PENGARUH ADDITIVE PAC-R DAN PAC-L TERHADAP LUMPUR PEMBORANOleh:Deni Bhakti Adiyaksa (113110034)Jhoni Wahyudi (113110004)

AbstrakLumpur pemboran dapat dikatakana sebagai nyawa dari proses pemboran minyak dan gas bumi, karena semua prosesnya berhubungan erat dengan lumpur pemboran. Mulai dari mengontrol tekanan formasi, menahan sebagian beban dari rangkaian drill string dan juga pada proses pengangkatan cutting. Pada proses pemboran, lumpur kita harus terus kita evaluasi sebab jenis lumpur dan juga jenis additive yang kita tambahkan berdasarkan jenis formasi yang kita tembus, ada banyak jenis additive untuk lumpur pemboran ini guna memepertahankan lumpur kita tetap ideal sesuai dengan API Spec Bentonite 13-A. Pada paper ini kita akan membahas addtitive filtration loss control agent, dimana maksud dari additive ini yakni untuk mengurangi banyak nya filtrat lumpur yang masuk ke formasi, sebab jika terlalu banyak filtration loss maka akan mebuat mud cake terlalu tebal, yang dampaknya bisa menyebabkan problem pemboran yaitu, pipe sticking.

PendahuluanKeberhasilan suatu pemboran sangat di pengaruhi oleh lumpur pemboran. Semakin baik sistem sirkulasi yakni lumpur pemboran maka semakin baik hasil dari proses pemboran tersebut. Dengan evaluasi yang baik yang selalu dilakukan oleh mud engineer untuk mengevaluasi lumpur pemboran agar tetap dalam keadaan yang sesuai dengan formasi yang kita tembus dan juga sesuai dengan API Spec bentonite 13-A.Ada beberapa masalah yang dapat terjadi pada proses sirkulasi lumpur pemboran ini, di antaranya terjadinya kick dan lost circulation, problem ini hubungannya dengan sifat fisik lumpur yaitu densitas lumpur pemboran. Masalah lainnya yaitu pipe sticking. Masalah ini yang nantinya erat hubungannya dengan masalah yang akan kita bahas ini. Pengertian dari pipe sticking yaitu tidak dapat bergeraknya rangkaian dari drill string kita akibat terjepit oleh formasi,cutting yang tidak terangkat ,reruntuhan formasi serta mud cake yang terlalu tebal. Dimana ada beberapa hal yang dapat menyebabkan terjadinya problem ini.1. Akibat tidak terangkat nya cutting sehingga menyebabkan terjadinya regrinding, cutting ini tidak dapat terangkat akibat kurang baiknya rheologi dari lumpur pemboran kita, sebab sifat fisik lumpur ini erat hubungannya dengan mekanisme pengangkatan cutting.2. Akibat terjepit oleh lapisan formasi ini maksudnya pada saat kita menembus lapisan yang reaktif (shale) maka dapat menyebabkan lapisan tersebut mengembang (swelling).3. Akibat reruntuhan formasi ini berhubungan dengan mud cake, dimana mud cake yang tidak dapat menahan formasi agar tidak runtuh, jika formasi ini runtuh maka sama halnya jika cutting tidak dapat terangkat.4. Akibat mud cake yang terlau tebal, mud cake ini terbentuk akibat fasa cair dari lumpur itu masuk ke dalam formasi sehingga fasa padatannya mengeras di dinding bor dan inilah yang kemudian menjadi mud cake . tetapi, ketebalan ini harus ideal sesuai dengan API Spec Bentonite 13-A ,yaitu 0.8 2 mm. Jika terlalu tebal maka akan dapat menyebabkan masalah pipe sticking. Semakin banyak mud filtrate yang masuk ke dalam formasi maka semakin tebal mud cake kita yang terbentuk, oleh sebab itu mud filtrate yang masuk ke formasi harus dikontrol, salah satu pengontrolannya dapat menggunakan additive filtration loss control agent, pada paper ini additive yang kita bahas adalah penggunaan PAC-R dan juga PAC-L.Penambahan additive PAC-R dan PAC-L ini pada lumpur pemboran dapat mengurangi mud filtrate yang masuk ke dalam formasi, sesuai dengan API Spec Bentonite 13-A yakni 15 ml/ 30 menit untuk maksimalnya. Ini sesuai dengan fungsi dari additive ini sebagai filtration loss control agent.Tinjaun Pustaka Lumpur pemboran merupakan hal yang sangat penting dalam proses pemboran, ini termasuk ke dalam sistem sirkulasi pada sistem pemboran. Adapun urutan sirkulasi lumpur pemboran sebagai berikut :1. Mud pit/mud tank1. Mud pump1. Discharge line1. Stand pipe1. Rotary hose1. Swivel1. Kelly1. Drill