BAB II
PAGE
PEMBORAN HORISONTALTujuan Pemboran Horisontal Sesuai dengan
sasaran pemboran horisontal, yaitu untuk memperpanjang penembusan
zona produktif, atau dengan kata lain untuk memperluas daerah
pengurasan suatu sumur, maka tujuan dilakukannya pemboran
horisontal adalah untuk :1. Meningkatkan laju produksi sumur.
2. Meningkatkan recovery sumur.
3. Membuat reservoir yang sudah tidak ekonomis bila dikembangkan
dengan pemboran tegak, akan menjadi ekonomis kembali bila
dikembangkan dengan pemboran horisontal.4. Memperkecil terjadinya
water dan gas coning.
5. Meningkatkan operasi Enhanced Oil Recovery.
Alasan Dilakukan Pemboran Horisontal Dalam membor suatu formasi,
seharusnya selalu diinginkan lubang yang vertikal, karena dengan
lubang vertikal disamping operasinya lebih mudah, juga umumnya
mempunyai biaya lebih murah daripada pemboran horisontal. Pemboran
horisontal dilakukan karena faktor dan keadaan khusus saja. Alasan
dilakukannya pemboran horisontal adalah :1. Alasan geografi
2. Alasan geologi
3. Alasan ekonomi
Ketiga alasan tersebut satu sama lain saling berhubungan dalam
mempengaruhi pertimbangan untuk dilakukan atau tidaknya pemboran
horisontal.
Alasan Geografi Alasan ini meliputi kondisi topografi dari
daerah bersangkutan yang meliputi :a. Bila reservoirnya berada di
bawah sebuah kota yang padat penduduknya, lalu lintas yang ramai
maupun bangunan yang strategis. (Gambar 4.1)
Gambar 4.1Pemboran Horisontal Di Bawah Kota Yang Padat
Penduduk(Rudi Rubiandini, R. S., 1989)b. Bila reservoirnya berada
di bawah daerah bertebing terjal dan curam yang apabila dilakukan
pemboran vertikal sangat sulit secara teknis. (Gambar 4.2)
Gambar 4.2Pemboran Horisontal Di bawah Tebing Yang Terjal Dan
Curam(Rudi Rubiandini, R. S., 1989)Alasan Geologi Sebagai alasan
geologi ditinjau dari dua hal, yaitu patahan dan rekahan.
a. Bila terdapat patahan dimana di bawah patahan tersebut
terdapat reservoir minyak atau gas, maka untuk mengatasi masalah
tersebut dilakukan pemboran horisontal. (Gambar 4.3)
Gambar 4.3Pemboran Horisontal Pada Formasi Dengan Struktur
Patahan
(Rudi Rubiandini, R. S., 1989)
b. Pada formasi yang tipis dan memiliki area yang luas, maka
pemboran horisontal sangat dimungkinkan untuk memperluas daerah
pengurasan sehingga diperoleh hasil yang menguntungkan. Demikian
juga bila ditemui reservoir dengan bentuk rekahan-rekahan vertikal
akan lebih menguntungkan bila dilakukan pemboran horisontal.
