paper evaluasi penggunaan glass bubble sphere pada

Upload: taufik-dolphin

Post on 07-Aug-2018

220 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • 8/20/2019 Paper Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere Pada

    1/14

      JTM Vol. XVIII No. 4/2011

    197

    EVALUASI PENGGUNAAN GLASS BUBBLE SPHERE PADA

    SUMUR-X

     Bonar Tua Halomoan Marbun 1 , Peter Benson

    1 , Satria Kumala Putra

    2 , Samuel Zulkhifly

     Sari

     Jenis baru fluida pemboran untuk pemboran underbalance telah berhasil dikembangkan dan telah berhasil digunakandi lapangan. Fluida pemboran ini memanfaatkan hollow glass sphere (HGS), biasanya dikenal dengan glass bubble

     yang digunakan untuk mereduksi densitas supaya berada di bawah densitas base mud dan menjaga kompresibilitasdari fluida pemboran. Dari hasil uji lapangan glass bubble dapat diaplikasikan dan dicampur pada kondisi normaldari pemboran, juga cocok dengan fluida pemboran dan peralatan konvensional, bit, dan perlengkapan pengatur

    kadar padatan dengan sedikit sekali efek negatif. Keuntungan lain menggunakan fluida ini adalah tingginya kecepatan penetrasi pemboran, mengurangi kerusakan pada formasi dan menanggulangi loss circulation. Jika dibandingkandengan pemboran aerasi maka kita dapat mengeliminasi kompresor sehingga hal ini akan membuat glass bubble lebihmurah selain itu penggunaan lumpur ini juga memungkinkan dilakukannya MWD. Pada paper ini akan dibahasmengenai fungsi dari glass bubble sebagai materi yang mereduksi densitas dalam kaitannya dengan penanggulangan

    loss circulation pada Sumur X-05 dan X-06 yang berada dalam satu cluster. Dari data yang ada, akan dibandingkan

     performance dari fluida pemboran dengan menggunakan indeks Mud Quality Index (MQI) yang terbaru dimanametode ini akan membandingkan performa dari masing-masing sumur dengan perlkuan yang berbeda. Di masa depandiperlukan penelitian lebih lanjut agar loss yang terjadi dapat diminimalkan.

     Kata kunci: glass bubble, loss circulation, indeks kualitas lumpur

     Abstract A new class of underbalanced drilling fluid has been developed and was recently field tested. The fluid utilizes hollow

     glass sphere (HGS), also known as glass bubble, to decrease the fluid density to below that of the base mud whilemaintaining incompressibility. The field tests demonstrated that glass bubble drilling fluids can be easily and safetymixed under field operating conditions, compatible with conventional drilling muds and rig equipment, and can becirculated through conventional mud motors, bits, and solid control equipment with little detrimental effect on either

    mud or equipment. Potential benefit of using this fluid include higher penetration rate, decrease formation damage,

    and lost circulation mitigation. When used in place of aerated fluid they can eliminate compressor usage and allowmud pulse MWD tools. This paper will mainly discuss about the used of glass bubble in well X-05 and X-06 in case toovercome total loss circulation that exist in the same cluster. From the data given, the lattest Mud Quality Index (MQI)method will be used to compare diffrent well and diffrent treatment. In fact, it will need research to minimizing fluidloss as low as we can achieve.

     Keywords: total loss circulation, glass bubble, mud quality index

    1) Kelompok Keahlian Teknik Pemboran, Produksi dan Manajemen Migas, Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan, Institut Teknologi Bandung, Jl. Ganesa No. 10 Bandung 40132, Telp : +62-22-2504955, Fax.: +62-22-2504955, Email: [email protected]

    2)  Pertamina Upstream Technology Center, Jl. Prof. Dr. Satrio No. 16 Jakarta 12950

    I.  PENDAHULUAN

    Total loss circulation sering terjadi pada formasikarbonat, diantaranya adalah Formasi mid mean

    carbonat. Hal ini akan sangat merugikan sekaliketika formasi sedang menembus formasi ini.Sebagai contoh, waktu yang diperlukan untuk

    menanggulangi total loss circulation  dan akibatyang muncul akibat total loss circulation (misalnya: reaming, trip, stuck pipe, fishing job).

    Selain waktu yang cukup lama untukmenanggulangi total loss circulation, dibutuhkan juga biaya yang banyak akibat dari pemakaian

    loss circulating material (LCM), semen, biayauntuk penyemenan, biaya tambahan untuk sewa peralatan maupun jasa seperti rig, MLU, Mud

    Eng, dan Top Drive.

    Penggunaan  glass bubble  diharapkan sekalidapat meningkatkan performa dari fluida pemboran sekaligus mengeliminasi biaya yangtidak produktif. Setelah mengaplikasikan  glassbubble  ini di lapangan bukan berarti tugas kitatelah selesai sebagai engineer, tetapi lebih

    daripada itu diharapkan terus dilakukan evaluasiyang mendalam terhadap performance sumuryang digunakan sehingga ke depannya pemboran

    akan berjalan efektif dan dapat menghemat biaya. Salah satu metode untuk mengevaluasikinerja dari lumpur pemboran yang kita gunakan

    adalah metode mud quality index  (MQI) yangterbaru, di mana dengan metode ini kita dapatmembandingkan kinerja dari lumpur yang kita

    gunakan dengan lapangan lain yang berbeda jauhataupun berbeda lokasi tanpa terhalang olehfaktor kompleksitas dari sumur.

    II. 

