optimasi hidrolika lumpur pemboran pada sumur

OPTIMASI HIDROLIKA LUMPUR PEMBORAN

PADA SUMUR “X” PERTAMINA D.O. HULU

JAWA BAGIAN TIMUR

PROPOSAL TUGAS AKHIR

Oleh :

I MADE DWI SURYADINATA113010021/ TM

JURUSAN TEKNIK PERMINYAKANFAKULTAS TEKNOLOGI MINERAL

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”YOGYAKARTA

2005



JAWA BAGIAN TIMUR


Disusun Guna Memenuhi Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh

Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Perminyakan,

Fakultas Teknologi Mineral

Universitas Pembangunan Nasional “Veteran”

Yogyakarta

Oleh :

I MADE DWI SURYADINATA113010021/ TM

JURUSAN TEKNIK PERMINYAKANFAKULTAS TEKNOLOGI MINERAL

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”YOGYAKARTA

2005



JAWA BAGIAN TIMUR


Disetujui untuk

Jurusan Teknik Perminyakan

Fakultas Teknologi Mineral

UPN “Veteran” Yogyakarta,

oleh :

Ir. P. SUBIATMONO.MT Ir. I.B. JAGRANATA.MT

Pembimbing I Pembimbing II


PADA SUMUR “X” PERTAMINA D.O. HULU JAWA

BAGIAN TIMUR

I. LATAR BELAKANG

Tujuan suatu operasi pemboran antara lain untuk mencari hidrokarbon

yang berupa minyak, gas, dan kondensat. Sedangkan pertimbangan yang paling

penting adalah mencapai kedalaman akhir sesuai dengan target, operasi

berlangsung dengan aman, ekonomis serta menjaga agar sumur yang telah selesai

dibor dapat diproduksi dengan jumlah yang besar dan menguntungkan.

Untuk mengatasi problem pemboran , perlu diketahui jenis dan komposisi

penyusun lumpur pada saat operasi pemboran. Lumpur pemboran mempunyai

peranan yang sangat besar dalam menentukan keberhasilan suatu operasi

pemboran. Apabila dalam perencanaan pembuatan lumpur pemboran yang dipakai

tidak sesuai dengan kondisi formasi, maka akan muncul hambatan-hambatan

dalam operasi pemboran.

Adapun hambatan-hambatan tersebut antara lain :

1. Problem shale (gugur atau pembengkakan shale).

2. Terdispersinya padatan sehingga viskositas tidak terkontrol sebab partikel-

partikel koloid menjadi sangat banyak.

3. Kemungkinan terjepitnya pipa bor karena ampas yang terlalu tebal.

4. Laju pemboran yang lambat karena hidrolikanya rendah.

II. MAKSUD DAN TUJUAN

2.1. Maksud Pengambilan Judul

Maksud pengambilan judul ini adalah untuk mengevaluasi lumpur dalam

meminimasi hole problem.

2.2. Tujuan Pengambilan Judul

Tujuan pengambilan judul adalah untuk memproduksikan fluida minyak

dari reservoir menuju ke permukaan dengan mengurangi hambatan-hambatan

yang bisa terjadi dalam operasi pemboran, yaitu memakai lumpur dengan

komposisi yang tepat.

III. TINJAUAN PUSTAKA

3.1. Lumpur Pemboran

Lumpur pemboran mempunyai peranan yang sangat penting dan

merupakan salah satu faktor yang menentukan kelancaran dan keberhasilan dalam

suatu operasi pemboran, karena kecepatan pemboran atau laju penembusan,

efisiensi keselamatan kerja sangat tergantung pada kondisi dari lumpur pemboran

yang digunakan dan secara tidak langsung juga mempengaruhi biaya operasi

pemboran.

Di dalam menguraikan tentang lumpur pemboran dapatlah dibagi ke dalam

beberapa hal, yaitu fungsi lumpur pemboran, komposisi, dan sifat-sifat fisik

lumpur serta jenis-jenis lumpur pemboran.

3.2. Fungsi Lumpur Pemboran

Tujuan terpenting penggunaan lumpur pemboran yaitu agar di dalam

proses pemboran tidak menemui kesulitan-kesulitan yang dapat mengganggu

kelancaran pemboran itu sendiri. Hal ini dapat dilihat dari fungsi atau kegunaan

utama dari lumpur pemboran, yaitu sebagai berikut :

a. Mengangkat cutting dari lubang bor ke permukaan.

b. Mendinginkan dan melumaskan bit serta drillstring.

c. Menahan tekanan formasi.

d. Menahan cutting dan bahan pemberat saat sirkulasi dihentikan dan

melepaskannya di permukaan saat sirkulasi dilakukan kembali.

e. Menahan dinding lubang bor.

f. Menahan sebagian berat drilstring.

g. Memperkecil kerusakan terhadap zona produktif.

h. Mendapatkan informasi dan sebagai media logging.

i. Mencegah korosi terhadap Drilstring dan Casing.

j. Menggerakkan Down Hole Motor.

k. Menunjang operasi evaluasi formasi.

