Rheology lumpur.

- Viskositas.

Merupakan pengaruh shear rate terhadap shear stress, sehingga menentukan keengganan

fluida untuk mengalir.

Viskositas terlalu tinggi cutting tersuspensi dengan baik, ROP turun karena friksi

semakin besar, pressure loss naik sehingga membebani kerja pompa, kesulitan dalam

pemisahan cutting karena cutting cenderung terikat pada lumpur.

Viskositas terlalu rendah ROP tinggi, tekanan pompa kecil, cutting tidak tersuspensi

dengan baik, cutting terendap sehingga dapat mengganggu dan merusak perputaran bit

(bit bailing), cutting sulit terangkat karena slip velocity semakin besar.

- Yield point.

Yaitu nilai shear stress minimum dimana fluida lumpur akan bergerak. Yield point

merupakan ukuran gaya tarik menarik yang bersifat dinamik.

- Gel strength.

Yaitu kemampuan fluida lumpur untuk dapat menahan cutting agar tidak bergerak turun

ketika sirkulasi dihentikan. Merupakan ukuran gaya tarik menarik yang bersifat statik.

Gel strength besar dapat menahan agar cutting tidak turun, menahan pembuangan

cutting di permukaan, pemompaan terlalu berat saat sirkulasi akan dijalankan, umur

lumpur tidak akan lama.

Gel strength kecil cutting akan jatuh saat sirkulasi dihentikan.

Pengukuran Lumpur

Pengukuran dengan Marsh Funnel

Merupakan pengukuran secara kualitatif dengan mengukur waktu yang dibutuhkan lumpur

sebanyak 0.9463 Ltr (1 quart) untuk mengalir keluar dari corong Marsh Funnel. Karena

pengukuran ini dilakukan dengan mengukur waktu, maka pengukuran ini digunakan untuk

menilai viskositas lumpur secara kualitatif dan secara singkat, yaitu dengan membandingkan

waktu alir lumpur yang baru relatif terhadap lumpur lama.

Pengukuran menggunakan Fann VG Meter

Merupakan alat untuk menentukan rheology lumpur seperti apparent viscosity, plastic viscosity,

yield point dan gel strength.

Prinsipnya adalah mengaduk fluida dengan putaran RPM tertentu (menggambarkan shear rate)

dan mencatat simpangannya (menggambarkan shear stress).

3 . 6 P E M B A H A S A N

Pada percobaan dengan menggunakan Marsh Funnel terlebih dahulu lumpur

dasar dengan additive 1,5 gr spersene. Kemudian lumpur dituangkan kedalam

bejana yang tertentu isinya yang telah disediakan dan mencatat waktu yang

diperlukan untuk mengisi penuh bejana tersebut. Dari hasil percobaan diperoleh

pada lumpur didapat waktu 58 detik. Waktu alir yang diukur menunjukkan

kecepatan alir dari fluida pemboran (lumpur) dalam melewati marsh funnel yang

menujukkan viscositas kinematiknya.

Fungsi dari CMC adalah sebagai pengental (Thickener) hal ini dapat dilihat

pada Tabel 3.1. Sedangkan fungsi dari Spersene yang digunakan adalah sebagai

pengencer (Thinner) hal ini juga dapat dilihat pada Tabel 3.1, semakin besar

spersene yang digunakan, maka lumpur akan menjadi encer sehingga viskositas

menjadi rendah. Pemberian additive ini bertujuan untuk mencegah terjadinya hal

yang tidak diinginkan dalam operasi pemboran, dimana apabila viskositas lumpur

terlalu tinggi atau sebaliknya akan menyebabkan efek yang merugikan.

Dalam praktek dilapangan viskositas lumpur mempunyai peranan yang sangat

penting karena berhubungan dengan proses pengangkatan cutting. Viskositas yang

terlalu tinggi dan terlalu rendah dapat menyebabkan gangguan pada proses

pemboran. Jika viskositas terlalu tinggi maka lumpur akan menjadi kental

sehingga laju pemboran rendah dan kerja pompa terlalu berat sehingga dapat

menyebabkan kerusakan formasi. Dan jika lumpur dengan viskositas yang terlalu

kecil lumpur akan terlalu encer sehingga cutting tidak dapat terangkat dan akan

cenderung mengendap pada dasar lubang sumur, sehingga dapat menghambat

proses pemboran. Jadi penentuan viskositas sangat penting guna mengetahui

bahwa apakah viskositas harus dinaikkan atau diturunkan sehingga mencapai

viskositas normal yang dibutuhkan dalam proses pemboran.

