BAB I

PENDAHULUAN

Penyemenan (cementing) adalah suatu kegiatan pengisian sejumlah suspensi

(padatan + fluida cair) semen ke dalam casing, kemudian melalui sela atau gap

pada bagian casing shoe mengalir naik ke annulus antara casing dan dinding

formasi. Casing adalah pipa besi yang dipasang dalam sumur well oil atau gas

pada saat drilling (pemboran). Fungsi casing adalah untuk mencegah terjadinya

kebocoran dan keruntuhan dinding sumur drilling. Pada saat well (sumur) telah

berproduksi, casing dapat juga berfungsi sebagai alat menaikkan (extract) oil atau

gas.

Salah satu faktor yang mempengaruhi kualitas kondisi sumur adalah sejauh

mana kualitas semen yang digunakan. Untuk itulah perlu dilakukan studi

laboratorium untuk mengetahui komposisi dan sifat fisik semen. Diharapkan

dengan kualitas semen yang baik konstruksi sumur dapat dipertahankan lebih dari

20 tahun.

Standar minimum yang harus dimiliki dari perencanaan sifat-sifat semen

didasarkan pada Brookhaven national laboratory dan API Sprc 10” specification

for material and testing for well cementing”.

Secara garis besar percobaan laboratorium analisa semen pemboran dapat

dibagi dalam beberapa kelompok kecil, yaitu :

● Pembuatan suspensi semen dan cetakan sampel

● Uji rheologi suspensi semen

● Uji sifat-sifat suspensi semen

● Uji sifat-sifat fisik batuan

Uji sifat-sifat fisik batuan semen pemboran sedikit berbeda dengan uji yang

lainnya, karena sifat semen yang terjadi merupakan fungsi waktu. Dengan

demikian sifat-sifat tersebut akan berbeda tergantung dari waktu

pengkondisiannya baik terhadap temperatur ataupun waktunya.

1

2

Penyemenan atau cementing adalah suatu proses pendorongan bubur semen

ke dalam lubang sumur melalui casing menuju annulus casing-formasi dan

dibiarkan untuk beberapa saat hingga mengering dan mengeras sehingga dapat

melekatkan casing dengan formasi. Bubur semen yang mengeras akan melindungi

casing dari fluida formasi yang bersifat korosi dan untuk memisahkan zona yang

satu dengan zona yang lain dibelakang casing.

Pada umumnya operasi penyemenan bertujuan untuk :

● Melekatkan casing pada dinding lubang sumur.

● Melindungi casing dari masalah-masalah mekanis sewaktu operasi

pemboran (seperti getaran).

● Melindungi casing dari fluida formasi yang bersifat korosi.

● Memisahkan zona yang satu terhadap zona lainnya dibelakang casing.

Menurut alasan dan tujuan melakukan proses penyemenan dapat dibagi

menjadi dua yaitu:

1) Primary cementing (penyemanan utama)

Adalah penyemenan yang pertama kali dilakukan setelah casing

diturunkan kedalam sumur.

2) Secondary atau remedial (penyemenan kedua atau penyemanan

perbaikan)

Penyemenan ulang untuk menyempurnakan primary cementing atau

memperbaiki penyemanan yang rusak.

Fungsi penyemanan ditinjau dari primary cementing dan secondary

cementing antara lain :

1) Fungsi primary cementing adalah sebagai berikut :

● Melekatkan casing dengan formasi.

● Melindungi casing dari korosi.

● Mencegah hubungan formasi–formasi dbelakang casing.

● Melindungi casing dari tekanan formasi.

3

● Menutup zona–zona atau formasi–formasi yang membahayakan

operasi pemboran selanjutnya.

Pada primary cementing, penyemanan casing pada dinding

lubang sumur dipengaruhi oleh jenis casing yang akan disemen, yaitu:

● Penyemanan conductor casing bertujuan untuk mencegah

terjadinya kontaminasi fluida pemboran (lumpur pemboran)

dengan formasi.

