BAB II

PAGE

PEMBORAN HORISONTALTujuan Pemboran Horisontal Sesuai dengan sasaran pemboran horisontal, yaitu untuk memperpanjang penembusan zona produktif, atau dengan kata lain untuk memperluas daerah pengurasan suatu sumur, maka tujuan dilakukannya pemboran horisontal adalah untuk :1. Meningkatkan laju produksi sumur.

2. Meningkatkan recovery sumur.

3. Membuat reservoir yang sudah tidak ekonomis bila dikembangkan dengan pemboran tegak, akan menjadi ekonomis kembali bila dikembangkan dengan pemboran horisontal.4. Memperkecil terjadinya water dan gas coning.

5. Meningkatkan operasi Enhanced Oil Recovery.

Alasan Dilakukan Pemboran Horisontal Dalam membor suatu formasi, seharusnya selalu diinginkan lubang yang vertikal, karena dengan lubang vertikal disamping operasinya lebih mudah, juga umumnya mempunyai biaya lebih murah daripada pemboran horisontal. Pemboran horisontal dilakukan karena faktor dan keadaan khusus saja. Alasan dilakukannya pemboran horisontal adalah :1. Alasan geografi

2. Alasan geologi

3. Alasan ekonomi

Ketiga alasan tersebut satu sama lain saling berhubungan dalam mempengaruhi pertimbangan untuk dilakukan atau tidaknya pemboran horisontal.

Alasan Geografi Alasan ini meliputi kondisi topografi dari daerah bersangkutan yang meliputi :a. Bila reservoirnya berada di bawah sebuah kota yang padat penduduknya, lalu lintas yang ramai maupun bangunan yang strategis. (Gambar 4.1)

Gambar 4.1Pemboran Horisontal Di Bawah Kota Yang Padat Penduduk(Rudi Rubiandini, R. S., 1989)b. Bila reservoirnya berada di bawah daerah bertebing terjal dan curam yang apabila dilakukan pemboran vertikal sangat sulit secara teknis. (Gambar 4.2)

Gambar 4.2Pemboran Horisontal Di bawah Tebing Yang Terjal Dan Curam(Rudi Rubiandini, R. S., 1989)Alasan Geologi Sebagai alasan geologi ditinjau dari dua hal, yaitu patahan dan rekahan.

a. Bila terdapat patahan dimana di bawah patahan tersebut terdapat reservoir minyak atau gas, maka untuk mengatasi masalah tersebut dilakukan pemboran horisontal. (Gambar 4.3)

Gambar 4.3Pemboran Horisontal Pada Formasi Dengan Struktur Patahan

(Rudi Rubiandini, R. S., 1989)

b. Pada formasi yang tipis dan memiliki area yang luas, maka pemboran horisontal sangat dimungkinkan untuk memperluas daerah pengurasan sehingga diperoleh hasil yang menguntungkan. Demikian juga bila ditemui reservoir dengan bentuk rekahan-rekahan vertikal akan lebih menguntungkan bila dilakukan pemboran horisontal. (Gambar 4.4)

Gambar 4.4Pemboran Horisontal Pada Formasi Dengan Struktur Rekahan Vertikal(Rudi Rubiandini, R. S., 1989)Alasan Ekonomi

Sebagai alasan yang ditinjau dari pertimbangan ekonomi adalah :

a. Pemboran lepas pantai (offshore)

Bila reservoir minyak atau gas berada di bawah lepas pantai dan seandainya setiap sumur digunakan sebuah platform untuk mengebor, maka biaya yang diperlukan akan besar sekali. (Gambar 4.5)

Gambar 4.5Pemboran Horisontal Di Lepas Pantai (Offshore)(Rudi Rubiandini, R. S., 1989)b. Adanya lensa-lensa

Bila reservoir terdiri dari beberapa lensa dan diinginkan untuk ditembus sekaligus, maka lubang bor dirancang dan diarahkan untuk menembus lensa-lensa tersebut. (Gambar 4.6)

Gambar 4.6Pemboran Horisontal Yang Terdiri Dari Beberapa Lensa(Rudi Rubiandini, R. S., 1989)c. Menghambat terjadinya water dan gas coning

Dengan melakukan pemboran horisontal, maka akan menghambat atau menghindari terjadinya laju invasi (terproduksinya) air atau gas dibandingkan dengan pemboran vertikal. (Gambar 4.7)