Viskositas memiliki kaitan dengan shear stress dimana semakin besar

shear stress maka semakin besar pula viskositas begitu juga semakin kecil shear

stress maka viskositas semakin kecil.

Pada pengukuran Gel Strength dengan Fann VG Meter, lumpur diputar oleh

rotor dan BOB. Kemudian dilakukan pembacaan skala pada Fann VG Meter melalui

dial. Dari percobaan diatas didapat harga gel strength untuk 10” = 5

lb/100 ft2 dan gel strength untuk 10’ = 8,5 lb/100 ft2. Jika gel strength terlalu besar

maka akan menyebabkan formasi pecah dan apabila terlalu kecil akan

menyebabkan cutting tidak dapat terangkat kepermukaan.

Dalam praktek dilapangan sifat gel strength sangat diperlukan saat Round

Trip sehingga dapat mencegah pengendapan cutting didasar sumur yang dapat

menyebabkan kesulitan pemboran selanjutnya.

Grafik penambahan CMC vs Waktu menunjukkan semakin besar CMC

maka waktu yang dibutuhgkan untuk melewati Mars Funnel akan bertambah.

Dengan kata lain viskositas kinematik naik akan menaikkan juga viskositas

plastiknya.

Selain grafik naiknya viskositas kinematik, dapat dilihat juga naiknya

grafik CMC vs Yield Point dan grafik CMC vs Gel Strength. Dengan

bertambahnya CMC akan menaikkan juga harga gel strengthnya

Spurt Loss adalah kondisi memancurnya fluida yang terdiri dari air dan kimia terlarut dari mud

menuju formasi. Spud Loss disebabkan besarnya permeabilitas dan porositas formasi yang relatif

lebih besar. Spud Loss terjadi pada awal terjadinya fluid loss. Akibatnya, tersisa mud cake yaitu

padatan yang tidak masuk ke dalam formasi.

Apparent Viscosity adalah salah satu sifat rheology lumpur pemboran yang nilainya didapat

dari pembacaan rheometer. Apparent Viscosity didefinisikan sebagai viskositas suatu fluida yang

diukur saat diberikan suatu harga shear rate dan pada temperatur tertentu. Harga shear rate ini

standarnya telah ditentukan oleh API. Pada model Bingham Plastic, Apparent viscosity adalah

nilai setengah dari dial reading saat alat rotational viskometer bekerja pada 600 RPM.

Plastic Viscosity adalah sifat keengganan suatu fluida untuk mengalir. Plastic viscosity dari

masing masing jenis fluida berbeda beda. Plastic viscosity juga dapat didefinisikan sebagai gaya

dalam atau Internal Force  berupa shear stress ketika fluida tersebut mengalir.

Yield Point adalah sifat suatu fluida berupa keengganan fluida untuk mengalir pertama kali.

Yield point bisa dikatakan shear stress yang diperlukan untuk mengalirkan fluida saat pertama

kali. Hambatan yang menyebabkan fluida lebih sulit mengalir saat pertama kali ini disebabkan

karena adanya beda muatan yang saling tarik menarik di permukaan fluida. Nilai yielf point ini

dapat kita tentukan dengan menggunakan rheometer. Pada saat rheometer bekerja pada 300 rpm,

kita lihat bacaan dial reading. Itulah nilai yield point dalam satuan lb/100 ft².

Gel Strength adalah kemampuan suatu koloid yang terdispersi di dalam fluida untuk selalu

mempertahankan bentuk gelnya. Sifat ini sangat dibutuhkan dalam lumpur pemboran dalam

rangka mengangkat cutting ke permukaan. Zat yang biasa ditambahkan untuk menaikkan gel

strength adalah bentonite.