pipe1. Drill collar1. Nozzle bit1. Annulus ( DC,DP )1. BOP Stack1. Flowline1. Conditioning area 1. Shale saker1. Degasser 1. Desander1. Desilter.Setelah kita mengetahui urutan dari sistem sirkulasi ini, kemudian kita harus mengetahui komposisi dari lumpur pemboran.Untuk komposisi dari lumpur pemboran di laboratorium adalah :350 ml air + 22.5 gr Bentonite. Untuk formasi tertentu komposisi lumpur ini dapat ditambahkan beberapa additive lainnya.Adapun fungsi dari lumpur pemboran ini yakni :1. Mengangkat cuttings dari dasar lubang ke permukaan.1. Menahan dinding lubang agar jangan runtuh selama pemboran berlangsung.1. Melumasi dan mendinginkan bit dan rangkaian pemboran.1. Mengontrol tekanan formasi.1. Menahan cuttings dan material pemberat selama sirkulasi berhenti agar jangan turun.1. Sebagai media logging.1. Sebagai media informasi.1. Sebagai tenaga penggerak.1. Menahan sebagaian berat rangkaian pemboran.Lumpur terdiri dari tiga kelompok komponen, antara lain:1. FasaCair.1. FasaPadat.1. Fasa Kimia.Fasacair dari lumpur bor merupakan fasa dasar dari lumpur, yang mana dapat berupa air atau minyak. Dapat berupa air tawar maupun air asin, hal ini tentu disesuaikan dengan lokasi setempat, manakah yang mudah didapat, dan juga disesuaikan dengan formasi yang akan ditembus.Fasa padat terbagi atas dua macam, yaitu reactive solid dan inert solid. Padatan yang bereaksi dengan zat cair lumpur bor disebut dengan reactive solid. Padatan ini membuat Lumpur menjadi kental atau berbentuk koloid.Sebagai contoh dalam kehidupan sehari-hari sebagai reactive solid adalah susu. Susu bila dicampurkan dengan air akan membuat air susu yang berbentuk koloid.Dalam lumpur pemboran yang bertindak sebagai reactive solid adalah botonite. Yang mana bila bontonite bercampur dengan air maka terbentuk Lumpur bor yang berbentuk koloid.Air yang bercampur dengan bontonite ini adalah air tawar. Bila sebagai bahan dasar air laut maka sebagai reactive solid adlah attapulgite, dalam attapulgite dapat bereaksi dengan air asin maupun dengan air tawar.Inert solid merupakan padatan yang tidak bereaksi dengan zat cair lumpur pemboran. Dalam kehidupan sehari-hari pasir yang diaduk dengan air kalau kita diamkan beberapa saat, akan turun ke dasar bejana dimana kita mengaduknya. Disini pasir disebut dengan inert solid. Di dalam lumpur pemboran inert solid berguna untuk menambah berat atau berat jenis dari lumpur, yang tujuannya untuk menahan tekanan dari formasi. Sebagai contoh yang umum digunakan sebagai inert solid dalam lumpur pemboran adalah barite.Sedangkan pada fasa kimia, lumpur pemboran bereaksi dengan suatu zat atau adiktif dari bahan kimia yang menjadikan fasa lumpur pemboran tersebut menjadi fasa kimia.Ketika terjadi kontak antara lumpur pemboran dengan batuan porous, batuan tersebut akan bertindak sebagai saringan yang memungkinkan fluida dan partikel-partikel kecil melewatinya. Fluida yang hilang kedalam batuan disebut filtrate, sedangkan lapisan partikel-partikel besar yang tertahan dipermukaan batuan disebut filter cake. Proses filtrasi di atas hanya terjadi apabila terdapat perbedaan tekanan positif ke arah batuan. Pada dasarnya ada dua jenis filtration yang terjadi selama operasi pemboran, yaitu static filtation dan dynamic filtration. Static filtration terjadi jika lumpur pemboran berada dalam keadaan diam dan dynamic filtration terjadi ketika lumpur pemboran sedang disirkulasikan. Apabila filtration loss dan pembentukan mud cake tidak dikontrol, maka akan menimbulkan berbagai masalah, baik selama operasi pemboran maupun dalam evaluasi formasi dan tahap produksi. Mud cake yang tipis akan merupakan bantalan yang baik antara pipa pemboran dan permukaan lubang bor. Sedangkan mud cake yang tebal akan menjepit pipa pemboran sehingga sulit diangkat dan diputar, dan filtratnya akan masuk ke formasi dan dapat menimbulkan damage pada formasi.Persamaan untuk volume filtrate yang dihasilkan dapat diturunkan dari persamaan Darcy, persamaannya adalah sebagai berikut :