Gambar 4.7Water Dan Gas Coning Pada Sumur Horisontal(Rudi Rubiandini, R. S., 1989)Jenis-jenis Pemboran Horisontal Sumur horisontal terdiri dari tiga bagian, yaitu bagian vertikal, bagian pertambahan sudut kemiringan (build Up Curve), dan bagian horisontal. Adanya pertambahan sudut kemiringan inilah yang memacu berkembangnnya teknologi pemboran horisontal. Dan sampai sekarang pemboran horisontal berkembang menjadi empat tipe, yaitu : tipe Long Radius Radial System, Medium Radius Radial System, Short Radius Radial System, dan Ultra Short Radius Radial System (USRRS).1. Long Radius Radial System

Metoda ini sering disebut dengan sistem pemboran horisontal konvensional. Pemboran long radius ini mempunyai build angle 2 6/100 ft MD (Measured Depth), build radius (R) sebesar 1000 ft 3000 ft dan panjang lateral 1000 ft 4000 ft. Pemboran long radius ini terdiri dari tiga bagian (phase) mulai dari ujung kepala sumur sampai ujung sumur bagian bawah. Phase 1 adalah pemboran vertikal sampai KOP (Kick Off Point). Phase 2 adalah pemboran berarah dari KOP sampai ujung pembentukan busur (curvature), dan phase 3 adalah pemboran yang mempunyai arah horisontal. Penentuan kedalaman total dari tiap-tiap phase disesuaikan dengan kemiringan formasi. Perlengkapan yang biasa digunakan untuk mencegah timbulnya masalah mekanis lubang sumur, seperti yang ada di bawah ini dengan pertimbangan-pertimbanngan lithologi, perencanaan sumur, logistik, dan harga sewa rig, yaitu :1. Pemasangan Measurement While Drilling (MWD),

2. Penggunaan Sreerable Motor atau Top Drive System,

3. Penggunaan Oil Base Mud,

4. Aplikasi sistem logging dengan bantuan drill pipe,

5. Penerapan gaya puntir Positive Displacement Motor (PDM) untuk coring,6. Pemasangan stabilizer dengan bilah yang halus (smooth blades) dan tepinya tajam, atau pemasangan stabilizer yang tidak berputar untuk peralatan down hole yang berputar,

7. Pemasangan Mechanical Drilling Jars,

8. Penggunaan Polycrystalline Diamond Compact Bits (PDC Bits).

Peralatan yang digunakan pada pemboran tipe ini paling sederhana di antara keempat tipe pemboran horisontal yang ada, karena peralatan pada pemboran ini merupakan peralatan pemboran konvensional yang susunannya telah dimodifikasi. Sama seperti pemboran berarah konvensional, bent subs dipakai untuk pembelokan awal kick off point dan untuk pembentukan sudut, kontrol arahnya menggunakan steerable motor. Sedangkan untuk bagian horisontal, kita menggunakan down hole mud motor. Karena kesederhanaannya dan juga relatif mudah aplikasinya, pemboran horisontal tipe ini banyak sekali dilakukan, walaupun untuk mencapai titik sasaran yang sama diperlukan jarak pemboran yang jauh lebih panjang dibanding dengan ketiga tipe pemboran horisontal lainnya. Kelebihan dari penggunaan long radius radial system adalah :

Dapat menghasilkan bagian lubang mendatar yang sangat panjang,

Peralatan pemboran yang digunakan adalah peralatan yang konvensional (hampir sama dengan directional drilling), Tingkat dogleg yang tidak terlalu tinggi,

Mudah dalam pengoperasiannya, Kelemahan dari penggunaan long radius radial system adalah : Trayek yang harus dikontrol sangat panjang,

Casing yang digunakan lebih banyak,

Kurang cocok untuk zona tipis dan dangkal.

2. Medium Radius Radial System

Pemboran horisontal jenis ini mempunyai build angle 6 20/100 ft. Build radius (R) sebesar 300 ft 800 ft dan mempunyai range lateral antara 1000 ft 4000 ft. Untuk pengeboran digunakan down hole mud motor yang telah di disain secara khusus, yaitu angle build motor digunakan untuk membentuk sudut dan angle hold motor untuk mengebor bagian horisontal sumur. Pada pemboran dengan sistem ini, masih dimungkinkan penggunaan peralatan pemboran yang konvensional dan kontrol arahnya menggunakan steerable motor. Peralatan pemboran horisontal jenis ini dikembangkan oleh perusahaan ARCO Oil & Gas Co. Pengembangan peralatan pemboran horisontal tipe ini dimaksudkan untuk menjembatani pemboran horisontal tipe long radius radial system dan short radius radial system. Metoda ini sangat aktif dikembangkan oleh banyak perusahaan. Peralatan yang umum digunakan adalah :1. Bit tricone motor bearing,

2. Komponen drill string dilengkapi dengan compressive strength DP,

3. Peralatan MWD (Measurement While Drilling),4. Steering yang konvensional.

Kelebihan dari penggunaan medium radius radial system adalah :

Penembusan formasi lain di atas target tidak terlalu panjang,

Kontrol terhadap pemboran lebih baik sebab menggunakan Down Hole Motor (DHM) dan peralatan steerable,

Dapat mencapai panjang lateral sampai 4000 ft,

Peralatan pemboran semi konvensional,

Casing dan komplesi seperti sumur umumnya,

Ukuran lubang yang dikehendaki bervariasi,

Dapat dilakukan coring dan logging,

Dapat diterapkan berbagai jenis komplesi.

