i

EVALUASI PENGANGKATAN SERBUK BOR PADA PEMBORAN UNDERBALANCED TRAYEK 12-1/4”

DAN TRAYEK 9-7/8” DI SUMUR ‘X’ LAPANGAN ‘Y’

SKRIPSI

Oleh ;

TRI NUGROHO

113 102 009

PROGRAM STUDI PERMINYAKAN

FAKUTAS TEKNOLOGI MINERAL

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”

YOGYAKARTA

2011

ii

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ILMIAH

Saya menyatakan bahwa judul dan keseluruhan isi dari Skripsi ini adalah

asli karya ilmiah saya, dan saya menyatakan bahwa dalam rangka menyusun,

berkonsultasi dengan Dosen Pembimbing hingga menyelesaikan Skripsi ini tidak

pernah melakukan penjiplakan (plagiasi) terhadap karya orang atau pihak lain

baik karya lisan maupun tulisan, baik secara sengaja maupun tidak sengaja.

Saya menyatakan bahwa apabila di kemudian hari terbukti bahwa skripsi

saya ini mengandung unsur jiplakan (plagiasi) dari karya orang atau pihak lain,

maka sepenuhnya menjadi tanggung jawab saya, di luar tanggung jawab Dosen

Pembimbing saya. Oleh karenanya saya sanggup bertanggung jawab secara

hukum dan bersedia dibatalkan/dicabut gelar kesarjanaan saya oleh

Otoritas/Rektor Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Yogyakarta, dan

diumumkan kepada khalayak ramai.

Yogyakarta, 10 Agustus 2011

Yang menyatakan

TRI NUGROHO

Nomor telepon / HP : 081 228 169 333 Alamat e_mail : noeg_tri@hotmail.com Nama dan alamat orang tua : Kamsin

Ds. Cepogo Rt 02/I, Kec. Kembang Kab. Jepara, Jawa Tengah

Materai

Rp. 6000,-

iii

EVALUASI PENGANGKATAN SERBUK BOR PADA PEMBORAN UNDERBALANCED TRAYEK 12-1/4” DAN TRAYEK 9-7/8” DI SUMUR “X” LAPANGAN “Y”

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar SARJANA TEKNIK

Program Studi Teknik Perminyakan, Fakultas Teknologi Mineral

Universitas Pembangunan Nasional “Veteran”

Yogyakarta

Oleh ;

TRI NUGROHO

113 102 009

Disetujui Untuk Program Studi Perminyakan Fakultas Teknologi Mineral

Universitas Pembangunan Nasional “Veteran”Yogyakarta,

Oleh :

Pembimbing I Pembimbing II Ir, Aris Buntoro, MT. Ir, Avianto Kabul Pratikyo, MT.

iv

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas segala

berkat dan rahmatnya sehingga penulis mampu menyelesaikan Skripsi yang

berjudul : “Evaluasi Pengangkatan serbuk Bor pada Pemboran Underbalanced

trayek 12-1/4” dan trayek 9-7/8” di Sumur X Lapangan Y”.

Penyusunan Skripsi ini bertujuan untuk memenuhi salah satu syarat guna

mendapatkan gelar Sarjana Teknik pada Fakultas Teknologi Mineral Program

Studi Teknik Perminyakan UPN “Veteran” Yogyakarta.

Sebagai wujud rasa syukur atas selesainya penulisan Skripsi ini maka

penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada:

1. Prof. Dr. Didit Welly Udjianto, MS., selaku Rektor Universitas

Pembangunan Nasional “Veteran” Yogyakarta.

2. Dr. Ir. S. Koesnaryo, M.Sc., selaku Dekan Fakultas Teknologi Mineral.

3. Ir. Anas Puji Santoso, MT., selaku Ketua Program Studi Teknik

Perminyakan dan sebagai Dosen Wali 2010-2011.

4. Ir. Aris Buntoro, MT., selaku Pembimbing I Skripsi.

5. Ir. Avianto Kabul Pratiknyo, MT., selaku Pembimbing II Skripsi.

6. Kennedy,ST., FX Solution Group, Pembimbing Lapangan.

7. Mr. Brian T Hergert, PT Mutiara Biru Perkasa (A Simmons Group

Company).

8. Bambang Santoso Budi, ST., MT., sebagai Dosen Wali 2003-2010

9. Seluruh staff pengajar Jurusan Teknik Perminyakan.

10. Teman-teman seperjuangan Angkatan 2003.

11. Semua pihak yang telah membantu sehingga Skripsi ini dapat selesai.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penyusunan Skripsi ini masih

jauh dari sempurna, oleh karena itu saran dan kritik yang bersifat membangun

sangatlah penulis harapkan.

v

Penulis mengucapkan banyak terimakasih atas perhatiannya dan semoga

Skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis dan semua pihak yang memerlukannya.

