Bab II Teknik Pemboran

8/18/2019 Bab II Teknik Pemboran

1/68

BAB II TEKNIK PEMBORAN

1. Bagian-bagian utama dalam rig pemboran

Definisi Rig pengeboran adalah suatu instalasi peralatan untuk

melakukan pengeboran ke dalam reservoir bawah tanah untuk memperoleh air,

minyak dan deposit mineral bawah tanah. Rig pengeboran bisa berada di atas

tanah (on shore) atau di atas lautlepas pantai (off shore) tergantung kebutuhan

pemakaianya. !alaupun rig lepas pantai dapat melakukan pengeboran hinggake dasar laut untuk men"ari mineral-mineral, teknologi dan keekonomian

tambang bawah laut belum dapat dilakukan se"ara komersial.

Rig pengeboran minyak dan gas bumi dapat digunakan tidak hanya untuk

mengidentifikasi sifat geologis dari reservoir tetapi #uga untuk membuat lubang

yang memungkinkan pengambilan kandungan minyak atau gas bumi dari

reservoir tersebut.

$ystem utama dalam Rig pemboran terdiri dari %

1.1. &oisting $ystem

$istem 'engangkat (&oisting $ystem) adalah salah satu dari antara komponen-

komponen utama dari Rig yang berfungsi untuk membantu sistem alat-alat

pemutar di dalam mengebor sumur dengan menyediakan alat-alat yang sesuai

serta ruang ker#a yang dibutuhkan untuk mengangkat dan menurunkan drill string,

"asing string dan peralatan subsurfa"e (bawah tanah) lainnya dari dan ke lubang

sumur. $istem 'engangkat terdiri dari (dua) sub bagian utama, yaitu %

Rangka 'endukung ($upporting $tru"ture) terdiri dari %

a. $ubstru"ture adalah onstuksi ba#a yang besar yang dibangun untuk men#adi

dasar dan menun#ang menara bor yang tingginya ditentukan oleh kebutuhan

pen"egah semburan liar.


2/68

b. *enara 'engeboran (Derri"k*ast) +ungsi dari menara bor adalah untuk

menyediakan ruang untuk mengangkat atau memasukan rangkaian pipa bor

dari atau ke dalam lubang bor.


3/68

1.1.1. 'eralatan pengangkat (&oisting euipment)

dalah peralatan khusus untuk mengangkat, menurunkan dan menggantung

rangkaian pipa bor (terdiri dari Drill 'ipe, Drill ollar, dsb.) dan mata bor

(Drilling bit) di dalam lubang sumur.

lat pengangkat ini terdiri dari %

a. Drawwork (*esin 'enarik) dalah unit mesin penarikpengangkat yang kuat

(mesin derek) yang terletak di dekat me#a pemutar di lantai Rig.

b. /verhead 0ools (lat-alat Bagian tas) *erupakan mata rantai penghubung2

di dalam sistem pengangkat yang terdiri dari % - rown Blo"k % 3nit roda-

rodapuli-puli (sheaves-sheaves) yang terletak di pun"ak menara pengeboran.

- 0ravelling Blo"k % $usunan roda-rodapuli-puli (sheaves-sheaves) yang

digantung di bawah "rown blo"k di atas lantai bor. Bersama-sama dengan "rown

blo"k membentuk sistem kerek katrol.

- &ook (kait) % lat berbentuk kait yang besar terletak di bawah travelling

blo"k di mana swivel dan rangkaian pipa bor tergantung selama operasi-operasi

pengeboran.

- 4levator % 'en#epit yang sangat kuat dan digantung pada li"k (gantungan

elevator) yang dikaitkan di sisi 0ravelling blo"k atau di hook. 4levator-elevator

ini dipakai untuk menurunkan atau menaikkan bagian-bagian rangkaian pipa bor

ke dan dari lubang bor.

". Drilling 5ine 0ali kawat ba#a berkekuatan tinggi yang men#adi penghubung dari

Drawwork, rown Blo"k dan 0ravelling Blo"k untuk menarik peralatan overhead

lainnya di dalam tugasnya menurunkan, menarik atau menggantung rangkaian

pipa bor dan lain-lain.


4/68

1.. ir"ulating $ystem

ir"ulating $ystem adalah suatu bagian dari system utama dalam rig pemboran

yang difungsikan untuk mengalirkan lumpur pemboran, turun melewati rangkaian

pipa pemboran dan naik ke annulus membawa serbuk bor ke permukaan.liran

lumpur bor pada saat sirkulasi akan melewati bagian-bagian% a. *ud tank ke mud

pump b. *ud pump ke high pressure surfa"e "onne"tion dan ke drillstring ".

Drillstring ke bit d. Bit ke atas melalui annulus hingga ke permukaan e. $ampai

dipermukaan akan melalui solid "ontrol euipment, seperti%

1. $hale $haker

. Desander

6. Desilter

7. entrifuge

&al ini bertu#uan untuk penyaringan "utting dari lumpur bor agar lumpur yang

kembali ke tangki penghisapan (su"tion pit) kembali bersih. Dan terus berulang

hingga selesai peker#aan pengeboran.

Dalam 'er#alanan lumpur dari bit ke permukaan akan membawa banyak informasi

diantaranya adalah sample batuan dalam bentuk "utting, selain itu #uga terkadang

pada lokasi tertentu akan membawa gas non hydro"arbon seperti &$, / yang

berbahaya bagi makhluk hidup disekitar tempat tersebut.

1.6. Rotating $ystem

Rotating system ($istim 'emutar) adalah salah satu dari komponen 8 komponen

utama suatu drilling rig. 0ugas utamanya adalah memutar mata bor, memberi

beban mata bor dan memberi saluran lumpur bertekanan tinggi ke mata bor untuk

mengebor membuat lubang sumur. $ystem pemutar ini terdiri dari empat sub

komponen utama %


5/68

• $wivel (kepala pembasuh) Rotating ssembly (3nit pemutar) Drill $tem

(batang bor) Bit (mata bor)

• $wivel (kepala pembasuh) merupakan alat berbentuk khusus yang

digantung pada hook yang terletak dibawah blo"k #alan (travelling blo"k)

dan mempunyai fungsi utama untuk %

*enghubungkan bagian alat yang diam dengan batang bor yang berputar bebas,

sambil dialiri lumpur bertekanan tinggi tanpa kebo"oran *enahan beban

menggantung dari batang bor selama sirkulasi. Rotari ssembly (unit pemutar)

adalah suatu perangkat mesin pemutar yang berkekuatan besar dan mempunyai

fungsi utama untuk % *emutar batang bor selama operasi 8 operasi pemboran

*enahan dan menggantung batang bor dime#a putar dengan selip 8 selip putar

(rotary slips) sewaktu menambah atau melepas pipa dari rangkaian pipa bor.