Kelemahan dari penggunaan medium radius radial system adalah :

Ukuran lubang tertentu,

Memerlukan compressive strength DP yang tinggi.

3. Short Radius Radial System

Pemboran horisontal jenis ini mempunyai build angle 2 5/ft. Sedangkan build radius (R) antara 20 ft 40 ft dan mempunyai panjang lateral antara 100 ft 800 ft. Pemboran dengan short radius radial system dilakukan dengan maksud untuk memproduksi kembali sumur-sumur tegak yang sudah tidak berproduksi. Short radius radial system menggunakan short mud motor yang didisain secara khusus, yaitu bagian angle build motor untuk mengebor bagian kurva radius 40 ft dari lubang sumur dan bagian angle hold motor untuk mengebor bagian horisontal sumur. Ciri-ciri pemboran dengan short radius radial system adalah :1. Penggunaan flexible drill pipe,

2. Penggunaan flexible joint drill collar,

3. Penggunaan drill bit stabilizer,

4. Penggunaan down hole motor (DHM).

Rangkaian pipa pemboran dalam sistem ini tidak ikut berputar. Sistem pemboran yang lama yaitu dengan menggunakan knuckle joint masih digunakan. Near bit stabilizer berfungsi sebagai penumpu yang dapat menghasilkan efek pendulum sehingga bit dapat diarahkan sesuai dengan lintasan kurva yang diharapkan. Kelebihan dari penggunaan short radius radial system adalah :

Jari-jari kelengkungan yang kecil (20 40 ft),

Jarak vertikal reservoir lebih dangkal,

Mudah dikoreksi jika terjadi kesalahan arah lubang,

Panjang keseluruhan lubang sumur dapat diminimumkan,

Pendefinisian struktur formasi dapat lebih akurat.

Kelemahan dari penggunaan short radius radial system adalah :

Panjang bagian yang lateral dari sumur terbatas,

Jumlah round trip relatif banyak,

Memerlukan metoda penyelesaian sumur yang khusus,

Peralatan pemboran non-konvensional atau peralatan khusus,

Ukuran lubang bor terbatas,

Diperlukan peralatan power swivel atau top drive rig,

Kontrol terhadap azimuth sangat terbatas,

Tidak dapat dilakukan logging.

4. Ultra Short Radius Radial System (USRRS) Sistem ini merupakan metoda yang saat ini paling aktif dikembangkan dibandingkan dengan metoda-metoda lainnya. Pengembangan sistem ini dipelopori oleh Petrolphysics Inc. (Gambar 4.8). USRRS mempunyai radius kelengkungan (R) sebesar 1 2 ft dan build angle sebesar 45 60/ft. Pada teknik ini, drain hole sepanjang 100 200 ft di bor dengan menggunakan water jet. Daya penembusan ke dalam batuan diperoleh dari pancaran fluida berkecepatan tinggi yang dihasilkan oleh jet bit. Berdasarkan penelitian yang sudah dilakukan, kecepatan penembusan pada berbagai kekerasan batuan yang berbeda adalah : Unconsolidated Sand: 6 60 ft/menit

Sand/Dolomite: 2 10 ft/menit

Hatd (Granit): 0.5 1 ft/menit

Diameter tubing drain hole bervariasi dari 1 2 inchi, tergantung dari sistem pemboran yang digunakan. Setelah pemboran, tubing di perforasi atau di gravel packed. Kemudian tubing dipotong dan drain hole berikutnya di bor pada kedalaman yang sama. Sangat dimungkinkan untuk membor beberapa drain hole pada kedalaman tertentu.

Kelebihan dari penggunaan ultra short radius radial system adalah :

Tingkat ketepatan pencapaian target sangat tinggi,

Dapat memanfaatkan sumur-sumur open hole lama,

Dapat menghasilkan sampai empat arah lubang horisontal pada satu kedalaman seperti jari-jari sepeda,

Sangat baik untuk diaplikasikan pada sistem lensa.

