PROPOSAL KERJA PRAKTEKVARIASI KESETIMBANGAN KECEPATAN SIRKULASI
DAN DENSITAS LUMPUR TERHADAP KECEPATAN PEMBORAN
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memenuhi kurikulum pada
jurusan teknik pertambangan Institut Teknologi Medan (ITM)
Disusun Oleh :
BUDI SANTOSO12 306 093
JURUSAN TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNOLOGI MINERALINSTITUT
TEKNOLOGI MEDAN2015LEMBAR PENGESAHAN
PROPOSAL KERJA PRAKTEK
VARIASI KESETIMBANGAN KECEPATAN SIRKULASI DAN DENSITAS LUMPUR
TERHADAP KECEPATAN PEMBORAN
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memenuhi kurikulum pada
jurusan teknik pertambangan Institut Teknologi Medan (ITM)
Disetujui oleh :
Ketua Jurusan Dosen Pembimbing
(Ir. M. Eka Onwardana, MT) (Ir. Sedarata Sebayang, MT)
KATA PENGANTAR
Yang pertama saya panjatkan puji dan syukur kehadirat ALLOH Swt,
yang telah memberikan saya kesehatan dan rezeki sehingga saya dapat
membuat serta melaksanakan proposal bimbingan kerja praktek.Adapun
dasar pembutan proposal ini adalah untuk memenuhi kurikulum yang
berlaku pada jurusan teknik pertambangan di Institut Teknologi
Medan.Dalam pembuatan proposal ini, penulis banyak mengalami
kesulitan, namun berkat bantuan dari berbagai pihak, proposal ini
akhirnya dapat selesai dengan baik.Maka pada kesempatan ini penulis
dengan rendah hati ingin menyampaikan terima kasih kepada :1. Kedua
orang tua penulis yang telah memberikan dukungan moril dan materil
kepada penulis sehingga propsal ini dapat tersusun tersusun.2.
Bapak Sedarta Sebayang Ir, MT sebagai dosen metodologi penelitian
dan komputasi tambang.3. Rekan-rekankelompok/seangkatan yang telah
banyak membantu penyusunan hingga selesai propsal ini.4. Beserta
semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyusun proposal
ini.Penulis menyadari bahwa proposal ini masih banyak
kekurangannya, baik penulisan kalimat, bahasa, maupun isi,
dikarenakan pengetahuan dan pengalaman penulis yang masih terbatas
dalam pembuatan proposal.Namun demikian penulis telah berusaha
semaksimal mungkin untuk menyusun proposal ini dengan
sebaik-baiknya.Untuk itu penulis mengharapkan saran dan masukan
yang bersifat membangun demi menjadikan proposal ini semakin
baik.
Medan, 4 februai 2015Peserta KP,
(Budi santoso)
DAFTAR ISILEMBAR JUDULLEMBAR PENGESAHANDAFTAR ISIDAFTAR TABELBab
I. PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang Masaalah1.2 Maksud dan Tujuan
Penelitian1.4.1. Maksud1.4.2. Tujuan1.3 Perumusan Masaalah1.4
Batasan masaalah
Bab II. LANDASAN TEORI2.1. Lumpur Bor 2.2. Fungsi lumpur2.3.