3.3. Komposisi Lumpur Pemboran

Lumpur pemboran merupakan suatu fluida yang terdiri dari campuran

beberapa material. Secara garis besar komposisi lumpur pemboran terdiri dari :

1. Fasa cair

2. Fasa padatan yang bereaksi (Reactive solids)

3. Fasa padatan yang tak bereaksi (Inert Solids)

4. Fasa kimia

1. Fasa Cair

Fasa cair dapat berupa minyak, air atau campuran dari kedua fasa tersebut,

sebagai suatu emulsi. Air yang digunakan biasanya berupa air tawar (fresh

water) atau air asin (salt water), dimana air asin ini dapat berupa air garam

jenuh (saturated salt water) yaitu air yang dijenuhi dengan NaCl atau garam

lainnya dan air asin tak jenuh (unsaturated salt water) yaitu air garam dari

lautan. Pada umumnya lumpur pemboran menggunakan 75 % air sebagai fasa

kontinyu berupa minyak sebesar 95 % atau lebih. Untuk komposisi minyak

sebesar 50 % - 70 % dinamakan invert emultion mud.

2. Fasa Padatan Yang Bereaksi (Reactive Solids)

Padatan ini bereaksi dengan sekelilingnya untuk membentuk koloidal.

Dalam hal ini clay air tawar seperti bentonite mengisap (absorp) air tawar dan

membentuk lumpur. Istilah “yield” digunakan untuk menyatakan jumlah

barrel lumpur yang dapat dihasilkan dari satu ton clay agar viscositas

lumpurnya 15 cp.

Untuk bentonite, yieldnya kira-kira 100 bbl/ton. Dalam hal ini bentonite

mengabsorp air tawar pada permukaan partikel-partikelnya, hingga kenaikkan

volumenya sampai 10 kali atau lebih, yang disebut “swelling” atau “hidrasi”.

Untuk salt water clay (attapulgite), swelling akan terjadi baik di air tawar

atau air asin dan karenanya digunakan untuk pemboran dengan “salt water

muds”. Baik bentonite ataupun attapulgite akan memberikan kenaikkan

viscositas pada lumpur. Untuk oil-base mud, viscositas dinaikkan dengan

penaikkan kadar air dan penggunaan asphalt.

3. Fasa Padatan Yang Tak Bereaksi (Inert Solids)

Jenis padatan pada fasa ini dapat berupa padatan dengan berat jenis rendah

(low gravity) solid dan padatan dengan berat jenis tinggi (high gravity).

Padatan dengan berat jenis rendah misalnya : pasir, rijang (chert) dan padatan

dengan berat jenis tinggi misalnya : barite (BaSO4), gelena, biji besi.

Innert solid dapat juga berasal dari formasi yang dibor dan terbawa lumpur

pemboran seperti pasir, chert dan clay-clay no sweling, dan padatan seperti ini

bukan disengaja untuk menaikan densitas lumpur, sehingga perlu dibuang

secepat mungkin karena dapat menyebabkan abrasi.

4. Fasa Kimia

Zat-zat additif kimia seringkali ditambahkan ke dalam sistem lumpur

pemboran, untuk mengontrol sifat-sifat fisik dari lumpur pemboran tersebut,

selama proses pemboran berlangsung. Kenyataan yang selalu dialami di

lapangan adalah sifat-sifat lumpur pemboran mengalami perubahan.

Perubahan ini dapat disebabkan oleh masuknya fluida formasi kedalam

lumpur pemboran atau dari padatan-padatan yang reaktif yang kemudian

mengkontaminasi lumpur ataupun perubahan yang disebabkan oleh pengaruh

temperatur maupun oleh tekanan formasi yang tinggi. Untuk lebih jelasnya

macam dan kegunaan dari zat kimia ini dapat dilihat pada lampiran .

3.4. Sifat-sifat Fisik Lumpur Pemboran

Sifat-sifat fisik lumpur pemboran harus diatur sedemikian rupa sehingga

tidak menimbulkan problem selama pemboran berlangsung. Jika terjadi

perubahan sifat-sifat lumpur dapat diperbaiki dengan menambah zat kimia

tertentu.

Sifat-sifat fisik lumpur tersebut antara lain :

1. Berat Jenis

2. Viskositas

3. Gel strength

4. Solid Content

5. Sand Content

6. Filtration Loss dan Mud Cake

7. Derajat Keasaman (pH)

8. Kadar Chlor

1. Berat Jenis

Di dalam teknik pemboran pada umumnya berat jenis lumpur dinyatakan

juga dalam bentuk Specific Gravity (SG) yaitu perbandingan antara berat jenis

lumpur bor dengan berat jenis air tawar, atau dapat dinyatakan dengan persamaan

sebagai berikut :

..........................................................................................(3-1)

Dimana :

SG = specific grafity

= berat jenis lumpur bor, berat per volume

w = berat jenis lumpur, berat per volume

Pengukuran berat jenis yang paling sederhana adalah dengan

menggunakan alat “mud balance” dimana dapat langsung menunjukan harga berat

jenis dalam bermacam-macam satuan yang kita inginkan, yaitu ppg, ppc, kg/m3.

