dalam lubang sumur, tetapi gas dapat masuk

ke dalam lubang

bersama

cutting. Gas keluar dari cutting masuk ke dalam lumpur, makin lama gas makin banyak sehingga dapat menurunkan berat jenis dari lumpur bor. Kalau hal ini terjadi, maka tekanan hidrostatik lumpur tidak dapat lagi membendung masuknya gas ke dalam sumur secara lebih besar. 2. Tinggi kolom lumpur turun Bila formasi pecah atau ada celah-celah atau rekah-rekah pada lapisan di dalam lubang,

maka lumpur bor akan masuk ke dalam lapisan yang

pecah atau bercelah tersebut. Akibat turunnya

tinggi kolom di annulus

tersebut, maka tekanan hidrostatik lumpur juga akan turun pula. Adapun yang menyebabkan lumpur bor masuk ke dalam formasi yaitu : a. Squeeze effect, jika pemboran (drill string) terlalu

sewaktu

menurunkan

cepat, maka lumpur

rangkaian

yang

peralatan

berada di bawah

rangkaian (bit) terlambat naik ke annulus diatas bit. Ini menyebabkan lumpur di bawah bit tertekan ke formasi, rangkaian bor dengan lubang

karena kondisi antara

bor seperti sebuah piston. Squeeze effect dapat mengakibatkan pecahnya formasi dan lumpur bor akan masuk ke dalam formasi. b. Berat jenis lumpur yang tinggi, digunakan tinggi,

karena berat jenis lumpur yang

maka tekanan hidrostatik

lumpur

menjadi

besar. Bila

menemui lapisan yang tekanan rekahnya kecil, maka formasi akan rekah sehingga lumpur dapat masuk ke dalam formasi. c.

Viskositas lumpur yang tinggi, bila viskositas lumpur tinggi, maka disaat sirkulasi pressure loss di annulus cukup tinggi. Hal ini dapat mengakibatka n formasi pecah bila formasinya tidak kuat.

d. Gel strength lumpur yang tingg, gel strength sangat penting disaat tidak ada sirkulasi,

karena dapat menahan cutting dan menjaga material

pembawa lumpur tidak menumpuk di dasar lubang. Jika gel strength terlalu tinggi, untuk memerlukan sanggup

memulai

sirkulasi

kembali

setelah

berhenti

tenaga pompa yang cukup besar. Bila formasi tidak

menahan

tekanan pompa yang besar, maka formasi akan

pecah. e. Pemompaan yang mengejut, akan dapat menyebabkan formasi pecah, bila formasi tidak kuat. Disaat bit menembus formasi yang telah rekah akibat pemompaan yang mengejut, maka lumpur akan mengisi rekahan dan celah tersebut, sehingga jika lumpur masuk ke formasi cukup besar, permukaan lumpur

di annulus

akan turun

dan selanjutnya

tekanan hidrostatik akan turun. 3. Hilang lumpur Hilang lumpur

pada saat tertentu terlalu

besar, sehingga

permukaan

lumpur dalam lubang bor turun, dan tekanan hidrotatis lumpur

dapat

menjadi lebih kecil daripada tekanan formasi. Hilang lumpur ini dapat terjadi

karena

porositas formasi

terlalu

besar, formasi

yang bergua

(cavernous), mungkin pula karena ada celah-celah atau rekahan di dalam formasi.

4. Abnormal pressure Adakalanya pemboran menembus formasi dengan tekanan sangat tinggi, dan melebihi tekanan hidrotatis lumpur. 2.5.4.2.Peralatan Deteksi Well Kick Peralatan standard yang digunakan untuk mendeteksi adanya well kick terdiri dari : 1. Pit level indikator, dipakai level-measuring transducer pada setiap tangki lumpur, sehingga volume lumpur di tangki selalu dapat di catat. 2. Pump stroke counter, alat penghitung jumlah langkah pompa ini sangat perlu untuk pengendalian kick atau semburan liar. 3. Flow indicator, pada flow line untuk mengamati adanya atau besarnya aliran pada flow line. 4. Trip tank, untuk mengamati jumlah lumpur yang keluar atau masuk lubang bor pada waktu operasi cabut atau masuk pahat. 5. Gas chromatograph, untuk menganalisa gas. Dalam hal inilah

peralatan

mengatasi kick dan semburan.

semburan

liar akan berfungsi

untuk

Untuk itu diperlukan peralatan yang baik

dan mempunya i tekanan kerja yang sesuai. 2.5.4.3.Metode Penanggulangan Well Kick Apabila

terjadi

kick,

maka

well

killing

penangulangannya. Adapun hal-hal yang perlu dilakukan

adalah

bila terjadi kick

adalah sebagai berikut : 1. Bila terjadi saat pemboran berlangsung : a. Menghentikan pompa. b. Mengangkat kelly di atas BOP. c. Menutup BOP dengan semua choke terbuka (menghindarkan adanya shock karena tekanan). d. Menutup choke perlahan (bila tekanan permukaan memungkinkan). e. Mencatat Pdp dan Pann.

cara

f.

