Pengantar Teknik Perminyakan

Pengantar Teknik Perminyakan

Sejarah Minyak Bumi di Indonesia

Lokasi Waktu Keterangan

Sumatra Utara Abad 8 Penggunaan minyak bumi untuk

bahan bakar dan penerangan.

Aceh Awal abad 16 Pemakaian minyak bumi yang dibakar dan dilontarkan ke kapal-kapal Portugis di Selat Malaka.

Telaga Tunggal 15 Juni 1885 A. Janszoon Zylker berhasil menemukan minyak

bumi,dalam sumur 400 kaki.

Ledok,Jawa Penemuan minyak bumi dalam Minyak Hitam 1885-1887 waktu hampir bersamaan di Riam Riam Kanan Jawa Tengah,Sumsel dan Kaltim.

• Pemboran minyak pertama di AS, dilakukan oleh William

(Bill) Drake pada tahun 1859 di Titusville, Pennsylvania.

• Minyak ditemukan satelah pemboran mencapai

kadalaman 62,5 feet.

• Minyak dimasukkan kedalam barrel (tong kayu) yang

kemudian menjadi ukuran umit minyak bumi.

• 1 barrel = 169 liter

= 42 US gallon

• Penemuan minyak terbesar dari satu sumur

adalah di Spindletop, Texas pada bulan Januari

1901 dikedalaman 1020’.

• Minyak menyembur setinggi 260’ dari

permukaan tanah. Diperkirakan sumur ini

mengalirkan minyak 84.000 barrel per hari.

• Eksplorasi minyak bumi pertama di

Indonesia dilakukan pada tahun 1871 di

daerah Cirebon.

• Produksi minyak pertama di Indonesia dari

sumur Telaga Tunggal pada tanggal 15

Juni 1885.

Tahapan Industri Migas

a. Tahap Persiapan

b. Tahap Eksploirasi

c. Tahap Pemboran

d. Tahap Eksploitasi

e. Tahap Proses & Pemasaran

a. Tahap Persiapan

• Tahap menyiapkan diri bagi perusahaan-

perusahaan minyak untuk memperoleh

daerah kontrak kerja, melalui proses

penawaran (bidding).

• Di Indonesia terdapat beberapa jenis

daerah kontrak seperti PSC,JOB,

TAC,EOR.

b. Tahap Eksplorasi

• Tahap eksplorasi secara umum dapat

disebut sebagai tahap survai. Dalam tahap

ini dilakukansurvai geologi dan geofisika.

• Dari hasil survai diharapkan kita dapat

menentukan lokasi pemboran (prospek).

c. Tahap Pemboran

• Tahap dapat dikelompokan menjadi empat:

- Pemboran eksplorasi, untuk membuktikan target dari

prospek.

- Pemboran deliniasi, guna menentukan batas

penyebaran hidrokarbon.

- Pemboran pengembangan, untuk menguras

hidrokarbon dari batuan.

- Pemboran infill, mempercepat pengurasan

berdasarkan pola dan radius pengurasan.

d. Tahap Eksploitasi

• Tahap eksploitasi merupakan tahap dimana usaha-

usaha mengangkat hidrokarbon dari bawah

kepermukaan dilakukan dan mempersiapkannya untuk

dipasarkan.

• Dalam tahap ini termasuk well completion (usaha

membuat sumur produktif), well testing (mengetahui

jumlah produksi suatu sumur), Improved Recovery

Techniques (teknik peningkatan produksi sumur yang

mendekati akhir produksinya).

e. Tahap Proses & Pemasaran

• Dalam tahap ini dilakukan pengolahan dan

pemasaran migas. Dalam pemasaran

terdapat dua pemasar : integrated oil

company & Independent marketer.

• Di Indonesia umumnya perusahaan

minyak berperan sebagai intergrated oil

marketer.