Yogyakarta, Juli 2011

Penulis

vi

Skripsi ini penulis Persembahkan kepada ;

Ayahanda dan Ibunda tercinta, Mas Brian, Kak Lis, Mas To, Kak Ning,

Istriku Dik Ria dan Adikku Anton yang selalu memberi motivasi dalam menjalani

kehidupan ini serta do’anya.

vii

RINGKASAN

Berdasarkan data tekanan formasi lapangan Y telah mengalami penurunan

tekanan sampai dibawah gradien tekanan normal (0.465 psi/ft). Pada kondisi ini

penggunaan pemboran overbalanced akan mengakibatkan terjadinya lost

circulation dan pipe stuck sehingga digunakan pemboran underbalanced. Salah

satu parameter kesuksesan pemboran underbalanced adalah dapat menjamin

pengangkatan cutting ke permukaan. Penelitian ini difokuskan permasalah tidak

terangkatnya cutting ke permukaan pada kedalaman 1296 mku, kedalaman 1310

mku (trayek 12-1/4”) dan kedalaman akhir 2004 mku (trayek 9-7/8”)

Metodelogy dalam evaluasi pengangakatan serbuk bor yaitu menggunakan

perhitungan sirkulaasi 2 fasa dan menggunakan sofware Neotec Wellflo.

Kecepatan minimum lumpur (Vmin) pada pemboran tergantung dari sumur yang

di bor, Rule of thumb nya adalah ; sumur vertikal 150 ft/min, Sumur directional

180 ft/min dan Sumur horizontal 225 ft/min. Untuk mengangkat serbuk bor

kepermukaan kecepatan lumpur harus lebih besar dari kecepatan minimumnya.

Perhitungan menggunakan sofware Neotec pada kedalaman 1296 mku

(1240 mkt). (∆UB) diubah menjadi 328.60 psi, water rate 600 gpm dan gas rate

2500 scfm, Vmin 185.909 fpm dan Vann 216.76 fpm. Sehingga serbuk bor dapat

terangkat dengan baik karena Vann > Vmin. Sedangkan pada kedalaman 1310

mku (1253 mkt), ∆UB diubah menjadi 410 psi, water rate 554 gpm dan gas rate

2500 scfm, Vmin 181.25 fpm, dan Vann 223.06 fpm. Sehingga serbuk bor dapat

terangkat dengan baik karena Vann > Vmin. Berdasarkan perhitungan teoritis

pada kedalaman 2004 mku (1865 mkt), laju injeksi lumpur dasar 400 gpm, dan

∆UB 200 psi maka laju volumetrik nitrogen untuk menurunkan densitas aerasi

yang diinginkan adalah 64.68 cfm dan injeksi nitrogen dari permukaan sebesar

2861.69 scfm, Vmin 261.62 fpm dan Vann 299.07 fpm, pola aliran turbulen,

sehingga serbuk bor terangkat dengan baik karena Vann > Vmin. Sedangkan

perhitungan menggunakan sofware Neotec, ∆UB diubah menjadi 213.26 psi,

water rate 400 gpm dan gas rate 1700 scfm, Vmin 213.438 fpm, Vann 256.32

fpm. Sehingga serbuk bor dapat terangkat karena Vann > Vmin.

viii

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL .................................................................................................. i

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ILMIAH .......... ..................... ii

HALAMAN PENGESAHAN .................................................................................... iii

KATA PENGANTAR ................................................................................... iv

HALAMAN PERSEMBAHAN ..................................................................... vi

RINGKASAN ............................................................................................... vii

DAFTAR ISI ................................................................................................ viii

DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xi

DAFTAR TABEL ......................................................................................... xiii

DAFTAR GRAFIK ....................................................................................... xiv

BAB I PENDAHULUAN .......................................................................... 1

1.1. Latar Belakang Masalah .......................................................... 1 1.2. Maksud dan Tujuan ................................................................. 1 1.2.1. Maksud ........................................................................ 1 1.2.2. Tujuan ......................................................................... 1 1.3. Metodologi Penelitian ............................................................. 2 1.4. Hasil Penelitian....................................................................... 2 1.5. Sistematika Penulisan ............................................................. 2

BAB II TINJAUAN UMUM LAPANGAN “ Y” .................................................. 3

2.1. Letak Geografis .............................................................................. 3 2.2. Struktur Geologi ............................................................................. 3 2.3. Stratigrafi........................................................................................ 4 2.4. Sejarah Lapangan ........................................................................... 7