● Penyemanan surface casing bertujuan untuk melindungi air

tanah agar tidak tercemar dari fluida pemboran, memperkuat

kedudukan surface casing sebagai tempat dipasangnya alat

BOP (blow out preventer). Untuk menahan beban casing

yang terdapat dibawahnya dan untuk mencegah aliran fluida

formasi yang akan melalui surface casing.

● Penyemanan intermediate casing bertujuan untuk menutup

tekanan formasi abnormal atau untuk mengisolasi daerah lost

circulation.

● Penyemenan production casing bertujuan untuk mencegah

terjadinya aliran antar formasi ataupun aliran fluida formasi

yang tidak diinginkan, yang akan memasuk sumur selain itu

juga dapat untuk mengisolasi zona produktif yang akan

diproduksi fluida formasi dan juga dapat mencegah terjadinya

korosi pada casing yang disebabkan material – material

korosif.

2) Fungsi secondary cementing adalah sabagai berikut :

● Memperbaiki primary cementing yang tidak baik atau tidak

sempurna.

● Memperbaiki casing yang bocor.

● Menutup lubang perforasi yang salah.

● Menutup lubang terbuka yang tidak dinginkan.

4

● Sebagai landasan bagi peralatan pembelokan lubang.

Setelah operasi khusus semen dilakukan, seperti cement bond

logging (CBL) dan variable density logging (VDL), kemudian

didapati kurang sempurnanya atau adanya kerusakan pada primary

cementing maka akan dilakukan secondary cementing, hal ini juga

dapat dilakukan bila pengeboran gagal mendapatkan minyak dan

menutup lagi zona produktif yang diperforasi. Secondary cementing

dapat dibagi menjadi tiga bagian antara lain:

a. Squeeze cementing

Squeeze cementing bertujuan :

● Mengurangi water–oil ratio, water–gas ratio, atau gas–oil

ratio.

● Menutup formasi yang sudah tidak lagi produktif.

● Menutup zona lost circulation.

● Memperbaiki kebocoran yang terjadi casing.

● Memperbaiki primary cementing yang kurang

memuaskan.

Operasi squeeze dilakukan selama operasi pemboran

berlangsung, komplesi atau pada saat workover.

b. Re-cementing

Re-cementing dilakukan untuk menyampurkan primary

cementing yang gagal dan untuk memperluas perlindungan

casing di atas top semen.

c. Plug-back cementing

Plug-back cementing dilakukan untuk :

● Menutup atau meninggalkan sumur.

● Melakukan directional drilling sebagai landasan

whipstock, yang dikarkan adanya perbedaan compressive

5

strength antara semen dan formasi maka akan

mengakibatkan bit berubah arahnya.

● Menutup zona air di bawah zona minyak agar water–oil

ratio berkurang pada open hole completion.

Macam- macam teknik penyemenan

1. Perkins System

Perkins system sering juga disebut dengan penyemenan sistem

plug atau penyemenan sistem sumbat, karena di dalam penyemenan

ini menggunakan plug. Terdapat dua plug, yaitu bottom plug dan top

plug. Bottom plug memisahkan lumpur yang ada dalam casing dengan

bubur semen sedangkan top plug memisahkan bubur semen dengan

lumpur pendorong.

Peralatan yang digunakan pada penyemenan system perkins

adalah sebagai berikut:

a. Peralatan yang terletak di bawah permukaan adalah antara lain :

● Casing Shoe

Casing shoe terletak di ujung rangkaian casing. Fungsi dari

casing shoe adalah untuk menuntun casing diwaktu

penurunannya agar tidak tersangkut. Casing shoe yang berfungsi

hanya sebagai penuntun casing diwaktu penurunannya disebut

guide shoe. Casing yang diperlengkapi dengan klap penahan

tekanan balik disebut dengan float shoe.

● Shoe Track

Shoe track adalah satu atau dua batang casing yang ditempatkan

diatas casing shoe. Shoe track berfungsi untuk menampung

bubur semen yang terkontaminasi oleh lumpur pendorong.

Kalau bubur semen yang terkontaminasi oleh lumpur pendorong

masuk ke annulus maka ikatan semen di annulus tidak baik.

