BAB I
PENDAHULUAN
Tujuan
dari operasi pemboran adalah mengebor, mengevaluasi dan menyelesaikan sumur
yang akan menghasilkan minyak dan/atau gas secara efisien dan aman. Lumpur
Pemboran (Drilling Fluid, Drilling Mud) merupakan salah satu sarana penting
dalam operasi pemboran sumur-sumur minyak dan gas bumi untuk mencapai target
yang direncanakan. Pada mulanya orang hanya menggunakan air saja untuk
mengangkat cutting dan dengan kemajuan zaman lumpur mulai digunakan.
Pada bab ini kalian akan mempelajari apa itu
lumpur pemboran, mengapa diperlukan lumpur dalam pemboran, dan bagaimana lumpur
pemboran bekerja. Lumpur ini berupa larutan (suspensi) berbagai bahan kimia dan
mineral didalam air, minyak, gas,udara, atau busa dengan komposisi tertentu,
sehingga nampak seperti lumpur dan karena itu diberi nama lumpur pemboran. Lumpur
bor ini bekerja dengan jalan disirkulasikan menggunakan pompa lumpur (Mud Pump)
yang kuat. Pompa ini adalah jenis Positive Displacemant Piston Pump, beberapa
jenis bahkan dapat memproduksi tekanan hingga 5.000 psi. Pompa digerakkan
dengan mesin diesel atau motor listrik. Untuk menghasilkan tekanan yang
diperlukan dan laju aliran untuk kondisi khusus, misalnya untuk menggerakkan
mud motor, diperlukan ukuran piston dan liner yang tepat. Ukuran nozzle bit
juga dipilih yang sesuai. Hal ini disebut sebagai hydrauilic optimization, dan
ini adalah untuk mendapat tingkat efisiensi pemboran.
Setelah
didapatkan tekanan lumpur pada tekanan yang diperlukan,lumpur kemudian mengalir
ke stand pipe, pipa vertikal yang ditempatkan pada kaki derrick, kemudian
melalui kelly hose (rotary hose), melalui swivel dan turun ke kelly. Lumpur
kemudian masuk ke dasar lubang sumur melalui pipa bor.
Bit
umumnya mempunyai dua atau tiga nozzle (lubang jet) yang akan menaikkan
kecepatan aliran lumpur menjadi hight velocity. Kecepatan jet lumpur ini akan
menggosok dasar lubang bor untuk menjaga agar bit cutter tetap bersih dan
menjaga agar bit tetap mendapatkan permukaan batuan yang segar untuk kemudian
dibor. Dari dasar lubang, lumpur naik kepermukaan melalui annulus (ruang antara
pipa bor dan dinding sumur) sambil membawa tahi bor (cuttings) yang
dihasilkan bit.
Dipermukaan
terdapat tangki-tangki pengendap dan alat-alat pemisah (Solid Control
Equipment) untuk memisahkan dan membersihkan lumpur dari cuttings, untuk
kemudian disirkulasikan kembali kedalam lubang bor. Lumpur juga memiliki
potensi energi yang berasal dari bahan-bahan kimia dan mineral yang
dikandungnya (potensi fisiko-kimia) untuk menjalankan fungsi internal seperti
menigkatkan kekentalan, berat jenis (tekanan hydrostatis), gel strength
(mencegah pengendapan cutting) dsb. Dipermukaan terdapat tangki-tangki
pengendap dan alat-alat pemisah (Solid Control Equipment ) untuk
memisahkan dan membersihkan lumpur dari cuttings, untuk kemudian disirkulasikan
kembali kedalam lubang bor
I.1.
Tempat Persiapan (preparation area)
Tempat
persiapan lumpur pengeboran terdiri dari peralatan-peralatan yang diatur untuk
memberikan fasilitas persiapan atau”treatment” lumpur bor. Tempat ini meliputi:
·
Mud house merupakan gudang untuk
menyimpan additives
·
Steel mud pits/tank merupakan
bakpenampung lumpur dipermukaan terbuat daribaja.
·
Mixing hopper merupakan perlatan yang
digunakan untuk menambah additives kedalam lumpur.
·
Chemical mixing barrel merupakan
peralatan untuk menambahkan bahan-bahan kimia (chemical) ke dalam lumpur.
·
Bulk storage bins merupakan bins yang
berukuran besar di gunakan untuk menambahkan additives dalam jumlah banyak.
·
Water tank merupakan tangki yang
digunakan pada tempat persiapan lumpur.
·
Reserve pit merupakan kolam yang besar
digunakan untuk menampung serbuk bor dan kelebihan lumpur. Tempat ini merupakan
tempat dimana cairan pengeboran dipersiapkan dan dirawat atau di ganti,
tergantung dari keadaan di dalam lubang sumur. Perubahan-perubahan mungkin di
perlukan antara lain :
v Agar
selalu mendapatkan lubang sumur bor yang baik atau stabil.
v Untuk
membentuk cairan pengeboran yang memiliki jenis yang cukup.
v Untuk
membentuk cairan pengeboran yang mampu mentoleransi kemungkinan kontaminasi
dari lubang bor yang sedang ditembus.
v Untuk
mendapat sifat-sifat fluida pengeboran yang baik agar memperoleh sifat aliran
yang baik.
v Untuk
mempersiapkan lumpur agar tidak menimbulkan kerusakan pada formasi produktif.
Terdapat
3 macam kerja rutin utama di dalam mempersiapkan lumpur pengeboran yang biasa
di lakukan tim pengeboran :
Ø Persiapan
pertama, untuk membuat kekentalan (viskositas) lumpur.
Ø Mengurangi
air tapisan.
Ø Penambahan
bahan-bahan kimia lumpur, untuk membuat perubahan ikatan-ikatan kimia dalam
lumpur pengeboran agar memiliki sifat lumpur yang baik.
Mixing
Hopper. Peralatan ini berbentuk corong yang dipakai untuk
menambahkan bahan lumpur berbentuk tepung kedalam cairan pengeboran pada waktu
perawatan lumpur ditangki lumpur. Jenis yang banyak dipakai adalah Hopper jet,
yang bekerja berdasarkan prinsip tekanan ruang hampa.
I.2.
Rumah Lumpur (Mud house)
Adalah
suatu gudang penyimpan bahan lumpur tertutup. Terletak di samping mixing
hopper, di area tempat mempersiapkan lumpur. Didalam mud house ini terdapat
tumpukan karung berisi bahan-bahan lumpur yang kering yang akan dipakai bila
diperlukan didalam program perawatan cairan pengeboran untuk suatu formasi yang
sedangdibor.
Gudang
ini biasanya diletakan sama tingginya dengan bagian atas dari tangki lumpur,
untuk mempermudah jalannya truk pengeboran dan agar bahan-bahan kimia tambahan
tersimpan dalam keadaan kering, sehingga mempermudah untuk percampuran bahan
lumpur tersebut
Tangki-tangki
baja
Untuk
lumpur Kotak-kotak baja berbentuk segi empat yang untuk menampung dan mengatur
cairan pengeboran setelah keluar dari sumur bor.
Bulk
Storage bins
Merupakan
bejana tempat menyimpan yang terbentuk corong yang terletak disamping kolam
lumpur daerah tempat mempersiapkan lumpur. Tangki-tangki ini berisi bahan-bahan
tambahan yang besar seperti bentonite dan bahan-bahan pemberat (barite). Bejana
tempat menyimpan bahan lumpur inibekerja berdasarkan prinsip gravitasi (gravity
feed).
Tangki
Air
Tangki
air merupakan tempat menyimpan air yang diperlukan sebagai cadangan/persiapan.
Sumber air berasal dari sumur-sumur air atau sumber air lainnya di sekitar
lokasi pengeboran.
BAB
II
FUNGSI
LUMPUR PEMBORAN
II.1
Fungsi utama lumpur pemboran
1. Mengontrol tekanan formasi
2. Mengangkat cutting
3. Mempertahankan stabilitas lubang bor
II.1.1.
Mengontrol tekanan formasi
Lumpur
pemboran mengontrol tekanan formasi dengan tekanan hidrostatik. Tekanan
hidrostatik adalah tenaga desak dengan kolom fluida dikalikan dengan berat
fluida dan kedalaman (TVD). Tekanan fluida formasi umumnya adalah sekitar 0,465
psi/ft kedalaman. Pada tekanan yang normal air dan padatan di pemboran telah
cukup untuk menahan tekanan formasi ini. Kegagalan mengontrol tekanan formasi
mengakibatkan masuknya fluida formasi ke sumur yang mengakibatkan kick Untuk
tekanan yang lebih kecil dari normal (subnormal), density lumpur harus
diperkecil agar lumpur tidak hilang masuk kedalan formasi. Sebaliknya untuk
tekanan abnormal (lebih dari 0,465 psi/ft kedalaman), maka kadang-kadang perlu
ditambahkan barite untuk memperberat lumpur pemboran. Tekanan yang diakibatkan
oleh kolom lumpur pemboran pada kedalaman D ft dapat dihitung dengan rumus :
Pm= 0,052.pm.D
Dimana
: Pm = tekanan hidrostatik lumpur, psi
pm = densitas lumpur pemboran, ppg
D = kedalaman, feet
Perlu
diketahui bahwa rumus diatas adalah berlaku untk keadaan statik. Tekanan pada
formasi yang diakibatkan oleh fluida pada saat mengalir adalah tekanan yang
dihitung dengan rumus diatas ditambah dengan pressure loss (kehilangan tekanan)
pada annulus diatas formasi yang bersangkutan.
II.1.2.
Mengangkut cutting ke permukaan
Mengangkut
cutting ke permukaan merupakan fungsi vital lumpur, mengangkut cutting yang
dihasilkan oleh pahat melaui annulus.Daya angkut ini terutama dipengaruhi oleh
profil aliran lumpur (annular velocity profile), berat jenis, yield point serta
gel strength. Apabila cutting tidak segera terangkat dari dasar sumur, maka
akan tergiling lembut dan melekat pada bit ( bit balling )dan akan
menurunkan efektifitas pemboran Faktor yang mempengaruhi cutting transport :
Ø Velocity
(kecepatan fluida) Meningkatkan velocity dengan meningkatkan pump
rate, ukuran borehole, dan ukuran drillstring
Ø Density
meningkatkan kapasitas angkut melalui efek pengapungan (bouyancy) pada
cutting
Ø Viscosity
Meningkatkan pembuangan cutting
Ø Pipe rotation Rotasi akan melempar cutting ke
area berkecepatan tinggi pada area dinding lubang bor dengan pipa bor
Ø Hole
angle meningkatnya sudut lubang bor akan mempersulit cutting tranport Fluida
pemboran juga harus memiliki kemampuan mengapungkan material cutttng selama
proses pemboran berhenti karena pipe connection, bit trips, running logging.
Ø Kegagalan
dalam mengapungkan material akan menyebabkan pengendapan material ke bagian
lebih rendah
Ø Penurunan
density lumpur
II.1.3.
Mempertahankan stabilitas lubang bor.
Tekanan hidrostatik
lumpur pemboran bertindak seperti mengurung lubang bor. Gaya mengurung
diperoleh dari terbentuknya lapisan tipis (mud cake) Lumpur bor yang
memproduksi cake berkualitas buruk atau tebal akan menyebabkan stuck pipe,
kesulitan dalam running casing, dan menurunkan kualitas penyemenan
II.2
Fungsi lain dari lumpur pemboran
1. Menahan sebagian berat pipa
2. Mendinginkan dan melumasi bit dan drilling
assembly
3. Menyalurkan tenaga hidrolik ke bit
4. Sebagai medium wireline logging
5.