Kegiatan Industri Migas

a. Kegiatan Hulu (Up-stream)

b. Kegiatan Hilir (Down-stream)

c. Kegiatan Penunjang

a. Kegiatan Hulu (Up-stream)

Kegiatan Eksplorasi & Produksi (EP)

* Kegiatan Eksplorasi :

- Geodesi, Geologi dan Geofisika.

* Kegiatan Produksi :

- Pemboran, reservoir, produksi,

transportasi.

b. Kegiatan Hilir (Down-stream)

Kegiatan proses dan pemasaran :

- Pengolahan/Pemurnian

- Pemasaran

- Petrokimia

- Penyimpanan

- Transportasi

c. Kegiatan Penunjang

Kegiatan Penunjang baik teknis/non-teknis :

* Penunjang Teknis :

- Keselamatan kerja, mesin, listrik, sipil,

instrumen, elektronika, telekomunikasi.

* Penunjang Non-teknis :

- Personalia, keuangan, pendidikan, kesehatan,

keamanan, publikasi, agraria, hukum,

administrasi, dokumentasi.

GeologiIlmu yang mempelajari batuan,jenis, umur, dan strukturnya.

Batuan (Rock)Materi yang terdiri dari mineral yang membentuk kerak bumi.

MineralZat padat alami yang mempunyai bentuk kristal, penampakan komposisi kimia serta sifat-sifat tertentu.

Kekerasan (Hardness)1. Bedak 6.Ortoklas

2. Gipsum 7. Kwarsa

3. Kapur 8. Topas

4. Fluorit 9. Korundum

5. Apatit 10. Intan

Rock (Batuan)

Igneous Rock (Batuan Beku)

Metamorphic Rock (Batuan Metamorf)

Sedimentary Rock (Batuan Sedimen)

Batuan Beku

Batuan yang terjadi karena pembekuan suatu magma.

Contohnya : granit dan andesit.

Batuan Metamorf

Batuan ubahan dari batuan yang sudah ada, karena pengaruh Tekanan dan Temperatur.

Contohnya :

• Marmer/marble (ubahan dari batu kapur)

• Sabak/batu tulis (ubahan dari lempung)

Porosity

“ Ruang diantara bagian/butiran batuan ”

Permeability

“ Kemampuan suatu batuan untuk meloloskan fluida.

Fluida tsb melalui ruangan/celah antar pori-pori batuan”

Batuan Sedimen

Batuan yang terbentuk sebagai hasil pengendapan (dari batuan beku) baik secara mekanik , organik atau kimia.

Contohnya : batu pasir (mekanis)

batu kapur (organik)

batu garam (kimia)

Karakteristik Hidrokarbon

1. Teori Terbentuknya Migas

2. Komposisi Hidrokarbon

3. Klasifikasi Minyak Bumi

4. Sistim Perangkap Hidrokarbon

1. Toeri terbentuknya Migas

• Minyak dan gas bumi terdiri dari dua unsur

kimia, yaitu hidrogen (H) dan carbon(C)

dengan proporsi beraneka ragam. Suatu ladang

minyak atau gas di suatu daerah akan

mempunyai komposisi yang berbeda, karena

daerah pembentukannya berbeda.

• Minyak dan gas bumi berasal dari jasad organik yang

mati dan mengendap di dasar laut, kemudian

tertimbun oleh sedimen-sedimen yang makin tebal.

Karena pengaruh tekanan dan temperatur, jasad

organik ini berubah menjadi hidokarbon

(Engler,1911).

2. Komposisi Hidrokarbon

• Minyak bumi merupakan campuran kompleks, terutama terdiri dari senyawa hidrokarbon, yaitu senyawa organik dimana setiap molekulnya hanya mempunyai unsur karbon dan hidrogen saja.

• Kandungan senyawa hidrokarbon murni dapat mencapai 98% untuk minyak bumi Pennsylvania, dan dapat hanya 50% saja seperti minyak Mexico atau Mississippi.

• Dalam minyak bumi juga terdapat unsur-unsur belerang, oksigen, nitrogen dan logam-logam khusus seperti vanadium, nikel, besi, dan tembaga yang terikat sebagai senyawa-senyawa organik. Disamping itu terdapat pula air dan garam dalam bentuk dispersi. Bon dan hidrogen saja.