(Gambar 4.4)
Gambar 4.4Pemboran Horisontal Pada Formasi Dengan Struktur
Rekahan Vertikal(Rudi Rubiandini, R. S., 1989)Alasan Ekonomi
Sebagai alasan yang ditinjau dari pertimbangan ekonomi adalah
:
a. Pemboran lepas pantai (offshore)
Bila reservoir minyak atau gas berada di bawah lepas pantai dan
seandainya setiap sumur digunakan sebuah platform untuk mengebor,
maka biaya yang diperlukan akan besar sekali. (Gambar 4.5)
Gambar 4.5Pemboran Horisontal Di Lepas Pantai (Offshore)(Rudi
Rubiandini, R. S., 1989)b. Adanya lensa-lensa
Bila reservoir terdiri dari beberapa lensa dan diinginkan untuk
ditembus sekaligus, maka lubang bor dirancang dan diarahkan untuk
menembus lensa-lensa tersebut. (Gambar 4.6)
Gambar 4.6Pemboran Horisontal Yang Terdiri Dari Beberapa
Lensa(Rudi Rubiandini, R. S., 1989)c. Menghambat terjadinya water
dan gas coning
Dengan melakukan pemboran horisontal, maka akan menghambat atau
menghindari terjadinya laju invasi (terproduksinya) air atau gas
dibandingkan dengan pemboran vertikal. (Gambar 4.7)
Gambar 4.7Water Dan Gas Coning Pada Sumur Horisontal(Rudi
Rubiandini, R. S., 1989)Jenis-jenis Pemboran Horisontal Sumur
horisontal terdiri dari tiga bagian, yaitu bagian vertikal, bagian
pertambahan sudut kemiringan (build Up Curve), dan bagian
horisontal. Adanya pertambahan sudut kemiringan inilah yang memacu
berkembangnnya teknologi pemboran horisontal. Dan sampai sekarang
pemboran horisontal berkembang menjadi empat tipe, yaitu : tipe
Long Radius Radial System, Medium Radius Radial System, Short
Radius Radial System, dan Ultra Short Radius Radial System
(USRRS).1. Long Radius Radial System
Metoda ini sering disebut dengan sistem pemboran horisontal
konvensional. Pemboran long radius ini mempunyai build angle 2
6/100 ft MD (Measured Depth), build radius (R) sebesar 1000 ft 3000
ft dan panjang lateral 1000 ft 4000 ft. Pemboran long radius ini
terdiri dari tiga bagian (phase) mulai dari ujung kepala sumur
sampai ujung sumur bagian bawah. Phase 1 adalah pemboran vertikal
sampai KOP (Kick Off Point). Phase 2 adalah pemboran berarah dari
KOP sampai ujung pembentukan busur (curvature), dan phase 3 adalah
pemboran yang mempunyai arah horisontal. Penentuan kedalaman total
dari tiap-tiap phase disesuaikan dengan kemiringan formasi.
Perlengkapan yang biasa digunakan untuk mencegah timbulnya masalah
mekanis lubang sumur, seperti yang ada di bawah ini dengan
pertimbangan-pertimbanngan lithologi, perencanaan sumur, logistik,
dan harga sewa rig, yaitu :1. Pemasangan Measurement While Drilling
(MWD),
2. Penggunaan Sreerable Motor atau Top Drive System,
3. Penggunaan Oil Base Mud,
4. Aplikasi sistem logging dengan bantuan drill pipe,
5. Penerapan gaya puntir Positive Displacement Motor (PDM) untuk
coring,6. Pemasangan stabilizer dengan bilah yang halus (smooth
blades) dan tepinya tajam, atau pemasangan stabilizer yang tidak
berputar untuk peralatan down hole yang berputar,
7. Pemasangan Mechanical Drilling Jars,
8. Penggunaan Polycrystalline Diamond Compact Bits (PDC
Bits).
Peralatan yang digunakan pada pemboran tipe ini paling sederhana
di antara keempat tipe pemboran horisontal yang ada, karena
peralatan pada pemboran ini merupakan peralatan pemboran
konvensional yang susunannya telah dimodifikasi. Sama seperti
pemboran berarah konvensional, bent subs dipakai untuk pembelokan
awal kick off point dan untuk pembentukan sudut, kontrol arahnya
menggunakan steerable motor. Sedangkan untuk bagian horisontal,
kita menggunakan down hole mud motor. Karena kesederhanaannya dan
juga relatif mudah aplikasinya, pemboran horisontal tipe ini banyak
sekali dilakukan, walaupun untuk mencapai titik sasaran yang sama
diperlukan jarak pemboran yang jauh lebih panjang dibanding dengan
ketiga tipe pemboran horisontal lainnya. Kelebihan dari penggunaan
long radius radial system adalah :
Dapat menghasilkan bagian lubang mendatar yang sangat
panjang,
Peralatan pemboran yang digunakan adalah peralatan yang
konvensional (hampir sama dengan directional drilling), Tingkat
dogleg yang tidak terlalu tinggi,
Mudah dalam pengoperasiannya, Kelemahan dari penggunaan long
radius radial system adalah : Trayek yang harus dikontrol sangat
panjang,
Casing yang digunakan lebih banyak,
Kurang cocok untuk zona tipis dan dangkal.