● Casing Collar

6

Sabungan pendek yang dipasang diantara shoe track. Alat ini

berfungsi untuk menahan cementing plug setelah cementing.

● Scratcher

Scratcher bertugas untuk mengikis mud cake. Bila mud cake

tidak terkikis maka ikatan semen dengan dinding lubang tidak

baik, ini akan membentuk channeling pada semen. Scratcher

terdiri dari 2 macam, yaitu:

a. Rotating scratcher yang berfungsi untuk mengikis mud cake

dengan jalan memutar casing.

b. Reciprocating scratcher yang berfungsi untuk mengikis mud

cake dengan jalan menaik–turunkan rangkaian casing.

● Centralizer

Centralizer berfungsi membuat casing berada di tengah-tengah

lubang, kalau casing tidak berada ditengah–tengah lubang bor,

maka semen tidak rata tebalnya di sekeliling casing malahan ada

annulus casing yang tidak tersemen, kalau hal ini terjadi maka

casing tidak akan ada yang menahan dari serangan cairan

korosif. Sehingga casing akan cepat bocor atau terbentuk

channeling dalam semen.

b. Peralatan yang terletak di atas permukaan adalah antara lain :

● Cementing head

Cementing head adalah peralatan penyemenan yang dipasang

diujung casing teratas. Cementing head yang modern sekarang

adalah plug container dimana didalam plug container bisa

dipasang langsung bottom plug dan top plug, masing – masing

plug akan ditahan oleh pin penahan. Selain dari itu cementing

head jenis dilengkapi dengan 3 buah saluran yaitu :

1. Saluran Lumpur, saluran ini untuk sirkulasi lumpur untuk

membersikkan lubang bor

7

2. Saluran bubur semen, saluran ini dipakai diwaktu

memompakan bubur semen kedalam casing.

3. Saluran lumpur pendorong, saluran ini digunakan mendorong

sampai top plug berimpit dengan bottom plug di casing

collar.

● Cementing line

● Cementing pump

Pompa semen bertugas mengisap bubur semen yang telah dibuat

dan memompakan bubur semen ke cementing head melalui

cementing line.

● Slurry pan

● Hopper dan mixer

Hopper adalah corong untuk memasukan bubuk semen dan

additif, air disalurankan dengan tekanan tiinggi dari bagian

belakang mixer. Air dengan bubuk semen dan additif diaduk

hingga rata oleh mixer.

● Tangki air

Proses pembuatan bubur semen dan memompakannya ke bawah

permukaan adalah seperti berikut. Bubuk semen dimasukan kedalam

hopper, air dialirkan dengan tekanan tinggi ke mixer. Mixer akan

mencampur bubuk semen dengan air atau additif membentuk bubur

semen (slurry), slurry terdorong ke slurry pan. Pompa semen akan

mengisap bubur semen dan memompakannya ke cementing head

melalui cementing line,.

Plug yang terdapat pada plug container mempunyai 3 saluran

yaitu:

1. saluran untuk sirkulasi Lumpur.

2. saluran bubur semen.

3. saluran lumpur pendorong.

8

2. Poorboys System

Metode poorboys system ini disebut juga dengan penyemenan

sistem tubing atau tubing system. Dikatakan tubing system sering

digunakan untuk penyemenan casing berukuran 16 inci ke atas.

Alasan dari penggunaan sistem poorboys adalah:

a. Waktu

Waktu yang diperlukan untuk melakukan penyemenan dengan

system poorboys lebih singkat dibanding bila menyemen dengan

sistem perkins. Hubungan diameter casing besar waktu untuk

pendorongan akan lebih panjang.

b. Peralatan yang tersedia.