• Bahan-bahan bukan hidrokarbon ini sebagai kotoran, karena pada umumnya memberi gangguan dalam proses pengolahan minyak, serta berpengaruh buruk pada mutu produk.

Komponen Hidrokarbon

• Komponen hidrokarbon dapat terbentuk menjadi ikatan yang sangat rumit, dari hidrokarbon ringan seperti gas sampai minyak berat dan aspal.

• Walaupun senyawa hidrokarbon sangat banyak, namun dapat dikelompokkan dalam tiga golongan:

a. Senyawa hidrokarbon parafin

b. senyawa hidrokarbon naften

c. senyawa hidrokarbon aromat

d. Senyawa hidrokarbon monoolefin

e. Senyawa hidrokarbon diolefin

Klasifikasi Minyak Bumi

a. Berdasarkan Berat Jenis

• Disebut juga klasifikasi berdasarkan API Gravity yang berbanding terbalik dengan barat jenis. Bila API gravity minyak mentah tinggi, maka berat jenisnya rendah.

• Minyak mentah yang mempunyai gravitas 35 API lebih berharga dibandingkan minyak dengan gravitas 30 API, karena yang pertama mengandung fraksi ringan (bensin,kerosin) dan fraksi berat (residu) lebih sedikit dibandingkan dengan minyak yan lebih rendah gravitasnya.

Klasifikasi Minyak Bumi Berdasarkan Berat Jenis

Jenis Minyak API Gravity Berat Jenis

Ringan

Ringan Sedang

Berat Sedang

Berat

Sangat Berat

> 39.0

35.0 – 39.0

35.0

24.8 – 35.0

< 24.8

< 0.830

0.830 – 0.850

0.850 – 0.865

0.865 – 0.905

> 0.905

b. Berdasarkan kandungan parafin dan aspal

• Dibagi tiga golongan:

a. Mengandung parafin

b. Mengandung aspal

c. mengandung aspal dan parafin (90% minyak bumi)

c. Bedasarkan Kandungan gas H2S

• Dibagi dua golongan:

a. Sour Crude

Bila mengandung H2S > 0.05 ft3 untuk setiap 100 galon.

b. Sweet Crude

Bila mengandung H2S <0.05 ft3 untuk setiap 100 galon

Susunan Unsur Hidrokarbon (%berat)

Unsur Gas Bumi Aspal Minyak Bumi

Karbon

Hidrogen

Belerang

Nitrogen

Oksigen

65 – 80

1 – 80

Tr – 0.2

1 – 15

-

80 – 85

8.5 – 11

2.0 – 8.0

0 – 2

-

83 – 87

11 – 25

0 – 6

0 – 1.5

0 – 4.5

Perangkap Hidrokarbon

Karena perbedaan struktur serta jenis batuan, fluida yang bermigrasi dapat terhenti di suatu tempat dan terakumulasi. Tempat yang merupakan perangkap itu disebut perangkap hidrokarbon (hydrocarbon trap). Dalam perminyakan dikenal 2 macam perangkap:

• Perangkap struktur

• Perangkap stratigrafi.

Source Rock (Batuan Induk)Merupakan batuan sedimen yang mengandung materi organik. Dibawah tekanan dan temperatur tertentu, materi organik ini akan berubah menjadi hidrokarbon (minyak bumi/gas). Source rock umumnya batuan sedimenyang berbutir halus seperti batu lempung dan batu kapur.

Reservoir Rock (Batuan Reservoir)Batuan reservoir adalah batuan yang mempunyai porositas dan permeabilitas yang memungkinkan fluida (gas,minyak dan air) masuk kedalamnya/melewatinya.

MigrasiPergerakan fluida kedalam reservoir rock. Bila pergerakan dari source rock disebut migrasi primer, jika fluida bergerak antar reservoir rock disebut migrasi sekunder.