2. Medium Radius Radial System
Pemboran horisontal jenis ini mempunyai build angle 6 20/100 ft.
Build radius (R) sebesar 300 ft 800 ft dan mempunyai range lateral
antara 1000 ft 4000 ft. Untuk pengeboran digunakan down hole mud
motor yang telah di disain secara khusus, yaitu angle build motor
digunakan untuk membentuk sudut dan angle hold motor untuk mengebor
bagian horisontal sumur. Pada pemboran dengan sistem ini, masih
dimungkinkan penggunaan peralatan pemboran yang konvensional dan
kontrol arahnya menggunakan steerable motor. Peralatan pemboran
horisontal jenis ini dikembangkan oleh perusahaan ARCO Oil &
Gas Co. Pengembangan peralatan pemboran horisontal tipe ini
dimaksudkan untuk menjembatani pemboran horisontal tipe long radius
radial system dan short radius radial system. Metoda ini sangat
aktif dikembangkan oleh banyak perusahaan. Peralatan yang umum
digunakan adalah :1. Bit tricone motor bearing,
2. Komponen drill string dilengkapi dengan compressive strength
DP,
3. Peralatan MWD (Measurement While Drilling),4. Steering yang
konvensional.
Kelebihan dari penggunaan medium radius radial system adalah
:
Penembusan formasi lain di atas target tidak terlalu
panjang,
Kontrol terhadap pemboran lebih baik sebab menggunakan Down Hole
Motor (DHM) dan peralatan steerable,
Dapat mencapai panjang lateral sampai 4000 ft,
Peralatan pemboran semi konvensional,
Casing dan komplesi seperti sumur umumnya,
Ukuran lubang yang dikehendaki bervariasi,
Dapat dilakukan coring dan logging,
Dapat diterapkan berbagai jenis komplesi.
Kelemahan dari penggunaan medium radius radial system adalah
:
Ukuran lubang tertentu,
Memerlukan compressive strength DP yang tinggi.
3. Short Radius Radial System
Pemboran horisontal jenis ini mempunyai build angle 2 5/ft.
Sedangkan build radius (R) antara 20 ft 40 ft dan mempunyai panjang
lateral antara 100 ft 800 ft. Pemboran dengan short radius radial
system dilakukan dengan maksud untuk memproduksi kembali
sumur-sumur tegak yang sudah tidak berproduksi. Short radius radial
system menggunakan short mud motor yang didisain secara khusus,
yaitu bagian angle build motor untuk mengebor bagian kurva radius
40 ft dari lubang sumur dan bagian angle hold motor untuk mengebor
bagian horisontal sumur. Ciri-ciri pemboran dengan short radius
radial system adalah :1. Penggunaan flexible drill pipe,
2. Penggunaan flexible joint drill collar,
3. Penggunaan drill bit stabilizer,
4. Penggunaan down hole motor (DHM).
Rangkaian pipa pemboran dalam sistem ini tidak ikut berputar.
Sistem pemboran yang lama yaitu dengan menggunakan knuckle joint
masih digunakan. Near bit stabilizer berfungsi sebagai penumpu yang
dapat menghasilkan efek pendulum sehingga bit dapat diarahkan
sesuai dengan lintasan kurva yang diharapkan. Kelebihan dari
penggunaan short radius radial system adalah :
Jari-jari kelengkungan yang kecil (20 40 ft),
Jarak vertikal reservoir lebih dangkal,
Mudah dikoreksi jika terjadi kesalahan arah lubang,
Panjang keseluruhan lubang sumur dapat diminimumkan,
Pendefinisian struktur formasi dapat lebih akurat.