3nit pemutar terletak dilantai bor dibawah blo"k mahkota ("rown blo"k) dan

terdiri dari %

Rotary table (me#a putar) *aster bushing (bantalan utama) elly bushing

(bantalan pipa segi) Rotary slips ($elip 8 selip putar) *ake up dan break out tong

(kun"i 8 kun"i pengikat dan pelepas).

1.7. B/' $ystem

*erupakan system rig pemboran yang berfungsi % - *enutup lubang sumur pada

keadaan ada pipa atau tidak ada pipa dalam lubang serta untuk peker#aan stripping

in atau stripping out - *enahan tekanan sumur yang timbul dan dapat dilalui

semua peralatan yang dipakai utk operasi pemboran ker#a ulang - *engendalikan

tekanan sumur 9 dpt dipakai utk peker#aan sirkulasi mematikan ki"k -

*enggantung (hanging off) dan memotong pipa bor pd keadaan darurat. -

*emiliki system peralatan "adangan apabila salah satu rusak, khusus utk sumur

bertekanan tinggi. peralatan untuk men"egah blowout (meledaknya sumur di

permukaan akibat tekanan tinggi dari dalam sumur). :ang utama adalah B/'


6/68

(Blow /ut 'reventer) yang tersusun atas berbagai katup (valve) dan dipasang di

kepala sumur (wellhead).

1.;. 'ower $ystem

$uatu system dalam rig pemboran dimana suatu perangkat instalasi pemboran

menadaptkan supply daya untuk menggerakan system-sytem yang lain.

suatu Rig pengeboran darat dapat dikategorikan men#adi%

'ortable Derri"k Rig dimana Rig pemboran tipe ini mudah dipindahkan,

seperti yang digunakan dalam pengeboran dangkal (kurang dari 1


7/68

Rig Rawa % Biasa dikenal dengan sebuat ?$wamp Barge?. 3ntuk

kelengkapan alat pengeboran sama dengan R@A darat, hanya sa#a menara dansistem pengeboran ditempatkan di atas 'onton. 'onton ini akan duduk di dasar

rawa saat operasi pengeboran berlangsung. Biasa beroperasi di perairan dengan

kedalaman sekitar ; *.

a"k 3p Rig % $atu unit alat pengeboran dengan kaki yang pan#ang. aki

ini dapat naik dan turun untuk menopang struktur utama. R@A #enis ini biasa

digunakan pada daerah dengan kedalaman sekitar 1


8/68

Drill $hip % $emua peralatan untuk pengeboran dipasang pada kapal.

Digunakan untuk mengebor laut yang sangat dalam.. *ekanika Batuan

.1. *ekanika Batuan

*erupakan sifat atau perilaku batuan bila dikenakan gaya atau tekanan.

e"enderungan batuan dalam menerima gaya berbeda-beda. *ekanika batuan

terdiri dari "ompressive strength ($), ro"k drill ability (d), hardness,

abrassiveness, elasti"ity, Bailing 0enden"y

.1.1. ompressive $trength

*erupakan pen"erminan kekuatan atau kemampuan batuan untuk

menerima beban kompresif maksimum sebelum dia pe"ah.

Compressive strength ($) batuan besar C Rate of Penetration

(R/') ke"il.

'& mud besar C $ besar, karna adanya Bouyance Factor .

'ada $oft +ormation C R'* tinggi 9 !/B rendah.

'ada &ard +ormation C R'* rendah 9 !/B tinggi.

ika pada soft formation digunakan !/B yg tinggi, maka R/'-nya akan

meningkat, hal ini dapat menyebabkan ki"k atau bahkan blowout karna R/' yang

terlalu besar tidak diimbangi dengan ke"epatan pompa mensirkulasikan mud.

ika pada hard formation digunakan !/B yg ke"il, maka drillstring akan

bengkok (buckling ).

!eight on Bit (!/B)

$oft +ormation % 6


9/68

*edium +ormation % 7


10/68


11/68

0empat ter#adinya pressure 5oss

Aambar 1. 'ressure loss.

.1.6. &ardness

*erupakan ketahanan batuan terhadap gaya gores. *enggunakan $kala

*ohs.

$oft formation% &ardness F 7. ontoh% $hale, "lay, salt, un"onsolidated limestone.

*edium formation% &ardness 7->. ontoh% *edium limestone, un"onsolidated

sandstone, shally sand, salt anhydrite (salt yang kompak).

&ard formation% &ardness G >. ontoh% Dolomite, "onsolidate limestone, "hert

(batu ri#ang).


12/68

.1.7. brassiveness

*erupakan sifat mengikis pada batuan. &al ini diperhitungkan karna

berpengaruh pada umur bit.

0ingkat abrasif% 5imestone G $andstone G $hale.

Rumus%

Dimana%

0 % ostft

B % &arga bit (H)

R % ost Rig

@ % Rotating 0ime

0 % 0ripping 0ime ($eluruh waktu tripping)

+ % +oot age bit (3mur bit)

.1.;. 4lasti"ity

*erupakan tingkat keelastisan batuan. &al ini sangat diperhitungkan pada

lapisan shale.

4lasti"ity terdiri dari%

*odulus :oung% perbandingan antara tegangan aksial ('si) dengan

regangan aksial (I). *akin besar *odulus :oung, maka akan makin sulit

untuk di fra"t.

'oison Ratio% perbandingan antara regangan lateral (I) dan regangan

aksial (I). 'osion Ratio menun#ukkan adanya peman#angan ke arah lateral

(lateral e=pansion) akibat adanya tegangan dalam arah aksial.