Sifat-sifat fisik lumpur2.4. Sifat lumpur lainnya2.5. Sistem
Sirkulasi2.5.1. sirkulasi lumpur pada rotary2.5.2. Fluida
pemboran2.5.3. Mud Pump2.5.4. Prime mover2.6. Bit/ Mata bor
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN3.1. Metode Penelitian3.2. Diagram
Alir penelitian
DAFTAR PUSTAKA
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar BelakangLumpur pemboran menurut API (American
Petroleum Institute) didefinisikan sebagai fluida sirkulasi dalam
operasi pemboran berputar yang memiliki banyak variasi fungsi,
dimana merupakan salah satu factor yang berpengaruh terhadap
optimalnya operasi pemboran. Oleh sebab itu sangat menentukan
keberhasilan suatu operasi pemboran, karena kecepatan pemboran atau
laju penembusan, efisiensi keselamatan kerja sangat tergantung pada
kondisi lumpur pemboran yang digunakan dan secara tidak langsung
juga mempengaruhi biaya operasi pemboran. Sirkulasi pemboran pada
drilling sangat penting dan sangat menentukan keberhasilan dalam
pemboran. Dengan di adakannya perhitungan dan pengontrolan lumpur
pada sirkulasi maka dapat di ketahui perubahan yang terjadi dalam
proses pemboran, yang memungkinkan terjadinya kehilangan tekanan
maupun kelebihan tekenanKecepatan sirkulasi lumpur yang terlalu
besar akan menyebabkan lumpur hilang ke formasi (lost circulation),
sedangkan bila kecepatan sirkulasi Lumpur terlalu kecil akan
menyebabkan terjadinya kick. Oleh sebab itu penulis mencari variasi
dari beberpa kegiatan pemboran yang dilakukan dengan melakukan
pengambilan data lapangan dan pengolahan nya berdasarkan
keefektifan penembusan formasi.Variasi yang didapat diharapkan
dapat digunakan untuk menentukan kecepatan sirkulasi dan densitas
lumpur terhadap kecepatan pemboran dalam perencanaan suatu kegiatan
pemboran. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan keseimbngan
antara kecepatan sirkulasi dan densitas lumpur terhadap kecepatan
pemboran dengan keefktifan penembusan formasi yang diperoleh.1.2
Maksud dan tujuan 1.2.1 Maksud Menganalisa pengaruh kecepatan
sirkulasi dan densitas lumpur terhadap kecepatan pemboran.1.2.2
Tujuan Mendapatkan nilai variasi kesetimbangan kecepatan sirkulasi
dan densitas lumpur terhadap kecepatan pemboran. Dapat
diaplikasikan dalam kegiatan perencanaan pemboran sebagai refrensi
untuk mencari efisiensinya.
1.3 Perumusan masalahUntuk lebih memfokuskan tujuan penelitian
tersebut, maka penulis akan memvariasikan data hasil kegiatan
pemboran dilapangan dan melakukan pengolahan data yang nantinya
akan diplot dalam grafik berdasarkan : 1. Berapa densitas lumpur
dari jenis lumpur yang digunakan ?2. Berapa kecepatan pompa
sirkulasi lumpur ?3. Berapa laju penembusan formasi yang
diperoleh?4. Berapa kecepatan mesin bor dari mata bit yang
digunakan ?5. Bagaimana mencari variasi dari data yang diperoleh
?
1.4 Batasan masalahUntuk mendapatkan hasil penelitian yang baik
dan terfokus maka dalam penulisan ini dibatasi pada permasalahn
mencari variasi kesetimbang kecepatn sirkulasi dan densitas lumpur
terhadap kecepatan pemboran.
BAB 11. DASAR TEORI
2.1. Lumpur BorFluida pemboran merupakan suatu campuran (liquid)
dari beberapa unsur yang terdiri dari air (air tawar atau asin),
minyak, tanah liat, bahan bahan kimia, gas, busa maupun detergen.