    MID MEAN CARBONATE

    Sebelum kita beranjak lebih jauh dalam pembahasan evaluasi penggunaan  glass bubble  pada sumur X, kita akan mengawalinya dengan

     pokok persoalan yang menyebabkan penggunaan glass bubble  di lapangan. Pada kenyataannyaformasi ini sangat merugikan karenakemungkinan terjadi total loss circulation ketika

    menembus formasi ini cukup besar. Berdasarkan proses pembentukannya batuan karbonat

  • 8/20/2019 Paper Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere Pada

    2/14

      Bonar Tua Haloman Marbun, Peter Benson, Satria Kumala Putra, Samuel Zulkhifly

    198

    termasuk kedalam batuan sedimen, dimana batuan ini terbentuk sebagai akibat pengendapan

    material-material dari batuan beku. Selain itu batuan karbonat juga termasuk kedalam batuansedimen non klastik yang merupakan batuan

    yang terbentuk dari proses kimiawi yaitu

    material yang larut dalam air, terutama air laut.Lingkungan pengendapan dari mid main

    carbonat ini pada low energy edge shelf   sampaidengan outer energy edge shelf . Hal ini berarti bahwa batuan mid main carbonate terbentuk

     pada lingkungan marine  dimana daerah lowenergy shelf   merupakan daerah lautan dalamsedangkan high energy shelf  merupakan daerah

     batas benua dengan daerah marine. Batuan inimemiliki karakteristik berupa porositasintergranular dan juga vuggy (Gambar 1). Hal ini

    akan membuat batuan karbonat memilikisaluran-saluran dan gerowong-gerowong yang

    apabila dilalui oleh fluida pemboran maka akanmenyebabkan sebagian atau banyak fluida pemboran yang mengalir pada daerah tersebut.

    Gambar 1. Porositas pada batuan karbonat

    III. LUMPUR PEMBORAN

    Keberhasilan operasi pemboran sangat bergantung pada fluida dari pemboran.

    Sehubungan dengan pengaplikasian  glassbubble  sebagai aditif non reaktif ke dalam

    base mud   yang kita gunakan, penting bagikita untuk mengenal aditif dan komponenyang terdapat dalam lumpur pemboran.Fungsi utama dari fluida pemboran iniantara lain mengimbangi tekanan formasi,melumasi bit, dan media pengangkatancutting ke permukaan. Secara umum

    lumpur pemboran dapat dipandang

    mempunyai empat komponen atau fasaantara lain: a.

     

    Fasa cairIni dapat berupa minyak atau air. Air dapat

     pula dibagi dua, tawar dan asin. Tujuh puluhlima persen lumpur pemboran menggunakan

    air. Sedang pada air dapat pula dibagimenjadi air asin tak jenuh dan jenuh. Istilah

    oil-base digunakan bila minyaknya lebih dari95%. Invert emulsions mempunyai komposisiminyak 50 -70% (sebagai fasa kontinu) dan

    air 30 - 50% (sebagai fasa terdispersi).

    b.   Reactive solidsPadatan ini bereaksi dengan sekelilingnyauntuk membentuk koloidal. Dalam hal iniclay air tawar seperti bentonite menghisap

    (absorp) air tawar dan membentuk lumpur.Istilah "yield" digunakan untuk menyatakan jumlah barrel lumpur yang dapat dihasilkan

    dari satu to clay agar viskositas lumpurnya 15cp. Untuk bentonite, yieldnya kira-kira 100 bbl/ton. Dalam hal ini bentonit mengabsorp

    air tawar pada permukaan partikel- partikelnya, hingga kenaikan volumenya

    sampai 10 kali atau lebih, yang disebut"swelling" atau "hidrasi". Untuk salt waterclay (attapulgite), swelling akan terjadi baikdiair tawar atau di air asin dan karenanya

    digunakan untuk pemboran dengan "saltwater muds". Baik bentonite ataupunattapulgite akan memberi kenaikan viskositas

     pada lumpur. Untuk oil base mud, viskositasdinaikkan dengan penaikan kadar air dan penggunaan aspal.

    c. 

    Inert solids (zat padat yang tidak bereaksi)

    Biasanya berupa barit (BaSO4) yang

    digunakan untuk menaikkan densitas lumpur,ataupun galena atau bijih besi.  Inert solids dapat pula berasal dari formasi-formasi yang

    dibor dan terbawa lumpur seperti rijang, pasiratau lempung non swelling , dan padatan- padatan seperti ini secara tidak sengaja

    memberikan kenaikan densitas lumpur dan perlu dibuang secepat mungkin (bisamenyebabkan abrasi, kerusakan pompa dll).

    d. 

    Fasa kimia

    Zat kimia merupakan bagian dari sistem yangdigunakan untuk mengontrol sifat-sifat

    lumpur, misalnya dalam dispersion(menyebarnya partikel-partikel lempung)atau flocculation (berkumpulnya partikel- partikel lempung). Efeknya terutama tertuju pada peng "koloid"an lempung yang

     bersangkutan. Banyak sekali zat kimia yangdigunakan untuk menurunkan viskositas,mengurangi water loss, dan mengontrol fasakoloid (disebut surface active agent ). Zat-zatkimia yang mendispersi (thinner =

    menurunkan viskositas/mengencerkan).

    IV. 

    ADITIF LUMPUR PEMBORAN

    Di dalam fluida pemboran terdapat aditif-aditifdengan fungsinya masing-masing fungsi, fungsi-fungsi aditif tersebut antara lain 1. Fluid loss control: menjaga integritas lubang danmengurangi fluid loss  dalam formasi produktif,contoh wyoming bentonite, starch, CMC, X-C

  • 8/20/2019 Paper Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere Pada

    3/14

     Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere pada Sumur-X

    199

    Polymer 2. Thinner (pengencer), contoh: air, phospates, lignins, dan tannin 3. weighting agent

    (bahan-bahan pemberat): Memiliki specifygravity yang tinggi untuk menaikan densitasfluida, contoh: barite, galena, calcium carbonat,

     brine solution 4. pH adjuster (pengatur pH):

    Untuk menetralkan pH, dikarenakan padaumumnya aditif bersifat asam, contoh: Sodium

    Hydroxide (caustic soda), potassium Hydroxide,calcium h ydroxide. 5. Lost Circulation Materials: Aditif yang ditambahkan untuk

    mencegah lost circulation, contoh: fibrousmaterial, walnut shell dan ground mica. 

