semen pemboran

Semen Pemboran

Indra Bayu113130099

Outline

• Fungsi penyemenan• Tipe penyemenan• Klasifikasi semen pemboran API• Komposisi semen• Bahan aditif semen• Sifat fisik Bubur semen

Semen

Penyemenan pada sumur pemboran adalah suatu proses pencampuran

(mixing) dan pendesakan (displacement) bubur semen (slurry) melalui casing

sehingga mengalir ke atas melewati annulus di belakang casing sehingga casing

terikat ke formasi . Pada umumnya penyemenan bertujuan untuk melekatkan

casing pada dinding lubang bor, melindungi casing dari masalah-masalah mekanis

sewaktu pemboran berlangsung (seperti torsi yang tinggi dan lain-lain), melindungi

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

lain di belakang casing. Penyemenan merupakan faktor yang paling penting dalam

operasi pemboran sehingga dapat mereduksi kemungkinan-kemungkinan

permasalahan secara mekanis sewaktu melakukan pemboran pada trayek

selanjutnya.

Fungsi Penyemenan

Adapun tujuan dari penyemenan yang kita lakukan antara lain :

•Melindungi dan melekatkan casing pada dinding formasi.

•Menutup daerah hilang sirkulasi dan mengisolasi lapisan dibelakang casing

agar tidak terjadi komunikasi antar lapisan.

•Mencegah penyusupan gas atau fluida formasi yang bertekanan tinggi ke

celah antara casing dan formasi, yang dapat menimbulkan masalah yang yang

membahayakan dipermukaan.

•Menutup sumur yang akan ditinggalkan.

•Memperbaiki casing yang rusak.

•Memperbaiki kesalahan pada waktu perforasi.

Tipe Penyemenan

Operasi penyemenan yang tidak sempurna dapat menimbulkan banyak masalah,

antara lain sulitnya mengontrol produksi pada tiap-tiap lapisan formasi produktifnya.

Oleh karna itu type penyemenan terbagi menjadi 2 bagian yaitu :

1. Primary Cementing adalah penyemenan yang pertama kali dilakukan setelah casing

diturunkan kelubang sumur. Primary Cementing juga terbagi menjadi beberapa bagian

yaitu :

• Penyemenan Conductor Casing.

• Penyemenan Surface Casing.

• Penyemenan Intermediate.

• Penyemenan Production Casing.

2. Secondary Cementing adalah penyemenan tahap kedua atau penyemenan ulang

untuk menyempurnakan primary cementing . Secondary Casing juga terdiri dari

beberapa bagian yaitu :

• Squeeze Cementing : Penyemenan yang bertujuan untuk memperbaiki kebocoran

atau kerusakan pada casing atau juga memperbaiki penyemenan pada Primary

cementing yang belum sempurna.

• Re - Cementing : Untuk memperluas perlindungan casing diatas top semen serta

menyempurnakan penyemenan pertama.

• Plug Back Cememting : tujuan untuk menutup atau meninggalkan sumur

(Abandonment Well) Dan menutup zona air dibawah zona produksi minyak.

Tipe Penyemenan

Klasifikasi Semen Pemboran

Dilihat dari fungsinya, semen dapat diklasifikasikan atau dikelompokan menjadi

beberapa tipe menurut API (API spec. 10) yaitu :

• Kelas A : Digunakan untuk penyemenan selubung sampai kedalaman 1830 meter (6000 ft)

dan apabila sifat-sifat khusus dari formasi tidak disyarat.

• Kelas B : Digunakan untuk sumur sampai kedalaman 1830 meter (6000 ft) apabila kondisi

formasi membutuhkan tahan sulfat sedang sampai tahan sulfat tinggi.

• Kelas C : Digunakan pada sumur dengan kedalaman 1830 meter (6000 ft) apabila kondisi

membutuhkan sifat kekuatan awal yang tinggi.

• Kelas D : Digunakan untuk sumur dengan kedalaman 1830 meter (6000 ft) sampai

kedalaman 3050 meter (10000 ft) dengan kondisi suhu dan tekanan sedang.

• Kelas E : Digunakan untuk sumur dengan kedalaman 3050 meter (10000 ft) sampai

kedalaman 4270 meter (14000 ft) dengan kondisi suhu dan tekanan tinggi.

• Kelas F : Digunakan untuk sumur dengan kedalaman 3050 meter (10000 ft) sampai

kedalaman 4880 meter (16000 ft) dengan kondisi suhu dan tekanan tinggi.

• Kelas G : Digunakan sebagai semen pemboran dasar untuk kedalaman 2440 meter

(8000 ft), atau dapat digunakan dengan akselerator dan retarder untuk

memperoleh batas jangkauan kedalaman sumur dan suhu yang lebuh luas.