2. Viskositas

Viskositas didefinisikan sebagai tahanan fluida terhadap aliran.

Viskositas tergantung pada karakteristik dan jumlah padatan yang tersuspensi.

Umumnya dengan semakin besarnya jumlah padatan yang tersuspensi, viskositas

lumpur akan semakin besar pula. Pengaruh padatan yang reaktif terhadap

viskositas lumpur makin besar dibanding dengan pengaruh padatan yang tidak

reaktif.

Viskositas akan dipengaruhi oleh temperatur, bila temperatur lumpur

terlalu tinggi maka akan menurunkan viskositas. Viskositas yang terlalu rendah

akan menyebabkan : pengangkatan cutting kurang baik, material-material

pemberat lumpur diendapkan. Sedangkan viskositas yang terlalu tinggi akan

menyebabkan : penetration rate turun, pressure loss tinggi, lumpur sukar

melepaskan cutting di permukaan.

Viskositas merupakan tahanan fluida terhadap aliran, yang mana

disebabkan pergeseran antara :

1. Partikel-partikel padatan itu sendiri.

2. Partikel padatan dengan molekul zat cair.

3. Molekul-molekul zat cair.

Menurut Poiseuille, viskositas dapat didefenisikan sebagai berikut :

Shear stress = viskositas x shear rate ................................................. (3-2)

Jadi viskositas merupakan faktor perbandingan antara shear stress dengan shear

rate. Selain itu Poiseuille juga menyatakan :

1. Jika viskositas konstan (tidak berubah) maka shear stress dengan shear rate

dinamakan “Newtonian Fluida”.

2. Jika viskositas berubah terhadap shear rate, maka fluida tersebut dinamakan

“Non Newtonian Fluida”.

Sedangkan lumpur sendiri merupakan fluida “Non Newtonian”, dimana

persamaan viskositasnya adalah :

.....................................................................(3-3)

Dimana :

= Kekentalan fluida, cp

F = Gaya yang bekerja pada sistem, dyne

A = Luas penampang media alir, cm/dt

V = Kecepatan alir, cm/dt

r = Jarak aliran, cm

Pada fluida Non Newtonian dikenal dengan adanya Plastic Viskosity dan

Yield Point. Dimana Plastic Viskosity merupakan hasil torgue. Torgue pada

putaran 600 rpm dikurangi torgue pada putaran 300 rpm, sedangkan Yield Point

merupakan hasil dimana dapat ditulis dengan persamaan sebagai berikut :

PV = 600 - 300 .......................................................................(3-4)

YP = 300 - PV .............................................................................(3-5)

3. Gel Strength

Gel Strength adalah sifat tahanan lumpur dalam keadaan statis yang

diakibatkan daya tarik-menarik antara partikel-partikel lumpur pemboran.

Apabila lumpur pemboran didiamkan (tidak ada sirkulasi), partikel-partikel

padatan yang reaktif akan cenderung mencapai kestabilannya sehingga akan

terbentuk gel. Sifat lumpur ini disebut thixotropic.

4. Solid Content

Solid Content adalah kandungan padatan di dalam lumpur pemboran.

Padatan di dalam lumpur tidak boleh terlalu banyak, karena dapat menimbulkan

masalah-masalah di dalam pemboran. Kandungan padatan yang baik di dalam

lumpur adalah sekitar 8 - 12 % berat.

Untuk menentukan kandungan padatan di dalam lumpur digunakan alat

Mud Retort. Kandungan padatan di dalam lumpur ditentukan dengan persamaan,

yaitu :

Fs = 1 – fw Cf - fo ............................................................................(3-6)

Dimana :

Fs = fraksi padatan

fw = fraksi volume destilasi air yang terkumpul pada silinder bertingkat

(mud retort)

fo = fraksi volume dari destilasi minyak

Cf = faktor pertambahan volume yang diakibatkan kehilangan dari

kelarutan garam selama pengukuran

5. Sand Content

Sand Content adalah kandungan pasir dalam lumpur pemboran. Pasir di

dalam lumpur tidak boleh terlalu banyak karena dapat merusak peralatan-

peralatan yang dilewatinya saat lumpur disirkulasikan (dapat menimbulkan sifat

abrasif), juga akan menaikan berat jenis dari lumpur bor. Kandungan pasir

maksimum yang diperbolehkan untuk lumpur bor adalah 2 % volume.

Di lapangan kandungan pasir diukur dengan alat “Sand Screen Set”. Set

tersebut terdiri atas 200 mesh sieve dengan diameter 2,5 inchi, suatu corong untuk

memasang saringan serta suatu glass measuring tube. Prosentasi pasir dapat

diamati pada dasar tube, dalam satuan % dengan skala dari 0 % sampai 20 %.