API Water Loss

Static Filtration adalah suatu proses filtrasi dari lumpur pemboran saat lumpur dijaga tetap

diam. Hasil filtrasi ini akan menghasilkan mudcake yang semakin lama semakin tebal. Selama

proses filtrasi, mud cake tidak mengalami erosi. Berdasarkan teori, jumlah filtrat yang dihasilkan

dalam proses ini berbanding lurus dengan akar kuadrat dari waktu. Jadi harus dapat melakukan

kalkulasi untuk mendapatkan waktu yang tepat untuk tebal mud cake yang sesuai.

Dynamic Filtration adalah filtrasi yang terjadi setelah static filtration yaitu dengan

mensirkulasikan lumpur pemboran. Saat sirkulasi terjadi, aliran akan mengikis mud cake

sehingga mud cake lama kelamaan akan semakin menipis. Hal ini dapat menyebabkan fluid loss

dalam jumlah yang banyak. Sehingga yang kita inginkan adalah mudcakenya tipis, tahan erosi

dan impermeable.

Side wall sticking adalah peristiwa terjepitnya drilling assembly dengan mudcake karena

mengecilnya diameter hole karena terlalu tingginya mud cake. Biasanya hal ini terjadi pada

pemboran berarah.

Differential Sticking adalah peristiwa dimana terjepitnya drill pipe atau drilling assembly

dengan mud cake. Hal ini terjadi karena perbedaan tekanan yang diakibatkan oleh kolom lumpur

pemboran dengan tekanan pori. Biasanya ini terjadi pada zona permeable.

Newtonian Fluid adalah jenis fluida yang memiliki nilai viskositas yang sama walaupun dalam

dikenai shear rate yang berbeda beda pada temperatur dan tekanan lingkungan yang sama. Pada

newtonian fluid ini, shear stress merupakan hasil perkalian dari viskositas dengan shear rate.

Contoh fluida yang merupakan newtonian fluid adalah air gula, teh, kopi. Namun fluida

pemboran yang digunakan adalah non-newtonian fluid.

Pseudoplastic fluid termasuk fluida non-newtonian. Nilai viskositasnya berubah ubah

tergantung kepada gradien kecepatannya. Semakin besar gradient kecepatannya maka viskositas

akan semakin berkurang. Pada harga shear rate yang rendah, pseudoplastic lebih viskos

dibandingkan newtonian fluid. Namu pada shear rate yang tinggi, nilai viskositasnya lebih kecil

dari newtonian fluid. Pseudoplastic biasa dikenal juga dengan nama Shear Thinning fluid.

Contohnya adalah darah, dan berbagai jenis polimer

Dilatant Fluid juga termasuk non-newtonian fluid. Berbeda dengan pseudoplastic, semakin

tinggi gradien kecepatannya maka semakin tinggi viskositasnya. Contohnya agak jarang kita

temukan namun larutan dari starch dan pasir akan berkelakuan seperti ini. Dilatant fluid bisa

disebut juga dengan Shear Thickening Fluid.

Bingham Plastic bekerja dengan menghambat sedikit shear stress namun bisa mengalir semakin

mudah dengan semakin tingginya harga shear stress.

2 . HILANGS IRKULAS I ( LOS S CIRCULATION )

Hilang Sirkulasi ( Loss circulation ) adalah hilangnya sebagian atau semua lumpur yang

mengalir dalam sirkulasinya da masuk formasi. Dalam hal ini ada 2 macam yaitu

1. Partial Loss adalah hilangnya sebagian Lumpur saat sirkulasi, masih ada

aliran Lumpur yang keluar flow line.

2. Total Loss adalah hlangnya semua Lumpur saat sirkulasi masuk ke

formasi, tidak ada aliran Lumpur keluar flow line saat sirkulasi.

2 .1. ANALIS A PENYEBAB HILANGS IRKULAS I

Hilang sirkulasi dapat dideteksi dengan:

1. Mengamati ketinggian Lumpur di pit (pit level) secara periodik

2. Mengamati aliran Lumpur di flow line (flow out sensor)

3. Penurunan tekanan pompa (SPP)

Ketika terjadi hilang sirkulasi (Loss), kurangi rate pemompaan dan

tentukan kedalaman zona loss dan jenis nya.

Jenis zona loss adalah:

1. Formasi dengan Permeabilitas besar

Pada batupasir lose, gravels dan carbonat dapat memiliki permeabilitas besar ( lebih dari 10

darcy). Vugular limestone juga potensi untuk terjadi loss.