Memungkinkan dilakukan evaluasi formasi dan pengumpulan data geologi
II.2.1.
Menahan sebagian berat pipa.
Gaya
apung fluida pemboran (bouyancy) akan menahan sebagian berat dari casing
atau pipa bor, persamaan yang digunakan adalah :
Mengalikan
BF dengan berat pipa di udara akan mendapatkan berat pipa pada hook load.
II.2.2.
Mendinginkan dan melumasi bit dan drilling assembly
Panas
dan friksi dapat timbul pada bit dan area antara drillstring dan lubang bor
ketika operasi pemboran berlangsung. Konduksi formasi umumnya kecil sehingga
sukar menghilangkan panas ini, tetapi dengan aliran lumpur telah cukup untuk
mendinginkan sistem. Kontak antara drillstring dan dindng lubang sumur juga
dapat menyebabkan torsi (torque) ketika berputar dan seretan (drag) ketika
tripping
.
II.2.3.
Menyalurkan tenaga hidrolik ke bit
Hydraulic
Horsepower (HHP) terjadi pada bit sebagai akibat dari aliran fluida pemboran
dan presusure drop melalui bit nozzle. Energi tersebut dikonversi ke
tenaga mekanik yang menyingkirkan cutting dari dasar lubang bor dan memperbaiki
Rate Of Penetration (ROP)
II.2.4.
Sebagai medium wireline logging
Fluida
pemboran berbahan dasar udara, air, atau minyak mempunyai sifat karakteristik
yang berbeda yang akan mempengaruhi dari pemilihan logging yang sesuai. Fluida
pemboran harus dievaluasi untuk keperluan pemilihan program logging yang sesuai
II.2.5.
Memungkinkan dilakukan evaluasi formasi dan pengumpulan data geologi.
Pengumpulan
dan intepretasi data geologi dari hasil pemboran , coring dan electric log
digunakan untuk menentukan nilai ekonomis dari sumur yang sedang dibor.
Penetrasi oleh filtrat dari lumpur baik berbahan dasar air atau minyak akan
mempengaruhi ketelitian dari perolehan data commersial yang sesungguhnya.
Lumpur pemboran dipilih yang dapat mempertahankan kondisi lubang agar dapat diperoleh
pengukuran yang teliti.
II.3
Fungsi tambahan lumpur pemboran
1. Meminimalkan kerusakan lubang bor
2. Mengontrol korosi
3. Meminimalkan Loss sirkulasi
4. Menurunan kemungkinan stuck pipe
5. Meminimalkan kemungkinan pressure
loss
6. Meminimalkan pengaruh pada lingkungan
7. Meningkatkan keamanan dan keselamatan
II.3.1.
Meminimalkan kerusakan lubang bor
Kerusakan
formasi produktif dapat terjadi akibat lumpur yang buruk. Kerusakan yang
terjadi :
Ø migrasi
butiran halus
Ø invasi
padatan
Ø perubahan
wettability
Mengontrol
korosi (Corrosion control) dapat menurunkan kegagalan drill
string dengan cara menghilankan atau menetralkan kontaminasi zat corrosive
Produk pengontrol korosi khusus perlu ditambahkan pada lumpur
Gambar Electrochemical Corrosion
Cell
II.3.2.
Meminimalkan Loss sirkulasi
Kehilangan
lumpur melalui rekahan rekahan dapat menimbulkan biaya mahal dan adanya resiko
terjadi blow out, stuck pipe dan kerusakan formasi. Pemilihan
lumpur dengan densitas yang rendah dapat mengurangi resiko ini Tipe tipe zona
loss sirkulasi dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
II.3.3. Menurunan kemungkinan stuck pipe.
Pipe
sticking dapat terjadi karena beberapa faktor :
– Pembersihan dasar sumur yang buruk
– Hole sloughing
– Loss sirkulasi
– Differential pressure sticking
– Key seating
Differential
Pipe sticking dapat dikenali ketika pipa bor tidak dapat diputar atau
dinaik-turunkan tetapi sirkulasi lumpur berlangsung nornal dengan tekanan yang
juga normal. Kondisi-kondisi yang menyumbang terjadinya differential pipe
sticking adalah:
- Permeabilitas formasi yang tinggi
- Sudut kemiringan lubang pemboran
-
Sifat filtration lumpur yang buruk
- Geometri pipa bor dan lubang sumur
II.3.4.
Meminimalkan kemungkinan pressure loss
Penggunaan
peralatan permukaan dapat dikurangi dengan mendesain lumpur minim loss yang
meningkatkan efisiensi dari tenaga hidraulic
II.3.5.
Meningkatkan laju penembusan (ROP)
Penggunaan
lumpur yang sesuai dapat meningkatkan laju penembusan dan mengurangi waktu
pemboran serta mengurangi problem selama operasi pemboran. Peningkatan laju
pemboran juga dapat mengurangi biaya
II.3.6.
Meminimalkan pengaruh pada lingkungan
Lumpur yang sesuai
dapat mengurangi pengaruh buruk pada lingkungan sebagai akibat dari penggunaan
lumpur bor. Pencemaran pada kasus seperti tumpahan, reklamasi dan biaya
pembuangan dapat ditekan dengan kontrol lumpur yang baik.
II.3.7.
Meningkatkan keamanan dan keselamatan
Fluida
pemboran perlu perancangan dalam hal keamanan akibat tekanan formasi dan akibat
dari adanya H2S.
II.4
Kontaminasi Fluida Pemboran
Kontaminan
adalah segala sesuatu ternasuk didalamnya, atom/ molekul / compound / senyawa /
partikel padatan yang mampu merubah sifat fisika kimia pada fluida yang asli
baik berasal dari formasi ataupun dari permukaan semaktu sirkulasi berlangsung.
Pengelompokkan Kontaminan;
1.
Kontaminan Primer merupakan kontaminan utama dalam pengeboran adalah dari
serbuk bor (cutting) saat drilling dari ukuran sebuk yang besar diatas 144
micron sampai 2 mikron dan semen
2.
Kontaminan Sekunder berupa serbuk bor yang lebih halus ber ukuran koloid atau
super mikro <2 micron
3.
Kontaminasi Tersier yang berasal dari air formasi, gas dan minyak yang mengalir
bercampur lumpur. Selain dari pada itu dapat pula karena bakteri Organik dan
Unorganik.
II.5
Pencegahan dan mengatasi kontaminan
·
Pencegahan dan mengatasi
permasalahan mekanis
Pencegahan
dan mengatasi dengan sistem ini adalah dengan memisakan dan membuang drill
solid. Pemisakan ini yang paling edial adalah membuang seluruh drill solid
demikian pertama kali akan masuk tangki lumpur yaitu di shale shaker. Tetapi
bila drill solid lolos di shale shaker maka tahap berikutnya diupayakan
pemisahan lagi walau berakibat terjadi penurunan ukuran / pecah akibat adanya
aliran turbulensi saat proses pemisahan.
Adapun
peralatan tersebut adalah:
Sand trap
Desander
Desilter
Mud cleaner ( mud conditioner)
Centrifuge
Cutting Dryer
Cooling Tower
II.6
Dampak buruk dari drill solid pada sifat lumpur
Menaikkan Density lumpur
Menaikkan Viscosity
Menambah Filtrate lost dan tebal dari
Mud Cake
Menaikkan Solid Content
Meningkat biaya lumpur
Karena waterloss besar, mud cake jadi
tebal, sehingga lebih tinggi resiko terjadi Differential Sticking, resiko swab
effect, well kick dan dinding lubang borrutuh
Torsi dan sangkutan meningkat
Erosi dipermukaan peralatan meningkat
Menurunkan Usia Bit
Meningkat resiko Lost Circulation
Menurunkan ROP
Menigkatkan resiko Formation Damage
Cement Job jelek
Meningkatan problem dampak lingkungan
Peralatan
Pengendali Solid Dengan Mechanical Separation
Gumbo Chain (Gumbo adalah hydrated
clays dalan ukuran besar)
Shale shaker
Sand trap (settlement)
Degasser
Desander
Desilter dan mud cleaner
Centrifuge
BAB
III
TIPE
– TIPE LUMPUR PEMBORAN
Pada
mulanya orang hanya menggunakan air saja untuk mengangkat serpih pemboran. Lalu
dengan berkembangnya teknologi pemboran, lumpur mulai digunakan. Untuk
memperbaiki sifat-sifat lumpur, zat-zat kimia ditambahkan dan akhirnya
digunakan pula udara dan gas untuk pemboran. Sesuai dengan lithologi dan
stratigrafi yang berbeda-beda untuk setiap lapangan, serta tujuan pemboran yang
berbeda-beda (eksplorasi, pengembangan,kerja ulang) kita mengenal type/sistem
lumpur yang berbeda-beda pulaseperti:
1. Sistem Lumpur Tak Terdispersi (Non
Dispersed). Termasuk diantaranya lumpur tajak untuk permukaan dan sumur dangkal
dengan treatment yang sangat terbatas.
2. Sistem Lumpur Terdispersi untuk sumur
yang lebih dalam yang membutuhkan berat jenis yang lebih tinggi atau kondisi
lubang yang problematis. Lumpur perlu didispersikan menggunakan dispersant
seperti senyawa Lignosulfonat, Lignite serta Tannin
3. Lime Mud (Calcium Treated Mud),
sistem Lumpur yang mengandalkan ion-ion Calcium untuk melindungi lapisan
formasi shale yang mudah runtuh karena menyerap air.
4. Sistem Lumpur Air Garam yang
mengandalkan larutan garam (NaCl, KCl)) untuk mengurangi pembasahan formasi
oleh air.
5. Sistem Lumpur Polymer yang
mengandalkan polymer-polymer seperti Poly Acrylate, Xanthan Gum, Cellulosa
untuk melindungi formasi dan mencegah terlarutnya cuttings kedalam lumpur bor. Sistem
ini dapat ditingkatkan kemampuannya dengan menambahkan garam KCl atau NaCl,
sehingga sistem ini disebut Salt Polymer System.
6.
Oil Base Mud untuk mengebor lapisan formasi yang sangat peka terhadap air,
digunakan sistem lumpur yang menggunakan minyak sebagai medium pelarut.
Bahan-bahan kimia yang dipakai haruslah dapat larut atau kompatibel dengan
minyak, berbeda dengan bahan kimia yang larut dalam air. Sistem Lumpur ini
Sistem Lumpur ini sangat handal melindungi desintefrasi formasi, tahan suhu
tinggi, akan tetapi kecuali mahal juga kurang ramah lingkungan (mencemari)
7. Sistem Lumpur Synthetis menggunakan
fluida sintetis dar jenis ester, ether, dan poly alha olefin, untuk
menggantikan minyak sebagai medium pelarut. Lumpur ini sekualitas dengan Oil
Based Mud, ramah lingkungan, akan tetapi dianggap terlalu mahal.