6. Filtration Loss dan Mud Cake

Filtration loss atau air tapisan adalah proses kehilangan sebagian fasa cair

dari lumpur yang masuk ke dalam dinding lubang bor yang disebut filtrate.

Kegunaannya adalah membentuk mud cake pada dinding lubang bor.

Di dalam proses filtrasinya, filtrate loss dibagi menjadi dua bagian, yaitu :

1. Statik Filtrasi, merupakan filtrasi yang terjadi pada saat lumpur dalam

keadaan diam (tidak ada sirkulasi), sehingga menyebabkan terbentuknya mud

filtrate ke dalam formasi permeabel menembus mud cake. Sifat khas mud

filtrate (statik), makin tebal mud filtrate dan berkurangnya laju filtrasi.

2. Dinamik Filtrasi, filtrasi yang terjadi dalam keadaan ada sirkulasi dan pipa bor

berputar. Filtrasi ini merupakan invasi filtrat lumpur paling besar yaitu sekitar

70 sampai 90 % dari volume filtratnya.

Faktor-faktor yang mempengaruhi sifat-sifat filtration loss antara lain :

1. Waktu Filtrasi

Laju filtrasi bertambah dengan bertambahnya waktu atau (Q = C (T)1/2 +

spurt loss), dimana Q = volume filtrasi (cc), C = konstanta, T = waktu filtrasi

(menit). Spurt loss merupakan harga awal (rembesan awal) Q pada t = nol, yaitu

ekstrapolasi garis dari q vs T.

2. Temperatur

Temperatur naik, maka akan menurunkan viskositas fasa fluida dan laju

filtrasi naik. Beberapa fluid loss chemicals mengalami dekomposisi pada

temperatur seperti Tabel III-1.

Tabel III-1

Dekomposisi Beberapa Fluid Loss Chemicals

Jenis Chemicals mud Temperatur dekomp. (OF)

Normal Starch 225 - 250

CMC 275

PAC 275

Lignosulfonat 250

Chrome-Lignosulfonat 350

3. Konsentrasi padatan

Makin tinggi konsentrasi padatan, laju filtrasi akan berkurang tetapi

volume mud filtrate meningkat.

4. Permeabilitas Mud Cake

Permeabilitas mud cake yang baik mempunyai struktur sehingga

menghasilkan low-permeability cake dengan kandungan solid yang rendah. Hal

ini dapat dicapai jika ke dalam sistem selain dengan bentonite, ditambahkan pula

polymer yang mempunyai ukuran partikel sekitar submikron.

Polymer akan memberikan sifat-sifat mud cake lebih liat dan lebih tipis

daripada hanya memakai bentonite, fluid loss pun dapat berkurang.

5. Jenis Lumpur

Jenis lumpur mempengaruhi tingkat effektifitas filtrate rate. Dari

penelitian Krueger, diperoleh kesimpulan bahwa fluid loss (Polymer : CMC,

Polyacrylamide, Starch) lebih effektif daripada organic viscosity reducers

(quebracho dan metal complex-lignosulfonate).

Pengukuran filtration loss dan mud cake dapat dilakukan dengan

menggunakan “HTHP Standard Filter Press” pada tekanan 100 psi dan waktu 30

menit menurut standart API. Untuk mengontrol filtrate loss dapat digunakan zat -

zat kimia seperti CMC, Strach, q - broxin dan lain-lainnya.

Pada kondisi temperatur yang berbeda, air tapisan ini juga dapat

mempunyai harga berbeda, sesuai dengan persamaan berikut :

F2 = F1 x ................................................................................(3-7)

Dimana :

F1 = Air tapisan pada kondisi t1, cm3

F2 = Air tapisan pada kondisi t2, cm3

1 = Viskositas air pada kondisi t1, cps

2 = Viskositas air pada kondisi t2, cps

Pengaruh waktu terhadap filtrasi, akan berbanding lurus dengan akar dari

waktu.

F2 = F1 x ................................................................................. (3-8)

Jadi, semakin besar air yang menepis ke dalam lapisan, maka akan

semakin besar pula mud cake yang terbentuk pada dinding lubang bor yang

porous dan permeabel.

7. Derajat Keasaman

Derajat keasaman (acidity) atau kebasaan (alkalinity) dari suatu larutan

umumnya dapat ditentukan dengan menggunakan nilai pH. Bila pH > 7 maka

larutan akan bersifat basa.

8. Kadar Chlor

Kandungan Chlor ditentukan untuk mengetahui kadar garam dari lumpur

yang akan mempengaruhi interpretasi logging listrik. Kadar garam yang besar

akan menyebabkan daya hantar listrik menjadi besar pula, sehingga pembacaan

resistivity cairan formasi akan dapat terpengaruh.