    V.  LOW DENSITY AGENT (LDA) ATAUGLASS BUBBLE SPHERE

    Hampa, uniseluler, soda-lime borosilikat glassmerupakan materi yang sangat unik (Gambar 2).Ukuran partikelnya bervariasi antara 8 sampai

    dengan 125 mikron dan 90% ukurannya adalah8-85 micron (Gambar 3). Aditif ini mempunyaiketebalan dinding rata-rata sebesar 1-2 mikron

    (Gambar 4). Berdasarkan fungsinya,  glassbubble  sphere dapat dikategorikan sebagai loss circulation material (Gambar 5) dan juga sebagai

     penurun densitas. Material pembentuk  glassbubble  sphere terdiri dari Soda – Lime – BoroSilicate Glass (SiO2, CaO, B2O3, NaO2).

    Gambar 2. Bentuk fisik glass bubble sphere 

    (Burnett, 2003)

    Gambar 3. Distribusi ukuran partikel (Burnett,

    2003)

    Gambar 4. Ketebalan dinding glass bubble 

    (Mashar, 2011)

    Gambar 5. Efek pada zona loss (Burnett, 2003)

    5.1 Komponen Pembentuk Glass bubble Sphere

  • 8/20/2019 Paper Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere Pada

    4/14

      Bonar Tua Haloman Marbun, Peter Benson, Satria Kumala Putra, Samuel Zulkhifly

    200

    Ada beberapa komponen dalam pembuatan glassbubble, diantaranya adalah:

    1. Silika sebagai pemberi warna bening pada glass bubble 

    2. 

    Diboron trioksida sebagai zat yang

    memperkuat ikatan kaca

    3. 

    Soda sebagai zat untuk menurunkan titikdidih silica

    4. 

    Kapur zat yang digunakan sebagai pelindungdari kaca agar kaca tidak bereaksi denganzat-zat lainnya.

    5.2 Silika

    Secara kimia, material silikat yang paling

    sederhana adalah silikon dioksida atau silica(SiO2). Secara struktur membentuk ikatan 3dimensi yang dihasilkan ketika setiap sudut dari

    atom oksigen dalam tetrahedron saling berikatandengan atom oksigen lain yang berdekatan.

    Akibat hal tersebut material ini bersifat netraldan mempunyai struktur elektronik yang stabil.Dibawah kondisi ini, perbandingan antara atomSi dan O adalah 1 : 2, sesuai dengan rumus

    kimianya (Gambar 6). 

    Gambar 6. silicon–oxygen tetrahedron (SiO44-

    )(Callister, 2007)

    Jika tetrahedral ini disusun maka akan terbentuk

    struktur kristal. Terdapat tiga bentuk kristal yangdapat terbentuk antara lain : kuarsa, kristobalit,dan tridimit. Strukturnya menjadi berantakan dan

    terbuka. Atomnya juga tidak terbungkus denganrapi. Sebagai akibatnya silika kristal mempunyaidensitas yang rendah sebagai contohnya kuarsa

    yang mempunyai densitas 2,65 gr/cm3.

    Ikatanantar atomnya mempunyai temperatur yangtinggi untuk memutuskannya yaitu 17100C.

    5.3 Kaca Silika

    Silika dapat juga dibentuk tanpa struktur kristalatau bisa dikatakan kaca. Kaca silikamempunyai penyebaran atom yang merata yangmerupakan karakteristik dari fluida. Bahan dasar

     pembuatan kaca silika yang terbaik adalahdengan menggunakan SiO4

    4-. Perlu ditambahkanoksida lainnya seperti B2O3  dan GeO2  untuk

     pembentuk ikatan. Kaca inorganik seperti kacayang digunakan pada kontainer, jendela, dan juga kaca silika juga ditambahkan material

    seperti CaO dan Na2O. Oksida ini tidak

    membentuk ikatan berupa polyhedral.Sebaliknya oksida ini memperbaiki ikatan antarSiO4 

    4-, untuk itulah oksida ini dapat dikatakan

    sebagai pengubah ikatan (Gambar 7). 

    Gambar 7. Kristal ikatan (SiO44-

    ) (Callister,

    2007)

    Gambar 8. Struktur kaca sodium silica (Callister,2007) 

    5.4 Kalsium Oksida

    Disebut juga kapur atau kapur bakar, biasa

    digunakan pada reaksi-reaksi kimia. Berwarna putih, sangat merusak, bersifat alkali kristalindan berbentuk padatan pada suhu kamar.

    Kalsium oksida biasanya dibuat dengandekomposisi secara termal dari batu kapur yangmengandung kalsium karbonat (CaCO3) padadapur pengering. Hal ini dapat dijalankan denganmemanaskan hingga mencapai suhu 8250C,

     prosesnya dinamakan calcination atau pembakaran kapur, untuk membebaskan molekulCO2. Kapur ini tidak stabil dan ketika

    didinginkan secara spontan akan bereaksi denganCO2 dari udara maka akan kembali ke bentukkalsium karbonat.

    5.5 Sodium Karbonat

    Dikenal juga sebagai soda pembersih atau abu

    soda, Na2CO3  adalah garam sodium dari asam

  • 8/20/2019 Paper Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere Pada

    5/14

     Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere pada Sumur-X

    201

    karbonat. Zat ini dapat diekstraksi dari berbagaimacam abu tanaman. Secara sintetis dibuat dari

    garam dapur dan batu kapur dengan proses yangdinamakan solvay. Industri gelas merupakanaplikasi terpenting dari zat ini.

    Ada beberapa cara untuk menghasilkan zat ini,diantaranya:

    1. 

    Metode Nicolas Leblanc:

     NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2 HCl

     Na2SO4 + CaCO3 + 2 C → Na2CO3 + 2 CO2 

    + CaS

    2. 

    Proses Solvay:

    2 NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2 CaO + H2O → Ca(OH)2 Ca(OH)2 + 2 NH4Cl → CaCl2 + 2 NH3  + 2

    H2O

    5.6 Diboron TrioksidaZat ini merupakan salah satu oksida dari Boron.

    Berwarna putih, berupa kaca padatan yangmemiliki formula B2O3. Banyak dijumpai dalam bentuk kaca, meskipun demikian zat ini dapat

    dikristalkan dengan proses pendinginan. Zat inimerupakan salah satu zat yang paling sulit untukdikristalkan.