13/68


14/68

*odulus :oung pada $hale C ;E,


15/68

0eanan 'erforasi C 6,


16/68

6.1.1. +asa "air @ni dapat berupah air atau minyak. ir dapat pula dibagi dua, tawar

dan asin. $edang pada air dapat pula dibagi men#adi air asin tak #enuh

dan #enuh. @stilah oil-base digunakan bila minyak lebih dari K;I.

@nvert emulison mempunyai komposisi minyak ;


17/68

1. *engangkat "uting ke permukaan. *endinginkan dan melumasi bit dan drill string.

'anas dapat timbul karena gesekan bit dan drill string yang kontak

dengan formasi.6. *emberi dinding pada lubang bor dengan mud "ake

5umpur akan membuat mud "ake atau lapisan Jat padat tipis di

permukaan formasi yang permeabel (lulus air).7. *engontrol tekanan formasi

0ekanan fluida formasi umumnya adalah di sekitar


18/68

6.6.1. densitas dan sand "ontent

6.6.1.1. Densitas lumpur

5umpur sangat besar perannya dalam menentukan berhasil tidaknya suatu operasi

pemboran, sehingga perlu diperhatikan sifat-sifat dari lumpur tersebut, seperti

densitas, viskositas, gel strength, atau filtration loss.

Densitas lumpur bor merupakan salah satu sifat lumpur yang snagat penting,

karena peranannya berhubungan langsung dengan fungsi lumpur bor sebagai

penahanan tekanan formasi. danya densitas lumpur bor yang terlalu besar akan

menyebabkan lumpur hilang ke formasi (lost "ir"ulation), sedang apabila terlalu

ke"il akan menyebabkan ki"k2. *aka densitas lumpur harus disesuaikan dengan

keadaan formasi yang akan dibor.

6.6.1.. $and "ontent

0er"ampurnya serpihan-serpihan formasi ("utting) ke dalam ke dalam lumpur

pemboran akan dapat membawa pengaruh pada operasi pemboran. $erpihan-serpihan pemboran yang biasnya berupa pasir akan dapat mempengaruhi

karateristik lumpur yang disirkulasikan, dalam hal ini akan menambahi densitas

lumpur. Bertambahnya densitas lumpur yang tersirkuliasi ke permmukaan akan

menambah beban pompa sirkulasi lumpur. /leh kerna itu setelah lumpur

disirkulasikan harus mengalami proses pembersihan terutama menghilangkan

partikel-partikel yang masuk ke dalam lumpur selama sirkulasi. lat-alat ini, yang

biasanya disebut "onditioning euipment2, adalah %

a. $hale saker +ungsinya membersihkan lumpur dari serpihan 8serpihan atau "uting

yang berukuran besar. b. Degasser

3ntuk membersihkan lumpur dari gas yang masuk.". Desander

3ntuk membersihkan lumpur dari partikel-partikel padatan yang

berukuran ke"il yang bisa lolos dari shale-shaker.

d. Desilter


19/68

+ungsinya sama dengan desender, tetapi desilter dapat membersihkan

lumpur dari partikel-partikel yang berukuran lebih ke"il.

6.6.. viskositas dan gel strength

Miskositas dan gel strength merupakan bagian yang pokok dalam sifat-sifat

rheology fluida pemboran. 'engukuran sifat-sifat rheology fluida pemboran

penting mengingat efektevitas pengangkatan "utting merupakan fungsi langsung

dari viskositas.

+luida pemboran dalam per"obaan ini adalah lumpur pemboran. 5umpur

pemboran ini mengikuti model-model rheology bingham plasti", power law dan

midified power law. Diantara ketiga model ini, binghm plasti" merupakan model

yang sederhana untuk fluida non-newtoniann.

:ang dimaksud dengan fluida non-newtonian adalah fluida yang mempunyai

viskositas tidak kosntant, bergantung pada besarnya gesernya (shear rate) yang

ter#adi. Aambar adalah suatu plot pada kertas koordinat re"tangular dari

viskositas vs shear rate untuk fluida ini.

Aambar . Miskositas vs shear rate.


20/68

'erbedaan dengan fluida newtonian yang mempunyai viskositas konstan, fluida

non-newtonian memperhatikan suatu yield stress 8 suatu #umlah tertentu dari

tahanan dalam yang harus diberikan agar fluida mengalir seluruhnya. 'erhatikan

gambar 6.

Aambar 6. 'lot koordinat shear stress vs shear rate.


21/68

6.6.6. filtration dan mud "ake

ketika ter#adi kontak antara lumpur pemboran dengan batuan porous, batuan

tersebut akan bertindak sebagai saringan yang memungkinkan fluida dan partikel-

partikel ke"il melewatinya. +luida yang hilang ke dalam batuan tersebut disebut

filtrate2. $edangkan lapisan partikel-partikel besar tertahan dipermukaan batuan

disebut filtrate "ake2.

pabila filtration loss dan pembentukan mud "ake tidak dikontrol maka ia akan

menimbulkan berbagai masalah, baik selama operasi pemboran maupun dalam

evaluasi formasi dan tahap produksi. *ud "ake yang tipis akan merupakan

bantalan yang baik antara pipa pemboran dan permukaan lubnag bor.

6.6.7. sifat-sifat lumpur pada tekanan dan temperatur tinggi.

4fesiensi operasi pemboran sangat dipengaruhi oleh sifat-sifat lumpur. /leh sebab

itu pemeliharaan dan mempela#ari sifat-sifat lumpur men#adi sangat penting

artinya.

ondisi lingkungan pemboran, alam hal ini aalah tekanan an temperatur!

dapat mempengaruhi sifat-sifat lumpur tersebut. Dimana pada umumnya

temperatur yang tinggi dapat mengurangi efektivitas aditif yang ditambahkan

kedalam lumpur sebagai pembentukan sifat-sifat lumpur.

7. +ungsi $emen pembora

7.1. 'endahuluan

'enyemenan merupakan salah satu faktor yang sangat penting

dalam operasi well "ompletion. Dengan demikian sehingga tahap

"ompletion, produksi dan workover sangat dipengaruhi olehnya. Baik dari

segi komposisi, sifat, fungsi dan #uga berbagai additives yang dimasukkan

kedalam semen.