3.5. Jenis-jenis Lumpur Pemboran

Penamaan lumpur pemboran berdasarkan bahan dasar pembuatannya,

sehingga jenis lumpur pemboran dapat dikelompokkan sebagai berikut :

1. Water Base Mud

a. Fresh Water Mud

b. Salt Water Mud

2. Oil-in-Water-Emultion Mud

3. Oil-Base Mud dan Oil-Base-Emultion Mud

4. Gaseous Drilling Fluids

5. Lumpur KCl Polymer

Ad. 1. Water Base Mud

Pada lumpur pemboran jenis ini bahan dasar yang digunakan adalah air,

bila airnya berupa air tawar maka disebut “fresh water mud” dan apabila airnya

berupa air asin disebut “salt water mud”.

a. Fresh Water Mud

Fresh water mud adalah jenis lumpur bor dengan air tawar sebagai fasa

cairnya. Dengan kadar garam yang sangat rendah (kurang dari 10.000 ppm =

1 % berat garam). Jenis lumpur ini mempunyai beberapa macam jenis yang

digunakan pada kondisi tertentu, antara lain : Spud Mud, Bentonite Treated

Mud, Phospate Treated Mud, Organic Colloid Treated Mud, Gypsum Treated

Mud serta Calsium Treated Mud lainnya.

b. Salt Water Mud

Salt Water Mud merupakan lumpur pemboran yang mengandung air garam

dengan konsentrasi di atas 10.000 ppm. Biasanya jenis lumpur ini ditambah

organik koloid yang berfungsi untuk memperkecil filtrate loss dan

mempertipis mud cake. Jenis lumpur ini biasanya digunakan untuk mengebor

lapisan garam.

Pada umumnya salt water mud dibedakan menjadi :

1. Unsaturated Salt Water Mud yaitu lumpur yang fasa cairnya

diambil dari air laut yang dapat menimbulkan busa (foaming) sehingga

perlu ditambahkan bahan kimia (defoamer).

2. Saturated Salt Water Mud yaitu lumpur yang fasa cairnya dijenuhi

oleh NaCl untuk mencegah pelarutan garam pada formasi garam yang

ditembus dan dapat digunakan untuk mengebor lapisan shale.

3. Sodium-Sillicate Mud yaitu lumpur yang fasa cairnya mengandung

sekitar 65 % volume larutan Na-Silicate dan 35 % larutan garam jenuh.

Lumpur ini dikembangkan untuk digunakan bagi pemboran heaving shale,

tetapi jarang digunakan karena lebih banyak digunakan lumpur Lime

Treated Gypsum Lignosulfonate yang lebih baik, lebih murah dan mudah

dikontrol sifat-sifatnya.

Ad. 2. Oil-in-Water-Emultion Mud

Pada lumpur ini, minyak merupakan fasa terbesar (emulsi dan air sebagai

fasa kontinyu). Jika pembuatannya baik, filtratnya hanya air. Air yang digunakan

dapat fresh water atau salt water. Sifat-sifat fisik yang dipengaruhi emulsifikasi

hanyalah berat lumpur, volume filtrat, tebal mud cake, dan pelumasan. Segera

setelah emulsifikasi, filtrat loss berkurang.

Keuntungan menggunakan oil-in-water-emultion mud yaitu : bit lebih

tahan lama, penetration rate naik, pengurangan korosi drillstring, perbaikan

terhadap sifat-sifat fisik lumpur (viskositas dan tekanan pompa boleh dikurangi,

water loss turun, mud cake tipis) dan mengurangi balling (terlapisnya alat oleh

padatan lumpur) pada drillstring. Viskositas dan gel strength lebih mudah

dikontrol bila emulsifier-nya juga bertindak sebagai thinner.

Semua minyak (crude) dapat digunakan, tetapi lebih baik bila memakai

minyak refinery (refined oil) yang mempunyai sifat :

1. Uncracked (tidak terpecah molekulnya) supaya stabil.

2. Flash point tinggi untuk mencegah bahaya api.

3. Anline number tinggi (lebih dari 155) agar tidak merusak karet-karet

pompa sirkulasi sistem.

4. Pour point rendah agar bisa digunakan untuk bermacam-macam

temperatur.

Keuntungan lainnya adalah karena bau dan flouressensi-nya lain dengan

crude oil (mungkin yang berasal dari formasi) sehingga berguna untuk

pengamatan cutting dalam menentukan adanya minyak. Untuk mencegah

kerusakan karet-karet dapat digunakan karet sintetis.