Tahap Pemboran

Tahap Pemboran :

• Rig (menara pemboran) jenis rig dan peralatannya.

• Lumpur Pemboran

• Proses Pemboran

• Masalah-masalah dalam Pemboran

Drilling Crews

Drilling Crews : adalah tim pemboran dari kontraktor drilling, yang terdiri dari : Toolpuhser, Driller, Derrick-man dan Roughneck. Tim ini dibantu oleh Mechanic, Electrician, Oiler dan Rustabout.

Toolpusher :

Orang #1 perwakilan dari kontraktor drilling. Tinggal di lokasi selama aktivitas pemboran berlangsung. Bertanggung jawab selam 24 jam, memberi laporan kepada representatif perusahaan minyak (Company Man) & perusahaanny.

Driller : Di tangannya secara fisik pemboran dilakukan.

Bertanggung jawab atas kelancaran pemboran kepada

toolpusher. Driller dan drilling crew lainnya bertugas dalam

shift 12 jam per hari.

Derrick-Man :Bertugas di monkey board, sekitar 90 kaki diatas meja putar. Ia harus bekerjasama dengan roughneck menangani proses menurunkan pipa pembora (run-in-hole) dan mencabut pipa dari sumur (pull-out-hole).

Roughnecks :

Umumnya terdiri dari 3 orang, dan bekerja diatas derrick-floor atau rotary table. Selain membantu derrick-man, mereka juga bertugas menyambung/melepas pipa-pipa pemboran.

Lumpur Pemboran

Fungsi lumpur :

1. Mengangkat cuttings ke permukaan

2. Mengontrol tekanan formasi

3. Mendinginkan serta melumasi peraltan bor.

4. Membersihkan lubang bor.

5. Melindungi zona produktif.

6. Membantu dalam evaluasi formasi.

Jenis Lumpur :

1. Fresh water muds

Fresh water muds adalah lumpur yang fase cairnya berupa air tawar dengan kadar garam yang rendah (kurang dari 10,000 ppm) rus kecil.

2. Salt water muds

Air laut umum dipakai untuk pengeboran lepas pantai dan menghasilkan lumpur yang tidak jenuh salinitasnya.

3. Oil based mudsLumpur ini merupakan emulsi air dalam minyak, dimana minyak mentah (crude oil) atau minyak diesel dicampur dengan air. Digunakan untuk pemboran yang menembus lempung/shale yang amat tebal. Oil based muds lebih stabil pada temperatu tinggi dibandingkan dengan water based muds.

Keuntungan :

Dalam komplesi, oil based muds tidak merusak hidrokarbon dan menjaga permeabilitas alamiah lubang bor.

Kerugian :

1. Polusi & mudah terbakar

2. Cutting sulit diambil dan sulit dianalisa.

3. Analisa dengan log menjadi labih sulit.

Fungsi Casing

• Mencegah gugurnya dinding sumur• Menghindari polusi air tanah oleh lumpur pemboran.• Menutup zona bertekanan abnormal dan lost zone.• Memisahkan beberapa formasi guna memperkecil

masalah pemboran.• Membuat diameter sumur tetap.• Tempat kedudukan BOP dan peralatn produksi• Melindungi drillstringdari air laut (offshore).• Sebagai pelindung bila tanah labil, rawa, dsb.

Cementing (Penyemenan)

Berdasrkan tujuannya, penyemenan dapat dibagi dua yaitu Primary Cementing dan Secondary (Remedial) cementing. Primary cementing adalah penyemenan pertama kali yang dilakukan setelah casing diturunkan kedalam sumur, sedangkan secondary cementing adalah penyemenan ulang untuk menyempurnakan primary cementing atau janis penyemenan lainnya yang bukan menyemen casing.

Primary CementingPenyemenan casing mempunyai tujuan sesuai dengan jenis casing yang akan di semen:

Casing Kegunaannya

Conductor Mencegah terjadinya kontaminasi lumpur pemboran.