Kelemahan dari penggunaan ultra short radius radial system adalah :

Panjang bagian lateral terbatas (sekitar 400 ft),

Operasi dilakukan dengan sistem hidrolik pada tekanan tinggi (10,000 psi), Memerlukan operasi underreaming sebelum pemasangan peralatan.

Jenis penyelesaian sumur kurang dapat bervariasi.

Gambar 4.9Skema Tipe-tipe Pemboran Horisontal(Rudi Rubiandini, R. S., 1989)

Gambar 4.8Pemboran Horisontal Dengan USRRS(Rudi Rubiandini, R. S., 1989)Perencanaan Rangkaian Pipa Bor

Rangkaian pipa bor mempunyai berbagai susunan dengan tujuan yang berbeda. Peralatan ini disambungkan satu dengan yang lainnya oleh uliran sambungan. Adapun tujuan umum dari rangkaian pipa bor ini adalah :1. Memberikan saluran bagi fluida pemboran dari rig ke bit,

2. Meneruskan gerak rotasi ke bit,

3. Memungkinkan berat diset di atas bit,

4. Menurunkan dan menaikkan bit ke dalam lubang.

Sedangkan tujuan khusus dari rangkaian pipa bor ini adalah :

1. Memberikan stabilitas pada alat-alat bawah permukaan untuk mengurangi vibrasi dan bit jumping,

2. Memungkinkan fluida formasi dan tes tekanan melalui drill string.

1. Drill Pipe

Drill pipe adalah suatu bentuk pipa yang dilengkapi alat penghubung berupa uliran pada kedua ujungnya. Tiap ujung harus kuat/tebal, karena stress terbesar terjadi pada ujung ini. Adapun tujuan pemasangan dari drill pipe adalah :1. Sebagai alat transmisi torsi dan kelly ke bit,

2. Sebagai saluran fluida pemboran,

3. Sebagai alat penggantung Bottom Hole Assembly (BHA).

2. Bottom Hole Assembly (BHA)

Peralatan BHA pada pemboran horisontal dapat dibedakan menjadi tiga bagian, yaitu :1. Motor Bottom Hole Assembly

Motor bottom hole assembly ini merupakan bagian dari motor penyediaan tenaga yang digunakan untuk menggerakkan bit.

2. Rotary Bottom Hole Assembly

Rangkaian drill string akan digerakkan oleh rotary table atau tenaga swivel pada permukaan. Teknik pemboran dengan rotary BHA tergolong teknik yang konvensional dalam aplikasinya pada sumur horisontal. Akan tetapi, pada bagian tertentu dalam pemboran horisontal masih diperlukan.3. Steerable Bottom Hole Assembly

Pada steerable BHA ini menggunakan bent sub, tilt sub, offset stabilizer, dan bottom hole motor.

Ketiga jenis BHA ini menggunakan MWD atau steering tool yang dihubungkan dengan non-magnetic drill collar. Prinsip pendulum, fulcrum, dan stabilisasi digunakan dalam menyusun BHA untuk semua tipe pemboran horisontal.

BHA mempengaruhi trayektori lubang sumur dan BHA terdiri dari beberapa macam komponen, yaitu :1. Drill Collar

Drill collar dipasang di bagian bawah dari drill string, dengan maksud untuk memberikan berat yang cukup pada bit dalam suatu operasi pemboran. Drill collar tidak mempunyai tool joint yang dipasangkan pada badan pipa, dinding drill collar yang tebal memungkinkan ulir yang dipasang langsung pada dindingnya. Adapun tipe khusus drill collar adalah :a. Anti Wall Stick,

b. Square Drill Collar,

c. Monel Drill Collar.

2. Stabilizer

Stabilizer berfungsi untuk menjaga arah pemboran sesuai dengan yang direncanakan. Teknik stabilizer yang populer adalah pendulum dan packed hole. Keuntungan dipasangnya stabilizer adalah :

a. Menurunkan gaya perlengkungan pada drill collar,

b. Memungkinkan penggunaan WOB yang besar,

c. Menaikkan umur bit dengan jalan mengurangi goyangan pada bit,

d. Mencegah penjepitan pipa oleh dinding lubang bor.3. Roller Reamer

Roller reamer terdiri dari blade stabilizer ditambah suatu seri roller yang dibuat dari baja keras atau tungsten carbide. Disamping berfungsi sebagai stabilizer, alat ini juga membantu mempertahankan ukuran lubang dan menanggulangi pipe stucking yang disebabkan oleh dogleg atau key seat. 4. Shock Sub

Shock sub adalah alat yang ditempatkan pada bagian bawah DC untuk meng-absorb vibrasi dan beban shock yang terjadi karena aksi cutting ketika pemboran menembus formasi keras. Tujuan dari pemasangan shock sub adalah :

a. Mengurangi kerusakan sambungan drill collar dan drill pipe,

b. Mengurangi beban shock pada bit, sehingga mengurangi kecepatan kerusakan gigi dan bearing bit.