III.Komposisi
Lumpur Pemboran
Secara umum lumpur
pemboran mempunyai empat komponen atau fasa :
Fasa Cairan : minyak atau air
Padatan reaktf solid (padatan yang
bereaksi dengan air membentuk koloid)
Padatan inert solid (zat padat yang
tidak bereaksi)dan
Zat additif : Bahan-bahan kimia
III.1
Fasa Cairan Lumpur
Ini
dapat berupa minyak atau air, air juga dapat dibagi dua, air tawar dan air
asin. Sekitar 75% lumpur pemboran menggunakan air. Sedang pada air asin dapat
dibagi lagi menjadi air asin jenuh dan air asin tak jenuh. Istilah oil base
digunakan bila minyaknya lebih dari 95%.
III.1.1.
Oil Base Mud dan Oil Emulsion Mud
Lumpur
ini mengandung minyak sebagai fasa kontinyunya. Komposisinya diatur agar kadar
airnya rendah (3 – 5%). Lumpur ini tidak sensitif terhadap kontaminant. Tetapi
airnya adalah kontaminan karena memberi efek negatif bagi kestabilan lumpur
ini. Untuk mengontrol viscositas, menaikkan gel strength, mengurangi efek
kontaminasi air dan mengurangi filtrat loss perlu ditambahkan zat-zat kimia.
Manfaat oil base mud didasarkan pada kenyataan bahwa filtratnya adalah minyak
karena itu tidak akan menghidratkan shale atau clay yang sensitif baik terhadap
formasi biasa maupun formasi produktif (jadi dapat digunakan sebagai completion
mud). Manfaat lain adalah untuk melepaskan drillpipe yang terjepit, mempermudah
pemasangan casing dan liner. Oil base mud ini harus ditempatkan pada tangki
baja untuk menghindari kontainasi air, rig juga dipersiapkan agar tidak kotor
dan bahaya api berkurang.
Lumpur
ini digunakan pada pemboran lapisan shale yang menyusahkan, dan untuk
mempertahankan stabilitas sumur. Juga pada sumur dengan sudut deviasi tinggi.
·
Keuntungan: Lumpur ini dapat digunakan
pada pemboran sumur dengan temperatur/tekanan tinggi, juga tahan terhadap garam
dan H2S
·
Kerugian jika digunakan terus menerus :
1. Mahal
2. Material pemberat tidak dapat
tersuspensi karena kurangnya struktur gel
3. Viscositas bervariasi tergantung dari
tempat diperolehnya crude oil
4. Fluid loss kedalam formasi berlebihan
5. Dapat terjadi bahaya kebakaran karena
terdiri dari unsur-unsur yang volatil didalam crude oil
6. kefektifan penyekatan formasi jelek
karena tidak adanya padatan koloidal yang dapat menghasilkan “wall cake”
Untuk
mengatasi kerugian-kerugian tersebut, melakukan pengembangan sistem yang
sifatnya telah diprediksi sehingga dapat menjaga keefektifan selama operasi
pemboran atau komplesi. Penelitian ini dilakukan terhadap dua front utama.
Usaha pertama adalah mentreatment minyak sehingga material pemberat dapat
tersuspensi. Kedua melibatkan sejumlah emulsifying air yang relatif besar
kedalam minyak. Penelitian terhadap kedua front tersebut menghasilkan dua
sistem oil base yang secara, umum disebut sebagai true oil mud dan invert
emulsion. Kedua sistem tersebut diperoleh dari mud service company. Sistem ini
sangat komplek dan harus diawasi oleh orang-orang yang terlatih dalam semua
tahap operasi termasuk formulasi, pendesakan, perawatan, prosedur test khusus,
peralatan yang hanya digunakan untuk oil base mud dan awal pengenalan problem.
Teknologi
oil base mud sangat berbeda dengan water base mud. Pemantauan terhadap
sifat-sifat lumur bukan sebagai sesuatu yang dapat diprediksi, terutamajika
pengguna lumpur (mud user) tersebut tidak dimengerti atau mengetahui
sifat-sifat kimia dari produk yang digunakan atau jika bahan kimia dari yang
digunakan berasal dari berbagai supplier yang berbeda jenis produknya.
Keanekaragaman bahan kimia yang digunakan untuk oil base mud tampaknya sedikit.
Akan tetapi sebenarnya dapat merusak sistem lumpur jika penggunaanya tidak
sesuai. Dalam sistem wate base mud, pada umumnya dapat diprediksi pengaruh
treatment kimia dan kontaminan terhadap sifat-sifat fisik lumpur, tetapi untuk
oil base mud tidak selalu demukian terutama jika orang yang bertugas sebagai
pengawas belum mendapatkan latihan yang memadai Meskipun sistem lumpur oil base
relatif mahal dibanding dengan lumpur water base, penggunaanya telah semakin
meningkat pada dasa warsa yang lalu . Penggunaan sistem lumpur oil base
terutama adalah untuk :
1. Pemboran yang mengalami problem shale
2. Pemboran dalam dan bertemperatur
tinggi
3. Fluida komplesi
4. Fluida workover
5. Fluida packer
6. Fluida perendam untuk pipa terjepit
Emulsi
didefinisikan sebagai dispersi suatu fluida, yang terdiri dari fasa internal
dalam fluida yang lain, dan fasa eksternal atau fasa kontinyu. Emulsi terdiri
dari 2 jenis cairan yang tidak dapat tercampur dengan yang lain, tetapi fasa
internalnya terdispersi dalam fasa kontinyu dalam bentuk butiran-butiran kecil
Jika butir-butir air terdispersi dalam minyak
Maka
akan terbentuk water in oil emulsion, jika butir-butir minyak terdispersi dalam
air, maka akan menghasilkan oil in water emulsion.
Ada
3 istilah yang sering muncul dalam literatur lumpur pemboran yaitu :
oil-emulsion mud, oil-base mud dam invert emulsion mud. Istilah “oil-emulsion
mud” hanya digunakan untuk oil in water system. Oil base mud biasanya
mengandung 3-5% air yang teremulsi dalam minyak sebagai fasa kontinyu. Invert
emulsion mud dapat mengandung sampai 80% air (walapun secara umum sekitar 50%)
teremulsi dalam minyak. Sedangkan 2 yang terakhir adalah water in oil emulsion.
Oil
Emulsion Mud dan oil base mud mempunyai minyak sebagai fasa kontinyu dan air
sebagai fasa tersebar. Umumnya oil base emulsion mud mampunyai faedah yang sama
seperti oil base mud, yaitu filtratnya adalah minyak. Perbedaanya dengan oil
base mud adalah air ditambahkan sebagai tambahan yang bermanfaat dan bukan
sebagai kontaminasi. Air yang teremulsi dapat berkisar antara 15 – 50% volume,
tergantung density dan temperatur yang temperatur yang dihadapi dalam pemboran.
Karena air merupakan bagian dari lumpur ini maka lumpur mempunyai sifat-sifat
berbeda dari oil base mud yaitu ia dapat mengurangi bahaya api, tolerant
terhadap air, dan pengontrolan flow propertiesnya dapat seperti water base mud.
Gambar Emulsi
Komposisi
Lumpur minyak (Oil mud)
Produk
dasar yang diperlukan untuk formasi baik oil base mud ataupun invert emulsion
system adalah sebagai berikut :
a. Diesel oil atau nontoxic mineral oil
b. Air
c. Emulsifier
d. Wetting agent
e. Oil-wettable organophillic clay
f. Lime
g. Barite/Hematite
Produk-produk
pelengkap meliputi :
1. Calcium Chloride/sodium chloride
2. Asphaltenes
3. Oil-wettable lignites
4. Calcium carbonate
5. Thinner
Prosedur
Pencampuran Diesel Oil Base Mud
Berikut
ini adalah prosedur pencampuran berdasarkan asumsi bahwa fasilitas penyimpanan
dan pencampuran tersedia dilokasi pemboran :
1.
Larutatkan sodium atau calcium chloride secukupnya dalam air pada tangki
pencampur terpisah.
2.
Tambahkan volume diesel oil atau nontoxic sesuai dengan kebutuhan ke dalam
tangki pencampur utama.
3.
Tambahkan sedikit demi sedikit basic emulsifier kedalam diesel oil atau nontoxic
oil pada waktu sirkulasi melalui hopper.
4.
Pada waktu sirkulasi tambahkan sedikit demi sedikit sekitar setengah air sodium
atau calcium chloride dalam campuran diesel oil/nontoxic oil emulsifier.
5.
Tambahkan lime melalui hopper
6.
Tambahkan emulsifier tambahan dan wetting agent
7.
Sirkulasikan sistem dengan kuat, menggunakan lumpur gum sampai test terbentuk
emulsi yang stabil.
8.
Tambahkan material pemberat secukupnya.
Prosedur
Pendesakan
Prosedur
pendesakan merupakan tujuan utama untuk meminimalkan kontaminasioil base mud
dengan lumpur yang sedang didesak (biasanya berupa lumpur water base ) dan
dengan filter cake dari dinding lubang bor. Langkah pertama adalah
mengkondisikan lumpur yang akan didesak agar harga gel strength dan yield point
berkurang. Langkah berikutnya adalah menyiapkan spacer, yaitu berupa gelled
diesel oil untuk memisahkan fluida pendesak dan lumpur yang akan didesak.
Beberapa perusahaan telah mengembangkan spacer yang dapat dipercepat baik
digunakan pada penyemenan maupun pendesakan oil base mud. Spacer tersebut
kadang-kadang merupakan campuran dari emulsifier dan wetting agent yang tidak
membentuk gel strength yang tinggi pada bidang antara oil dan water base mud.
Metoda pendesakan yang lainya adalah menggunakan spearhead dengan highly
viscous bentonite dan diikuti oleh diesel oil dan fluida pendesak. Faktor
ketiga dalam proses pendesakan adalah laju pemompaan. Pada umumnya, pendesakan
harus menggunakan aliran turbulen. Disamping itu juga dilakukan dengan memutar
dan menaik-turunkan drill string.
Sifat
– sifat fisik lumpur minyak
Pemantauan
sifat-sifat fisik oil base mud sangat penting. Meskipun sistem lumpur
dipersiapkan secara memadai, tetapi biasanya menunjukan adanya perubahan
sifat-sifat tersebut. Oleh karena itu, trend sifat-sifat fisik harus dipantau
dan jika perlu dilakukan koreksi-koreksi sebelum terjadi problem yang serius.
High
Temperature/High pressure (HTHP) Fluid Loss
Pengontrolan
fluid loss dari oilo base mud bukan merupakan problem yang umum karena bahan
–bahan yang digunakan formulasinya sistem lumpur tersebut dan micellar emulsion
sangat efektif untuk
menyekat
ruang pori yang sangat kecil. API fluid loss lumpur minyak biasanya mendekati
nol. HTHP fluid loss dari oil mud dan invert system bervariasi antara 15 sampai
30 cc/menit. Telah lama disadari bahwa bahan-bahan koloid dalam lumpur
mempunyai pengaruh merusak terhadap laju penembusan . studi microbit oleh
fonenot oleh Simpson dan hasil uji lapangan yang dilaporkan oleh O’brien et
al. Menunjukan bahwa pengurangan kadar koloid dari sistem oil base mud dapat
menaikan laju penembusan. Karena fluid loss yang sangat rendah dan laju
penembusan yang sangat rendah telah terjadi ciri dari lumpur minyak. HTHP fluid
loss test dilakukan dilaboratorium dengan menggunakan tekanan 750 psi pada
fluida dengan back pressure 250 psi pada tabung penerima untuk mencegah
flashing atau penguapan dari filtrat minyak. Beberapa peralatan uji lapangan
menggunakan 600 psi dan 100 psi back pressure untuk memperoleh perbedaan
tekanan 500 psi. Penampang melintang HTHP cell adalah setengah dari regular API
fluid loss cell, sehingga volume filtrat yang terkumpul harus dikalikan dua.