BAB III TEORI DASAR PENGANGKATAN SERBUK BOR UNTUK

PEMBERSIHAN LUBANG BOR YANG OPTIMAL ............................. 8

3.1. Faktor yang Mempengaruhi Pengangkatan serbuk Bor .................... 9 3.1.1. Sifat Fisik Lumpur Pemboran .............................................. 9 3.1.1.1. Densitas Lumpur Pemboran ................................... 9 3.1.1.2. Viskositas Lumpur Pemboran ................................ 11 3.1.2. Sifat Fisik Serbuk Bor .......................................................... 16 3.1.2.1. Densitas Serbuk Bor ............................................... 16 3.1.2.2. Diameter Serbuk Bor .............................................. 17 3.1.3. Kecepatan dan Lumpur Pemboran di Anulus ...................... 18

ix

DAFTAR ISI ( lanjutan )

Halaman

3.1.4. Faktor-faktor Mekanis .................................................................... 18 3.1.4.1. Pola Aliran Lumpur Pemboran di Anulus .............. 19 3.1.4.2. Putaran Rangkaian Drillstring ................................ 22 3.1.4.3. Derajat Ketengahan Rangkaian Drillstring ............ 23 3.1.4.4. Inklinasi Sumur ...................................................... 23 3.2. Perhitungan Pengangkatan Serbuk Bor ............................................. 24 3.3. Teori dasar Penggunaan Software Neotec wellflo ............................ 26 3.3.1. Input Data ............................................................................. 27 3.3.2. Output Data .......................................................................... 31 3.3. Pendekatan Evaluasi Pengangkatan serbuk Bor ................................ 31

BAB IV TEORI DASAR PEMBORAN UNDERBALANCED ........................... 42

4.1. Definisi .......................................................................................... 32 4.2. Aplikasi ................................................................................ 33 4.3. Keuntungan Pemboran underbalanced ................................... 33 4.3.1. Mencegah Terjadinya Kerusakan Formasi ................... 33 4.3.2. meningkatkan Hasil Penilaian Formasi ....................... 34 4.3.3. Mencegah Pipa Terjepit .............................................. 34 4.3.4. Meningkatkan Laju Pemboran (ROP) .......................... 36 4.3.5. Mengurangi Terjadinya Kehilangan Sirkulasi ............. 38 4.4. Teknik Pemboran Underbalanced .......................................... 39 4.5. Gasified Liquid Drilling (Pemboran Aerasi) ......................... 39 4.5.1. Komponen Fluida Pemboran Aerasi ............................ 40 4.5.1.1. Fasa Cairan (Lumpur Dasar) .......................... 40 4.5.1.2. Fasa Gas ........................................................ 40 4.5.2. Teknik Pemboran Aerasi ............................................. 41 4.5.2.1. Penginjeksian Gas di Drill Pipe ..................... 41 4.5.2.2. Penginjeksian Gas di Annulus ........................ 42 A. Parasitic String Injection ........................... 43 B. Parasitic Casing Injection .......................... 43 C. Through Completion .................................. 44 4.6. Peralatan Yang Digunakan ..................................................... 45 4.6.1. Sistem pencegah Semburan Liar .................................. 45 4.6.1.1. BOP Stack ....................................................... 45 4.6.1.2. Rotating Head dan RBOP................................. 46 4.6.2. Kompressor.................................................................. 47 4.6.3. Nitrogen Processing/Membrane Unit (NPU/NMU)....... 48 4.6.4. Booster ........................................................................ 49 4.6.5. Separator ..................................................................... 49 4.6.6. Float Valve .................................................................. 50 4.6.7. Choke Manifold ........................................................... 51

x

DAFTAR ISI

( lanjutan )

Halaman

4.7. Perhitungan Lumpur Aerasi .......................................................................... 52 4.7.1. Volume Gas Injeksi ..................................................... 52 4.7.2. Fraksi Cairan Dalam Lumpur Aerasi ............................ 54 4.7.3. Viskositas Lumpur Aerasi ............................................ 55 4.7.4. Kecepatan dan Pola Aliran Lumpur Aerasi .................. 55

BAB V APLIKASI DI LAPANGAN ..................................................................... 57

5.1. Pengamatan di Lapangan .................................................................. 57 5.1.1. Peralatan Yang Digunakan ..................................................... 57 5.1.2. Lumpur Dasar Yang Digunakan ............................................ 58 5.1.3. Hasil Pelaksanaan................................................................... 59