2. Rekah alami dan rekah buatan

dapat terjadi pada batuan apa saja, dengan arah horizontal

maupun vertical.

3. Zona gerowong

Biasanya ditemukan pada libestone (batugamping) dapat diketahui

ketika rangkaian turun beberapa feet / inch dari zona loss.

Bahan untuk Antisipasi Kehilangan Sirkulasi

1. Mica fine / medium / coarse

2. Kwik seal

3. Nut Plug fine / medium / coarse

4. Mud fiber

5. Bicarb ( CaCO3)

Untuk zona loss yang merupakan zona prospek, penanggulangan loss dengan bahan natural

( natural LCM ) mis : nut fiber, CaCO3 ( untuk litologi batu gamping )

2.2. PENANGANAN / PERAWATAN HILANGS IRKULAS I

Penanganan / perawatan kehilangan sirkulasi memerlukan analisa jenis loss sehingga metode

yang sesuai dapat ditrapkan. Sering rekah buatan tidak terjadi di daerah dangkal, tetapi pada

formasi yang lunak dapat terjadi rekah ketika berat Lumpur dinaikkan. Jenis zona loss dapat

ditentukan dari lithology ( master log ) atau dari log wireline.

1. REKOMENDASI UMUM

y

Kurangi berat Lumpur dengan memperhatikan tekanan formasi

y

Perlakuan sifat Lumpur dengan menurunkan tekanan surge dengan Yp

dan Gel strength dan ECD dengan menurunkan SPM pemompaan

y

Jika loss sensitive dengan overbalance, jangan menyumbat rangkaian pipa dengan sumbat yang

berat ( pump slug dengan Sg yang tidak terlalu berat ) sebelum trip.

y

Meminimalkan tekanan surge saat masuk rangkaian dengan

mengurangi ³running speed´

y

Minimalkan jumlah drill collar dan stabilizer setelah bit dijalankan,

naikkan ukuran pahat jet untuk disesuikan dengan LCM coarse.

y

Jangan cabut rangkaian dari lubang jika tinggi annulus jauh dari

pandangan. Gunakan LCM untuk mengembalikannya.

2. LCM PILLS

Pedoman ini telah disiapkan untuk meminimalkan timbulnya kehilangan sirkulasi dan

penanganan terhadap rembesan dari 25 hingga 50 bls per jam.

y

Ketika menggunakan pil LCM harus diletakkan di daerah zona loss, pipa pemboran ditarik

diatas pil dan srkulasikan secara perlahan dengan menggunakan air atau Lumpur awal.

y

Jika loss disebabkan pack off , POOH di atas pack off atau jika diperlukan sampai ke shoe,

lakukan kembali sirkulasi, bersihkan dari bawah dan lanjutkan pemboran. Jika terjadi loss lagi,

tempatkan LCM pil sebelum POOH hingga ke shoe. Jika tidak dapat di sirkulasi, tutup hidrill

tekan.

y

Sebelum dilakukan pemboran di atas zona loss, 100 bbls pil terdiri 40 ± 60 ppb campuran dari

beberapa jenis dan kelas LCM di lokasi, harus disiapkan mulai dari Lumpur yang sedang

dipakai dan siap untuk digunakan.

y

Untuk loss yang besar dipertimbangkan untuk menggunakan silica gel

atau penyumbatan dengan semen (magnaplus cement semacam gel)

3. GUNK PILLS

y

Gunk pill disiapkan sebanyak 300 ppb bentonita dalam minyak diesel, umumnya menggunakan

jet pencampur pada unit penyemenan. Dengan pengaturan jarak sebanyak 5 bbls sebelum dan

sesudah pill, dipompakan sampai bentonite/minyak tercampur di pahat, kemudian fluida

berbasis Lumpur/air dipompakan ke dalam annulus sehingga terjadi pencampuran yang sangat

kental dan dapat menutup pori.

y

Gunk pill harus digunakan secara hatihati, karena dapat terjadi pengendapan dari campuran

selama di rangkaian pipa jika terjadi kontaminasi air pada saat

pencampuran. Waktu persiapan harus

dipertimbangkan karena kebutuhan untuk pembilasan peralatan pencampur dan rangkaian

dengan diesel

y

Umumnya gunk pill sebanyak 3050 barrels disiapkan dan digunakan hanya bila cara lain telah

gagal. Variasi dari gunk adalah semen/bentinote/diesel yang digunakan sebagai langkah akhir.