Pada umumnya Oil-in-Water-Emultion Mud dapat digolongkan menjadi :

a. Fresh Water Oil-in-Water-Emultion Mud

Fresh Water Oil-in-Water-Emultion Mud yaitu lumpur yang mengandung

NaCl sampai sekitar 60.000 ppm. Lumpur emulsi ini dibuat dengan

menambah emulsifier (pembuat emulsi) ke water base mud diikuti dengan

sejumlah minyak (5 - 25 % volume). Jenis emulsifier bukan sabun lebih

disukai karena dapat digunakan dalam lumpur yang mengandung Ca tanpa

memperkecil emulsifiernya dalam hal efisiensinya. Emulsifikasi minyak dapat

ditambah dengan agitasi (diaduk). Penambahan minyak dan emulsifier secara

periodik. Jika sebelum emulsifikasi lumpurnya mengandung clay yang tinggi,

pengenceran dengan air perlu dilakukan untuk mencegah kenaikan viskositas.

Karena keuntungan dan mudahnya pengontrolan maka lumpur ini banyak

disukai.

b. Salt Water Oil-in-Water-Emultion Mud

Lumpur ini mengandung paling sedikit (atau lebih besar 60.000 ppm NaCl

dalam fasa cairnya). Emulsifikasi dilakukan dengan emulsifier agent organik.

Lumpur ini umumnya mempunyai pH di bawah 9 cocok digunakan untuk

pemboran lapisan garam. Keuntungannya adalah : densitas-nya kecil, filtrate

loss sedikit, mud cake tipis, lubrikasi lebih baik. Foaming bisa dipecahkan

dengan penambahan surface active agent tertentu.

Ad. 3. Oil-Base Mud and Oil-Base-Emultion Mud

Oil-Base Mud mempunyai fasa kontinyu minyak, kadar air tidak boleh

lebih besar dari 5 %, karena bila lebih besar sifat lumpur menjadi tidak stabil.

Untuk itu diperlukan tangki yang tertutup agar terhindar dari hujan / embun dan

bahaya api. Untuk mengontrol viskositas, menaikan gel strength, dan mengurangi

efek kontaminasi air serta mengurangi filtrate loss perlu ditambahkan zat-zat

kimia. Lumpur jenis ini mahal harganya, biasanya digunakan kalau keadaan

memaksa atau pada completion dan work over sumur. Misalnya melepas drillpipe

terjepit, mempermudah pemasangan casing dan liner. Keuntungannya, mud cake

tipis dan liat, pelumas baik.

Oil-Base-Emultion Mud mempunyai minyak sebagai fasa kontinyu dan air

sebagai fasa tersebar. Umumnya mempunyai faedah yang sama dengan oil-base

mud yaitu filtratenya minyak, karena itu tidak menghidratkan shale / clay yang

sensitif. Perbedaan utamanya dengan oil-base mud adalah bahwa air ditambahkan

sebagai tambahan yang berguna (bukan kontaminer). Air yang teremulsi dapat

antara 15 - 50 % volume, tergantung densitas dan temperatur yang dihadapi.

Karena air merupakan bagian dari lumpur maka mengurangi bahaya api, toleran

terhadap air dan pengontrolan flow propertisnya (sifat-sifat aliran) dapat seperti

water base mud.

Ad. 4. Gaseous Drilling Fluid

Lumpur pemboran jenis ini jarang sekali dipergunakan, hanya dipakai

untuk daerah-daerah yang sangat sensitif terhadap tekanan hidrostatik, yaitu

daerah yang membutuhkan berat jenis lumpur yang sangat rendah.

Gaseous Drilling Fluid, fluidanya hanya terdiri dari gas atau udara maupun

aerated gas. Lumpur jenis ini biasanya digunakan untuk pemboran yang

formasinya keras dan kering dan juga pada pemboran dimana kemungkinan

terjadinya blow out kecil sekali atau dimana loss circulation merupakan bahaya

utama.

Ad. 5. Lumpur KCl Polymer

Polymer yang dipasarkan terdiri atas polymer yamg tidak larut dalam air

dan yang larut. Untuk polymer yang larut adalah yang sering dipergunakan dalam

operasi pemboran sebagai bahan penstabil sifat-sifat lumpur. Karena fluida

pemboran yang dipergunakan harus dalam bentuk suspensi, maka semua bahan

kimia penstabil harus mempunyai sifat dispersi.

3.6. Pembahasan sementara

Tujuan dilakukannya optimasi hidrolika lumpur pemboran adalah agar

dapat meningkatkan efek pembersihan dasar lubang bor dan bisa mengangkat

serbuk bor dari annulus ke permukaan sehingga dapat membantu meningkatkan

laju pemboran. Dalam tugas akhir ini parameter yang dioptimumkan yaitu dengan

mengatur ukuran nozzle (TFA) dan laju sirkulasi (Q), sedangkan untuk jenis

lumpur, sifat fisik lumpur pemboran dan faktor mekanis seperti WOB dan RPM

sudah dianggap optimum sesuai dengan kondisi lapangan.