Vf = ADimana :A: Filtration Areak: Permeabilitas CakeCc: Volume fraksi solid dalam mud cakeCm: Volume fraksi solid dalam lumpurP: Tekanan filtrasi.t: Waktu filtrasi = viskositas filtrate.Pembentukan mud cake dan filtration loss adalah dua kejadian dalam pemboran yang berhubungan erat, baik waktu kejadiannya maupun sebab dan akibatnya. Oleh sebab itu maka pengukurannya dilakukan secara bersamaan.Persamaan yang umum digunakan untuk static filtration loss adalah :

Q2 = Q1 x Dimana:

:Fluida loss pada waktu

:Fluida loss pada waktu

Volume air/filtrate yang mengalir sebelum terbentuk mud cake disebut spurt loss volume (Vsp).Persamaannya adalah sebagai berikut:

Vsp=Dimana:Vsp = Spurt loss volumeV1 = Volume filtrat yang terbentuk dalam waktu 1 menitV7,5= Volume filtrat yang terbentuk dalam waktu 7,5 menitSpurt loss volume mempengaruhi harga API water loss (V30) yang mengikuti persamaan di bawah ini.V30 = 2 (V7,5- Vsp) + VspDimana :V30=Volume filtrat yang terbentuk dalam waktu30 menitV7,5 = Volume filtat yang terbentuk dalam waktu 7,5 menit Vsp= spurt loss volume

Penambahan Adiktif PAC-R Dalam Lumpur PemboranPenambahan adiktif filtration control agent sangatlah dibutuhkan apabila dalam lumpur pemboran memiliki volume filtrat yang besar dimana tidak sesuai dengan standar API Spec Bentonite 13-A dengan range (13,5-15) ml/30 menit. Dalam hal ini kita menggunakan PAC-R sebagai additive filtration control agent agar dapat menurunkan volume filtrat lumpur pemboran dimana bila tidak kontrol volume filtrat pada saat pemboran berlangsung maka dapat menyebabkan terjadinya pipe sticking. Dan masalah tersebut haruslah dihindari agar pemboran suatu sumur dapat berlangsung dengan lancar dan baik.PAC-R juga memiliki secondary function yang dapat meningkatkan viskositas suatu lumpur pemboran agar lumpur yang kita gunakan memiliki sifat rhelogy lumpur yang ideal sesuai API Spec Bentonite 13-A, yaitu C600 minimal 30, Plastic Viscosity minimal 8 cp dan Yield Point maksimal 3 kali dari Plastic Viscosity. Bilamana lumpur pemboran di suatu lapangan memiliki masalah dalam volume filtrat yang melebihi 15 ml/30 menit dan mud cake yang tebalnya melebihi 2 mm serta sifat dari rheology lumpur pemboran tersebut belum ideal, maka kita dapat menambahkan adiktif pada lumpur pemboran tersebut dengan menggunakan PAC-R. Pada praktikum Analisa Lumpur Pemboran kami melakukan percobaan terhadap penambahan adiktif PAC-R dimana pada penambahan 2 gr PAC-R + Lumpur Dasar (350 ml air + 22,5 gr bentonite) didapatkan volume filtrat sebesar 14,5 ml dalam waktu 30 menit dan tebal mud cake sebesar 1,7 mm. Dan untuk sifat rheology lumpur pemboran didapatkan dari hasil percobaan dengan harga pada C600 sebesar 60, plastic viscosity sebesar 17 cp dan yield point sebesar 26 lb/100ft2. Pada hasil percobaan tersebut maka dapat dikatakan bahwa lumpur pemboran yang akan kita gunakan sudah ideal karena memenuhi standar API Spec Bentonite 13-A.