Mencatat kenaikan lumpur di

permukaan. g. Menyiapkan untuk sirkulasi. 2. Bila terjadi selama pengangkatan pipa : a. Memasang full opening valve di drill string, lalu tutup. b. Memasang back pressure valve. c. Membuka full opening valve. d. Menutup BOP dengan choke terbuka. e. Menutup choke perlahan, bila tekanan memungkinkan. f.

Mencatat Pdp dan Pann dan kenaikan

lumpur. g. Stripping dan kemudian siap untuk sirkulasi. Setelah diketahui bahwa terjadi kick sumur

harus segera ditutup.

Setelah semua persiapan cukup maka tahap selanjutnya adalah mematikan sumur. Pada proses mematikan sumur ini dipakai prinsip bahwa tekanan pada dasar lubang bor harus konstan. Dalam hal ini tekanan pada dasar lubang sumur sama dengan tekanan formasi. Ada pula pendapat dipakai tekanan tambahan S (overbalance) antara 100 – 150 psi terhadap formasi, Pada Pbh = Pf + S. dalam pembicaraan ini selanjutnya dipakai Pbh = Pf. Dalam proses mematikan sumur ini diambil beberapa asumsi : 1. Pressure drop di annulus dianggap terlalu kecil dibandingkan dengan pressure drop di dalam pipa bor, dan perubahan presure drop di annulus juga dianggap terlalu kecil dan diabaikan. 2. Lubang bor dianggap dalam keadaan baik, tidak runtuh atau membesar. Untuk menaikkan

berat jenis lumpur

yang akan digunakan

menanggulangi kick ada berbagai macam metode, antara lain : 1. Metode Driller Cara ini sering disebut pula sebagai “Two-Circulation Method”, dengancara sebagai berikut :

untuk

Sirkulasi ke-1

: keluarkan cairan kick dari dalam lubang bor dengan

lumpur lama. Sirkulasi ke-2 atau

: lubang bor dianggap dalam keadaan baik, tidak runtuh

membesar. Profil

tekanan pada pipa bor pada casing

dan drill pipe dapat

ditunjukka n pada Gambar 2.33. Tampak pada gambar tersebut bahwa tekanan pada drill pipe harus dijaga agar tetap konstan. Hal ini dapat diperoleh dengan mengatur choke. Sementara itu cairan kick harus diberi kesempatan

untuk

mengembang

agar tekanan pada dasar lubang tidak

terlalu besar. Tetapi pengembangan cairan kick berarti pengurangan volume lumpur, yang juga berarti pengurangan tekanan hidrostatis lumpur, yang juga berarti kenaikan tekanan pada casing. Pbh = P hl + P hi + Pc ................................................. (2-13) dimana:

Pbh

= tekanan pada dasar lubang.

Phl

= tekanan hidrostatis

lumpur. Phi

= tekanan hidrostatis cairan kick.

Pc

= tekanan pada casing/choke manifold.

Untuk perhitungan dalam mematikan kick ini biasa dipakai “kill work sheet”, yang merupakan rincian pola pemompaan terutama pada tahap 1.

Gambar 2.33. Profil Tekanan Casing dan Drillpipe Pada Drillers Method

2. Wait and Weight Method Cara ini sering juga disebut “One-Circulation Method” atau juga “Engineer’s Method”. Intinya adalah : a. “Wait” atau tunggu, selama membuat lumpur berat. b. Sirkulasikan cairan kick keluar dari lubang bor dengan lumpur berat. Asumsi-asumsi yang dipakai sama seperti drillers method. Tekanan pompa adalah sebagai berikut : Ps0 = Pkr0 + SIDP ....................................................... (2-14) W1 Psa = Pkr1 = W xPkr

0

................................................ (2-15)

0

Dalam

hal ini

perlu

dicatat,

bahwa tekanan di annulus

berkurang

dibanding dengan driller’s method karena pada tahap kedua lumpur berat telah masuk ke dalam annulus.

Gambar 2.34.. Profil Tekanan Casing dan Drillpipe Pada Wait and Weight Method

3. Metode Concurent Cara ketiga

adalah

dilakukan dengan memompakan

Metode Concurent. Dalam memompakan

lumpur

hal ini

lama,

pemompaan

tetapi

sambil

lumpur tersebut, lumpur diperberat. Cara ini lebih cepat,

tetapi ada dua kegiatan yang harus dikerjakan pada saat bersamaan ialah dengan

memompakan

lumpur dengan pola tertentu dan memperberat

lumpur.

Dua pekerjaan ini dalam kenyataannya sulit dikerjakan secara

bersamaan. 4. Cara Kombinasi Ada cara lain yang pada dasarnya adalah gabungan atau variasi dari cara -cara tersebut di atas. Misalnya,

wait and weight method, dimana harus

menambah berat lumpur sekaligus,

maka penambahan dilakukan secara

bertahap, sehingga pada sirkulasi yang pertama cairan kick dikeluarkan dari dalam lubang bor dengan lumpur berat, tetapi sebelum seberat yang diperlukan untuk mematika n sumur.