22/68

$emen yang digunakan dalam well "ompletion #uga dapat digunakan

dalam berbagai kondisi baik kedalan , tekanan, temperatur, geometry

lubang bor, sifat fisik batuan dan fluida kimia dari formasi yang di#umpai.

eberhasilan suatu penyemenan itu #uga tergantung pada mutu dari semen

itu sendiri dan penun#anng lainnya yaitu peralatan penyemenan.

7.. +ungsi $emen 'emboran

$e"ara prinsip fungsi utama semen ada %

7..1.1.1. *en"egah bergerak fluida di antara formasi.7..1.1.. *embantu melindungi "asing.

$elain itu, ada beberapa fungsi yang lain yaitu %

men"egah blow out melalui annulus dengan "ara memper"epat pengerasan

semen.

*en"egah loss "ir"ulation dengan "ara menutup daerah loss.

*en"egah "asing dari beban menge#ut pada waktu pemboran lebih aman.

7.6. /*'/$@$@ $4*4N7.6.1. 6 % merupakan fraksi yang memperbesar ke"epatan hidrasi dan

merupakan suatu unsur yang mengontrol initial set dan thi"kening

time. 0etapi #uga menyebabkan semen mudah terpengaruh oleh

gangguan sulfate. $emen yang mempunyai daya tahan tinggi

terhadap sulfate, kadarnya ditentukan oleh 6 yaitu maksimum 6

I .7.6.. 7+% merupakan fraksi hidrasi low heat (heat hydrationnya

rendah) di dalam semen dan akan memberi warna pada semen.

'enambahan +e/6 yang berlebihan akan memperbesar #umlah

7+ dan memperke"il #umlah 6 di dalam semen. $pesifikasi

'@ menghendaki bahwa kadar 7+ ditambah dua kali kadar


23/68

6 tidak melampaui 7 I untuk semen yang daya tahan tinggi

terhadap sulfate .7.6.6. 6$ % merupakan fraksi yang terbesar di dalam semen dan

merupakan material penghasil kekuatan. +raksi ini bertanggung

#awab terhadap early strength yaitu strength pada saat-saat pertama

penempatan semen (berkisar antara 1-E hari). $emakin besar

persentase 6$ maka high earli strength semen semakin "epat.7.6.7. $ % merupakan fraksi yang mempunyai sifat menghidrasi

lambat sekali (ke"epatan pengerasan men#adi lambat) tetapi akan

memperkuat strength pada perpan#angan periode dan bersifatmendinginkan ("ool) semen terhadap panas yang dibebaskan (head

liberated).


24/68

7.7. klasifikasi semen7.7.1. lass % (!R C


25/68

Digunakan pada kedalaman 1


26/68

7.7.>. lass % A dan & (!R C


27/68

7.7.1. 'ermeability

Diharapkan semen mempunyai permeability yang ke"il karena dengan

permeability yang ke"il maka tidak ter#adi komunikasi diantara fluida pada

saat semen telah mengeras.

!alaupun begitu fa"tor lingkungan yang mempunyai temperature tinggi

(di atas 6


28/68

+resh water adalah air yang baik untuk "ampuran semen, begitu #uga air

laut tetapi harus diawasi thi"kening timenya. +raksi inorgani" akan

memper"epat pengerasan semen

7.. dditives ement

dditive atau Jat tambahan digunakan untuk memberi variasi yang

lebih luas pada sifat-sifat bubur semen dan ini penting dalam peren"anaan

penyemenan.


29/68

'engaruh additive terhadap sifat semen%

1. *enaikkan atau menurunkan density bubur semen.

. *emperbesar "ompressive strength dari


30/68


31/68

5ight !eight dditive

'enambahan additive ini akan mempertinggi kolom "airan tanpa

menyebabkan formation breakdown dan memperke"il biaya ("ost).

&eavy weight additive

Bahan pemberat ini harus mempunyai karakteristik%

*embutuhkan sedikit air.

0idak mengurangi kekuatan semen.

0idak merubah waktu pemompaan.

*empunyai ukuran partikel yang sama.

$edikit sa#a menambah bubur semen.

hemi"ally inert.

*empunyai $A antara 7.; 8 ;.< .

0idak mengganggu terhadap well logging.

7.>. &idrolika penyemenan

liran pada semen terdiri dari 6 type, yaitu %

7.>.1. 'lug flow

adalah aliran yang laminer dan lambat sekali sehingga gesekan antara

partikel hanya ter#adi dibagian pinggir sedang ditengah 8 tengah tidak

ter#adi gesekan antara partikel 8 partikel.

7.>.. 5aminer flow

adalah aliran dimana arah gerakannya se#a#ar dan mempunyai Reynold

number lebih ke"il dari


32/68


33/68

7.>.6. 0urbulent flow

adalah aliran yang "epat dan bergolak dimana mempunyai Reynold

number lebih besar dari


34/68


35/68

b. 'ompa semen %

dipakai untuk mengontrol rate dan tekanan. enis pompa

yang dipakai dapat duple= double a"ting piston pump atau

single a"ting triple= plunger pump.

". 4ngine ( motor penggerak )% mempunyai fungsi untuk

menggerakkan pompa.

d. &opper %

mempunyai fungsi utama untuk mengatur aliran dari semen

kering agar merata.

e. !ater tank %

berfungsi untuk tempat menampung atau menyimpan air

yang diperlukan untuk proses penyemenan.

Aambar 7. ementing unit.


36/68


37/68

7.K.. lat 8 alat di Bawah 'ermukaan ( $ubsurfa"e 4uipment )%

a) asing $hoe ( sepatu "asing )

Dipasang pada u#ung bawah "asing dimana mempunyai

fungsi umum sebagai guide.

da beberapa ma"am shoe yaitu %

• 'lain guide shoe

Digunakan untuk mengarahkan "asing kedalam

lubang bor terutama untuk formasi yang mudah

runtuh

• +loat shoe

disamping berfungsi sebagai guide #uga dapat

men"egah aliran balik dari luar "asing karena float

shoe dilengkapi dengan klep penahan tekanan balik.

'emakaian float shoe mempunyai keuntungan -

keuntungan %

• *erupakan klep yang efisien, men"egah tekanan

aliran balik, men"egah blow-out melalui "asing

pada saat diturunkan.