Uji temperatur dan tekanan harus selalu dilaporkan dengan volume filtrat
terkoreksi.
Sifat-sifat
Aliran
Sifat-sifat
aliran (plastic viscocity,yield point, gel strength) dipengaruhi oleh banyaknya
dan ukuran butir-butir air yang teremulasi dalam minyak ; jumlah , ukuran dan
kondisi total padatan yang terkandung didalam sistem lumpur, dan elektrokimia
dan interaksi fisik dari padatan, air, dan hadirnya minyak,. Sifat-sifat aliran
lumpur minyak dikembangkan padatan 4 metoda dasar :
1. Sabun yang tidak larut, jika dibasahi
dengan minyak, membentuk struktur rantai panjang
2. Bahan-bahan asphaltic yang
menghasilkan viscositas melalui interaksi mekanis
3. Organophillic yang menghasilkan
viscositas melalui interaksi mekanis
4. Butir-butir emulsi yang menyerupai
struktur micellar yang sangat kecil.
Pengukuran
sifat-sifat aliran sistem oil base pada permukaan dapat memberikan trend yang
baik terhadap perubahan fluida, tetapi dapat menyesatkan/keliru jika pengaruh
kondisi temperatur dan tekanan pada lubang bor tidak diperhitungkan. Pengukuran
sifat-sifat contoh lumpur minyak yang diambil dipermukaan juga dapat memberikan
informasi penting terhadap perubahan sistem yang mungkin terjadi, tetapi
kondisi lubang bor yang sesungguhnya dapat menyebabkan harga pengukuran
dipermukaan terlalu jauh berbeda dengan kondisi didasar lubang bor. Viscositas
baik air maupun minyak berkurang dengan naiknya temperatur, tetapi kedua fasa
fluida tersebut perilakunya sangat berbeda dengan naiknya tekanan. Viscositas
air tetap tidak berubah dengan naiknya tekanan, tetapi viscositas diesel oil,
sebagai contoh, naik secara tajam dengan bertambahnya tekanan.
Oil-Water
Ratio
Seperti
telah dijelaskan dimuka, bahwa sistem oil base mempunyai fasa eksternal minyak
dan fasa internal air, yang bervariasi dari 5% vol sampai sekitar 50% vol. Jika
campuran dari kedua fasa tersebut diputus secara mekanis dengan hadirnya
emulsifier yang memadai, air akan terdispersi dalam butir-butir yang sangat
kecil, yang disebut sebagai colloidal micelles. Mereka mempunyai pengaruh yang
sama terhadap viscositas yang diperoleh jika koloid ditambahkan kedalam lumpur
water base. Oleh karena itu naiknya kadar air atau berkurangnya oil water ratio
akan menyebabkan naiknya viscositas, sedangkan dengan bertambahnya kadar minyak
untuk mengatur viscositas oil base mud biasanya tidak dilakukan kecuali untuk
kondisi khusus.
Dalam
perencanaan oil base mud, cara terbaik adalah dimulai dengan oil water ratio
minimum dan mencoba menjaga ratio ini sedekat mungkin selama pemboran
berlangsung.
III.1.2.
Water Base Mud
Paling
banyak digunakan,mudah pembuatannya, murah perawatannya, mudah diformulasikan
untuk mengatasi kebanyakan problem pemboran
Non Inhibited. Tidak cukup kuat
menahan swelling dari clay, biasanya digunakan sebagai Spud Mud
Inhibited. Lumayan dapat menahan
swelling clay, biasa digunakan pada lapisan clay yang mungkin dapat terjadi
hidrasi
Polymer Fluid. Mengandalkan makro
molekul, dengan atau tanpa pengaruh dari clay.
Fresh
Water Mud
Fresh
Water Mud adalah lumpur pemboran yang fasa cairnya dalah air tawar dengan kadar
garam yang kecil (kurang dari 10.000 ppm = 1% berat garam). Fresh Water Mud
terdiri dari :
a)
Spud Mud digunakan untuk membor formasi bagian atas bagi conductor casing.
Fungsi utamanya mengangkat casing dan membuka lubang di permukaan (formasi
atas). Volume yang diperlukan biasnya sedikit dan dapat dibuat dari air dan
bentonite atau clay air tawar yang lain. Tambahan bentonite atau clay
diperlukan untuk menaikkan viscositas dan gel strength bila membor pada
zona-zona loss. Kadang loss circulation material. Density harus kecil saja
sekedar cukup menahan tekanan reservoir.
b)
Natural Mud dibuat dari pecahan-pecahan cutting dalam fasa air. Sifat-sifatnya
bervariasi tergantung dari formasi yang dibor. Umumnya lumpur pemboran tipe ini
digunakan untuk pemboran yang cepat seperti pada pemboran pada surface casing
(permukaan). Dengan bertambahnya kedalaman pemboran sifat-sifat lumpur pemboran
yang lebih baik diperlukan dan natural mud ini ditreated dengan zat-zat kimia
dan additif-additif koloidal. Beratnya sekitar 9,1 – 10,2 ppg dan viscositasnya
35 – 45 detik/qt
Salt
Water Mud
Lumpur
pemboran ini digunakan terutama untuk membor garam massive (salt dome) atau
salt stringer (lapisan formasi garam) dan kadang-kadang bila ada aliran air
garam yang ikut terbor. Filtrate loss-nya besar dan mud cake-nya tebal bila
tidak ditambah organic colloid. pH lumpur dibawah 8, karena itu perlu ditambah
preservative untuk menahan fermentasi starch. Jika salt mud-nya mempunyai pH
yang lebih tinggi fermentasi terhalang oleh basa. Suspensi ini bisa diperbaiki
dengan penggunaan attapulgite sebagai pengganti bentonite. Ada dua tipe Salt Water
Mud :
a)
Unsaturated Salt Water Mud
Air
laut dari lepas pantai atau teluk sering digunakan untuk lumpur yang tak jenuh
kegaramannya ini. Kegaraman (salinity) lumpur ini ditandai dengan
o Filtrat loss besar kecuali ditreated
dengan organic colloid
o Gel strength medium-tinggi kecuali
ditreated dengan thinner
o Suspensi yang tinggi kecuali ditreated
dengan attapulgite atau organic colloid
Lumpur
ini bisa berbusa (foaming) yang bisa diredusir dengan
o Menambahkan soluble surface active
agents
o Menambah zat kimia untuk menurunkan
gel strength
b)
Saturated Salt Water Mud
Fasa
cair lumpur ini dijenuhkan dengan NaCl. Garam-garam lain dapat pula berada
dalam sistem dalam jumlah yang berbeda-beda. Lumpur ini dapat digunakan untuk
membor sumur-sumur garam dimana rongga-rongga yang terjadi karena pelarutan
garam dapat menyebabkan hilangnya lumpur, dan ini dicegah oleh penjenuhan garam
terlebih dahulu pada lumpurnya. Lumpur pemboran ini juga dibuat dengan
menambahkan air garam yang jenuh untuk mengencerkan dan pengaturan volume.
III.1.3.
PneumaticFluid/Gaseous Drilling Fluid (Berbahan dasar udara/gas)
Digunakan
untuk pemboran zona depleted atau area dengan tekanan rendah yang mungkin
terjadi, juga didaerah dengan formasi keras dan kering dengan gas atau udara
dipompakan pada annulus, salurannya harus rapat tidak boleh bocor.
Keuntungan
adalah laju penembusan tinggi, lumpur ini juga baik untuk completion pada
zone-zone dengan tekanan rendah. Tetapi adanya formasi air dapat menyebabkan
bit balling (bit dilapisi serbuk cutting atau padatan-padatan) yang akan sangat
merugikan karena menurunkan Rate of Penetration. Tekanan formasi yang besar
tidak mengijinkan penggunaan lumpur jenis ini, juga kemungkinan terjadi loss
sirkulasi atau kerusakan formasi produktif . Suatu cara pertengahan antara
lumpur cair dengan gas adalah aerated mud drilling dimana sejumlah besar udara
(lebih dari 95%) ditekan pada sirkulasi lumpur untuk memperendah tekanan
hidrostatik (untuk loss circulation zone)
III.2
Padatan Bahan Dasar Lumpur
·
Reactive
Solids yaitu padatan yang bereaksi dengan air membentuk
koloid (clay). Padatan ini bereaksi dengan sekelilingnya untuk membentuk
koloidal. Dalam hal ini clay air tawar seperti bentonite mengabsorpsi air tawar
dan membentuk lumpur. Istilah “yield” digunakan untuk menyatakan jumlah barrel
lumpur yang dapat dihasilkan dari satu ton clay agar viscositas lumpurnya 15
cp. Untuk bentonite yieldnya kira-kira 100 bbl/ton. Dalam hal ini bentonite
mengabsorpsi air tawar pada permukaan partikel-partikelnya, hingga kenaikan
volumenya sampai 10 kali atau lebih, yang disebut “swelling” atau “hidrasi.
Untuk salt water clay (attapulgite), swelling akan terjadi baik di air tawar
atau di air asin dan karena dipakai untuk pengeboran dengan “salt water muds”.
Baik bentonite atau attapulgite akan memberikan kenaikkan viscositas pada
lumpur. Untuk oil base mud, viscositas dinaikkan dengan penaikkan kadar air dan
penggunaan asphalt.
·
Insert Solids atau padatan yang tidak
bereaksi dengan lumpur dapat berupa barite (BaSO4) ataupun galena atau biji
besi yang digunakan untuk menaikkan densitas. Inert solids ini dapat juga
berasal dari formasiformasi yang dibor dan terbawa lumpur seperti chert, sand
atau clay-clay non swelling, dan padatan-padatan seperti bukan disengaja untuk
menaikkan densitas lumpur dan perlu dibuang secepat mungkin karena dapat
menyebabkan abrasi dan kerusakan pada pompa, dll.
III.3.Bahan Kimia Lumpur
Seperti
kita ketahui, berbagai aditif berupa bahan kimia (baik yang diproduksi khusus
untuk keperluan lumpur pemboran maupun bahan kimia umum) dan mineral dibutuhkan
untuk memberikan karakeristik pada lumpur pemboran. Bahan-bahan tersebut dapat
diklasifikasi sebagai berikut:
1.
Viscosifiers (bahan pengental) seperti
Bentonite,
CMC
Attapulgite dan
polymer
2.
Weighting Materials (Pemberat):
Barite,
Calcium Carbonate,
Garam2 terlarut.
3.
Thinners (Pengencer):
Quobracho (sebagai dispesan)
Phosphates
Lignosulfonate
Lignite
Surfactant
Poly Acrylate
4.
Filtrat Reducers :
Starch
CMC
PAC
Acrylate
Bentonite
Dispersant
5.
Loss Circulation Materials :
Granular
Flake
Fibrous
Slurries
6.
Aditif Khusus:
Flocculant
Corrosion Control
Defoamer
pH Control
Lubricant
Dalam
memilih bahan kimia (additive) lumpur pemboran untuk menentukan komposisi dan
perawatan sistem lumpur, maka seorang drilling engineer harus mampu menjawab
permasalahan-permasalahan sebagai berikut :
Apakah aditif tersebut mempunyai sifat
koloid, seperti viscositas dan gel ?