4. SODIUM SILICATE

y

Pill Sodium Silicate disiapkan dan dipompakan dengan urutan sebagai

berikut

- 50 bbls 10% calcium chloride brine

- 5 bbls Fresh Water

- 50 bbls Sodium Silicate

- 5 bbls Fresh Water

y

Jumlah tepatnya dapat bervariasi , bagaimanapun, pill dalam jumlah

yang lebih besar mempunyai kemungkinan lebih banyak berhasil.

y

Ketika calcium chloride brine dan Sodium silicate bercampur dalam zona loss, brine memicu

reaksi dimana sodium silicate menjadi keras sehingga menjadi penyumbat.

y

Jika loss terlalu besar, ini bias menghambat pencampuran tersebut

sehingga tidak efektif

y

Lakukan cement plug

2 .3. PENAGGULANGAN LOS S

Jika terjadi hilang sirkulasi (loss circulation), cara mengatasi :

y

Stop bor, angkat kelly sampai tool joint di atas rotary table, lakukan penamatan sumur Amati

penurunan cairan di annulus hitung rate hilang Lumpur.

y

Bila rate hilang umpur (loss) kecil ± kurang dari 200 l/min

-

Tambahkan LCM ke dalam system dengan konsentrasi cukup

dibarengi

penambahan

Sg

Lumpur

sampai

batas

yang

direkomendasikan.

-

Lanjut bor dengan LCM tetap di dalam system, Lumpur keluar

jangan melewati screen

y

Jika rate hilang Lumpur (loos) besar bebih dari 200 l/min

-

Pompakan LCM ukuran coarse ( rekomendasi dari DD engineer/MWD engineer jika

directional drill ) tempatkan sampai mengcover zona loss beberapa

-

Cabut rangkaian sampai shoe ( Lumpur dalam lubang dijaga selalu

penuh )

-

Diamkan dan amati level cairan Lumpur di annulus.

-

Jika masih ada loss, ulangi langkah-langkah di atas.

-

Masuk rangkaian kembali dan coba sirkulasi dengan SPM rendah,

jika tak ada loss,

-

pelan secara bertahap SPM ditambah

Catatan:

Hati-hati terhadap daerah bertekanan ( pengisian lubang harus terusmenerus ), jika tidak ada

jalan lain, lakukan penyemanan sumbat lewat pahat. Jika level Lumpur dalam annulus masih

bias diimbangi dengan pengisian Lumpur, Cabut pipa sampai permukaan ganti rangkaian open

ended dan lakukan penyemenan sumbat ( cement plug ).

2.4. PROS EDUR PENANGANAN BDO / BDOC / BDO2C PLUG

y

Blind drill bila tidak ada zona bertekanan tinggi dan merupakan trayek

terakhir.

y

Pre job safety meeting

y

UJi tekan saluran permukaan sampai 1000 psi diatas tekanan kerja

pemompaan

y

Pompakan 5 bbls Diesel Oil pendahuluan, untuk sumur dalam gunakan

10 bls diesel oil

y

Aduk dan pompakan bubur BDO / BDOC / BDO2C

y

Pompakan 5 bbls Diesel Oil belakang

y

Dorong dengan Lumpur

y

Jika pada saat pendorongan (displace ) tidak ada aliran balik, maka secara terus menerus

ppompakan Lumpur melalui annulus, agar annulus tetap terisi oleh Lumpur (unruk menjaga

tekanan hidrostatis di annulus)

y

Pada saat diesel oil pendahuluan mencapai ujung bawah Drill pipe, Tutup BOP dan pompakan

Lumpur dengan laju alir 1/3 dari laju alir pendorongan.

y

Sumbat BDO/BDOC/BDO2C didorong hingga 8 meter di bawah DP

y

Buang tekanan dan cabut rangkaian pipa penyemenan

y

Mulai sirkulasi dan amati kolom cairan.