• 'ada waktu masuk "asing, ter#adi aliran lumpur

diannulus, seolah 8 olah merupakan suatu sirkulasi,sedangkan sirkulasi adalah penting sebelum

penyemenan.

b) ollar

ollar adalah suatu sok penahan yang dipasang beberapa

meter diatas shoe. +ungsi umumnya adalah menahan bottom

plug dan top plug.


38/68

ollar mempunyai beberapa ma"am, yaitu %

• +loat "ollar %

mempunyai fungsi yang pada umunya sama dengan

• float shoe.


39/68

• Baffle "ollar with hole %

akan membantu sebagai pemberhentian

"ementing plug dan akan mengurangi kontaminasi

semen disekitar "asing dan shoe.

") entraliJer

*empunyai fungsi untuk menempatkan "asing tepat ditengah 8

tengah lubang bor agar disekeliling dinding "asing mempunyai #arak yang

sama kedinding lubang bor.

d) $"rat"her

*empunyai fungsi untuk membersihkan mud"ake sehingga akan

memperbaiki ikatan semen baik pada "asing maupun pada formasi.

7.K.6. $tage ementing 0ools ( 'eralatan penyemenan bertingkat )%1. 4' ( 4=ternal "asing pa"ker )

dalah pa"ker yang mengembang diluar "asing menutup

annulus "asing dan lubang bor.


40/68

Aambar ;. 4=ternal "asing pa"ker.


41/68

a) +le=ible flug, berfungsi sebagai bottom plug.

+ungsi bottom flug adalah men"egah kontaminasi antara bubur

semen dengan lumpur yang ada di dalam sumur serta membuat mud film

didalam "asing.

Aambar . Bottom flug.

b) 0rip plug, Berfungsi untuk membuka stage sementing "ollar.

Aambar >. 0rip plug.


42/68

") $hut off plug0op plug

+ungsi shut off plug adalah sebagai pemisah bubur semen dengan

lumpur pendorong membersihkan sisa-sisa semen yang tertinggal didalam

"asing.

Aambar E. $hut off plug.


43/68

;. &ole problem

;.1. etidakstabilan dinding sumur pemboran

3saha memelihara kestabilan lubang bor sewaktu pemboran

menembus formasi shale, akan dipersulit dengan adanya masalah

yang ditimbulkan oleh sifat-sifat shale tersebut (shale problem),

dalam hal ini terutama masalah "lay swelling didalamnya. lay

swelling bersama dengan sifat-sifat shale yang lainnya (dispersi

dan lain- lainnya) menimbulkan masalah yang bervariasi yangdilukiskan sebagai sloughing shale, heaving shale, running shale,

gas bearing shale dan pressure shale, pada umumnya se"ara

geografis terbatas pada daerah geologi yang berumur lebih tua dari

Re"ent. *ud making shale atau shale yang dapat menghidrate

adalah #enis yang dapat menimbulkan pembesaran lubang bor bila

ter#adi interaksi se"ara kimia dengan fluida pemboran, ini ter#adi

bila didalamnya terkandung bentoniti" shale yang sedikit atau

dapat menghidrat seperti seperti illite, "hlorit atau "aoliniti" se"ara

kimiawi hanya sedikit dipengaruhi oleh lumpur pemboran.

$emua masalah shale yang dapat menimbulkan ketidakstabilan lubang bor

di atas adalah disebabkan oleh faktor fisika, kimia atau mekanis atau gabungan

dari faktor-faktor tersebut. :ang sering ter#adi adalah gabungan dari dua atau tiga

faktor bersama-sama. Dalam hubungannya dengan swelling (interaksi antara

fluida pemboran dalam hal ini adalah filtrat air dengan "lay yang swelling ), faktor kimia sangat menon#ol, dan yang paling umum ter#adi pada formasi shale yang

mengandung kimia "lay yang menghidrat (mineral non morillonite misalnya

bentonit), dimana formasi akan menghidrat filtrat lumpur sehingga ter#adi

swelling diikuti gugurnya formasi ke dalam lubang bor.

$eperti telah kita ketahui pada bab sebelumnya, bahwa "lay yang

mengalami swelling, pada batas tertentu akan mengalami dispersi. 0erdispersinya

"lay (yang terdistribusi dalam formasi shale) dalam lumpur pemboran, se"ara


44/68

tidak terkendali akan menaikkan kadar padatan dalam lumpur dengan densitas

yang rendah, sedangkan vis"ositasnya meningkat, sehingga akan memperbesar

kehilangan tekanan (pressure loss), dan ini akan mengakibatkan turunnya la#u

pemboran.


45/68

'ada saat sedimentasi air ter#ebak dalam formasi shale akan mengalami

hidrasi, dengan demikian proses kompaksi tidak berlangsung se"ara normal, tidak

semua air yang terperas dialirkan melalui media yang porous, melainkan sebagian

masih ter#ebak diantara butiran-butiran dalam tubuh formasi, sehingga tekanan

pori-pori dalam tubuh formasi shale tersebut masih tetap tinggi, bahkan bila ada

gas terlarut masih tetap tinggi, bahkan bila gas terlarut dalam pori-pori tersebut

maka tekanannya akan mendekati tekanan overburden.


46/68


47/68

Aambar K. @nvasi mud filtrat ke dalam formasi melalui dinding sumur yang permeabel.

pabila mud filtratnya adalah air (dari water base mud) dan formasinya

mengandung "lay yang menghidrate (formasi shale atau formasi dirty

sands), maka akan ter#adi hidrasi dan swelling (pembengkakan) dari

partikel "lay tadi sehingga menyebabkan berkurangnya ruang pori-pori

mula-mula dari batuan reservoir,

Dengan menge"ilnya pori-pori batuan tadi maka akan mengakibatkan

menge"ilnya porositas batuan tersebut.

b. $aturasi, permeabilitas, tekanan kapiler dan sifat kebasahan batuan.

$eperti telah dibi"arakan diatas, bahwa dengan ter#adinya swelling "lay

di dalam formasi, maka akan ter#adi penyumbatan ruang pori-pori batuan

dalam formasi tersebut, sehingga akan menyebabkan terhambatnya aliran

fluida melalui media berpori tadi.