Bagaimana toleransi aditif terhadap
garam dan kalsium ?
Berapakah range penambahan aditif yang
direkomendasikan ?
Berapa harga bahan kimia yang
digunakan ? apakah cukup ekonomis ?
Bagaimana cara menjaga kualitas dalam
memproduksi aditif ?
Dari
berbagai pengalaman menunjukan bahwa bahan kimia/aditif lumpur harus dilakukan
pengembangan secara komprehensif agar diskripsi kimia produk aditif-aditif
sesuai dengan fungsi seperti yang tercantum dalam klasifikasinya jika suatu
produk aditif telah didiskripsikan dengan lengkap, maka dapat dikelompokkan
sesuai dengan fungsinya secara cepat. Tabel
dibawah ini menunjukan sistem klasifikasi aditif lumpur yang
dibagi dalam tujuh kelompok. Berikut akan dijelaskan secara ringkas dari
masing-masing kelompok aditif tersebut.
III.3.1.
VISCOSIFIER (PENGENTAL)
III.3.1.1.
Bentonite (Montmorillonite)
Bentonite
(Montmorillonite) secara alamiah dapat berfungsi untuk menaikan viscositas dan
menurunkan fluid loss dari lumpur dasar air tawar (freshwater mud), dan jika
dimodifikasi fungsinya juga sana jika digunakan dalam air asin maupun oil base
mud. Bentonite termasuk anggota kelompok montmorillonite, yang meliputi
montmorillonite, beidellite, nontronite, hectorite dan saponite. Biasanya
bentonite yang digunakan dalam lumpur pemboran berasal dari Wyoming. South
Dakota dan jenis-
jenis
montmorillonite lainya. Rumus kimia bentonite adalah 0,33 Na (A11.07 Mg0.33 O3)
0,4 SiO2 H2O. Rumus kimia tersebut menunjukan bahwa ada sejumlah kation sodium
dan magnesium digantikan oleh atom aluminium dalam strukturnya. Berbagai macam
anggota kelompok Montmorillonite struktur geometris kristalnya satu dengan yang
lain hampir sama, tetapi komposisi kimianya berbeda yang disebabkan karena
substitusi kimia.
|
VISCOSIFIER Bentonite Attapulgite Asbestos Polymer Lime or cement
WEIGHTING MATERIAL Barite Iron oxides Galena Calcium carbonat Dissolved salt
VISCOSITY REDUCING CHEMICAL Phosphate Tannate Lignite
Lignosulfonate Sodium polyacrylate
FILTRATION LOSS REDUCER Starch CMC Polyanionic cellulose Acrylate Bentonite
Dispersant
|
EMULSIFIER Oil in water Water in oil
LOSS CIRCULAITION MATERIAL Granular Fibrous Flaked Slurry
ADITIF KHUSUS Flocculant Corrosion control defoamer pH control Mud
lubricant Antidefferential sticking material
|
Keterangan : Tabel
basis bahan kimia lumpur
III.3.1.2. Attapulgite
Dapat menghasilkan viscositas jika digunakan pada air asin.
Viscositas yang dihasilkan oleh attapulgite terjdai antara mekanisme dan tidak
terjadi proses hidrasi. Secara kimiawi, attapulgite adalah merupakan hydrous
magnesium silicate. Struktur kristalnya yang unik putus menjadi
partikel-partikel yang berbentuk seperti jarum pada saat mengalami gaya geser
(shearing), dengan tingkat viscositasnya tergantung dari ukuran
partikel-partikelnya. Partikel attapulgite yang ukuranya acak cenderung
membentuk struktur menumpuk, sehingga menghasilkan viscositas yang penting
dalam membersihkan serbuk bor didasar lubang. Akan tetapi partikel-partikel
yang berbentuk seperti jarum tersebut tidak dapat berfungsi sebagai filtration
control, sehingga untuk mengontrol filtration loss harus ditambahkan
bahan-bahan seperti starch atau polyanionic cellulose.
III.3.1.3. Asbestos
Merupakan bahan viscosifier yang sangat efektif baik untuk
lumpur air tawar (freshwater mud) maupun lumpur air asin (saltwater mud).
Penggunaan mineral asbestos ini harus ekstra hati-hati, karena bersifat carcinogen
yang sangat berbahaya bagi kesehatan. Viscositas yang dihasilkan oleh
asbestos diperoleh secara mekanis dari gaya geser (shear) yang dihasilkan oleh
struktur tumpukan serat-serat halus. Secara kimiawi, asbestos adalah merupakan calcium
magnesium silicate.
III.3.1.4. Polimer
Polimer yang digunakan dalam lumpur pemboran terdiri dari
bahan-bahan alami maupun sintetis, dan biasanya mempunyai berat molekul yang
tinggi. Polimer adalah merupakan aditif yang terdiri dari sejumlah molekul yang
sangat banyak, membentuk perulangan satuan kecil yang disebut sebagai monomer.
Polimer digunakan sebagai pengontrol filtration loss, viscositas, flokulasi dan
penstabil shale. Polimer yang ditambahkan kedalam lumpur pemboran akan
menyebabkan sedikit perubahan kandungan padatan dalam lumpur. Secara umum ada
tiga jenis polimer, yaitu :
a) Extender, meliputi sodium polyacrylate (nama prosuknya
BENEX) yang dapat berfungsi untuk menaikan viscositas dengan penggumpalan
bentonite.
b) Colloidal polymer, meliputi sodium carboxy methyl cellulos
(CMC), hydroxyethyl cellulose (HEC) dan starch. (Istilah koloid berasal dari
kata dalam bahasa Yunani yang berasal lem). CMC adalah polymer anionik yang
dihasilkan dari cellulose yang treatment dengan menggunakan caustic soda dan
dengan kemudian monochloro acetate. Berat molekulnya bervariasi antara 50.000
sampai 400.000. HEC dibuat dengan proses yang sama seperti pembuatan CMC,
tetapi dengan menggunakan ethylene oxida setelah acustic soda. Kelebihan dari
HEC adalah mampu menghidrat air garam. Starch pada dasarnya dihasilkan dari jagung
atau kentang dan dibuat seperti agar-agar dengan proses pemanasan dan
hydrochloric acid dan akhirnya dikeringkan. Berat molekul starch dapat mencapai
100.000 Starch digunakan untuk menaikan viscositas dan berfungsi sebagai bahan
pengontrol air lapisan (filtration loss). Kelemahan dari starch adalah bahwa
starch sangat mudah terserang bakteri pada nilai pH yang rendah.
c) Polymer rantai panjang (long chain polymer), meliputi
xanthan gum polymer. Xanthan gum polymer adalah larutan biopolymer yang dihasilkan
dengan proses bakteri karbohidrat dan mempunyai berat molekul 5.000.000.
Xanthan gum polymer sangat mudah diserang bakteri pada temperatur diatas 3000F.
Keuntungan dari xanthan gum polymer ini juga tahan terhadap kontaminasi
anhidrit, gypsum dan garam.
Karena semua jenis polimer tersebut dibuat secara kimiawi,
maka harganya lebih mahal jika dibandingkan dengan bentonite dan bahan-bahan
pengental lainya. Akan tetapi polimer tidak menaikan kadar padatan dalam lumpur
dan juga tidak menaikan densitas lumpur. Secara umum, lumpur polimer
menghasilkan densitas sampai 13 ppg.
III.3.2. Material Pemberat (Weighting Material)
Material pemberat adalah bahan-bahan yang mempunyai spesific
gravity tinggi yang ditambahkan kedalam cairan untuk menaikan densitas fluida.
Biasanya, material pemberat ditambahkan kedalam lumpur pemboran untuk
mengontrol tekanan formasi.
III.3.2.1. Barite (Barium Sulfate)
Barite (BaSO4) adalah bahan mineral alami yang mempunyai
spesific gravity antara 4,2 sampai 4,6 dengan indeks kekerasan 3, kualitasnya
sangat dipengaruhi oleh kadar kontamin, berwarna putih, abu-abu atau coklat.
Pada umumnya barite yang diproduksikan di U.S.A berasal dari arkansas yang
ditemukan bercampur dengan silikat, sehingga diperlukan proses pemisahan.
Barite yang ditemukan di Missouri bercampur dengan clay dan formasi-formasi
lunak, sehingga hanya diperlukan pencucian sebelum dihancurkan.endapan-endapan
barite banyak dijumpai diseluruh dunia termasuk Indonesia. Barite digunakan
untuk menaikan densitas dari semua jenis lumpur. Densitas lumpur yang tinggi
sampai 20 lb/gal dapat diperoleh dengan menambahkan barite seperti yang
direkomendasikan dalam API Spesification.
Keuntungan dari penggunaan barite adalah dapat menaikan
densitas lumpur sehingga cukup untuk mengontrol tekanan formasi, sedangkan
kerugiannya adalah suspensi barite memerlukan viscositas yang lebih tinggi, dan
barite dalam packer fluid yang tinggi akan menyebabkan pengendapan, sehingga
menyebabkan kesulitan dalam pekerjaan workover.
III.3.2.2. Oksida Besi (Fe2O3)
Oksida besi mempunyai spesific gravity bervariasi antara 4,9
sampai 5,3 dengan indeks kekerasan 7, berwarna coklat sampai hitam. Pada awal
sejarah lumpur pemboran, oksida besi banyak digunakan sebagai material pemberat
lumpur. Pada perkembangan selanjutnya diketahui bahwa ternyata bahan ini
cenderung dapat menaikan filtration loss dan ketebalan mud cake. Selain itu
oksida besi ini dapat merusak kulit dan pakaian. Kondisi ini menyebabkan oksida
besi sampai saat tidak banyak digunakan. Kerugian yang lain dari penggunaan
oksida besi adalah kemungkinan efek abrasi terhadap pahat, drillstring, dan
liner pompa lumpur.
III.3.3. Viscosity Reducer/Thinner (Pengencer)
Bahan pengencer (Thinner) lumpur pada prinsipnya digunakan
untuk menurunkan viscositas lumpur dengan cara memutus ikatan plat-plat clay
melalui tepi (edge) dan muka (face). Bahan pengencer tersebut kemudian
menyambungkan dirinya dengan plat-plat clay, sehingga dapat menahan gaya tarik
antar lembaran-lembaran clay. Ada berbagai jenis bahan pengencer untuk lumpur
pemboran, yaitu :
III.3.3.1. Phosphate
Phosphate bekerja dengan pengabsorbsian pada valensi tepi
partikel clay yang terputus,sehingga menghasilkan keseimbangan listrik dan
memungkinkan partikel-pertikel mengambang dengan bebas dalam larutan. Pengaruh
pendispersian phosphate ini adalah karena muatan negatif plat-plat clay, yang
memungkinkan plat-plat saling tolak menolak antara satu dengan yang lain
setelah semua valensi tepi putus. Phosphate penggunaannya terbatas dalam
lingkungan kontaminasi ion. Jika terdapat ion kalsium atau magnesium, bentuk
kompleks polyphosphate atau terbentuk suatu ion metal orthophosphate yang tidak
larut.