• Kelas H : Digunakan sebagai semen pemboran dasar untuk kedalaman sampai

2440 meter (8000 ft) dan dapat digunakan dengan penambahan akselerator dan

retarder untuk memperoleh batas jangkauan suhu dan kedalaman sumur yang

lebih luas.

• Kelas J : Digunakan untuk semen dasar pemboran untuk kedalaman 3660 meter

(12000 ft) samapai kedalaman 4880 meter (16000 ft) pada kondisi suhu dan

tekanan yang amat tinggi atau dapat digunakan dengan penambahan akselerator

dan retarder untuk memperoleh batas jangkauan sumur dan suhu yang lebih

besar.


Komposisi Semen Pemboran

Pada umumnya terdapat 4 (empat) senyawa kimia yang berperan sebagai senyama aktif

dalam semen. Bila semen mengalami hidrasi, sennyawa ini memberikan pengaruh besar

dalam pembentukan kekuatan semen keringnya. Senyawa-senyawa tersebut antara lain :• Tricalcium Aluminate (C3A)

C3A terbentuk dari perpaduan CaO dan Al2 O3.

• Tricalcium silicate (C3S)Senyawa ini dibentuk oleh reaksi antara CaO dan SiO2.

• Dicalcium Silicate (C2S)Senyawa ini juga dihasilkan oleh reaksi antara CaO dan SiO2.

• Tetracalcium Aluminoferrite (C4AF)C4AF dibentuk dari CaO, Al2O3, Fe2O3.

Bahan Aditif Semen

Berbagai jenis additive telah banyak digunakan dalam penyemenan sumur-sumur

minyak, gas dan panas bumi, dengan mempertimbangkan kondisi sumur seperti

kedalaman, temperatur, dan tekanan.

Beberapa operator menggunakan berbagai jenis additive semen untuk berbagai

kebutuhan, antara lain untuk :

• Menambah dan mengurangi berat bubur semen.

• Menambah volume bubur semen dengan biaya yang relatif rendah.

• Mempercepat atau memperlambat waktu pengenjalan (thickening time).

• Meningkatkan kekuatan.

• Mengurangi water loss.

Bahan Aditif Semen

a. Accelerators

Accelerators adalah zat yang dapat mempercepat proses pengerasan

pada bubur semen, sehungga thickening time menjadi lebih singkat.

Accelerator yang biasa digunakan adalah calcium chloride (CaCl2), sodium

chloride (Salt-NaCl), gypsum cement, sodium silicate (Na2SiO2), air laut.

Cara Konvensional untuk mempercepat proses pengerasan bubur semen

adalah dengan memperbesar densitas semen atau mengurangi jumlah

air.

Bahan Aditif Semen

b. Light Weight Additive

Additive ini berfungsi untuk membuat bubur semen lebih ringan. Digunakan

untuk penyemenan pada formasi yang lemah dan tidak kuat menahan berat

kolom semen.

c. Heavy Weight Additive

Additive ini berfungsi untuk pemberat bubur semen. Additive ini digunakan

untuk penyemenan pada formasi yang memiliki tekanan cukup tinggi,

sehingga tekanan dalam kolom semen mampu mengimbangi tekanan formasi.

Bahan Aditif Semen

d. Retarder

Semen retarder adalah additive yang digunakan untuk memperpanjang waktu

proses pengerasan bubur semen. Biasanya additive ini digunakan untuk

penyemenan sumur-sumur dalam yang bertemperatur tinggi. Sehingga bubur

semen tidak mengeras sebelum target tercapai.

e. Friction Reducer

Additive ini berfungsi untuk mengurangi kekentalan bubur semen, serta

membuat turbulensi aliran bubur semen pada laju pemompaan yang rendah.

Friction reducer juga sering dikenal dengan nama cement dispersant.

Bahan Aditif Semen

f. Lost Circulation – Control Agents

Additive jenis ini digunakan untuk menanggulangi kehilangan bubur

semen pada saat proses penyemenan. Ada dua cara untuk

menanggulangi kehilangan bubur semen, yaitu :

• Dengan mengurangi densitas bubur semen.

• Dengan menambahkan material penyumbat, seperti serbuk gergaji, bubur

kayu, plastik, dsb

• dengan menambahkan nitrogen kedalam system Lumpur.