Kelemahan dari penggunaan short radius radial system adalah
:
Panjang bagian yang lateral dari sumur terbatas,
Jumlah round trip relatif banyak,
Memerlukan metoda penyelesaian sumur yang khusus,
Peralatan pemboran non-konvensional atau peralatan khusus,
Ukuran lubang bor terbatas,
Diperlukan peralatan power swivel atau top drive rig,
Kontrol terhadap azimuth sangat terbatas,
Tidak dapat dilakukan logging.
4. Ultra Short Radius Radial System (USRRS) Sistem ini merupakan
metoda yang saat ini paling aktif dikembangkan dibandingkan dengan
metoda-metoda lainnya. Pengembangan sistem ini dipelopori oleh
Petrolphysics Inc. (Gambar 4.8). USRRS mempunyai radius
kelengkungan (R) sebesar 1 2 ft dan build angle sebesar 45 60/ft.
Pada teknik ini, drain hole sepanjang 100 200 ft di bor dengan
menggunakan water jet. Daya penembusan ke dalam batuan diperoleh
dari pancaran fluida berkecepatan tinggi yang dihasilkan oleh jet
bit. Berdasarkan penelitian yang sudah dilakukan, kecepatan
penembusan pada berbagai kekerasan batuan yang berbeda adalah :
Unconsolidated Sand: 6 60 ft/menit
Sand/Dolomite: 2 10 ft/menit
Hatd (Granit): 0.5 1 ft/menit
Diameter tubing drain hole bervariasi dari 1 2 inchi, tergantung
dari sistem pemboran yang digunakan. Setelah pemboran, tubing di
perforasi atau di gravel packed. Kemudian tubing dipotong dan drain
hole berikutnya di bor pada kedalaman yang sama. Sangat
dimungkinkan untuk membor beberapa drain hole pada kedalaman
tertentu.
Kelebihan dari penggunaan ultra short radius radial system
adalah :
Tingkat ketepatan pencapaian target sangat tinggi,
Dapat memanfaatkan sumur-sumur open hole lama,
Dapat menghasilkan sampai empat arah lubang horisontal pada satu
kedalaman seperti jari-jari sepeda,
Sangat baik untuk diaplikasikan pada sistem lensa.
Kelemahan dari penggunaan ultra short radius radial system
adalah :
Panjang bagian lateral terbatas (sekitar 400 ft),
Operasi dilakukan dengan sistem hidrolik pada tekanan tinggi
(10,000 psi), Memerlukan operasi underreaming sebelum pemasangan
peralatan.
Jenis penyelesaian sumur kurang dapat bervariasi.
Gambar 4.9Skema Tipe-tipe Pemboran Horisontal(Rudi Rubiandini,
R. S., 1989)
Gambar 4.8Pemboran Horisontal Dengan USRRS(Rudi Rubiandini, R.
S., 1989)Perencanaan Rangkaian Pipa Bor
Rangkaian pipa bor mempunyai berbagai susunan dengan tujuan yang
berbeda. Peralatan ini disambungkan satu dengan yang lainnya oleh
uliran sambungan. Adapun tujuan umum dari rangkaian pipa bor ini
adalah :1. Memberikan saluran bagi fluida pemboran dari rig ke
bit,
2. Meneruskan gerak rotasi ke bit,
3. Memungkinkan berat diset di atas bit,
4. Menurunkan dan menaikkan bit ke dalam lubang.
Sedangkan tujuan khusus dari rangkaian pipa bor ini adalah :
1. Memberikan stabilitas pada alat-alat bawah permukaan untuk
mengurangi vibrasi dan bit jumping,
2. Memungkinkan fluida formasi dan tes tekanan melalui drill
string.