    Kaca boron oksida dibentuk dari cincin boroxol

    yang mempunyai 6 komponen, yaitu 3 kordinat boron dan 3 kordinat oksigen. Model ini masihmerupakan kontroversi, tetapi karena belum adamodel yang mendeskripsikan densitas yang

    tepat.

    Boron trioksida dibuat dengan perlakuan

    terhadap asam sulfat dan tungku pencampuran.Asam boraks akan dibentuk menjadi uap air danasam metaborik – HBO2 pada suhu sekitar 170

    0C

    dan pemanasan sampai dengan suhu 3000C akan

    menghasilkan Boron Trioksida. Reaksinyaseperti dibawah ini:

    H3BO3 → HBO2 + H2O

    2HBO2 → B2O3 + H2O

    5.7 Komponen TambahanCullet: merupakan pecahan-pecahan kaca ataukaca yang berasal dari produk tak lolos quality

    control. Cullet berfungsi untuk menurunkantemperatur leleh dari bahan baku. Cullet yangdiumpankan sebanyak 25% dari total bahan baku.

    Borax: menurunkan koefisien ekspansi dan

    menaikkan ketahanan terhadap bahan kimia.

    Feldspar: mempunyai formula umum: R 2O,Al2O,  6 SiO2 di mana R 2O dapat berupa Na2O

    abu K 2O abu campuran dari kedua oksidasitersebut.

    Bahan stabilizer: merupakan bahan yang

    mampu menurunkan kelarutan di dalam air,tahan terhadap serangan bahan kimia lain

    termasuk materi-materi lain yang terdapat diatmosfer. Contoh bahan stabilizer :1.

     

    Kalsium karbonat, membuat produk akhirmenjadi tidak larut di dalam air.

    2.  Barium karbonat, meningkatkan beratspesifik dan indeks bias.

    3. 

    Timbal oksida, membuat produk menjaditransparan, mengkilat, dan memilikiindeks

     bias yang tinggi.4.

     

    Seng oksida, membuat gelas tahan terhadap

     panas yang mendadak, memperbaiki sifat-sifat fisik dan mekanik, dan meningkatkanindeks bias. Aluminium oksida,

    meningkatkan viskositas gelas, kekuatanfisik, dan ketahahan terhadap bahan kimia.

    VI.  PROSES PEMBUATAN GLASS

    BUBBLE SPHERESetelah mengetahui komponen-komponen

     penyusun  glass bubble sphere, maka pembuatandari  glass bubble  sphere sangat mirip sekalidengan proses pembuatan kaca untuk kebutuhan

    sehari-hari, yang membedakan hanyalah proses pembentukannya.Sebelum kita menuju proses pembuatan ada

     beberapa sifat-sifat fisik dari kaca yang perlu

    diketahui dalam kaitannya pembentukan materialtersebut,sifat-sifat fisik ini penting untuk

    diketahui untuk memaksimalkan hasil yangdiperoleh dari pembuatan kaca tersebut. Sifatfisik tersebut antara lain:

    1.  Melting Point: Temperatur dimana viskositasmencapai 10 Pa-s (100 P); pada kondisi inikaca bisa dianggap sebagai fluida.

    2.  Working Point: Temperatur dimana vikositas bernilai 10

    3  Pa-s (10

    4P); kaca akan mudah

    dibentuk pada viskositas ini.

    3.  Softening Point: Temperatur dimanaviskositas bernilai 4 x 10

    6  Pa-s (10

    7P);

    merupakan temperatur maksimum dimanalembaran gelas dapat dibentuk tanpamenyebabkan beberapa perubahan.

    4. 

    Annealing Point: Temperatur dimanaviskositas bernilai 10

    12  Pa-s (10

    13P); pada

    tempratur ini, penggabungan atom-atom berlangsung secara cepat dimana stress yang

    tersisa dapat dihilangkan dalam waktu sekitar15 menit.

    5. 

    Straint Point: Tempertatur dimana viskositas

     bernilai 3 x 1013

      Pa-s (3 x 1014

    P); untuktempratur dibawah straint point, akan terjadiretakan pada permulaan perubahaan secara

     plastik. Temperatur transisi gas akan beradadiatas straint point.

    Dalam pembuatan kaca diperlukan penurunantekanan yang optimum dan sangat dihindari

  • 8/20/2019 Paper Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere Pada

    6/14

      Bonar Tua Haloman Marbun, Peter Benson, Satria Kumala Putra, Samuel Zulkhifly

    202

    terjadinya kristal (Gambar 9). Terdapat beberapa jenis kaca yang umum pada industri-industri,

    Gambar 10 menunjukan sifat-sifat fisik beberapamaterial.

    Gambar 9. Karakteristik gelas dan kristal

    (Callister, 2007)

    Gambar 10. Sifat-sifat fisik gelas (Callister,2007)

    Setelah mengetahui temperatur optimum dalam pembuatan glass, maka akan mudah untuk kitamelakukan atau mendapatkan bentuk yang kita

    inginkan. Proses tersebut antara lain:1.

     

    Persiapan bahan baku (batching)Pada tahap ini dilakukan penggilingan,

     pengayakan bahan baku serta pemisahan dari

     pengotor-pengotornya. Serbuk bahan bakuditimbang sesuai komposisi, termasuk bahan-

     bahan aditif lain yang diperlukan seperti zat pewarna atau zat-zat sesuai dengan produkkaca yang dikendaki. Pengadukan campuran

     bahan baku dalam suatu mixer dilakukan agarcampuran menjadi homogen sebelumdicairkan.