Keuntungan dari phoaphate adalah karena merupakan thinner
yang efektif untuk gel mud pada pemboran dangkal, dan dengan penggunaan yang
hanya sedikit sudah efektif. Sedangkan kerugianya adalah :
SAPP mempunyai pH 4.8
oleh karena itu, perlu ditambahkan caustic soda (NaOH) atau beberapa aditif
hidroksil untuk menjaga pH lumpur diatas 7.0
Pada umumnya
phosphate hanya dapat stabil pada temperature rendah
Phosphate tidak
mempunyai kemampuan untuk mengontrol fluid loss, seperti halnya thinner yang
lain. Phosphate sebagai bahan pengencer dapat digunakan secara efektif pada
berbagai harga pH, tetapi hanya mampu digunakan sampai tercantum 1500F
a) Sodium acid pyrophosphate (SAPP) atau salah satu dihydrogen pryphosphate (Na2H2P2O7) adalah
merupakansalah satu dari berbagai jenis phosphate yang banyak digunakan. SAPP
mempunyai spesifik gravity 1,85. dalam larutan 10% SAPP mempunyai pH sebesar 4.
SAPP berbentuk serbuk berwana putih dengan kandungan impurities yang tidak
dapat terlarut. SAPP ini tidak berbahaya bagi kesehatan, tetapi bersifat asam
sehingga sangat korosif terhadap besi. SAPP sangat efektif jika digunakan
sebagai pengencer pada lumpur alami (natural mud), yaitu lumpur yang teerbentuk
dari padatan yang berasal dari formasi, dengan kadar padatan yang rendah, yaitu
antara 5% vol sampai 8% vol. SAPP juga snagat efektif untuk menangani
kiontaminan calcium . sedangkan kerugian dari penggunaan SAPP adalah sangat
rentan terhadap kehadiran kontaminan garam yang dapat menyebabkan naiknya
viscositas dan filtration loss, dan SAPP hanya mampu digunakan sampai
temperatur 1500F, karena diatas temperatur tersebut akan berubah menjadi
orthophosphate yang tidak dapat berfungsi sebagai pengencer.
b) Tetrasodium pyrophasphate atau TSPP (Na2H2P2O7) mempunyai spesific gravity 2,534 dan
berbentuk bubuk kristal berwarna putih.Dalam larutan 10% TSPP mempunyai pH
sebesar 10. TSPP dibuat dengan pemanasan disodium phosphate. TSPP tidak
berbahaya bagi kesehatan, dan sifatnya tidak korosif. TSPP telah banyak
digunakan dalam pengondisian sistem lumpur, tetapi penambahan yang berlebihan
dapat merusak lumpur dan hanya mampu digunakan sampai temperatur 1500F.
c) Sodium Tetraphosphate STP
(Na6P4O13) mempunyai spesific gravity 2,5. bersifat hydroscopic dan tidak
berwarna dengan kenempakan seperti serbuk kaca dalam 10% larutan STP mempunyai
pH sebesar 7. STP juga dapat digunakan secara efektif seperti jenis phosphate
yang lainya, tetapi tidak akan merusak lumpur jika penambahannya berlebihan.
Kerugian penggunaan STP adalah tidak dapat stabil dalam waktu yang lama dan
hanya mampu digunakan sampai temperatur 1500F.
III.3.3.2. Air
Air lama digunakan sebagai pengencer yang efektif pada lumpur
pemboran. Efek pengencer diperoleh dengan mengurangi total konsentrasi padatan
lumpur pemboran. Karena penambahan drilled solid pada sistem lumpur sudah
menjadi sifat yang umum, maka diperlukan pencairan dengan air atau mengambil
padatan-padatan tersebut secara mekanis. Perlu dicatat bahwa air biasanya
ditambahkan pada lumpur water base untuk menggantikan air yang hilang kedalam
formasi. Jika air yang hilang tersebut tidak digantikan dengan penambahan air,
maka viscositas akan naik karena konsentrasi padatan bertambah dan treatment
kimia akan terbukti bahwa viscositas tidak dapat turun secara efectif dalam
situasi ini.
III.3.4 Fluid Loss Control
digunakan untuk menjaga integritas lubang, melindungi shale
yang senitif terhadap air, dan meminimalkan hole washout untuk mencapai casing
cement job yang lebih baik. Selain itu, dengan meminimalkan fluid loss dalam
formasi produktif akan dapat mengurangi problem analisa log dan meminimalkan
kerusakan formasi yang dapat menurunkan produksi.
Secara umum, filtrat loss dalam formasi permeabel adalah
tergantung pada distribusi ukuran partikel dan kandungan koloid yang relatif
tinggi dalam range 60% kandungan padatan lumpur dalam ukuran diameter 0 – 1
mikron. Sebagai contoh dispersi lumpur pada suatu sumur akan mempengaruhi
filtrat loss lebih rendah karena konsentrasinya lebih besar dari ukuran
partikel-partikel koloid dibanding dengan lumpur kaolinite atau attapulgite
clay. Akan tetapi clay tidak dapat digunakan semata-mata untuk mengontrol fluid
loss karena merusak lumpur dimana viscositas fluida akan naik dengan naiknya
kandungan clay. Ada berbagai jenis aditif lumpur yang digunakan untuk
mengontrol fluid loss. Pada umumnya adotif ini digunakan bersama-sama dengan
bentonite, sementara sebagian kecil dapat digunakan secara terpisah pada setiap
kandungan clay dalam lumpur.
III.3.4.1. Bentonite
Merupakan aditif multiguna yang membantu dalam mengontrol
fluid loss, suspensi barite, dan viscositas untuk kemampuan pembersihan lubang
bor. Dalam penambahan yang sedikit, pada range 6% berat cocok untuk mengurangi
fluid loss sampai 10 – 12 cc. Ada beberapa kerugian dari penggunaan bentonite
sebagai filtration loss reducer, yaitu ;
Bentonite tidak cocok
digunakan pada konsentrasi ion sodium, kalsium atau potassium yang tinggi tanpa
prehidrasi.
Bentonite rentan
terhadap kontaminasi pada saat pemboran formasi-formasi, seperti garam atau
anhydride (CaSO4)
Lumpur clay rentan
terhadap panas dalam bentuk flokulasi clay yang meningkatkan fluid loss.
III.3.4.2. Starch (Pregelantized)
Dapat berfungsi dengan baik sebagai fluid loss control agent
dengan hadirnya ion kalsium atau sodium. Oleh karena itu, aditif ini cocok
digunakan untuk lumpur salt water atau lumpur lime. Jika digunakan pre-treated
non fermenting starch, maka tidak perlu digunakan bactericide. Kelemahan dari
penggunaan strach adalah :
Kenaikan viscositas
sering terjadi jika menggunakan starch.
Harus digunakan
bactericide untuk mencegah degradasi jika starch bukan pre-treated
Starch rentan
terhadap panas diatas 250OF
III.3.5. Emulsifer
Emulsifier memungkinkan terjadinya dispersi mekanis dari dua
macam fluida yang saling bercampur, membentuk fasa internal dan eksternal, dan
secara kimiawi membentuk emulsi yang stabil. Emulsi adalah suatu sistem
campuran dua fasa yang terdiri dari butiran minyak dalam air atau butiran air
dalam minyak. Disekeliling cairan disebut sebagai fasa kontinyu. Jika fasa
minyak dan air relatif murni, maka butiran-butiran tersebut akan bergabung dan
membentuk lapisan pemisah pada saat pengadukan dihentikan. Jika ditambahkan
emulsifyng agent, maka akan terdistribusi pada bidang kontak antara butiran
dengan fasa kontinyu fasa cair. Tegangan permukaannya berkurang, sehingga
butiran-butiran akan saling tolak-menolak satu denganh yang lain dan kondisinya
tetap terdispersi. Emulsi yang terjadi dengan cara ini dapat dikelompokan
sebagai minyak dalam air atau air dalam minyak, tergantung dari fasa
kontinyunya.
Sejumlah kecil minyak (5%vol) dapat dibuat emulsi dalam clay
water mud tanpa bahan emulsifier yang mahal. Tetapi emulsi biasanya lebih
stabil jika tegangan permukaan diturunkan dengan sedikit emulsifier. Lignite
adalah merupakan emulsifier yang efektif dengan perbandingan 5 bagian lignite
dan 1 bagian Na(OH). Emulsifier yang berupa sabun (soap-type emulsifier), baik nonionic
atau anionic juga dapat digunakan untuk membuat oil-in-water emulsion.
Water-in-oil emulsifier adalah merupakan
formulasi yang spesifik untuk menghasilkan “invert” emulsion,
dimana butiran-butiran air terdispersi dalam fasa kontinyu minyak. Pada prinsipnya
emulsifier adalah aditif yang mempunyai sifat :
Heavy molecular
weight soap
Menaikan tegangan
permukaan
Menghasilkan emulsi
yang stabil
Cairan emulsifier
bekerja lebih cepat, tetapi tidak membentuk emulsi yang ketat
Harus mempunyai
stabilitas listrik 350 – 400 volt
III.3.6. Lost Circulation Material
Merupakan material yang ditambahkan baik untuk mencegah lost
circulation atau untuk mendapatkan kembali sirkulasi setelah terjadi hilang
sirkulasi. Pada umumnya material-material ini digunakan tanpa banyak
pertimbangan, yang penting dapat menanggulangi problem hilang lumpur. Problem
lost circulation (hilang lumpur) secara umum dibagi menjadi dua kategori yaitu
:
Kategori
pertama adalah problem hilang lumpur kedalam rongga-rongga seperti zona
porous, vuggy limestone, shell reefs, gravel beds, atau gua-gua alami.
Kategori
kedua adalah lost circulation yang terjadi karena terlampuinya compressive
strength formasi. Kemungkinan penanganan untuk kategori pertama akan tidak
menyelesaikan problem rekah formasi. Maka aditif lumpur harus dibagi menjadi
kelompok-kelompok yang dapat diterapkan pada setiap jenis lost circulation
tersebut.
Secara umum, tidak ada aditif lumpur yang dapat diaplikasikan
dalam rongga-rongga yang besar seperti gua-gua dibawah tanah. “Blind drilling”
(pemboran “buta”) dan setting casing string sering digunakan untuk
menyelesaikan masalah tersebut. Akan tetapi, dalam rongga-rongga
yang kecil, material penyumbat dapat secara efektif manutup
zona-zona tersebut.
Lost circulation material dapat diperoleh dalam berbagai
ukuran dan bentuk untuk digunakan dalam penyumbatan rekahan dan mencegah
hilangnya lumpur kedalam formasi. Dari hasil pengamatan selama beberapa tahun
yang lalu, telah ditemukan sekitar 350 macam lost circulation material, dengan
nama produk yang berbeda-beda. Sehingga dapat mempermudah dalam pemilihan untuk
kondisi-kondisi khusus. Lost circulation material berbentuk butiran kecil
(granular), serpih (flakes) atau serat (fibrous). Dan diklasifikasikan mulai
dari kasar, sedang dan halus. Campuran dari bahan-bahan granular, flake dan
fibrous dirancang untuk menutup rekahan-rekahan kecil, lapisan gravel, zona
yang permeabilitasnya tinggi.
III.3.6.1. Fibrous Material (Bahan Berserat)
Fibrous material meliputi bahan-bahan seperti ground leather
atau ground sugar dari batang rotan. Material fibrous ini berupa serat kayu,
serat tumbuhan, maupun serat sintetis, dengan ukuran 1/8 sampai ¾ inchi. Bahan
ini paling efektif untuk menutup rongga-gongga yang besarkarena mengandung
serat kasar yang dapat memberikan kemampuan membungkus dengan baik. Problem
lain yang mungkin terjadi adalah penyumbatan bit jet dengan material ini.