Lumpur merupakan salah satu bagian terpenting dari sistem pemboran,
atau lazim disebut darahnya pemboran yang berfungsi untuk membantu
sistem pemutar dalam operasi pemboran sumur.2.1.1 Komposisi Lumpur
PemboranKomposisi dari lumpur pemboran disusun dari berbagai bahan
kimia yang masing-masing mempunyai fungsi secara individual, dan
diharapkan saling bekerja secara sinergik untuk mendapatkan
sifat-sifat lumpur yang di harapkan Bahan-bahan kimia penyusun
lumpur tidak hanya berfungsi tunggal melainkan dapat berfungsi
ganda. Fungsi pertama disebut primary fungtion sedangkan fungsi
keduanya disebut secondary fungtion.Lumpur pemboran yang paling
banyak digunakan adalah lumpur pemboran dengan bahan dasar air
(water base mud) dimana air sebagai fasa cair kontinyu dan sebagai
pelarut atau penahan materimateri didalam lumpur.Empat macam
komposisi atau fasa yang umum digunakan di dalam lumpur pemboran
adalah sebagai berikut :1. Fasa cair (air atau minyak)2. Reactive
solids (padatan yang bereaksi dengan air membentuk koloid )3. Inert
solids (zat padat yang tidak bereaksi)4. Fasa kimiaDari keempat
komponen ini dicampurkan sedemikian rupa sehingga didapatkan lumpur
pemboran yang sesuai dengan keadaan formasi yang
ditembus.2.1.1.1Fasa CairFasa cair adalah komponen utama lumpur
pemboran. Fungsi dari fasa cair adalah sebagai fasa dasar yang
dapat menyebabkan lumpur dapat mengalir. Disamping itu bila
bereaksi dengan reaktif solid akan membentuk koloid yang
viscositasnya tertentu sehingga lumpur dapat mengangkat serpih bor.
Fasa cair yang digunakan disesuaikan dengan kondisi lapangan dan
kondisi formasi yang yang dibor. Fasa cair yang biasa digunakan
adalah air tawar, air garam, minyak dan emulsi antara minyak dan
air.2.1.1.2Reactive SolidsPadatan ini bereaksi dengan sekelilingnya
untuk membentuk koloidal. Dalam hal ini clay air tawar seperti
bentonite mengisap (absorp) air tawar dan membentuk lumpur. Istilah
yield digunakan untuk menyatakan jumlah barrel lumpur yang dapat
dihasilkan dari satu ton clay agar viskositas lumpurnya 15
cp.Bentonite digunakan antara lain sebagai bahan dasar lumpur
pemboran, pada dasarnya Bentonite dibuat dari bahan lempung ( clay
) yang besifat Na-Monntmorillonite dan Ca-Monntmorillonit.
Na-Monntmorillonite sangat baik digunakan sebagai bahan dasar
lumpur pemboran karena mampu mengembang ( Swelling ) sampai 8 kali
jika direndam dalam air. Kemampuan mengembang yang cukup besar,
akan membentuk suatu larutan dengan viscositas yang cukup besar,
hal ini penting untuk membersihkan dasar lubang sumur dan juga
membentuk suatu lapisan dinding yang elastic yang akan melindungi
dinding lubang agar tidak runtuh. Bentonite merupakan gabungan
lempung ( Clay ) yaitu kumpulan mineral dan bahan bahan seperti
illit, kaolinit, siderite dan terbanyak adalah montmorillnite ( 85
90 % ) dan logam alkali tanah.Untuk salt water clay (attapulgite),
swelling akan terjadi baik di air tawar atau di air asin dan
karenanya digunakan untuk pemboran dengan salt water muds. Baik
bentonite atau attapulgite akan memberikan kenaikan viskositas pada
lumpur. Untuk oil base mud, viskositas dinaikkan dengan penaikan
kadar air dan penggunaan asphalt.2.1.1.3Inert SolidsInert solid
adalah padatan yang tidak bereaksi dengan air dan dengan komponen
lainnya dalam lumpur, dimana material ini tidak tersuspensi. Fungsi
utama dari material ini adalah berkaitan erat dengan densitas
lumpur berguna untuk menambah berat ata berat jenis dari lumpur,
yang tujuannya untuk menahan tekanan dari tekanan formasi dan tidak
banyak pengaruhnya dengan sifat fisik lumpur yang lain. Material
inert ini antara lain adalah barite atau barium sulfate (BaSO4),
besi oxida (Fe2O3), calcite atau calsium sulfate (CaSO4) dan galena
(PbS), dimana kebanyakan dari zat-zat ini berfungsi sebagai