Metode yang digunakan sebagai pendekatan masalah pada tugas akhir ini

adalah metode BHI (Bit Hydraulic Impact), hal ini karena sumur yang di analisa

adalah sumur berarah. Konsep BHI pada prinsipnya mengatur besarnya gaya

yang bekerja pada dasar lubang dengan anggapan semua momentum diteruskan ke

dasar lubang bor dengan kehilangan tekanan pada pahat (BHHP/HHP) sebesar

48% 8). Karena memaksimalkan tumbukan pada dasar lubang maka gaya yang

bekerja cenderung akan mengikuti arah pahat dan inklinasi lubang, sehingga pada

lintasan berinklinasi metode BHI akan bekerja secara maksimal.

Sedangkan pengangkatan serbuk bor di annulus akan mencapai kondisi yang

optimum apabila ratio transport mendekati harga lebih besar dari 90%,

3.7. Kesimpulan sementara

Hasil yang diharapkan dari 0ptimasi lumpur dalam meminimasi hole problem

pada pemboran, yaitu :

a. Penstabil shale aktif.

b.. Peningkatan pembersihan lubang bor..

c. Mencegah kerusakan formasi produktif.

1. Evaluasi Data

A. Data Lapangan meliputi :

1. Kedalaman (D), ft

2. Tekanan Permukaan (Ps), Psi

3. Gradien Tekanan (∆P), Psi/ft

4. Temperatur Permukaan (Ts), oF

5. Gradien Temperatur (∆T), oF/ft

6. Mud Weight (ρm), ppg

7. Viscosity (μ), cp

8. Rate of Penetration (ROP)

9. Rotation Per Minute (RPM)

10. T @Depth, oF

11. P @Depth, psi

12. Tavg, oF

13. Pavg, psi

14. Data Lubang

Casing

Drillpipe

15. Data Serbuk Bor

Jenis Formasi

Densitas Serbuk Bor

Diameter Serbuk Bor

2. Perhitungan-Perhitungan :

I. Menghitung Qmaks Pompa

Menghitung Qmaksimum, dengan menggunakan persamaan

Qmaks = Maksimum Laju Alir Pompa, gpm

x Effisiensi Pompa x Jumlah Pompa

II. Menghitung Qmin Pompa

. Qmin dengan Konsep Kecepatan Minimum Annular Velocity

1. Berdasarkan sifat fisik lumpur yang digunakan, Indeks Power law

dihitung dengan persamaan

2. Indeks konsistensi dihitung dengan persamaan

3. Berdasarkan laju alir lumpur dan diameter lubang dan pipa bor kecepatan

aliran lumpur diannulus dapat dihitung dengan persamaan

4. Kecepatan kritis aliran lumpur pemboran dengan persaman

5. Kemudian apparent viscosity dapat dihitung dengan persamaan

6. Menghitung kecepatan slip serbuk bor dengan persamaan

7. Menghitungan Konsentrasi Cutting dengan persamaan

Cconc = 0,01778 ROP + 0,505

8. Menghitung kecepatan cutting (Vcut) dengan persamaan

9. Kecepatam minimum, menggunakan persamaan

Vmin = Vcut + Vs

10. Laju alir minimum lumpur di annulus dengan persamaan

III. Menentukan Tekanan Pompa Maksimum

Menghitung tekanan pompa maksimum dengan persamaan

Tekanan (P) maks = Tekanan Maksimum Pompa

x Effisiensi Pompa x Jumlah pomp

IV. Menentukan Tekanan Pompa Minimum

Penentuan tekanan pompa minimum dilakukan dengan menghitung

pressure loss sepanjang sistem sirkulasi :

1. Kehilangan tekanan pada surface connection (Psc) dengan persamaan :

Psc = L x Gradient Pressure Loss DP x Faktor Koreksi Alat

2. Kehilangan Tekanan pada Drill Pipe

Kecepatan kritis aliran lumpur pemboran di dalam drillpipe :

Kecepatan rata-rata aliran lumpur bor pada drill pipe :

Aliran turbulen, besarnya kehilangan tekanan :

3. Kehilangan Tekanan pada HWDP

Kecepatan kritis aliran lumpur pemboran di dalam HWDP:

Kecepatan rata-rata aliran lumpur bor pada HWDP :


4. Kehilangan Tekanan pada Jar

Kecepatan kritis aliran lumpur pemboran di dalam Jar :

Kecepatan rata-rata aliran lumpur bor pada Jar :


5. Kehilangan Tekanan pada Pahat :

V. Perhitungan Hidrolika Pahat Aktual

Perhitungan hidrolika pahat aktual dengan menghitung prosentase

perbandingan antara hydraulic horse power pada pahat dengan hydraulic horse

power pompa di permukaan (BHHP/HHP)x100 % dan Bit Impact Force (BIF),.