Catatan :

y

BDO ( campuran 1 sak bentonita + Diesel Oil ), Sg=1.5

y

BDOC ( campuran 1 sak bentonite + 1 sak semen + Diesel Oil ),

Sg = 1.5

y

BDO2C ( campuran 1 sak bentonite + 2 sak semen + Diesel Oil

), Sg = 1.5

Pelaksanaan harus hatihati agar BDO tidak kontak dengan air selama proses

pemompaan

Material Pengental Lumpur

Zatkimia pengental lumpur merupakan bahan untuk menaikkan viskositas darilumpur bor. Material ini termasuk viscosifier. Seperti : Wyomingbentonite, High Yielding Clay, Attapulgite clay untuk salt water muddan Extra high yield bentonite.

C. Material Pengencer Lumpur

Zatkimia pengencer lumpur ini makdusnya adalah zat kimia yang digunakanuntuk menurunkan viskositas lumpur bor atau disebut juga Thinner.Seperti : Chrome lignosulfonate, Alkaline lignite, Sodium AcidPyrophospate, dll.

Kalau plastic viskositas, fluida akan cenderung malas untuk bergerak karena terjadi gesekan. Pada saat fluida mengalir pasti dia bergesekan. Minimal bergesekan dengan penampangnya. Namun jika istilah plastic viskositas ini berkaitan dalam lumpur pengeboran, maka nggak cuman bergesekan sama penampangnya aja tetapi juga bergesekan dengan cutting yang dibawa. Cutting bisa menimbulkan friksi karena densitasnya beda dengan fluida pemboran. Jadi pas sirkulasi, cutting cenderung lebih lambat dari kecepatan fluida pemborannya.

Plastic viskositas bergantung kepada konsentrasi padatan. Semakin banyak padatang yang dibawa maka semakin viskos. Kondisi ini jga tergantung dengan bentuk dan ukuran padatannya. intinya semakin besar luas permukaan total padatannya maka semakin besar friksinya. Jadi semakin bulat dan semakin kecil maka plastic viskositas semakin besar.

Apparent viskositas nilai viskositas murni dari suatu fluida. Kita tidak berbicara gaya gesekan, tapi hanya sekedar tekanan geser saja.

lengkapnya gini, jika kita punya fluida yang sama, yang satu dialirkan lewat plat aluminium, dan satu lagi plat karet. Maka dalam kondisi yang properti lingkungan yang sama kita akan melihat fluida yang mengalir di plat aluminium akan lebih cepat. Ini murni karena friksi. Sebetulnya itu dinamakan plastic viskositas yang disebabkan perbedaan friksi karet dan aluminium. Suatu fluida yang sama, pastilah memiliki apparent viskositas yang sama. Nah, tanpa melihat gesekan itulah dinamakan apparent viskositas.

Pengujiaan apparent viskosita menggunakan suatu alat standar API yaitu Fann VG.

Apa yang dimaksud dengan Yield Point ?

Yield Point adalah kemalasan fluida untuk mengalir karena gaya tarik menarik antar partikel terdispersi. Gaya tarik menarik ini cuman terjadi pada saat fluida di sirkulasikan. artinya ketika partikel bergerak, gaya ini ada. Misalnya pada mobil yang menarik derek mobil lain. Pada saat keadaan diam, tanpa menghitung gaya berat tali, gaya tali itu dalam keadaan tidak tarik menarik. Namun pada saat mobil depan maju, tali akan tertarik.

Pada lumpur pemboran, yield point dipengaruhi faktor kandungan ion permukaan pada padatan. Karena hanya ion yang berada di permukaan padatanlah yang bakalan bekerja. semakin banyak ionnya, maka akan semakin banyak “tali” sehingga YP akan semakin tinggi.

Selain itu volume padatan juga mempengaruhi nilai YP. semakin besar volume maka luas permukaannya semakin besar. akibatnya akan semakin besar YP nya. Kandungan ion fasa liquid juga berpengaruh karena dengan ion padatanlah YP bekerja.

Gel strength hampir mirip definisinya dengan YP, cuman Gel strength adalah resistansi pada saat fluida diam. Resistansi saat diam ini sangat berguna bagi fluida pemboran untuk menahan cutting saat sirkulasi berhenti. Kekuatan ini juga dibantu oleh plastic viskositas dan apparent viskositas.