material pemberat.Inert solid dapat pula berasal dari
formasi-formasi yang dibor dan terbawa oleh lumpur seperti chert,
pasir atau clay-clay non swelling, padatan seperti ini bukan
disengaja untuk menaikkan densitas lumpur dan perlu dibuang secepat
mungkin (dapat menyebabkan abrasi dan kerusakan pompa).Sebagai
contoh yang umum digunakan sebagai inert solid dalam lumpur bor,
adalah : Barite (BaSO4) Oksida Besi (Fe2O3) Kalsium Karbonat
(CaCO3) Galena (PbS)2.1.1.4Fasa KimiaZat kimia merupakan bagian
dari sistem yang digunakan untuk mengontrol sifat sifat lumpur
misalnya menyebarkan partikel- partikel clay (disepertion),
menggumpalkan partikel partikel clay (flocculation) yang akan
berefek pada pengkoloidan partikel clay itu sendiri. Banyak sekali
zat kimia yang dapat digunakan untuk menurunkan kekentalan,
mengurangi water loss, mengontrol fasa kolid yang disebut dengan
surface active agent.Zat kimia yang dapat menurunkan kekentalan dan
mendispersi partikel clay biasa disebut thiner. Thiner yang dapat
menurunkan kekentalan atau mengencerkan partikel clay diantaranya
adalah :1. Quobracho (dispersant)2. Phosphate3. Sodium Tannate
(kombinasi caustic soda dan tannium)4. Lignosulfonate5.
LigniteSedangkan zat-zat yang dapat menaikkan kekentalan antara
lain :1. C.M.C2. Starch3. DrispacZat-zat kimia tersebut diatas
bereaksi dan mempengaruhi lingkungan sistem lumpur tersebut,
misalnya dengan menetralisir muatan muatan listrik clay,
menyebabkan dispertion dan lain sebagainya.2.1.2 Jenis-Jenis Lumpur
Bor2.1.2.1. Fresh Water MudsAdalah lumpur yang fasa cairnya adalah
air tawar dengan (kalau ada) kadar garam yang kecil (kurang dari
10000 ppm = 1 % berat garam). Jenis-jenis lumpur fresh water muds
adalah : Spud Mud, Natural Mud, Bentonite treated mud, Phosphate
treated mud, Organic colloid treated mud, Red mud, Calcium mud,
Lime treated mud, Gypsum treated mud dan Calcium salt.a. Spud Mud,
adalah lumpur yang digunakan pada pemboran awal atau bagian atas
bagi conductor casing. Fungsi utamanya adalah untuk mengangkat
cutting dan membuka lubang di permukaan.b. Natural Mud, yaitu
dibentuk dari pecahan-pecahan cutting dalam fasa cair,
sifat-sifatnya bervariasi tergantung formasi yang di bor. Lumpur
ini digunakan untuk pemboran yang cepat seperti pemboran pada
surface casing.c.Bentonite treated Mud, yaitu mencakup sebagian
besar dari tipe-tipe air tawar. Bentonite adalah material paling
umum yang digunakan untuk koloid inorganic yang berfungsi
mengurangi filtrate loss dan mengurangi tebal mud cake. Bentonite
juga menaikkan viscositas.d.Phospate treated Mud, yaitu mengandung
polyphospate untuk mengontrol viscositas gel strength dan juga
dapat mengurangi filtrate loss serta mud cake dapat tipis.e.Organic
colloid treated Mud, terdiri dari penambahan pregelatinized starch
atau carboxymethyl cellulose pada lumpur yang digunakan untuk
mengurangi filtration loss pada fresh water mud.f. Red Mud, yaitu
mendapatkan warnanya dari warna yang dihasilkan oleh treatment
dengan cautic soda dan gueobracho (merah tua). Jenis lumpur ini
adalah alkaline tannate treatment dengan penambahan polyphospate
untuk lumpur dengan pH dibawah 10.g.Calcium Mud, yaitu lumpur yang
mengandung larutan calcium (di sengaja). Calcium bisa ditambah
dengan bentuk slake lime (kapur mati), semen, plaster (CaSO4) atau
CaCl2. 2.1.2.2. Salt Water MudLumpur ini digunakan terutama untuk
membor garam massive (salt dome) atau salt stringer (lapisan
formasi garam) dan kadang-kadang bila ada aliran air garam yang
terbor. Filtrate loss-nya besar dan mud-cake-nya tebal bila tidak
ditambah organic colloid, pH lumpur dibawah 8, karena itu perlu
presentative untuk menahan fermentasi starch. Jika salt mudnya
mempunyai pH yang lebih tinggi, fermentasi terhalang oleh basa.