5. Subs

Berupa sambungan joint yang pendek, yang memberikan suatu cross over untuk sambungan yang berbeda pada drill string.6. Drilling Jar

Tujuan dari pemasangan drilling jar adalah untuk memberikan suatu aksi sentakan ke arah atas pada saat pipa mengalami jepitan. Suatu drilling jar terdiri dari sliding mandrell yang ditempatkan pada drill string, dan mandrell dihubungkan pada satu ujung string dan sleeve pada ujung lainnya. Jar dapat di run pada string dalam limit tertentu tanpa terjadi pergerakan pada mandrell.Peralatan Pembelok Dan Jenis Motor Di BHA

Setelah kedalaman titik belok (Kick Off Point) ditentukan, maka mulai dari titik tersebut kita arahkan mata bor (bit) ke sasaran dengan sudut kemiringan tertentu dengan menggunakan alat pembelok (deflection tools). 1. Badger Bit

Badger bit biasanya digunakan pada formasi yang lunak, dimana laju pemborannya 40 ft/jam atau lebih. Pahat ini menggunakan nozzle bit biasa dengan dua atau tiga cone. Prinsip kerjanya terletak pada tidak tidak seimbangnya jet lumpur pada pahat tersebut, dimana salah satu jetnya berukuran lebih besar dari yang lain.

2. Spud Bit

Spud bit merupakan bit tanpa roller cutter, bentuknya seperti baji kopi. Prinsip kerja pahat ini seperti badger bit, yaitu mengarahkan jet ke arah pembelokan lubang yang diinginkan. 3. Knuckle Joint

Knuckle joint pada prinsipnya merupakan suatu drill string yang diperpanjang dengan menggunakan suatu sendi peluru. Oleh karena itu memungkinkan terjadinya putaran bersudut antara rangkaian pipa pemboran dengan pahat, dimana antara drill string dan bitnya disetel pada sudut tertentu. Untuk mendapatkan sifat yang fleksibel, alas ini sering dipasang langsung pada drill pipe tanpa menggunakan drill collar.4. Whipstock

Whipstock adalah suatu alat dari besi tuang yang berbentuk baji dengan saluran tempat bergeraknya bit yang melengkung hingga bit akan dibelokkan arahnya. Whipstock ini haruslah disetkan pada daerah yang keras agar tidak mudah ikut berputar dengan berputarnya drill string. 5. Jetting

Merupakan teknik yang digunakan untuk mengarahkan atau membelokkan lubang sumur pada formasi lunak. Sumur dapat dimulai dan dibangun pada inklinasi maksimum dengan menggunakan satu BHA. Bit jetting khusus dapat dipakai atau memungkinkan untuk menggunakan bit dengan panjang gigi normal.

6. Turbo Drill

Sebenarnya yang dapat membelokkan lubang pemboran adalah adanya bent sub yang dipasang di atas turbo drill (semacam turbin yang berbentuk pipa dan dapat dirangkaikan pada rangkaian pipa bor). Prinsip kerja turbo drill adalah dengan didorongnya lumpur pemboran oleh pompa menggerakkan rotor pada turbin sehingga dapat memutar bitnya saja tanpa harus memutar rangkaian pipa pemboran (drill string). Kemudian bit disambung dengan drill string akan membentuk sudut tertentu sehingga didapat pembelokan yang kontinyu. Dengan turbo drill ini dapat dihasilkan lubang bor yang lebih halus daripada kelima alat pembalok yang tersebut diatas.7. Dyna Drill

Dyna drill merupakan down hole mud motor. Seperti juga turbo drill, dyna drill akan memutar bit tanpa harus memutar drill string. Adanya bent sub pada peralatan ini akan menghasilkan lengkungan yang halus (smooth). Didalam pemakaian yang optimum, dyna drill sangat tergantung pada kecepatan sirkulasi dan beda tekanan pada pompa. Pemakaiannya disesuaikan dengan keperluan dan kondisi yang ada.

Prinsip kerja dyna drill ini adalah bila rotor diputar, pompa akan menghisap cairan dan mengalirkannya ke saluran yang telah ditentukan. Pada dyna drill ini tenaga hidrolis (volume dan tekanan) dari cairan pemboran akan mengubah rotor yang berbentuk helicoidal menjadi tenaga mekanis (torsi dan putaran).