'ada umumnya untuk suatu lapangan dengan formasi sand stone dalam

suatu lapisan, sering didapatkan hubungan yang linier antara log

permeabilitas dan porositas seperti, pada Aambar 1


48/68

Aambar 1


49/68

Aambar 11. &idrasi air oleh partikel "lay pada formasi shaly sands.

Dengan terpengaruhnya harga saturasi oleh adanya hidrasi "lay, maka

?'erforman"e? saturasi terhadap aliran fluida #uga akan berubah. 0er#adinya

"lay swelling #uga akan mempengaruhi tekanan kapiler, dimana

pembengkakan partikel "lay yang memperke"il #ari-#ari ruang pori-pori

mengakibatkan turunnya permeabilitas. Dengan demikian tekanan kapiler

akan meningkat, karena hubungannya berbanding terbalik dengan #ari-#ari

ruang pori-pori sehingga akan menghambat pergerakan fluida yang

terkandung di dalam media berpori tersebut.

$e"ara tidak langsung, ter#adinya "lay swelling di dalam formasi #uga

akan mempengaruhi sifat kebasahan (wettability) batuan, karena

hubungannya merupakan fungsi dari tekanan kapiler dan permeabilitas batuan

tadi.

edalaman invasi mud filtrat ke dalam formasi telah dibi"arakan

dalam bab sebelumnya (mengenai filtration dinamik), tetapi selain itu #arak

invasi mud filtrat dapat diketahui se"ara kualitatif dari porositas formasi.

'orositas yang ke"il pada suatu tempat menun#ukkan #arak invasi mud filtrat

ke dalam formasi tersebut. Aambar 1 menun#ukan distribusi fluida se"ara

kualitatif setelah ter#adi invasi mud filtrat di sekitar lubang bor.


50/68

Aambar 1. Distribusi radial fluida di sekitar lubang bor sesudah invasi mud

filtrat.

5uas daerah invasi mud filtrat di sekitar lubang bor tergantung dari

karakteristik filtrasi lumpur, tekanan differensial antara formasi dengan

lubang bor (tekanan hidrostatik), lama kontak lumpur pemboran dengan

dinding lubang bor serta karakteristik batuan dalam formasi. Aambar 16

menun#ukan kondisi di sekitar lubang bor sesudah ter#adinya invasi mud

filtrat ke dalam formasi.


51/68

Aambar 16. 'enampang horiJontal melalui lapisan (oil bearing) permeabilitas, (sw


52/68

;... $kin 4ffe"t

'ada pembahasan sebelumnya telah kita ketahui bahwa akibat adanya

invasi mud filtrat ke dalam formasi dapat menimbulkan kerusakan dalam

formasi tersebut. edalam invasi tersebut akan menentukan luas daerah

formasi yang mengalami damage ini relatif tipis (hanya di sekitar lubang bor)

dibandingkan dengan luas keseluruhan formasi (sehingga dengan alasan ini

maka formation damage disebut #uga sebagai skin effe"t).

&idrasi filtrat lumpur (air) oleh mineral "lay yang terdistribusi didalam formasi (sehingga ter#adi swelling) adalah salah satu sebab ter#adinya

skin effe"t. $ebab lain adalah karena adanya invasi mud solids ke dalam

formasi. 0etapi pada hakekatnya skin effe"t ini disebabkan oleh adanya invasi

liuid sendiri ke dalam formasi, selain dapat menimbulkan ter#adinya

swelling akibat lain yang erat hubungannya dengan ter#adinya skin effe"t

adalah%

1. 0erbentuknya endapan garam, parafin (wa=) yang menimbulkan akibat

yang sama dengan akibat adanya invasi solids ke dalam formasi.

. 0erbentuknya emulsi dengan fluida formasi yang ada sehingga

mengakibatkan kenaikan viskositas sistem fluida keseluruhan, dan ini

dapat menimbulkan ?apillary blo"king?.

@nvasi keseluruhan filtrat #uga dapat mempengaruhi (mengubah)

resistivity formasi sesuai dengan #arak invasinya (mempengaruhi kurva

ele"tri" logging).


53/68

;..6. 'enyebab lost "ir"ulation dan "ara penanggulangannya

$ebagaimana diketahui lost "ir"ulation adalah hilangnya semua atau

sebagian lumpur dalam sirkulasinya dan masuk ke formasi. Berdasarkan keadaan

ini lost "ir"ulation dapat dibagi dua, yaitu%

'artial 5ost

0otal 5ost

'artial 5ost adalah bila lumpur yang hilang hanya sebagian sa#a, dan

masih ada lumpur yang mengalir ke permukaan. $edangkan total lost adalah

hilangnya seluruh lumpur dan masuk kedalam formasi. danya lost dapat

diketahui dari flow sensor, dan berkurangnya #umlah lumpur dalam mud pit.

;..6.1. 'enyebab 5ost ir"ulation

'enyebab lost "ir"ulation adalah adanya "elah terbuka yang "ukup

besar di dalam lubang bor, yang memungkinkan lumpur untuk mengalir

kedalam formasi, dan tekanan didalam lubang lebih besar dari tekananformasi.

;..6.1.1. +ormasi Natural :ang Dapat *enyebabkan 5ost

!alau formasi yang menyebabkan lost "ir"ulation tidak

diketahui se"ara nyata, namun dapat dipastikan bahwa formasi

tersebut mesti berisi lubang pori yang lebih besar dari ukuran partikel

lumpur. &al ini ditun#ukkan dalam banyak kasus bahwa phase solid

dari lumpur tidak akan masuk ke pori dari formasi yang terdiri dari

"lay, shale, dan sand dengan permeabilitas normal.

+ormasi yang mempunyai formasi alami "ukup besar untuk

mengalirkan lumpur adalah%

a. oarse dan Aravel yang mempunyai variasi permeabilitas

$tudi menun#ukkan bahwa formasi memerlukan permeabilitas

yang tinggi untuk dimasuki lumpur. 'ermeabilitas yang tinggi


54/68

ini dapat ter#adi pada shallow sand dan lapisan gravel. &al ini

dapat ter#adi karena tekanan overburden atau berat rig.