III.3.6.2. Granular Material (Bahan Berbutir kecil)
Granular material meliputi walnut shell dan ground mica dapat
diperoleh dalam ukuran yang kasar, sedang atau halus, atau 4 sampai 100 mesh
menurut U.S. Standar sieve. Bahan ini biasanya cocok untuk menutup zona porous.
III.3.7. ADITIF KHUSUS
Aditif khusus dikelompokan menjadi beberapa jenis, yaitu :
flocculant, corrosion control agent, defoamer, pH control, mud lubricant, dan
anti differential sticking chemical.
III.3.7.1. Flocculant
Flocculant adalah merupakan polimer yang digunakan untuk
mengikat padatan yang berasal dari serbuk bor agar menggumpal, sehingga mudah
diambil dengan cara penyaringan atau pengendapa
Flokulasi adalah hanya merupakan metoda untuk
memisahkan/mengambil padatan serbuk bor yang berukuran koloid.
III.3.7.2. Corrosion
Control Agent Corrosion control agent diklasifikasikan sebagai :
Inhibitor,
misalnya ; amine yang membentuk lapisan film
Oxygen scavenger,
misalnya ; sodium sulfide, dan
Hydrogen sulfide
scavenger, misalnya ; copper carbonate, zinc compound, atau iron
derivative.
III.3.7.3. Defoamer
Defoamer adalah merupakan surface active agent yang digunakan
untuk memecah busa dalam lumpur pemboran. Bahan kimia ini berupa aluminium
stearate, octyl alcohol, tributylophosphate, pine oil, dan organic silicon.
III.3.7.4. Pengatur pH (pH Adjuster)
Karena beberapa aditif lumpur pHnya rendah dan karena
pengoperasian optimum range pH sistem lumpur, sehingga pada suatu saat perlu
menambahkan bahan-bahan yang akan merubah pH sistem lumpur. Karena pada
umumnhya aditif secara alamiah bersifat asam, maka jarang bahwa pHnya tinggi.
Sebaliknya, biasanya pH yang terlalu rendah harus dinaikkan pH adjuster harus
ditangani dengan hati-hati, dengan menggunakan suatu chemical barrel. Tidak
menggunakan hopper atau dump secara langsung kedalam sistem. Secara umum, ada
tiga macam pH adjuster, yaitu Sodium Hydroxide (Caustic soda), Potassium
Hydroxide, dan Calcium Hydroxide. Sodium hydroxide adalah merupakan
pH adjuster yang umum digunakan, sedangkan lainya biasanya digunakan untuk
tujuan khusus.
Kerugian dari penggunaan bahan-bahan [engatur pH tersebut
adalah :
Semuanya dapat menyebabkan kulit terbakar
Semuanya sangat korosif terhadap peralatan
Potassium Hydroxide
dan Calcium Hydroxide mempunyai karakteristik inhibitive (menghalangi) yang
kuat karena adanya ion-ion potassium dan kalsium. Kedua produk ini biasanya
digunakan dalam lumpur untuk clay hidration inhibition.
BAB IV
KARAKTERISTIK LUMPUR BOR DAN PROSEDUR PENGUJIAN
4.1 Karakteristik Lumpur Bor
Api mendefinisikan clay sebagai “material alam, berukuran
sangat luas dan mengembang jika dalam kondisi basah”. Clay terbentuk dari
hasil pelapukan kimiawi batuan beku dan metamorf. Sumber pembentukan utama clay
yang digunakan secara komersial adalah debu vulkanik. Perlapisan debu yang terbentuk
berselang seling dengan batuan sendimen, dan dapat ditambang, dengan mudah.
Wyoming bentonite yang sangat terkenal adalah merupakan lapisan debu hasil
pelapukan batuan beku dan metamorf. Karakteristik mineral clay adalah adanya
struktur atom yang terbentuk perlapisan. Ada 3 jenis perlapisan atom clay yang
menghasilkan karakteristik khusus yaitu :
a) Perlapisan
tetrahedral ; terbentuk dari sebuah lembaran berbentuk seperti
sarang lebah (tetrahedral), dengan pusat atom silikon yang dikelilingi oleh empat
atom oksigen. tetrahedal diikat satu sama lain membentuk lembaran dengan cara
membagi ketiga atom oksigen dengan tetrahedal sekelilingnya.
b) Perlapisan
oktahedral; lembaran-lembaran ini terdiri dari ikatan oktahedral,
yang masing-masing membentuk oleh enam atom oksigen. Ikatan tersebut dibentuk
oleh –atom oksigen antara dua atau tiga oktahedral sekitarnya.
c) Perlapisan yang
dapat digantikan (exchangeable layer) ; perlapisan atom atau
ikatan-ikatan molekul-molekul ini merupakan struktur lemah, yang dapat
digantikan dengan atom-atom atau molekul-molekul lainya. Kondisi ini sangat
berpengaruh terhadap sifat fisik clay.
Komposisi lumpur bor dan sifat – sifat lumpur sangat
berpengaruh pada pemboran. Perencanaan casing, drilling rate dan completion
dipengaruhi oleh lumpur bor yang digunakan saat itu. Misalnya pada daerah
dengan batuan lunak pengontrolan sifat lumpur sangat diperlukan, tetapi di
daerah dengan batuan keras sifat – sifat ini tidak terlalu kritis sehingga air
biasapun kadang-kadang dapat digunakan. Dapat dikatakan bahwa sifat-sifat
geologi suatu daerah menentukan pula jenis lumpur yang akan digunakan.
Berbagai aditif sengaja ditambahkan kedalam lumpur untuk
menghasilkan karakteristik (properties) tertentu yang diperlukan untuk
menjalankan fungsinya. Lumpur bor harus bersifat thixotropis yaitu
bersifat encer (cair) bila diaduk atau dipompa dan bila adukan/ pompa berhenti
lumpur akan membentuk sifat seperti agar-agar (gel). Sifat ini diperlukan kalau
sirkulasi terhenti karena kerusakan pompa misalnya, cuttings tetap tersangga
tidak turun kedasar sumur dan menyebabkan pipa terjepit atau tergiling kembali
(Regrinding) yang akan menjadi penggumpalan pada bit (bit balling).
Karakteristik utama lumpur yang diperlukan untuk menjalankan fungsinya adalah;
IV.1.1. Mud Weight (Berat jenis)
Mud weight atau densitas akan memberikan tekanan hydostatis
kepadalumpur yang diperlukan untuk mengimbangi tekanan formasi agar tidak
terjadi blow-out ataupun hilang sirkulasi. Karena lumpur bor juga berlaku
sebagai penahan tekanan formasi, dan adanya density lumpur yang terlalu besar
akan menyebabkan hilang lumpur ke formasi, maka densitynya perlu disesuaikan
dengan keadaan formasi – formasi yang ada didaerah setempat. Maka dalam hal ini
diperlukan density yang diatur sebaik-baiknya. Lumpur yang terlampau berat
dapat menyebabkan terjadinya loss circulation, sedangkan lumpur yang terlampau
ringan dapat menyebabkan blow out. Untuk itulah ditambahkan Barit sebagai bahan
pemberat (weighting materials) dengan SG 4,2. Densitas dibuat serendah mungkin
untuk mendapatkan laju penembusan yang optimal dan untuk meminimalkan loss
circulation serta mencegah well kick. Pengukuran densitas adalah dengan
peralatan mud balance dengan dikalibrasikan dengan air tawar yang akan
memberikan nilai 8,33 ppg.Bagian-bagian detil dari Mud balance dapat dilihat
pada gambar dibawah ini. Kadang-kadang pengukuran density juga dapat dilakukan
dengan hidrometer
·
Densitas dinaikkan
dengan menambahkan bahan :
Barite (BaSO4), SG
4,25 – 4,35
Limestone, SG 3
Galena (PbS), SG 7
Biji besi, SG 7
·
Untuk menurunkan
densitas dapat dilakukan dengan :
menambahkan
air/minyak (dilution)
mengendapkan
pasir/padatan di sand screen
Penambahan density lumpur dilakukan pada satu cycle
circulation. Viscositas harus kecil karena penambahan ini viscositas akannaik
juga. Mud pit (kolam lumpur) jangan terlalu penuh (atau jika penuh maka harus
dibuang sebagian) untuk keperluan penambahan air agar padatan pada lumpur tidak
terlalu banyak
IV.1.2. Viscositas
Didefinisikan sebagai tahanan dalam dari fluida terhadap
aliran atau gerakan. Istilah “thick mud” digunakan untuk lumpur dengan
viscositas tinggi (kental), dan sebaliknya adalah “thin mud” untuk lumpur yang
lebih encer. Pengukurannya dapat dilakukan dengan peralatan Mars Funnel. Tetapi
peralatan ini hanya dapat mengindikasikan perubahan viscositas dan tidak dapat
mengetahui kuantitas dari rheology properties seperti yield point dan plastic
viscosity. Viscositas dapat diukur dengan :
Marsh funel
Stromer viscometer
Fann VG viscometer
·
Marsh Funel berbentuk corong yang memiliki ukuran standard panjang 12
inchi, diameter bagian atas 6 inchi, serta diameter tabung bawah 3/16 inchi
dengan panjang 2 inchi. Sampel lumpur sebanyak 1 quartz (946 ml) dituangkan ke
dalam funel melalui saringan yang terdapat pada bagian atas dan dicatat waktu
yang diperlukan denagn menggunakan stop watch untuk mengalir ke dalam gelas
ukur sampai habis. Untuk air tawar akan memerlukan waktu 26 detik/quatz, lebih
kurang 0,5 detik.
·
Stromer viscometer
Lumpur ditempatkan diantara dua silinder yang tengah berputar
karena suatu aturan beban yang bergerak turun. Putaran permenit tergantung dari
beban berat yang digantungkan, semakin berat akan semakin cepat. Dengan
menggunakan standart putaran 600 RPM, maka dilakukan trial and error untuk
menentukan beban mana yang harus digantungkan untuk mendapatkan putaran sebesar
itu. Dengan
campuran air dan glycerine yang telah diketahui
viscositasnya, density lumpur dapat ditentukan.
·
Fann VG viscometer
Seperti juga pada Stromer viscometer, disini digunakan pula
dua silinder, tetapi putaran silinder dilakukan oleh mesin synchron yang dapat
diatur dijumlah putarannya permenit (RPM-nya 3,6,300, dan 600 RPM) dan torque
yang perlu utnuk putaran tersebut dapat dibaca pada dial. Dengan alat ini (yang
telah distandart ukurannya), maka hasil torque pada ukuran 300 RPM merupakan
plastis viscosity lumpur (dalam satuan cp) sedangkan hasil pembacaan pada
torque 300 RPM dikurangi dengan plastis viscosity merupakan yield point llumpur
pada alat tersebut dalam satuan lb/100ft2.
Dikenal ada beberapa istilah viscositas :
Viscositas absolute. Tahanan
yang diderita oleh fluida untuk mengatasi pergeseran
Viscositas plastis. Tahanan
terhadap aliran fluida yang disebabkan oleh friksi mekanis yang
terdapat pada fluida. Friksi mekanis sebagai akibat dari :
– Interaksi
partikel-partikel padatan dalam lumpur
– Interaksi
partikel-partikel padatan dan cairan
– Deformasi partikel
cairan karena shear stress
Viscositas akan mempengaruhi kemajuan dari pemboran apabila
terlalu tinggi ataupun terlalu rendah bahkan akan mengalami problem selama
pemboran yang akan meningkatkan ongkos dari pemboran yang tidak perlu. Apabila
viscositas terlalu tinggi maka akan terjadi :
·
Penetration rate turun
·
Pressure loss tinggi
karena terlalu banyak gesekan
·
Sukar melepaskan gas
dan cutting di permukaan
Sedangkan jika terlalu rendah akan menyebabkan :
·
Pengangkatan cutting
tidak baik
·
Material pemberat
lumpur diendapkan
IV.1.3. Water Loss (Filtration Loss).