Suspensi ini bisa diperbaiki dengan penggunaan attapulgite sebagai
pengganti bentonite. Adapun jenis-jenis lumpur salt water mud
adalah : Unsaturated salt water mud, Saturated salt-water mud dan
Sodium-Silicate muds.2.1.2.3. Oil-In-Water Emultion Muds (Emultion
Mud)Pada lumpur ini, minyak merupakan fasa tersebar (emulsi) dan
air sebagai sebagai fasa kontinu. Jika pembuatannya baik,
filtratnya hanya air. Sebagai dapat digunakan baik fresh maupun
salt water mud. Sifat-sifat fisik yang dipengaruhi emulsifikasi
hanyalah berat lumpur, volume filtrat, tebal mud cake dan
pelumasan. Segera setelah emulsifikasi, filtrate loss berkurang.
Keuntungannya adalah bit yang lebih tahan lama, penetration rate
naik, pengurangan korosi pada drillstring, perbaikan pada
sifat-sifat lumpur (viskositas dan tekanan pompa boleh/dapat
dikurangi, water loss turun, mud cake tipis) dan mengurangi balling
(terlapisnya alat oleh padatan lumpur) pada drillstring. Viskositas
dan gel lebih mudah dikontrol bila emulsifiernya juga bertindak
sebagai thinner.Fresh water oil-in-water emulsion muds adalah
lumpur yang mengandung NaCl sampai 60,000 ppm. Lumpur emulsi ini
dibuat dengan menambahkan emulsifier (pembuat emulsi) ke water base
mud diikuti dengan sejumlah minyak yang biasanya 5 25% volume.
Jenis emulsifier bukan sabun lebih disukai karena ia dapat
digunakan dalam lumpur yang mengandung larutan Ca tanpa memperkecil
emulsifiernya dalam hal efisiensi. Emulsifikasi minyak dapat
bertambah dengan agitasi (diaduk).2.1.2.4. Oil Base Dan Oil Base
Emulsion MudLumpur ini mengandung minyak sebagai fasa kontinunya.
Komposisinya diatur agar kadar airnya rendah (3 5% volume). Relatif
lumpur ini tidak sensitif terhadap kontaminan. Tetapi airnya adalah
kontaminan karena memberi efek negatif bagi kestabilan lumpur ini.
Untuk mengontrol viskositas, menaikkan gel strength, mengurangi
efek kontaminasi air dan mengurangi filtrate 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
maupun formasi produktif (jadi ia juga untuk completion mud).
Kegunaan terbesar adalah pada completion dan work-over sumur.
Kegunaan lain adalah untuk melepaskan drillpipe yang terjepit,
mempermudah pemasangan casing dan liner.Oil base emulsion dan
lumpur oil base mempunyai minyak sebagai fasa kontinu dan air
sebagai fasa tersebar. Umumnya oil base emulsion mud mempunyai
manfaat yang sama seperti oil base-mud, yaitu filtratnya minyak dan
karena itu tidak menghidratkan shale/clay yang sensitif. Perbedaan
utamanya adlah bahwa air ditambahkan sebagai tambahan yang berguna
(bukan kontaminan). Air yang teremulsi dapat antara 15 50% volume,
tergantung densitas dan temperatur yang diinginkan (dihadapi dalam
pemboran). Karena air merupakan bagian dari lumpur, maka lumpur ini
dapat mengurangi bahaya api, dan pengontrolan flow propertinya
dapat seperti water base mud.2.1.2.5. Gaseous Drilling
FluidDigunakan untuk daerah-daerah dengan formasi keras dan kering.