1. Drill Pipe
Drill pipe adalah suatu bentuk pipa yang dilengkapi alat
penghubung berupa uliran pada kedua ujungnya. Tiap ujung harus
kuat/tebal, karena stress terbesar terjadi pada ujung ini. Adapun
tujuan pemasangan dari drill pipe adalah :1. Sebagai alat transmisi
torsi dan kelly ke bit,
2. Sebagai saluran fluida pemboran,
3. Sebagai alat penggantung Bottom Hole Assembly (BHA).
2. Bottom Hole Assembly (BHA)
Peralatan BHA pada pemboran horisontal dapat dibedakan menjadi
tiga bagian, yaitu :1. Motor Bottom Hole Assembly
Motor bottom hole assembly ini merupakan bagian dari motor
penyediaan tenaga yang digunakan untuk menggerakkan bit.
2. Rotary Bottom Hole Assembly
Rangkaian drill string akan digerakkan oleh rotary table atau
tenaga swivel pada permukaan. Teknik pemboran dengan rotary BHA
tergolong teknik yang konvensional dalam aplikasinya pada sumur
horisontal. Akan tetapi, pada bagian tertentu dalam pemboran
horisontal masih diperlukan.3. Steerable Bottom Hole Assembly
Pada steerable BHA ini menggunakan bent sub, tilt sub, offset
stabilizer, dan bottom hole motor.
Ketiga jenis BHA ini menggunakan MWD atau steering tool yang
dihubungkan dengan non-magnetic drill collar. Prinsip pendulum,
fulcrum, dan stabilisasi digunakan dalam menyusun BHA untuk semua
tipe pemboran horisontal.
BHA mempengaruhi trayektori lubang sumur dan BHA terdiri dari
beberapa macam komponen, yaitu :1. Drill Collar
Drill collar dipasang di bagian bawah dari drill string, dengan
maksud untuk memberikan berat yang cukup pada bit dalam suatu
operasi pemboran. Drill collar tidak mempunyai tool joint yang
dipasangkan pada badan pipa, dinding drill collar yang tebal
memungkinkan ulir yang dipasang langsung pada dindingnya. Adapun
tipe khusus drill collar adalah :a. Anti Wall Stick,
b. Square Drill Collar,
c. Monel Drill Collar.
2. Stabilizer
Stabilizer berfungsi untuk menjaga arah pemboran sesuai dengan
yang direncanakan. Teknik stabilizer yang populer adalah pendulum
dan packed hole. Keuntungan dipasangnya stabilizer adalah :
a. Menurunkan gaya perlengkungan pada drill collar,
b. Memungkinkan penggunaan WOB yang besar,
c. Menaikkan umur bit dengan jalan mengurangi goyangan pada
bit,
d. Mencegah penjepitan pipa oleh dinding lubang bor.3. Roller
Reamer
Roller reamer terdiri dari blade stabilizer ditambah suatu seri
roller yang dibuat dari baja keras atau tungsten carbide. Disamping
berfungsi sebagai stabilizer, alat ini juga membantu mempertahankan
ukuran lubang dan menanggulangi pipe stucking yang disebabkan oleh
dogleg atau key seat. 4. Shock Sub
Shock sub adalah alat yang ditempatkan pada bagian bawah DC
untuk meng-absorb vibrasi dan beban shock yang terjadi karena aksi
cutting ketika pemboran menembus formasi keras. Tujuan dari
pemasangan shock sub adalah :
a. Mengurangi kerusakan sambungan drill collar dan drill
pipe,
b. Mengurangi beban shock pada bit, sehingga mengurangi
kecepatan kerusakan gigi dan bearing bit.
5. Subs
Berupa sambungan joint yang pendek, yang memberikan suatu cross
over untuk sambungan yang berbeda pada drill string.6. Drilling
Jar
Tujuan dari pemasangan drilling jar adalah untuk memberikan
suatu aksi sentakan ke arah atas pada saat pipa mengalami jepitan.