    2.  Pencairan (melting/fusing)Bahan baku yang sudah homogen, diayakdahulu sebelum dimasukkan ke dalam tungku

    (furnace) bersuhu sekitar 1500oC sehingga

    campuran akan mencair. Selama proses

     pencairan, masing-masing bahan baku akansaling berinteraksi membentuk reaksi-reaksikimia berikut:

    Reaksi-reaksi penguraian:

     Na2SO3→ Na2O + CO2

    CaCO3→ CaO + CO2

     Na2SO4→ Na2O + SO2

    MgCO3.CaCO3→ MgO + CaO + 2CO2

    Reaksi antara SiO2 dengan Na2CO3 pada suhu

    6300C – 780

    0 C

     Na2CO3 +aSiO2→ Na2O.aSiO2 + CO2

    Reaksi antara SiO2  dengan CaCO3  pada suhu

    600oC

    CaCO3 +bSiO2→ CaO.bSiO2 + CO2 

    Reaksi antara CaCO3 dengan Na2CO3 pada suhudi bawah 600

    oC

    CaCO3 + Na2CO3→ Na2Ca(CO3)2 

    Reaksi antara Na2SO4 dengan SiO2  pada suhu884

    o C

     Na2SO4 + nSiO2→ NaO.nSiO2 + SO2 + 0.5O2 

    Reaksi utama:

    aSiO2 + bNa2O + cCaO + dMgO→

    aSiO2.bNa2O.cCaO.dMgO

    3. 

    Pembentukan (forming/shaping)

    Bahan kaca yang berbentuk cair lalu dialirkan kedalam alat-alat yang berfungsi untuk membentukkaca padat sesuai yang diinginkan. Ada beberapa

     jenis dalam proses pembentukan kaca:1.

     

    Proses FourcaultBahan cair dialirkan secara vertikal ke atas

    melalui sebuah bagian yang dinamakan"debiteuse". Bagian ini terapung di permukaan kaca cair dengan celah sesuai

    dengan ketebalan kaca yang diinginkan. Diatas debiteuse terdapat bagian sirkulasi air pendingin yang akan mendinginkan kaca

    hingga 650 – 670oC. Pada suhu tersebut kaca

     berubah menjadi pelat padat dan akan bergerak dengan didukung oleh roda pemutar

    (roller) yang menarik kaca tersebut ke atas.2.

     

    Proses Colburn (Libbey-Owens)Jika proses Fourcault, gerakan kaca

     berlangsung secara vertikal, maka pada prosesColburn kaca akan bergerak secaravertical kemudian diikuti gerakan horizontal

    setelah melewati roda-roda penjepit yangmembentuk leburan gelas menjadi lembaran-lembaran.

    3.  Proses Pilkington (float process) Bahan cair dialirkan ke dalam sebuah kolam

     berisi cairan timah (Sn) panas. Kecepatanaliran bahan cair ini merupakan pengaturtebal tipisnya kaca lembaran yang akandiproses. Kaca akan mengapung di atas

    cairan timah karena perbedaan densitas diantara keduanya. Kaca ini tetap berupa cairan

  • 8/20/2019 Paper Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere Pada

    7/14

     Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere pada Sumur-X

    203

    dengan pasokan panas yang berasal dari pembakar di bagian atas kolam. Pengendalian

    temperatur di dalam kolam dilakukan agarkaca tetap rata di kedua sisinya serta pararel.Bahan yang biaanya digunakan untuk

    keperluan ini adalah gas nitrogen murni.

    Selanjutnya, aliran kaca melewati daerah pendinginan (masih di dalam kolam) dan

    keluar dalam bentuk kaca lembaran bersuhu±600o C.

    4. 

    Proses tiup (blow)

    Proses ini digunakan untuk membuat botolkaca, gelas kemasan, atau aneka bentuk kacaseni lainnya.

    5.  Proses Foaming (Gambar 11)Cara ini merupakan cara untuk pembuatanGlass bubble Sphere dimana udara hasil dari

     pembakaran berupa CO2  akan dimanfaatkanuntuk pembentukan kaca yang berbentuk

     bola-bola kecil yang kemudian dapatdimanfaatkan untuk aditif lumpur Pemboran(Gambar 12). 

    Gambar 11. Proses pembuatan foaming glass

    (Laimbock, 1998)

    Gambar 12. Proses masuknya udara ke dalamgelas (Laimbock, 1998)

    6. 

    AnnealingFungsi tahapan ini adalah untuk mencegahtimbulnya tegangan-tegangan antar molekul

     pada kaca yang tidak merata sehingga dapatmenimbulkan kepecahan. Termasuk kedalam

    tahap ini adalah proses pendinginan.

    VII. 

    KEUNTUNGAN GLASS BUBBLE

    SPHERE

    Struktur kimia ini sangat stabil sehingga tidakdapat dipecahkan (insoluble)  dalam air maupun

    minyak serta bersifat non-compressible. Sifatalkalinitasnya yang rendah membuat  glassbubble sphere  cocok dengan sebagian besar

    resin. Glass bubble  sphere berbentuk bulatsempurna (spherical)  dengan luas permukaanyang minimum sehingga meningkatkan aliran

    dan non abrasive (Ball Bearing Effect).

    Glass bubble sphere  mampu menghasilkan

    densitas 0,38 – 0,66 gr/cc. Keuntungan lain dari glass bubble  sphere yaitu incompressible 

    sehingga mampu menghasilkan densitas yangstabil, bisa digunakan untuk measurement whiledrilling   (MWD), menjaga kesatabilan lubang bor, mempunyai hole cleaning yang baik,

    meminimalisasi differential sticking, mengurangiloss circulation, mengurangi kerusakan formasi,mudah diproses, dan compatible / cocok dengan

    surface cleaning equipment (Solid controlequipment)

    VIII.  APLIKASI GLASS BUBBLE SPHERE

    DI LAPANGAN

    Di lapangan, Glass bubble sphere  digunakan

    dengan mencampurkan base mud dengan aditif glass bubble sphere pada hopper (Gambar 14). 