Sifat Fisik Bubur Semen

Adapun beberapa yang menjadi sifat dasar semen dan merupakan bagian yang

penting untuk sebuah proses penyemenan yaitu :

a. Thickening Time

Thickening time ialah waktu yang diperlukan bubur semen untuk mencapai

harga konsistensi 100 Bc. Persamaan umum :

Bc = (T - 78 x 2)/20

Keterangan :

Bc = konsistensi suspensi semen, (Uc)

T = harga torsi pada pembacaan alat, (g-cm)

Sifat Fisik Bubur Semenb. Densitas

Rapat jenis dari bubur semen ( slurry) ditentukan oleh perbandingan campuran air dan bubuk

semen, dimana makin tinggi kadar air maka makin kecil harga kerapatan bubur semen. Dapat

dirumuskandengan persamaan : Dbs = Gbk + Gw + Ga / Vbk + Vw + Va

Keterangan :

o Dbs = densitas suspensi semen

o Gbk = berat bubuk semen

o Ga = berat aditif

o Gw = berat air

o Vbk = volume suspensi semen

o Vw = volume air

o Va = volume aditif


c. Filtration Loss

Filtration loss adalah peristiwa hilangnya cairan dan suspensi semen kedalam formasi

permeable yang dilaluinya. Ciran ini disebut dengan filtrat, filtrate kehilangan filtrate

ini tidak boleh terlalu banyak, karena akan menyebabkan suspensi semen kekurangan

air.

d. Water Cement Ratio (WCR)

Water cement ratio ialah perbandingan air yang dicampur dengan bubuk semen

sewaktu suspensi semen dibuat. Jumlah air yang dicampurkan tidak boleh lebih atau

kurang, karena akan mempengaruhi baik buruknya ikatan semen nantinya.


e. Waiting On Cement

Waiting On Cement atau waktu menunggu pengerasan suspensi semen yaitu waktu

yang dihitung dari saat viper plug diturunkan kemudian plug dibor kembali untuk

operasi selanjutnya. WOC ditentukan oleh berbagai faktor seperti tekanan dan

temperatur sumur, WCR, kuat tekan dan aditif-aditif yang dicampur kedalam bubur

semen yang pada umumnya sekitar 24 jam.

f. Shear Bond Strength

Shear bond strength didefinisikan kekuatan semen dalam menahan berat casing.

Harga shear bond strength ini dapat dihitung dengan cara mengukur gaya tekan

(compressive strengt)

Sifat Fisik Bubur Semeng. Compressive Strength

Kekuatan pada semen dapat dibagi menjadi dua, yaitu compressive

strength dan shear bond strength. Compressive strength didefinisikan sebagai

kekuatan semen dalam menahan tekanan-tekanan horizontal. Shear bond strength

didefinisikan sebagai kemampuan semen untuk menahan tekanan/beban dari arah

vertical.

Pada temperatur tinggi akan terjadi gangguan pada kekuatan semen

seiring dengan bertambahnya suhu, hal ini lebih dikenal dengan “strength

retrogetion”. Hal ini mengubah komposisi komponen semen dan menyebabkan

kekuatan dari semen hilang.

Sifat Fisik Bubur Semenh. Viskositas

Pengukuran viskositas pada bubur semen menggunakan istilah konsistensi karena bubur

semen merupakan fluida non-newtoian. Harga konsistensi ini dapat dipengaruhi oleh kadar

air dalam bubur semen dan dapat pula diubah dengan menggunakan bahan adiktiv

i. Hidrasi Semen

Hidrasi semen Portland adalah suatu reaksi kimia yang berurutan antara clinker, kalsium

sulfat dan air sampai akhirnya suspensi semen mengeras. Akan Tetapi ada beberapa

parameter yang perlu ditambahkan. Hidrasi dapat di kelompokan menjadai 2 kelompok

yaitu :

1. Hidrasi dengan temperatur rendah

2. Hidrasi denga n temperatur tinggi.

Sifat Fisik Bubur Semenj. Permeabilitas

Permeabilitas diukur pada semen yang mengeras, maksudnya sama

dengan permeabilitas batuan formasi yang berarti kemampuan suatu

media untuk mengalirkan fluida. Semakin besar permeabilitas semen

akan semakin banyak fluida yang melalui semen tersebut. Dalam hasil

penyemenan permeabilitas yang diinginkan adalah tidak ada atau sekecil

mungkin. Menurut rekomendasi dari API permeabilitas batuan semen

adalah tidak boleh lebih dari 0,01 md.


• Perhitungan Pemeabilitas (K) Satuan (mD) dapat dihitung dengan persaman darcy :

k = O x w x c x L x 2 / A x 200

Keterangan :

K = Permeabilitas, md

O = Ukuran orifice

L = Panjang sample, cm

C = Mercury reading

A = Luas permukaan, cm²

W = Water reading

200 = Konstanta yang ditentukan waktu kalibrasi orifice

semen pemboran

Documents