Aambar 17. ourse dan gravel sebagai Jona lost.

b. Breksiasi

Breksiasi ter#adi karena adanya earth stress yang menghasilkan

rekahan. Rekahan yang ter#adi dapat menyebabkan lost"ir"ulation. Aambar ;.1 menun#ukkan rekahan yang

ditimbulkan oleh breksiasi.

Aambar 1;. Dimensi rekahan akibat breaksi.

". avernous atau vugular formation

'ada prinsipnya Jone "avernous atau vugular ter#adi pada

formasi limestone. 'ada formasi limestone, vugs dihasilkan oleh


55/68

aliran yang kontinu dari air alami, yang menghan"urkan bagian

dari matriks batuan men#adi en"er dan larut. etika formasi ini

ditembus, lumpur akan hilang ke formasi dengan "epat.

$edangkan "avernous dapat ter#adi karena pendinginan magma

(Aambar 16)

Aambar 1. avernous dan vugs sebagai Jona lost.

d.. ra"ked dan fra"ture

5ost ir"ulation dapat #uga ter#adi pada sumur yang tidak

mengandung Jona "oarse yang permeabel atau formasi yang

"avernous. 5oss seperti ini mungkin ter#adi karena adanya

"ra"ked atau fra"ture yang dapat ter#adi se"ara alami, atau

adanya tekanan hidrostatik lumpur yang terlalu besar (Aambar

17).


56/68

Aambar 1>. +ra"ture horiJontal sebagai Jona lost.

$elain itu, lost "ir"ulation dapat ter#adi pada depleted Jone.

Depleted sand sangat potensial untuk ter#adinya lost. +ormasi

produksi dalam lapangan yang sama dapat menyebabkan tekanan

subnormal akibat produksi dari fluida formasi. kibatnya lapisan sand

men#adi rekah dan akan dimasuki lumpur. asus seperti ini seringdi#umpai pada pemboran sumur pengembangan, dimana tekanan

formasi telah turun akibat sumur-sumur yang telah ada sudah lama

berproduksi (Aambar 1E).

Aambar 1E. Depleted Jones

;..6.1.. 5ost ir"ulation arena 0ekanan


57/68

$elain karena adanya formasi natural yang dapat menyebabkan

lost, lost "ir"ulation dapat #uga ter#adi karena kesalahan yang

dilakukan pada saat opersi pemboran yang berkaitan dengan tekanan,

misalnya%

a. *emasang intermediate "asing pada tempat yang salah

ika "asing dipasang di atas Jona transisi antara Jona yang

bertekanan normal dengan Jona yang bertekanan tidak normal,

maka diperlukan lumpur yang berat untuk mengimbangi

tekanan yang abnormal. 5umpur yang berat ini dapatmeme"ahkan formasi.

b. 'elanggaran downhole pressure

'elanggaran downhole pressure yang sering dilakukan adalah%

o *engangkat atau menurunkan pipa yang terlalu "epat.

o 'ipe whipping

o $loughing shale

o 'eningkatan tekanan pompa yang terlalu "epat.

o 5umpur yang terlalu berat.


58/68

;..6.. 'enanggulangan 5ost ir"ulation

5ost "ir"ulation dapat menimbulkan beberapa masalah dan kerugian,

misalnya%

&ilangnya lumpur.

Bahaya ter#epitnya pipa.

+ormation demage.

ehilangan waktu.

0idak diperolehnya "utting untuk sample log.

'enurunan permukaan lumpur dapat menyebabkan blowout

pada formasi berikutnya.

3ntuk menghindari masalah-masalah yang timbul akibat ter#adinya

lost "ir"ulation, maka lost "ir"ulation harus di"egah atau ditanggulangi bila

sudah ter#adi. Beberapa metode yang dapat dipergunakan untuk

menanggulangi lost "ir"ulation adalah%

;..6..1. *engurangi tekanan pompa

0er#adinya lost "ir"ulation dapat diketahui dari flow sensor,

atau berkurangnya lumpur di mud pit. Bila berat lumpur normal dan

tekanan abnormal bukanlah faktor penyebab, langkah pertama dan

paling mudah dilakukan adalah mengatur tekanan pompa dan berat

lumpur.

0ekanan sirkulasi lumpur berkisar antara K


59/68


60/68

;..6..;. $ealing gent

Bila beberapa metode yang diuraikan sebelumnya gagal untuk

me-ngatasi lost, biasanya ditambahkan 5ost ir"ulation *aterial

(5*), bahan pengurang kehilangan lumpur.

da tiga "ara additive 5* untuk mengatasi masalah lost "ir"ulation,

yaitu%

1. *en#aga agar tidak ter#adi rekahan akibat penyemenan.

Dalam hal ini tekanan hidrostatik harus ke"il. 5* #enis

ini antara lain adalah e=tenders.

. *engatasi lost "ir"ulation dengan menempatkan material

yang mampu menahan hilangnya semensumur. *aterial

ini antara lain granular, flake dan fibrous.

6. ombinasi dari kedua "ara diatas.

;..6... ement plug

'enggunaan semen untuk mengatasi hilang lumpur terutama

didaerah yang banyak mengandung gerowong (vuggy) sebagaimana

terdapat pada formasi karbonat merupakan langkah terakhir dimana

hilang lumpur yang ter#adi sudah tidak dapat diatasi dengan lumpur.

ement plug adalah material (semen) yang dipompa ke dalam

Jone yang porous, dengan harapan bahwa material akan menutup pori

dengan membentuk plastik yang kuat atau solid. ement plug

biasanya tidak "ukup hanya dilakukan sekali, tetapi harus berkali-kali.

$ebenarnya ement plug sangat efektif untuk menutup ruang pori.

&anya sa#a penggunaan "ement plug ini menimbulkan kendala karena

semen lebih keras dari formasi, yang tentunya akan menurunkan la#u

penembusan.