5.2. Penerapan Teori Terhadap Data di Lapangan ................................... 59 5.3. Perhitungan Menggunakan Software Neotec Wellflo ....................... 63 5.3.1. Perhitungan Kedalaman 1296 mku trayek 12 1/4” ................ 63 5.3.2. Perhitungan Kedalaman 1310 mku trayek 12 1/4” ................ 66 5.3.3. Perhitungan Kedalaman 2004 mku trayek 9 7/8” .................. 68

BAB VI PEMBAHASAN ........................................................................................ 70

BAB VII KESIMPULAN.............................................................................. 74

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................ 76

DAFTAR SIMBOL

LAMPIRAN

xi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1. Letak Geografis Lapangan ‘Y’ ........................................................... 3

Gambar 2.2. Stratigrafi Jawa Barat Bagian Utara ................................................... 5

Gambar 3.1. Skema Pengangkatan Serbuk Bor ...................................................... 8

Gambar 3.2. Hubungan Densitas dan Laju penembusan Pemboran ....................... 10

Gambar 3.3. Shear Stress vs Shear Rate pada Fluida Newtonian .......................... 12

Gambar 3.4. Shear Stress vs Shear Rate pada Fluida Non-Newtonian .................. 13

Gambar 3.5. Shear Stress Normal vs Shear Rate model Bingham Plastic ............. 14

Gambar 3.6. Shear Stress Normal vs Shear Rate model Power Law ..................... 15

Gambar 3.7. Grafik Hubungan Fanning Faktor dan Reynold Number ................... 19

Gambar 3.8. Pola Aliran Laminar ........................................................................... 20

Gambar 3.9. Pola Aliran Turbulen .......................................................................... 21

Gambar 3.10. Pengaruh Putaran pipa pada Pengangkatan Serbuk Bor .................... 22

Gambar 3.11. Pengaruh inklinasi Sumur pada Pengangkatan Serbuk Bor ............... 23

Gambar 3.12. Halaman Baru pada Software Neotec Wellflo ................................... 27

Gambar 3.13. Tab system data pada software neotec Wellflo .................................. 28

Gambar 3.14. Tab Tubular List ................................................................................. 28

Gambar 3.15. Tab Wellhead Properties .................................................................... 29

Gambar 3.16. Tab Bottomhole Properties................................................................. 30

Gambar 3.17. Tab Parametric Data ........................................................................... 30

Gambar 3.18. Tab Hasil Proses Run ......................................................................... 31

Gambar 4.1. Overbalanced Drilling vs Underbalanced Drilling ........................ 32

Gambar 4.2. Laju Pemboran Menggunakan Gas vs Lumpur .................................. 37

Gambar 4.3. Injeksi Drillstring ............................................................................... 42

Gambar 4.4. Injeksi Annulus – Parasit String ........................................................ 43

Gambar 4.5. Injeksi Annulus – Parasit Casing ....................................................... 44

Gambar 4.6. Injeksi Annulus – Through Completion ............................................ 44

xii

DAFTAR GAMBAR

( lanjutan )

Halaman

Gambar 4.7. BOP Stack ......................................................................................... 45

Gambar 4.8. Rotating BOP (RBOP) ..................................................................... 46

Gambar 4.9. Skema Proses Pemurnian Nitrogen Menggunakan Membrane Filter

Pada NPU (1500) ............................................................................ 48

Gambar 4.10. Penampang Horizontal Separator Empat Fasa ................................. 49

Gambar 4.11. Drillstring Float Valves ................................................................... 50

Gambar 4.12. Choke manifold untuk flow drilling ................................................ 51

xiii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 3.1. Densitas masing-masing additive .................................................... 10

Tabel 3.2. Densitas dan Diameter Berbagai Jenis Batuan Formasi ....................... 16

Tabel 3.3. Hubungan Tipe formasi dan Pemilihan Bit (Milled Tooth Bits) ............ 17

Tabel 3.4. Hubungan Tipe formasi dan Pemilihan Bit (Insert Bits) ........................ 18

Tabel 4.1. Densitas Lumpur Pemboran ............................................................... 39

xiv

DAFTAR GRAFIK

Halaman

Grafik 5.1. Measurement Depth vs Cutting Slip Velocity .......................................... 65

Grafik 5.2. Measurement Depth vs Mix Velocity ...................................................... 65

Grafik 5.3. Measurement Depth vs Cutting Slip Velocity .......................................... 67

Grafik 5.4. Measurement Depth vs Mix Velocity ....................................................... 67

Grafik 5.5. Measurement Depth vs Cutting Slip Velocity .......................................... 69

Grafik 5.6. Measurement Depth vs Mix Velocity ....................................................... 69