Penambahan Adiktif PAC-L Dalam Lumpur PemboranPAC-L merupakan jenis adiktif filtration control agent juga sehingga dengan melakukan penambahan PAC-L terhadap lumpur pemboran dapat menurunkan volume filtrat dari lumpur pemboran tersebut. Tetapi penambahan PAC-L ini tidak terlalu mempengaruhi viskositas lumpur pemboran dibandingkan dengan penambahan PAC-R. Apabila lumpur pemboran di suatu lapangan memiliki masalah dalam volume filtrat yang melebihi 15 ml/30 menit dan mud cake yang tebalnya melebihi 2 mm serta sifat dari rheology lumpur pemboran tersebut sudah ideal sesuai dengan standar API Spec Bentonite 13-A, maka kita dapat menggunakan adiktif PAC-L agar peningkatan viskositas dalam lumpur pemboran tidak terlalu signifikan.

Kesimpulan1. Apabila volume filtrat tidak dikontrol dengan baik maka dapat menyebabkan pipe sticking.1. Filtration loss berbanding lurus dengan terbentuknya mud cake pada dinding lubang bor, semakin besar filtration loss maka akan semakin tebal mud cake yang terbentuk dan sebaliknya.1. Penambahan PAC-R dapat dilakukan apabila volume filtrat lumpur pemboran dan tebal mud cake serta sifat rheology lumpur pemboran belum ideal sesuai dengan standar API Spec Bentonite 13-A.1. Penambahan PAC-L dapat dilakukan apabila sifat rheology lumpur pemboran sudah ideal tetapi volume filtrat dan tebal mud cake belum ideal sesuai dengan standar API Spec Bentonite 13-A.

Daftar Pustaka1. Bourgoyne Jr., Adam T., Millheim, Keith K., Chenevert, Martin E., Young Jr., F.S. 1991. Applied Drilling Engineering, Society of Petroleum Engineering, United State of America.1. ________, 2013, Laporan Resmi Praktikum Analisa Lumpur Pemboran, Laboratorium Teknik Perminyakan, UPN Veteran Yogyakarta.

Tabel 1. Pengukuran Filtrasi dan Mud Cake semua Plug

PLUGLumpur DasarAdditiveFilter Press

PAC-R(gr)PAC-L(gr)Volume Filtrat(ml/ 30 menit)Mud Cake(cm)

A350 ml aquadest + 22,5 gr bentonite1-160,175

B350 ml aquadest + 22,5 gr bentonite1,5-170,145

C350 ml aquadest + 22,5 gr bentonite2-14,50,17

D350 ml aquadest + 22,5 gr bentonite-116,50,153

E350 ml aquadest + 22,5 gr bentonite-1,5190,15

F350 ml aquadest + 22,5 gr bentonite-219,40,146

Grafik 1. Mud Cake Vs Additive

Tabel 2. Pengukuran Viskositas dan Gel Strength

PlugKomposisiViskositas(sec/quart)C600()C300()Pv(cp)Yp(lb/100 ft2)GS 10detik(lb/100 ft2)GS 10menit(lb/100 ft2)

Lumpur dasar36302281424

ALumpur dasar + 1,5 gr PAC-R6242291316420

BLumpur dasar + 2 gr PAC-R8360431726823

CLumpur dasar + 2,5 gr PAC-R161,03725616401234

DLumpur dasar + 2 gr PAC-R + 50 ml air6044301416520

ELumpur dasar + 2 gr PAC-R + 100 ml air4635241113410

FLumpur dasar + 2 gr PAC-R + 150 ml air433221,510,51137

Grafik 2. Additive PAC-R VS Plastic Viscosity

Grafik 3. Additive PAC-R VS Yield Point

Grafik 4. Additive PAC-R VS Gel Strength 10 Detik