1. Menghitung kehilangan tekanan pada pahat dengan persamaan :

2. Menghitung Bit Hydraulic Horse Power (BHHP)

3. Menghitung Bit Impact Force (BIF) dengan persamaan :

BIF = 1,73 x 10-2 x Q x (m x Pb)0,5

4. Menghitung Horse Power Pompa Dipermukaan (HHP)

5. Menentukan Prosentase BHHP/HHP

VI. Perhitungan Hidrolika di Annulus Aktual

Perhitungan hidrolika di annulus aktual dengan menghitung transport ratio

serbuk bor (Ft), konsentrasi serbuk bor (Ca), dan indeks pengendapan serbuk bor

(PBI),

1. Transport ratio dihitung dengan persamaan :

2. Menghitung konsentrasi serbuk bor setelah mendapatkan Ft

3. Menghitung Indeks Pengendapan Serbuk Bor

Menghitung kecepatan searah lintasan sumur (Vsa) dan kecepatan slip radial (Vsr):

Vsa = Vs cos

Vsr = Vs sin

4. Menghitung waktu yang dibutuhkan serbuk bor akan mengendap (Ts)

5. Menghitung jarak yang di tempuh serbuk bor (Lc)

6. Indeks Pengendapan Serbuk Bor dengan persamaan :

VI. DAFTAR PUSTAKA

1. Browning W.C., : “The Hydroxyl Factor In Shale Control”, JPT Oktober

1964.

2. O’Briend. D.e, Chenevert M.E, : “Stabilization Of Sensitive Shale Using

Inhibited, Potasium Based Drilling Fluids”, SPE Paper No : 4232, 1973.

3. Sudarsono, Ir, : “Hambatan Dalam Pemboran”, Pusat Pengembangan

Tenaga Perminyakan Dan Gas Bumi, Cepu April 1986.

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL…………………………………………………….

HALAMAN PENGESAHAN…………………………………………..

HALAMAN PERSEMBAHAN………………………………………...

KATA PENGANTAR…………………………………………….…….

RINGKASAN...………………………………………………………….

DAFTAR ISI…………………………………………………………….

DAFTAR GAMBAR……………………………………………………

DAFTAR GRAFIK……………………………………………………...

DAFTAR TABEL……………………………………………………….

DAFTAR LAMPIRAN………………………………………………….

BAB I. PENDAHULUAN………………………………………..

BAB II. TINJAUAN UMUM LAPANGAN……………………..

2.1 Sejarah Lapangan “X”………………………2.2 Keadaan Geologi Cekungan”X”………………..

2.2.1. Struktur Geologi Cekungan “X”……….2.2.2. Stratigrafi Cekungan “X”……………...

BAB III. TEORI DASAR………………………………………….

3.1 Lumpur Pemboran………………………………..3.1.1. Fungsi Lumpur Pemboran……………….3.1.2 Komponen Dasar Lumpur Pemboran……3.1.3 Sifat Fisik Lumpur Pemboran…………...

DAFTAR ISI

(Lanjutan)

Halaman

3.2 Rheologi Lumpur Pemboran……………………3.2.1. Pola Aliran Fluida Pemboran……………3.2.2. Jenis Fluida Pemboran…………………

3.3 Kecepatan Slip Serbuk Bor………………………3.4 Kecepatan Alir…………………………………….

3.4.1. Kecepatan Alir Pompa…………………..3.4.2.

Kecepatan Alir di Annulus dengan Konsep Minimum Annular Velocity…….

3.5 Kehilangan Tekanan………………………………3.5.1. Kehilangan Tekanan pada Surface

Equipment……………………………….3.5.2. Kehilangan Tekanan pada Pipa………….3.5.3. Kehilangan Tekanan pada MWD………..3.5.4. Kehilangan Tekanan pada Motor………..3.5.5. Kehilangan Tekanan di Pahat……………3.5.6. Kehilangan Tekanan di Annulus………...

3.6. Bottom Hole Assembly…………………………...3.6.1. Measurement While Drilling…………….3.6.2. Downhole Mud Motor…………………..

3.7. Hidrolika pada Pahat……………………………...3.7.1. Bit Hydraulic Horse Power……………...3.7.2. Bit Hydraulic Impact…………………….3.7.3. Jet Velocity………………………………

3.8. Hidrolika di Annulus……………………………...3.8.1. Ratio Transport Serbuk Bor……………..3.8.2. Konsentrasi Serbuk Bor…………………3.8.3. Indeks Pengendapan Serbuk Bor………..

BAB IV. OPTIMASI HIDROLIKA LUMPUR PEMBORAN….4.1.

Data Pemboran, Sifat Fisik Lumpur dan Hidrolika.4.2. Data Serbuk Bor…………………………………..4.3. Data Pompa yang digunakan

DAFTAR ISI

(Lanjutan)

Halaman

4.4. Perhitungan Kecepatan Annular Velocity, Kehilangan Tekanan Sepanjang Sistem Sirkulasi, Hidrolika Pahat dan Hidolika Annulus Aktual……

4.5. Optimasi Hidrolika Pahat dan Pengangkatan Serbuk Bor…..…………………….

4.6. Desain Optimasi Hidrolika………………………..

BAB V. PEMBAHASAN…………………………………………

BAB VI. KESIMPULAN…………………………………………..

DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………

optimasi hidrolika lumpur pemboran pada sumur

Documents