Dengan gas atau udara dipompakan pada annulus, salurannya tidak
boleh bocor. Keuntungan cara ini adalah penetration rate lebih
besar, tetapi adanya formasi air dapat menyebabkan bit balling (bit
dilapisi cutting/padatan) yang merugikan. Juga tekanan formasi yang
besar tidak membenarkan digunakannya cara ini. Penggunaan natural
gas membutuhkan pengawasan yang ketat pada bahaya api. Lumpur ini
juga baik untuk completion pada zone-zone dengan tekanan
rendah.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 lost circulation zone), mempercepat pemboran dan mengurangi
biaya pemboran.2.1.3. Sifat-Sifat Fisik LumpurKomposisi dan
sifatsifat lumpur bor sangat berpengaruh terhadap operasi pemboran,
perencanaan casing, drilling rate dan komplesi. Misalnya pada
daerah batuan lunak, pengontrolan sifatsifat lumpur sangat
diperlukan tetapi didaerah batuanbatuan keras sifatsifat ini tidak
terlalu kritis, sehingga air biasapun kadangkadang dapat digunakan.
Dengan ini dapat dikatakan bahwa sifatsifat geologi suatu daerah
menentukan pula jenisjenis lumpur yang akan digunakan. Adapun
sifatsifat lumpur pemboran tersebut adalah : densitas, viscositas,
gel strength, filtration loss dan mud cake, kandungan padatan,
kandungan minyak dalam lumpur serta kandungan hidrogen.2.1.3.1.
Densitas Densitas lumpur yang dipilih biasanya serendah mungkin
untuk mencapai laju pemboran yang optimum tetapi bisa menahan
tekanan formasi. Selain itu densitas lumpur dijaga agar tidak
melebihi gradien rekah formasi, karena bisa menyebabkan hilangnya
lumpur pada bagian formasi yang rekah. Densitas lumpur pemboran
dinyatakan dalam berat fluida pemboran per satuan volume dan
biasanya diukur menggunakan mud balance dengan satuan ppg atau
lb/ft3. Efek densitas lumpur terhadap laju pemboran terutama adalah
adanya tekanan hidrostatik lumpur.Dengan adanya tekanan hidrostatik
ini akan timbul selisih tekanan antara tekanan hidrostatik dengan
tekanan formasi. Bila selisih tekanan ini besar, serbuk bor hasil
pemboran akan sulit diangkat dari dasr lubang bor. Keadaan ini
disebut chip hold down effect. Akibat dari keadaan ini, serbuk bor
akan dibor ulang (regrinding/recutting) sehingga laju pemboran akan
menurun. Tekanan hidrostatik lumpur dapat dinyatakan sebagai :Ph
=0.052 x m x Ddimana :Ph = tekanan hidrostatik, psim = densitas
lumpur pemboran, ppgD = tinggi kolom lumpur, ftDensitas dapat di
bagi menjadi 3 bagian yaitu: EMW (Equivalent Mud Weight) yang
artinya densitas yang berasal dari fluida formasi (statis), untuk
mendapatkan densitas ini sebagai cerminan densitas lumpur. Densitas
Lumpur yaitu densitas lumpur yang di rencanakan. ECD (Equivalent
Circulation Density) yaitu densitas dari lumpur yang telah
tersirkulasi. Dalam penggunaannya, kontrol terhadap densitas ini
sangat penting, karena bila terlalu berat dapat menyebabkan hilang
sirkulasi dan apabila terlalu ringan akan memyebabkan terjadinya
kick dan semburan liar (blow-out). Berat jenis lumpur diukur secara
periodik. Pengukuran adalah untuk lumpur yang mau dipompakan,
sample diambil di suction tank.Pengukuran yang lain adalah lumpur
yang kembali dari dalam lubang, sample diambil di flow line. Bila
berat jenis yang keluar lebih kecil dari pengukuran sebelumnya,
berarti sumur sudah well kick. Jadi sample lumpur yang diukur
adalah : lumpur yang mau dipompakan (disirkulasikan ), densitas
lumpur, lumpur yang keluar dari dalam lubang, ECD.Lumpur yang mau
disirkulasikan perlu diukur agar berat jenis lumpur yang mau
disirkulasikan sesuai dengan berat jenis lumpur yang
direkomendasikan. Sedangkan Lumpur yang keluar dari dalam lubang
perlu diukur untuk melihat perubahan harga berat jenis lumpur. Bila
berat jenis lumpur yang keluar lebih kecil dari pengukuran
sebelumnya berarti sudah terjadi well kick. Alat untuk mengukur
berat jenis umpur adalah mud balance.2.1.3.2. Viskositas Viskositas
lumpur memegang peranan dalam pengangkatan cuttings dari dasar
lubang ke permukaan.Kalau viskositas lumpur rendah : Cutting tidak
terangkat dengan sempurna yang artinya cutting akan terakumulasi di
sekeliling rangkaian pemboran (drill collar). Sehingga rangkaian
pemboran dapat terjepit Rate of penetration rendah (laju pemboran).