Surface Casing Melindungi air tanah, memperkuat kedudukan casing. Mencegah aliran fluida masuk kedalam casing.

Intermediate Menutup tekanan formasi dan mencegah lost circulation.

Prod. Casing mencegah aliran antar formasi dan aliran flida yang tidak diinginkan kedalam sumur.

Mengisolasi zona produktif dan mencegah terjadi korosi.

Secondary Cementing

Secondary cementing dilakukan menyusul primary cementingatau untuk mengisolasi suatu bagian dalam sumur dibagi 3: Squeeze, Re-cementing dan Plug-back Cementing.

Squeeze Cementing

Bertujuan untuk :

- Menutup zona lost circulation.

- Memperbaiki kebocoran dalam casing.

- Memperbaiki primary cementing yang kurang memuaskan.

Re-cementing

Bertujuan untuk:

- Memperbaiki primary cementing yang kurang memuaskan.

- Memperluas perlindungan casing.

Plug-back cementing

Bertujuan untuk:

- Menutup atau meninggalkan sumur (abandonment well).

- Menutup zona air dibawah zona minyak.

- Mentup lubang dimana bagian atasnya akan dilakukn pengeboran terarah (directional drilling).

Jenis Kegunaan

Kelas A Digunakan pada kedalaman 0-6000 ft.

Kelas B 0-6000 ft. tahan terhadap kandungan sulfat.

Kelas C 0-6000 ft. tahan terhadap sulfat dan proses pengerasan relatip cepat.

Kelas D 6000-12,000 ft. tahan terhadap sulfat. Untuk sumur dengan tekanan dan temperatur tinggi.

Kelas E 6000-14,000 ft. untuk tekanan dan temperatur tinggi.

Kelas F 10,000-16,000 ft. tekanan dan temperatur tinggi.

Kelas G 0-8,000 ft. merupakan semen dasar,untuk sumur dengan range temperatur cukup besar.

Kelas H 0-8,000 f.t dapat digunakan untuk sumur dengan temperatur tinggi.

Directional Drilling

Various Problems in Drilling a Hole:

• Blow-out

• Lost Circulation

• Key Seat

• Pavking off

• Fishing

• Abnormal Pressures

Blow-out

Blow-out (semburan liar) dapat terjadi jika fluida yang berasal dari formasi batuan menyembur keatas karena tekanan tinggi (gas) dalam formasi.

Blow-out diatasi dengan berbagai cara seperti:

•Menutup BOP

•Menutup/mengganti well head

•Memasukkan lumpur yang lebih berat dari tekanan gas.

•Menimbun sumur dengan ledakan.

Lost Circulation:Kejadian dimana lumpur pemboran masuk kedalam formasi batuan yang di bor. Hal ini dapat terjadi karena formasi batuan mempunyai rekahan atau lubang yang cukup besar.

Salah satu cara untuk mengatasi Lost Circulation adalah dengan melakukan penyumbatan pada lubang-lubang dalam sumur yang menyebabkan terjadinya lost circulation itu.

Key Seat:

Adalah suatu keadaan, dimana pipa tak dapat berputar karena perbedaan tekanan yang dialami pipa tersebut. Disebabkan bentuk lubang yang tidak simetri.

Packing Off:

Dapat terjadi bila bagian sumur runtuh menimbun pipa dan bit sehingga pemboran terhenti.

Fish:

• Fish adalah benda-benda yang terdapat dalam lubang bor.

• Dapat berupa benda-benda yang jatuh seperti bagian dari bit, peralatan drilling, pipa, alat logging, dan sebagainya.

Beberapa cara untuk mengangkat “fish” dari lubang pemboran:

1. Dihancurkan (milling)

2. Di bor (drill-up)

3. Disingkirkan ke sisi lubang sumur

4. Diangkat dengan “junk basket”

5. Diangkat dengan magnit

Overshot fishing tool:

Alat fishing yang berdiameter lebih besar dari fish.

Spear fishing tool:

Alat fishing yang berdiameter lebih kecil dari fish.