    Gambar 14. Prinsip low density agent (Arco et

    al., 2000)

    Proses pencampurannya terdiri dari dua cara,

    cara pertama adalah dengan mencampurkannyasecara gravitasi kedalam mixing tank sedangkancara kedua adalah dengan menggunakan

    diaphragm pump yang dihubungkan ke dalamhopper . Kedua cara tersebut telah berhasil

    digunakan namun apabila menggunakan cara pencampuran secara gravitasi akan banyakmenghemat waktu. Prosedur dengan pencampuran secara gravitasi adalah sebagai

    DrillingFluid

    GlassBubbles LDDF+

  • 8/20/2019 Paper Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere Pada

    8/14

      Bonar Tua Haloman Marbun, Peter Benson, Satria Kumala Putra, Samuel Zulkhifly

    204

     berikut, pertama bag (Gambar 15) yang berisi glass bubble sphere didatangkan. Bag  ini dilapisi

    dengan polyethilene plastic film untukmelindungi dari air hujan. Segera setelah itudialirkan kedalam mixing tank  dengan dialirkan

    udara ke dalamnya (Gambar 16) untuk

    memudahkannya bergerak. Dengan metoda iniakan terjadi pentransportasian material sejumlah

    700 lb bag dalam waktu 6 menit. Segera setelahada kontak dengan lumpur pada hopper (Gambar17) maka  glass bubble sphere akan segera

    menyebar. Cara kedua adalah denganmenggunakan diaphragm pump (Gambar 18)yang dilengkapi  suction wand   yang digunakan

    untuk memudahkan  glass bubble sphere untuk bergerak ke dalam mixing hopper. Ternyata glass bubble sphere yang masuk ke dalam

    hopper tidak terlalu banyak dan tidak kontinusehingga akan memakan lebih banyak waktu,

    namun metoda ini memiliki keuntungan dimana pemasangan diaphragm pump cukup mudah.

    Gambar 15. Bag glass bubble sphere (Devadass,2010)

    Gambar16. Pengaliran udara (Devadass, 2010)

    Gambar 17. Glass sampai pada Hopper(Devadass, 2010)

    Gambar 18. Diaphragm pump (Devadass, 2010)

    IX. 

    METODOLOGI PENELITIAN

    9. 1 Pencarian Pengukuran Performance dari

    Fluida PemboranSelama beberapa tahun belakangan telah banyak

    usaha untuk menemukan Indeks KunciPengukuran Performa (KPI) yangmemungkinkan untuk melakukan perbandingan

    aktivitas pemboran pada lokasi yang berbeda.Pada kasus dimana tidak model dari fluida pemboran yang telah dapat diterima secara

    universal dan pengukuran terhadap aktivitas initelah menuntun pada cara mudah untuk

    mendapatkan cost/m atau cost/m3

      per setiapinterval yang dibor pada basis kampanye darisumur pada suatu lapangan tertentu.

    Biaya untuk fluida pemboran berkisar antara 5-25% dari biaya total pembangunan. Jika kita

  • 8/20/2019 Paper Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere Pada

    9/14

     Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere pada Sumur-X

    205

    melanjutkan pada indeks harga tradisionalkemudian pada bagian bawah dari range ini tidak

    ada rangsangan untuk mengurangi biaya ini danuntuk itu tidak ada penggerak untuk mengukur peningkatan perfrmance dari banyak lokasi kita.

    Penggerak untuk meningkatkan performaterletak pada dampak pada sumur secarakesluruhan dan pengembangan lapangan yangekonomis dalam kaitannya dengan  Non

     Productive Time (NPT) dan penundaan produksidan ini bisa menjadi sangat signifikan.

    Dari data yang ada, akan ditentukan Mud Quality Index  (MQI) dari masing-masing sumur denganlangkah-langkah berikut ini:

    1.  Tentukan Perkirakan Kualitas LumpurTerbaikBiaya lumpur untuk sumurdiasumsikan sama dengan biaya aktual

    yang digunakan untuk bahan kimia lumpur pemboran dengan tidak adanya bahan yangterbuang dari pengontrolan bahan kimia

     pada lapanganQMC =  Mud Chemical Cost  (MCC) + Waste Disposal Cost   (MWC) + Equipment/Engineering Cost  

    2.  Tentukan Actual Drilling Mud CostQMC =  Mud Chemical Cost   (MCC) +Waste Disposal Cost (MWC) +

     Equipment/Engineering Cost3.

     

    Tentukan Mud Related NPT Cost  

    Shell Well Engineers Data Model (EDM)versi 2006 mengidentifikasi 4 level pada

     NPT yang menyangkut pada problem darilumpur antara lain:

    Masalah yang berhubungan dengan lumpur:

    1. Lost Circulation - Formation2. Lost Circulation – Self induced3. Bore Hole

    4. 

     Actual Drilling Chemical Cost

    Termasuk ke dalam biaya ini adalah bahankimia pembersihan lubang sumr dan juga biaya servis.

    5. 

    Menentukan Mud Impairment Cost  (MDC)

    Biaya ini adalah biaya yang terbuang akibattertundanya produksi. Biaya terbuang ini

    dapat diakibatkan oleh biaya untuk fracturedalam kaitannya untuk penanggulangandamage. Tetapi dikarenakan tidak ada

    waktu untuk penanggulangan damage makaMDC = 0.

    6. 

     Mud Quality Index (MQI)

    MQI =

    () 

    Dari prosedur di atas akan dibandingkan keduasumur yang memiliki perlakuan yang berbeda

    terutamaq dalam penggunaan glass bubble.

    Prosedur perhitungan selengkapnya dari MQI

    dapat dilihat pada Gambar 19.

    Gambar 19. Diagram alir penentuan MQI (Osode et al., 2007)

  • 8/20/2019 Paper Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere Pada

    10/14

      Bonar Tua Haloman Marbun, Peter Benson, Satria Kumala Putra, Samuel Zulkhifly

    206

    X.  HASIL DAN PEMBAHASAN

    10.1 Evaluasi Hasil Pemakaian LDA dalam

    Sistem Lumpur LDMPemboran lapisan  MMC   di Sumur X-06

    dilakukan dengan menggunakan pahat PDC 6” +

     BHA DD  +  MWD  sedangkan lumpur yangdigunakan adalah sistem  LDM   .Jenis  LDA  yang

    digunakan adalah HGS 8000X . Hasil penggunaan LDA di sumur RDL-06 dalam pemboran trayek6”.