$emen yang akan digunakan pada sumur-sumur minyak

biasanya ditambahkan suatu aditif untuk mendapatkan karakteristik


61/68

semen yang sesuai de ngan kebutuhan. Berikut ini adalah #enis-#enis

aditif yang biasanya digunakan%

a. ""elerator

0hi"kening time bubur semen ("ement slurry) portland

tergantung pada temperatur dan tekanan, sesuai dengan

kekuatan tekanan ("ompressive strength) dari semen tersebut,

yang #uga tergantung pada temperatur dan tekanan. $uatu saat

additive a""elerator dapat ditambahkan untuk memper"epat

ter"apainya thi"kening time sehingga semen mempunyaikekuatan tekan yang mampu menahan beban u#i sebesar ;


62/68

e. Lat 'emberat

Lat pemberat digunakan untuk men#aga tekanan hidrostatik,agar tekanan pori yang tinggi dapat diimbangi. 'ada kondisi

demikian biasanya berat lumpur yang digunakan berkisar antara

1E - 1E,; lbgal.

;..6...1. 'enyemenan *ulti $tage

'enyemenan banyak tahap diperlukan untuk

menghindari hilangnya semen ke dalam formasi arbonate yang

banyak mengandung rekahan. Aambar 1K, menun#ukkan skema

kedudukan semen untuk mengurangi hilangnya semen ke dalam

rekahan. 0ahap awal dari penyemenen dengan teknik ini

biasanya diran"ang sebagaimana pada penyemenan satu tahap.

Aambar 1K. $kema kedudukan penyemenan multi stage untuk mengatasi lost "ir"ulation.


63/68

;..6.... Pui"k $etting ement

Pui"k setting "ement adalah #enis semen yang

mempunyai tingkat pengerasan yang sangat "epat. $emen ini

umumnya terdiri dari "ampuran semen portland dan gypsum

dengan perbandingan ;%K; sampai 1;%E;. $emen gypsum ini

adalah #enis semen dengan kekuatan yang tinggi dan setting

semen yang sangat "epat.

;..6...6. &igh-filter-loss slurry sueeJe (&+5$$)

$emen &+5$$ sangat efektif untuk mengatasi masalah

hilang lumpur, baik partial lost atau total lost. Bahan- bahan

seperti attapulgite, serbuk gamping, 5* #enis granular ("oarsa,

walnut), 5* fiber (kertas, nylon), dan 5* flake ("ellophone)

ditambahkan kedalam bubur semen untuk kemudian

dipompakan ke dalam Jona hilang melalui rangkaian pipa bor.

;..6...7. Down hole-mi=ed softhard pug (*QBD/)

5umpur Q minyak diesel, bentonit, dan semen

(*QBD/) digunakan untuk menanggulangi lost "ir"ulation

total. enis lumpur yang digunakan adalah water base mud.

$edangkan komponen BD/ terdiri dari 1


64/68

terangkat kepermukaan dapat men#epit pipastu"k. Disamping

itu , tidak diperolehnya "utting di permukaan menyebabkan log

sample batuan tidak bisa dilakukan.


65/68

D$FT$R P%#T$&$

1. dams, N.., ?Drilling 4ngineering omplete !ell 'lanning proa"h?,

ompany,0ulsa /klahoma.

. guilera R., ?&oriJontal !ells% +ormation 4valuation, Drilling, and

'rodu"tion,@n"luding &eavy /il Re"overy?, Aulf 'ublishing

ompany, &ouston,1KK1.

6. lliuander, ?Das *oderne Rotarybohren?, M4B Deuts"her Merlag +uer

Arundstoffindustrie,lausthal-Lellerfeld, Aermany, 1KE

7. Jar .., ?Drilling in 'etroleum 4ngineering?, *ag"obar Drilling +luid

*anual.

;. my= .!., ?.'etroleum Reservoir 4ngineering?, 'enn !ell 'ublishing

. rthur, !.,*". ray and +rank ole, ?/il !ell Drilling 0e"hnology?,

3niversity of Norman, /klahoma 'ress, 1K>K.

>. Bland +. !illiam., and Robert 5. Davidson., ?'etroleum 'ro"essing

&andbook?., *" Araw &ill Book ompany. @n", 3$,1K>.'etroleum 4ngineers, Ri"hardson 0, 1KE.

E. Booth .4., 'rovost .4., ?Drilling bnormal 'ressure?, ourtesy of *obil /il

orporation.

K. Bourgoyne .0. et.al., ?pplied Drilling 4ngineering?, +irst 'rinting $o"iety of

'e>.

1


66/68


67/68

K.nn., ?ementing 0e"hnology?, Dowel $"hlumberger, 5ondon, 1KE7. -. 'ole

Problem (Dril)**+,

6.

66.'a=son ., ?asing and "ementing?, $e"ond 4dition, 'etroleum 4=tension

$ervi"e, 0e=as, 1KE.

67. 'earson R.*., ?!ell ompletion Design and 'ra"ti"es?, @&RD, 3$, 1KE>.

6;. 'ettus. D.$., ?&oriJontal Drilling% &igh-ngle and 4=tended-Rea"h?,

$outhwest Aeoservi"es, 3$, 1KK. 6. Rabia. &., ?/il !ell

Drilling 4ngineering % 'rin"iples 9 'ra"ti"e?, 3niversity of

New"astle upon 0yne, Araham 9 0rotman, 1KE;.

6>. Rudi Rubiandini R$.Dr.@r ,@r. Bagus Budiarta, ?Basi" /ffshore Drilling

ompletion and 'rodu"tion?, 1KK6.

6E. Rudi Rubiandini R.$, 1KE>,?*emilih Bit NoJJle Dengan 'rogram omputer

dan Nomograph?, urnal 0eknologi *inyak dan Aas Bumi

No.,1KE>.

6K. $"hlumberger 5og @nterpretation hart, $"hlumberger /ilfield $ervi"es 1KKE.

7


68/68

77.$tag .A., Lienkiewi"J /.., ?Ro"k *evhani"s in 4ngineering 'ra"ti"e?, ohn

!illey 9 $ons, 5ondon, 1K>;.

7;.0iraspolsky !., ?&ydrauli" Downhole Drilling *otors?, Aulf 'ublishing

ompany,&ouston-te=as, 1KE;.

7. !is"hers, A., ?Lement 0as"henbu"h?, 7E. usgabe, Merein Deuts"her

Lementwerkee.M. (MDL), Bauverlag Ambh., Duellesdorf,

Aermany,1KE7

Bab II Teknik Pemboran

Documents

Transcript of Bab II Teknik Pemboran