Bila casing besar, top plug yang mempunyai ukuran yang besar

tidak ada dipasaran. Kalau di pesan pada pabrik tentu harus segera

khusus, sehingga harganya mahal, dan bila ditinjau dari segi biaya

tidak ekonomis.

c. Bubur semen

Bila menggunakan system perkins, tentu untuk casing yang besar

akan mempunyai shoetrack yang mempunyai volume yang besar

pula. Di dalam shoetrack nantinya setelah selesai penyemenan teris

oleh semen, yang banyak sekali, dan semen yang tertinggal di

dalam shoetrack akan terbuang saja. Tentu ini merupakan kerugian

dari bubuk semen, sehingga sistem perkins juga tidak ekonomis

untuk menyemen casing yang berdiameter besar.

d. Lumpur pendorong

Lumpur pendorong yang digunakan tentu akan banyak sekali bla

menggunakan penyemenan dengan system sumbat, volume

Lumpur pendorong mulai dari permukaan sampai ke casing collar

adalah sangat besar volumenya untuk casing yang besar

diameternya.

e. Pompa Lumpur pendorong.

9

Pompa Lumpur pendorong mungkin takkan sanggup mendorong

Lumpur pemboran yang besar volumenya.

Proses kerjanya adalah sebagai berikut. Casing yang akan

disemen disambung ujungnya dengan duplex float shoe. Shoe ini

berfungsi menuntun casing agar tidak tersangkutdalam penurunannya.

Karna mempunyai float system, shoe dapat menahan tekanan balik

bubur semen dari annulus. Selain itu duplex float shoe dilengkapi juga

stinger socket. Pada bagian luar casing dilengkapi dengan centralizer

dan scratcher, yang bertugas agar casing tetap berada ditengah lubang

dan membersikan mud cake. di annulus drill pipe dengan casing juga

dipasang sebuah centralizer agar pemasangan stinger dengan stinger

socket bisa tepat, tubing dan drill pipe digunakan sebagai saluran

bubur semen dan lumpur pendorong.

3. Penyemenan Bertingkat

Penyemenan bertingkat lebih populer disebut dengan stage

cementing, penyemenan ini dilakukan secara bertingkat atau secara

bertahap. Tingkat pertama dilakukan untuk menyemen casing bagian

bawah sepanjang kolam semen tertentu, kemudian dilanjutkan lagi

untuk menyemen lagi casing yang lebih atas. Penyemenan dengan

cara ini bisa dlakukan untuk menyemen seluruh annulus casing dari

dari dasar lubang atau tidak seluruhnya. Mungkin beberapa ribu feet

dari dasar lubang. dan ada beberapa ribu atau ratus featpula dari

permukaan, hal ini tergantung kepada tujuan penyemenan itu dan

kondisi dari formasi yang akan disemen. Alasan – alasan

dilakukannya penyemenan bertingkat sebagai berikut :

a. Tekanan rekah formasi

Bila formasi didasar lubang mempunyai tekanan rekahan yang

kecil tinggi kolam semen tidak dapat terlalu besar, sebab dasar

lubang tidak sanggup menahan tekanan yang besar kita tahu bahwa

10

berat jenis bubur semen adalah cukup besar dan akan menyebabkan

tekanan yang lebih besar, yang akan menghancurkan formasi dari

tekanan tersebut. Hal ini berlaku pula pada sumur dalam.

b. Menghemat pemakaian semen.

Bagian dari lubang bar tidak perlu seluruhnya disemen, bila

formasi lubang cukup keras dan kompak, tidak perlu disemen. Jadi

dengan tidak seluruhnya disemen maka akan menghemat semen.

c. Formasi lost

Formasi yang sangat lemah yang mana merupakan yaqng tidak

tahan terhadap tekanan, tidak perlu disemen bila formasi tersebut

tidak menibulkan bahaya yang lain cukup disemen bagian atas dan

bawahnya saja.

Teknik penyemenan bertingkat ada beberapa cara, yaitu:

● Regular two stage cementing.

● Continuous tripping two stage cementing.

● Continuous two stage cementing.

Tidak terdapat banyak perbedaan antara ketiga cara diatas,

karena secara teknis proses kerja dari ketiga cara diatas pada dasarnya

sama. Berikut dibawah ini gambar 1.1 proses penyemenan

(cementing).

11

Gambar 1.1. Cementing