Well Evaluation

Untuk usah auntuk mengetahui apakah suatu sumur mempunyai nilai ekonomis atau tidak, yang dapat dilakukan dengan jalan:

• menganalisa cutting sample• menganlisa Mud Log• Log Analysis (mengevaluasi data open-hole logging)• Mengevalusi Cores• Memeriksa Sidewall Cores• Melakukan DST (Drill Stem Test)

Well-Logging

“Log”:Catatan yang menerus, misalnya:

Log kapten kapal laut, log data meteorologi.

“Well Log”:Catatan yang menrus mengenai sifat fisis batuan dalam suatu sumur pemboran berdasarkan kedalaman sumur.

Tahap Eksploitasi

“Usaha membawa fluida dari dalam sumur ke permukaan dan mempersiapkan proses untuk pemasarannya”.

1. Well Completion

2. Well Testing

3. Reservoir Stimulation

4. Artificial Lift

5. Improved Recovery Techniques

6. Production System Equipments

7. Offshore Technology

Well Completion

“ Usaha-usaha untuk membuat sumur produktif ”

• Open Hole Completion• Perforated Completion• Wire-wrapped Screen Completion• Tubingless Completion• Multiple Completion• Well Head• Swabbing

Well Testing

“ Uji sumur untuk mengetahui jumlah produksi (production rate) ”

• Potential Test

• BHP Test

• Productivity Test

Artificial Lift

“ Alat permukaan untuk mengangkat minyak ke permukaan, dilakukan dengan menggunakan

pompa atu gas ”

1. Gas Lift2. Sucker Rod Pump3. Subsurface Hydraulic Pump4. Electric Submersible Pump

Kilang Produk

Musi Bensin, avtur, solar, minyak tanah, minyak diesel, lilin dan aspal.

Dumai LPJ, bensin, minyak tanah, solar.

Pangkalan Brandan Bensin, minyak tanah, solar, residu.

Balikpapan LPJ, bensin, avtur, minyak tanah, solar, minyak diesel, lilin.

Cepu Minyak tanah, solar lilin.

Sungai Pakning Minyak tanah, solar, lilin, residu.

Cilacap* LPJ, bensin, avtur, minyak tanah, solar, minyak diesel, lilin.

Balongan LPJ, bensin, minyak tanah, solar.

Kasim LPJ, bensin, minyak tanah, solar, residu, lilin.

* Kilang Cilacap memproses minyak mentah dari Arab.

Produksi Minyak Bumi (Crude Oil) Indonesia Tahun 2004

Produksi : 1,096,000 BOPD rata-rataMilik Pemerintah (85%) : 932,000 BPODMasuk Kilang : 998,000 BPOD:

594,000 BPOD+405,000 BPOD (import)

Export : 502,000 BPOD

Liquefied Natural Gas (LNG)

• LNG adalah natural gas dengan komposisi utama methane dalam bentuk cair karena diinginkan hingga titik didih methane sebesar -1620 Celcius pada tekanan atmosfir.

• LNG tidak beracun, tidak berwarna dan tidak berbau.• Pada LNG plant, unit pencairan natural gas

merupakan alat paling vital dan paling besar investasinya.

Energi Panas Bumi

Energi Panas Bumi• Berasal dari kegiatan gunung api pada fase akhir, dimana

gunung berapi sudah tidak aktif, tapi temperatur magma masih dapat memanaskan air tanah menjadi uap panas.

• Di Indonesia terdapat jalur volkanologi sepanjang Sumatra, Jawa, Nusa Tenggara, Banda, Halmahera dan Sulawesi.

• Panjang jalur itu 7500 km, dengan lebar 50-200 km dan 150 gunung api aktif. Di jalur ini ada 217 daerah proyek panas bumi.

Potensi Energi Panas Bumi di Indonesia:

MW

Jawa 8100Sumatra 4885Daerah lain 803

Perbandingan:PLTPB California 2000Cukup melayani 2 juta orang