Suatu drilling jar terdiri dari sliding mandrell yang ditempatkan
pada drill string, dan mandrell dihubungkan pada satu ujung string
dan sleeve pada ujung lainnya. Jar dapat di run pada string dalam
limit tertentu tanpa terjadi pergerakan pada mandrell.Peralatan
Pembelok Dan Jenis Motor Di BHA
Setelah kedalaman titik belok (Kick Off Point) ditentukan, maka
mulai dari titik tersebut kita arahkan mata bor (bit) ke sasaran
dengan sudut kemiringan tertentu dengan menggunakan alat pembelok
(deflection tools). 1. Badger Bit
Badger bit biasanya digunakan pada formasi yang lunak, dimana
laju pemborannya 40 ft/jam atau lebih. Pahat ini menggunakan nozzle
bit biasa dengan dua atau tiga cone. Prinsip kerjanya terletak pada
tidak tidak seimbangnya jet lumpur pada pahat tersebut, dimana
salah satu jetnya berukuran lebih besar dari yang lain.
2. Spud Bit
Spud bit merupakan bit tanpa roller cutter, bentuknya seperti
baji kopi. Prinsip kerja pahat ini seperti badger bit, yaitu
mengarahkan jet ke arah pembelokan lubang yang diinginkan. 3.
Knuckle Joint
Knuckle joint pada prinsipnya merupakan suatu drill string yang
diperpanjang dengan menggunakan suatu sendi peluru. Oleh karena itu
memungkinkan terjadinya putaran bersudut antara rangkaian pipa
pemboran dengan pahat, dimana antara drill string dan bitnya
disetel pada sudut tertentu. Untuk mendapatkan sifat yang
fleksibel, alas ini sering dipasang langsung pada drill pipe tanpa
menggunakan drill collar.4. Whipstock
Whipstock adalah suatu alat dari besi tuang yang berbentuk baji
dengan saluran tempat bergeraknya bit yang melengkung hingga bit
akan dibelokkan arahnya. Whipstock ini haruslah disetkan pada
daerah yang keras agar tidak mudah ikut berputar dengan berputarnya
drill string. 5. Jetting
Merupakan teknik yang digunakan untuk mengarahkan atau
membelokkan lubang sumur pada formasi lunak. Sumur dapat dimulai
dan dibangun pada inklinasi maksimum dengan menggunakan satu BHA.
Bit jetting khusus dapat dipakai atau memungkinkan untuk
menggunakan bit dengan panjang gigi normal.
6. Turbo Drill
Sebenarnya yang dapat membelokkan lubang pemboran adalah adanya
bent sub yang dipasang di atas turbo drill (semacam turbin yang
berbentuk pipa dan dapat dirangkaikan pada rangkaian pipa bor).
Prinsip kerja turbo drill adalah dengan didorongnya lumpur pemboran
oleh pompa menggerakkan rotor pada turbin sehingga dapat memutar
bitnya saja tanpa harus memutar rangkaian pipa pemboran (drill
string). Kemudian bit disambung dengan drill string akan membentuk
sudut tertentu sehingga didapat pembelokan yang kontinyu. Dengan
turbo drill ini dapat dihasilkan lubang bor yang lebih halus
daripada kelima alat pembalok yang tersebut diatas.7. Dyna
Drill
Dyna drill merupakan down hole mud motor. Seperti juga turbo
drill, dyna drill akan memutar bit tanpa harus memutar drill
string. Adanya bent sub pada peralatan ini akan menghasilkan
lengkungan yang halus (smooth). Didalam pemakaian yang optimum,
dyna drill sangat tergantung pada kecepatan sirkulasi dan beda
tekanan pada pompa. Pemakaiannya disesuaikan dengan keperluan dan
kondisi yang ada.
Prinsip kerja dyna drill ini adalah bila rotor diputar, pompa
akan menghisap cairan dan mengalirkannya ke saluran yang telah
ditentukan. Pada dyna drill ini tenaga hidrolis (volume dan
tekanan) dari cairan pemboran akan mengubah rotor yang berbentuk
helicoidal menjadi tenaga mekanis (torsi dan putaran).