Lumpur bor juga memiliki sifat filtrasi tertentu dimana bila
ia kontak dengan dinding lubang bor sebagian air dari lumpur tersebut akan
tersaring menembus dinding lubang bor, sedangkan partikel partikel padatnya
akan membentuk lapisan tipis (filter cake/mud cake) yang menempel pada dinding
lubang dan mencegah filtrat menembus lebih jauh kedalam formasi. Ini berguna
agar dinding lubang tidak mudah gugur karena proses pembasahan. Kekentalan
(viscositas ) juga harus dimiliki olehlumpur bor agar ia mampu mengangkut
cutting kepermukaan. Pengukuran water loss dilakukan dengan menggunakan
standart Filter Press, berdasarkan standard API adalah CC filtrat/30 menit pada
tekanan 100 psi. Lumpur ditempatkan pada tabung yang dasarnya berfilter kertas
dan diatas lumpur diberi tekanan udara/gas nitrogen/CO2. Untuk ini baik air
filtrat maupun tebal mud cake dilaporkandalam percobaan. Tebal mud cake
dilaporkan dam satuan per tigapuluhdua inchi. Sebenarnya pengukuran tersebut
adalah statik kondisinya, yang berlaku jika sirkulasi dan pemboran berhenti,
yang tentunya berbeda jika ada sirkulasi dan bit menghancurkan mud cake yang
terbentuk. Filtration loss yang terlalu besar buruk efeknya terhadap formasi
maupun lumpurnya, karena akan mengakibatkan formation damage, dan lumpur akan
kehilangan banyak cairan. Mud cake sebaiknya tipis agar tidak memperkecil
ukuran lubang bor.
Pengontrolan dilakukan dengan penambahan :
Penambahan kolloid
(bentonite)
starch
CMC
Q-broxin
IV.1.4. Gel strength merupakan
pembentukan padatan karena gaya tarik menarik atara plat-plat clay jika
didiamkan. Sifat ini adalah dalam kondisi statis dimana clay dapat mengatur
diri. Maka seiring dengan bertambahnya waktu maka akan berrtambah pula gel
strengthnya. Untuk standarisasi perlu dilaporkan gel strength dua kali, pada 0
menit dan 30 menit setelah lumpur diaduk. Gel strength juga merupakan
karakteristik lumpur yang penting yang mempengaruhi kemampuan membersihkan
lubang dan mencegah pengendapan drill cuttings kedasar lubang.
Pengukuran gel strength dilakukan dengan
stromer viscometer,
shearometer, dan
fann VG meter. .
IV.2 Prosedur pengujian sifat lumpur pemboran
Pengujian – Pengujian yang sering dilakukan oleh drilling
crew adalah :
1. Density lumpur
2. Viskositas dan gel properties
a. Marsh funnel
b. Direct-indicating
viscometer
3. Filtration loss dan mud cake
a. Low pressure test
b. High temperature ,
pressure test
4. Sand Content
5. Solid Content dan Oil Content
IV.2.1. Pengujian Densitas
Densitas lumpur umumnya diukur dengan mud balance dengan
kemampuan akurasi 0,1 lb/gal. Mud balance dikalibrasi dengan air tawar pada
suhu 70° ±5° yang akan memberikan hasil pembacaan 8,3 lb/gal.
Langkah – langkah Kalibrasi :
1. Tempatkan Mud Balance pada tempat yang rata dan datar
2. Pastikan mud balance bersih dan kering, isi dengan air
tawar, tutupkan lid sambil sedikit diputar. Pastikan sedikit air keluar dari
lubang lid untuk mengeluarkan sisa gas atau udara.
3. Letakkan ibu jari pada lubang lid dan tahan lid pada cup.
Cuci dan seka bagian luar cup dengan kain lap dan keringkan.
4. Tempatkan balance arm pada penyangga (fulcrum) dan
seimbangkan dengan menggeser rider sepanjang graduated scale sampai level buble
berada persis di tengah garis.
5. Pengukuran akan menghasilkan angka 8,3 lb/gal. Apabila
tidak maka atur calibration screw pada ujung balance arm. Beberapa mud balance
tidak menyediakan calibration screw sehingga harus menambahkan atau mengurangi
beberapi butir timah hitam melalui penutup kalibrasi.
Langkah – langkah pengukuran sampel lumpur :
1. Ukur dan catat temperatur dari sampel yang akan diukur
2. Tempatkan Mud Balance pada tempat yang rata dan datar
3. Pastikan mud balance bersih dan kering, isi dengan sampel
lumpur, tutupkan lid sambil sedikit diputar. Pastikan sedikit sampel keluar
dari lubang lid untuk mengeluarkan sisa gas atau udara.
4. Letakkan ibu jari pada lubang lid dan tahan lid pada cup.
Cuci dan seka bagian luar cup dengan kain lap dan keringkan. Sedikit sisa
sampel lumpur pada bagian arm dan cup akan mempengaruhi akurasi pengukuran.
5. Tempatkan balance arm pada penyangga dan seimbangkan
dengan menggeser rider sepanjang graaduated scale sampai level buble berada
persis di tengah garis.
6. Baca hasil pengukuran densitas (weight) lumpur yang
ditunjukkan pada bagian kiri rider dan catatsampai dengan ketelitian 0,1
lb/gal.Laporkan densitas dalam satuan lb/gal, lb/ft3, atau SG
IV.2.2. Pengujian Viscositas dengan Mars Funel
Marsh Funel memiliki ukuran standard panjang 12 inchi,
diameter bagian atas 6 inchi, serta diameter tabung bawah 3/16 inchi dengan
panjang 2 inchi. Sampel lumpur sebanyak 1 quartz (946 ml) dituangkan ke dalam
funel melalui saringan yang terdapat pada bagian atas dan dicatat waktu yang diperlukan
untuk mengalir ke dalam gelas ukur sampai habis. Untuk air tawar akan
memerlukan waktu 26 detik/quatz.
Peralatan yang diperlukan adalah :
Marsh Funnel
Pencatat waktu atau
stopwatch
Gelas ukur atau
graduated glass (viscosity cup)
Langkah pengujiannya adalah sebagai berikut :
1. Tekankan jari telunjuk pada lubang irifice pada ujung
bawah funel, tuangkan sampel lumpur melalui saringan funel sampai lumpur
mencapai dasar dari saringan (1500 ml). Letakkan viscosity cup pada bagian
bawah tip dan lepaskan tekanan jari pada lubang orifice dan mulai menghitung
waktu mengalirnya lumpur sampel.
2. Stop pengukur waktu ketika level mencapai tanda 1-qt pada
viscosity cup.
3. Catat waktu yang diperlukan untuk mencapai tanda 1-qt,
laporkan hasil pengukuran sebagai sec/qt API
4. Ukur dan catat suhu sampel dalam °F
IV.2.3. Pengujian Kandungan Pasir dengan Retort
Oleh definisi, partikel-partikel padat yang lebih besar dari
74 mikron (200 mesh) dikelompokkan sebagai pasir API. (Satu mikron
adalah seper satu-juta meter. Satu inci ada kira-kira 25,400 mikron). Penentuan
yang pasti akan kandungan pasir dari lumpur pengeboran adalah perlu karena
partikel-partikel ini dapat menjadi sangat abrasif, dan dapat menyebabkan
pengendapan filter cake (blotong) yang tebal pada dinding lubang, atau dapat
mengendap pada lubang di sekitar perkakas ketika sirkulasi dihentikan,
mengganggu operasi dari perkakas pengeboran atau rangkaian casing.Padatan yang
ada pada lumpur pengeboran memiliki perang yang sangat penting dalam kinerja
lumpur, dan pada keseluruhan efisiensi dari operasi pengeboran. Kandungan
padatan mempengaruhi sebagian besar sifat lumpur, termasuk densitas,
viskositas, kekuatan gel, kehilangan fluida dan stabilitas temperatur. Padatan
yang ada pada lumpur pengeboran memiliki perang yang sangat penting dalam
kinerja lumpur, dan pada keseluruhan efisiensi dari operasi pengeboran. Koleh
karena itu kandungan padatan mempengaruhi sebagian besar sifat lumpur, termasuk
densitas, viskositas, kekuatan gel, kehilangan fluida dan stabilitas
temperaturKandungan padatan memiliki pengaruh yang signifikan pada treatment
lumpur. Unsur-unsur penting dari analisis padatan adalah kandungan pasir; total
padatan, kandungan minyak dan air; dan kapasitas tukar katian. Pada sub bab
ini, kalian akan mempelajari bagaimana melakukan tes-tes tersebut untuk
masing-masing unsur-unsur ini.
1. Curahkan lumpur ke dalam Baroid Sand Content Tube sampai
terisi pada tanda yang ditandai “Mud to Here.” Kemudian tambahkan air pada
tanda yang diberi tanda “Water to Here.” Tutup mulut pipa dengan ibu jari dan
goncang dengan kuat.
2. Curahkan adukan ini melalui saringan, hati-hati mencuci
sesuautu keluar dari pipa dengan air bersih melalui saringan yang sama.
Besihkan pasir yang tertahan pada saringan dengan aliran air untuk menghilangan
lumpur dan partikel serpihan.
3. Cocokkan corong ke atas saringan, balikkan secara
perlahan, putar ujung corong ke dalam mulut pipa, dan cuci pasir kembali
kedalam pipa dengan semprotan halus air bersih pada sisi belakang saringan.
Biarkan pasir diam. Amati jumlah pasir yang diam pada pipa yang dikalibrasi
sebagai kandungan pasir dari lumpur.
IV.2.4. Pengujian Solid Content dan Oil Content
Pengetahuan mengenai kandungan cairan dan padatan dari lumpur
pengeboran adalah penting untuk kontrol sifat lumpur yang baik. Informasi ini
akan sering menjelaskan kinerja buruk dari lumpur dan menunjukkan apakah anda
harus mengkondisikan lumpur dengan menambahkan air, menggunakan pengencer kimia,
atau menghilangkan kontaminan tertentu. Juga, kontrol perbandingan minyak/air
yang tepat dan emulsi air di dalam minyak pada lumpur dasar-minyak tergantung
pada pengetahuan akan Kandungan Minyak tersebut.
1. Ambil mud chamber dari retort dan buka
2. Isi upper chamber dengan steel wool
3. Isi mud chamber dengan contoh lumpur pasang kembali lid
untuk membuang lebihan lumpur dan yakinkan tidak ada udara terperangkap
4. Bersihkan sisa lumpur dan sekrupkan mud chamber kedalam
upper chamber.
5. Letakkan retort kedalam isulator block dan letakkan
isulator pembungkus ke tempatnya
6. Letakkan gelas ukur dibawah condenser yang telah diberikan
wetting agent
7. Hubungkan pemanas dengan sumber listrik dan pemanasan
dilakukan sampai minyak tidak keluar lagi atau lampu pilot pada themostatic
padam.
8. Ukur volume minyak dan air.