    1. SG lumpur yang digunakan 0,83 – 0,85, ratedynamic loss 0,2-0,3 bpm, sedangkan rate static loss 0,18 bpm. Total lumpur yang hilang

    selama pemboran lapisan  MMC   sampai penyemenan liner 4-1/2” adalah 912 bbls(lumpur yang hilang selama pemboran trayek

    6” yaitu 514 bbls selama 28 jam). Dalam pemboran ini masih terjadi loss circulation 

    meskipun sudah menggunakan  LDM  dikarenakan SG yang digunakan adalah 0.84sedangkan hasil perhitungan SG yangdiharapkan berdasarkan tekanan reservoir  

    sumur-sumur referensi adalah 0,747 – 0,788.

    Hal ini masih lebih baik dibandingkan dengan

     pemboran sumur sebelumnya (X-05) dimanaterjadi total loss circulation  (tidak ada aliran balik sama sekali) yang harus ditanggulangi

    dengan pemompaan  LCM   sebanyak 38 kali

    dengan berbagai jenis  LCM   dan konsentrasiserta penyemenan  plug balance  sebanyak 5

    kali namun tetap belum berhasil mengatasitotal loss circulation.

    2. 

    Pemboran lapisan  MMC   sumur X-06 dengan

    lumpur  LDM   jauh lebih cepat dibandingkandengan pemboran lapisan  MMC   sumur X-05dengan lumpur  KCl Polymer . Perbandingan

    waktu pemboran untuk sumur X-06 dan X-05dapat dilihat di Tabel 1 dan 2. Dari Tabel 1dan 2 terlihat perbedaan waktu yang sangat

    signifikan dimana untuk sumur X-06 hanyamemerlukan waktu 102 jam sedangkan untuk

    sumur RDL-05 memerlukan waktu 911 jam(286,5 jam untuk combating loss, semen  plug  34,5 jam).

    Tabel 1. Waktu pada setiap kegiatan Sumur X-06

    No. Activity Status Code Hours Days

    1Drilling Actual PT 2a 30,5 1,27

    2 Circ-Hole Clean PT 5a 11,5 0,48

    3 Circ-Cond Mud PT 5b 3,5 0,15

    4 Trips-Drilling BHA PT 6a 25,5 1,06

    5 Prepare BHA PT 6c 1,0 0,04

    6 Wireline-Prep PT 11a 2,0 0,08

    7 Wireline Job PT 11b 6,0 0,25

    8 Pipe Sticking NPT 20c 18,0 0,75

    9 NPT-Operator Material/tools NPT 21f 4,0 0,17

    Total 102,00 4,25

    Tabel 2. Waktu pada setiap kegiatan pada Sumur X-05

    No. Activity Status Code Hours Days

    1Drill actual

    PT 2a 62,0 2,58

    2Reaming PT 3 155,0 6,46

    3 Circulate Hole Clean PT 5a 3,5 0,15

    4 Trip - Drilling BHA PT 6a 24,0 1,00

    5 Trip - Prepare BHA PT 6c 1,0 0,04

    6 Cut off Drilling Line PT 9 2,0 0,08

  • 8/20/2019 Paper Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere Pada

    11/14

     Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere pada Sumur-X

    207

    7 Cement Plug Back PT 18 34,5 1,44

    8 Combating  Loss  NPT 20a 286,5 11,94

    9 Pipe Sticking NPT 20c 206,5 8,60

    10 Fishing Job NPT 20d 116,5 4,85

    11 NPT - Top Drive NPT 21e 1,5 0,06

    12 NPT - Operator Material/tools NPT 21f 18,0 0,75

    Total 911,00 37,96

    3. 

    Biaya pemboran lapisan  MMC  di sumur X-06 jauh lebih murah dibandingkan dengan sumurX-05. Untuk sumur X-06 biayanya US $500.607,28 (selama 102 jam) sedangkan untuksumur X-05 biayanya US $ 1.877.754.45(selama 911 jam). Biaya yang sangat mahal ini

    adalah akibat dari total loss circulation  yangmenyebabkan munculnya permasalahan- permasalahan yang lain yaitu combating loss, stuck pipe, severing job, whipstock  untuk sidetrack , dan fishing job. Lihat pada Tabel 3 danTable 4.

    Tabel 3. Biaya yang dikeluarkan untuk Sumur X-06

     NO Jenis Kegiatan Biaya ($) Persentase(%)

    1 Lumpur,bahan kimia, dan service 365640,12 73,04

    2 Top Drive 14664,53 2,93

    3 Directional drilling dan Survey 23205,08 4,64

    4 MLU 1980 0,4

    5 Pengawasan 1344,76 0,27

    6 Bahan Bakar dan Lubricant 24818,95 4,98

    7 Service Line dan Komunikasi 95,24 0,02

    8 Kontrak Rig OW - 700/40 68758,59 13,74

    Total Biaya 500507,27 100

    Tabel 4. Biaya Pemboran Sumur X-05

    No. Jenis Kegiatan Biaya ($) Persentase(%)

    1 Kontrak Rig NT-45/II 367032,19 19,55

    2 Lumpur, Bahan Kimia, dan Engineering Service 225987,46 12,03

    3 Bit 23700 1,26

    4 Top Drive 127111,98 6,77

    5 Whipstock 95000 5,07

    6 Fishing Job 35689 1,9

    7 Directional Drilling dan Survei 71355,2 3,8

    8 Penyemenan Plug balance 56880,6 3,14

    9 Back Off Operation 22990,63 1,22

  • 8/20/2019 Paper Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere Pada

    12/14

      Bonar Tua Haloman Marbun, Peter Benson, Satria Kumala Putra, Samuel Zulkhifly

    208

    10 Logging GR-CCI untuk Sidetrack 3885,28 0,21

    11  Loss pada Lubang 622592 33,16

    12 MLU 20037,36 1,55

    13 Pengawasan 11113,52 0,59

    14 Fuel dan Lubricant 176483,24 9,4

    15 Service Line dan Komunikasi 6896 0,37

    Total 1866754,46 100

    4. 

     Nilai MQI yang terbaik adalah yang palingmendekati satu. Apabila terlalu kecil maka

    mengindikasikan banyak waktu yang terbuangselama proses pemboran. Apabila nilainyaterlalu besar maka mengindikasikan bahwa

     pendesainan sumur tidak baik atau dapatdikatakan memiliki safety factor dalam desainyang terlalu besar.

    5. Keberhasilan dari prediksi dengan metode KPIini sangat dipengaruhi oleh desain biaya awalyaitu QMC, dikarenakan biaya ini sebagai

     biaya pembanding dan disinilah titik tumpudari penggunaan MQI dengan KPI yangterbaru.

    6. 

    Penggunaan KPI ini sangat membantu dalam perhitungan terutama tingkat

    kekompleksannya sangat rendah dan dapatmengeliminasi parameter-parameterkekompleksannya.

    7. 

    Penggunaan KPI terbaru ini dapat memicuuntuk mengoptimalkan waktu pemboran danmereduksi biaya untuk lumpur pemboran

    8. Dari hasil Perhitung MQI didapat bahwasumur X-6 memiliki MQI 0.94 sedangkansumur X-5 bernilai 0.5. Hal ini menunjukan

     bahwa kinerja glass bubble di lapangan dalammenanggulangi total loss circulation  sangat baik dan dapat mengeliminasi banyak  Non

     productive Time.

    Tabel 5. Properties dari lumpur X-6 dengan glass bubble 

    SG Vis PV YP

    Gels 10

    sec

    Gels 10

    Min PH API FL

    Mud

    Cake

    0,83-0,85 50-58 15-17 17-19 6-7 14-16 9 4,9-5,4 1

    XI. 

    KESIMPULAN

    Kesimpulan dari penelitian ini adalah:

    1.  Mud Quality Index yang baru dapatmembandingkan performa satu sumur dengansumur lain tanpa terkendala oleh

    kekompleksan dari sumur, lokasi, dll.2.

     

    Performa  glass bubble sphere dalam

    menanggulangi loss circulation sudah cukup baik dan dapat mengeliminasi non productivetime (NPT) pada saat pemboran berlangsung.

    3. 

    Perlu penyempurnaan dalam  glass bubble

     sphere  baik dari segi materi, diameter, dllsehingga nantinya dapat digunakan untukmenanggulangi total loss circulation.

    DAFTAR PUSTAKA

    1. 

    Arco, M. J., Blanco, J. G., Marquez, R. L.,

    Garavito, S. M., Tovar, J. G., Farias, A. F.,and Capo, J. A., 2000. Field Application ofGlass bubble Sphere as a Density-Reducing

    Agen, presented at the SPE AnnualTechnical Conference and Exhibition, 1-4October 2000, Dallas, Texas (paper SPE

    62899).

    2. 

    Burnett, D., Improving Performance of LowDensity Drill in Fluid with Hollow Glass

    Sphere , (paper SPE 82276).3.

     

    Callister, W.D., 2007. Materials Science andEngineering an Introduction. Seven Edition,

    America.4.

     

    Devadass, M., 2010. Tambun Field LDA

    Drilling Program, presentation.5.  3M, Product Information, 3M Glass bubbles

    HGS Series.6.

     

    Drilling Dept., 2010. Standard Operting

    Procedur Pemboran.7.

     

    Drilling Dept., 2010. Laporan AkhirPemboran Sumur RDL-06.

    8.  Drilling Dept., 2010. Laporan akhirPemboran Sumur RDL-05.

    9. 

    Laimbock, P., 1998. Foaming of Glass

    Melts, Technische Universiteit Eindhoven.10.

     

    Medley, Jr., George, H., William. C., andGarkasi, A. Y., 1995. Use of Hollow Glass

    for Underbalance Drilling Fluids, presentedat the SPE Annual Technical Conferenceand Exhibition, 22-25 October 1995, Dallas,

    Texas (paper SPE 30500).11.

     

    Medley, Jr., George, H., Haston, J. E.,Richard, L., Martindale, I. D., and Duda, J.

  • 8/20/2019 Paper Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere Pada

    13/14

     Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere pada Sumur-X

    209

    R., 1997. Field Application of Light WeightHollow Glass Sphere Drilling Fluid,

     presented at the SPE Annual TechnicalConference and Exhibition, 5-8 October1997, San Antonio, Texas (paper SPE

    38637)

    12. 

    Osode, P., Mohamed A. F., and Stevenson,E., 2009. Quest for a Pragmatic Drilling

    Fluid Performance Index-Key to ImprovingFluid Performance and Optimising QualityWell Delivery Economics, presented at the

    SPE Middle East Oil and Gas Show andConference, 15-18 March 2009, Bahrain,(paper SPE 120646).

    13.  Quintero, L., 1997. Formation Stability andFormation damage of gas oil in water

    emulsion, presented at the 1997 SPEInternational Symposium on Oilfield (paper

    SPE 37290).14.

     

    Thyagaraju, B. A., Pratap, K. K., Pangtey,K. S., Trivedi, Y. N., Georges, G. P., Goff,

    D. A., and Deadass, M., 2009. Case Study

    Using Hollow Glass Microsphere to Reducethe Density of Drilling Fluid in the Mumbai

    High, India and Subsequent Field Trial atGTI Catoosa Test Facility, presented at theSPE/IADC Middle East Drilling Technology

    Conference & Exhibition, 26-28 October2009, Manama, Bahrain (paper SPE/IADC125702).

  • 8/20/2019 Paper Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere Pada

    14/14

      Bonar Tua Haloman Marbun, Peter Benson, Satria Kumala Putra, Samuel Zulkhifly