Karena cuttings di bawah bit tidak cepat keluar, dan akibatnya
cuttings dibor kembali.Viskositas lumpur yang keluar dari dalam
lubang akan bertambah bila menembus batuan yang reactive solid,
karena cuttings akan bereksi dengan air yang terdapat dalam lumpur.
Misalnya clay yang bereaksi dengan air tawar akan menaikkan
viskositas lumpur. Viskositas lumpur pemboran juga akan naik bila
terkontaminasi oleh anhydrite dan gypsum. Selain dari itu
viskositas lumpur pemboran akan naik pula bila terlalu banyak
padatan yang tidak bereksi (inert solid) di dalamnya. Karena
padatan-padatan ini terkurung di antara padatan-padatan yang
bereaksi.Bila kenaikkan viskositas lumpur pemboran disebabkan oleh
terlalu banyak padatan yang tidak bereksi didalamnya, viskositas
lumpur dapat diturunkan dengan jalan menambahkan fasa cair ke
dalamnya, misalkan dengan menambahkan air. Untuk lumpur minyak fasa
cair yang ditambahkan adalah minyak. Akan tetapi bila kenaikan
viskositas lumpur pemboran disebabkan terjadinya reaksi padatan
yang reaktif dengan fasa cair atau terkontaminasi, maka untuk
menurunkan viskositas adalah dengan menambahkan thinner. Kalau
lumpur terlalu kental (viskositas tinggi), akan mengakibatkan :1.
Sulit untuk melepaskan/memisahkan cuttings yang halus di permukaan.
Cuttings yang lolos dari shale shaker tidak bisa mengendap dalam
settling tank.2. Berat jenis lumpur akan bertambah, cutting yang
inert solid dapat menaikkan berat jenis Lumpur.3. Peralatan
sirkulasi lumpur akan terkikis, cuttings yang berupa abrasive solid
dapat mengikis peralatan sirkulasi lumpur.4. Kerja pompa akan
bertambah berat, viskositas yang tinggi akan menyebabkan pressure
loss tinggi, sehingga tenaga untuk mensirkulasikan Lumpur menjadi
tinggi.5. Mengundang terjadi swab effect saat mencabut rangkaian
pemboran dari dasar lubang. Dengan viskositas Lumpur tinggi Lumpur
yang berada di atas bit terlambat turun ke bawah bit. Ruang di
bawah bit akan vakum, dan fluida formasi akan terisap masuk lubang,
Sehingga terjadi well kick. Untuk menurunkan viskositas lumpur
ditambahkan thinner.Mengingat viskositas Lumpur pemboran yang
terlalu rendah, maupun yang terlalu tinggi menimbulkan masalah,
maka viskositas Lumpur harus diukur secara periodik. Lumpur yang
diukur adalah yang akan masuk ke dalam lubang dan yang kembali dari
dalam lubang.Viskositas lumpur diukur dengan : Marsh Funnel, Fann
VG Meter (Viscosimeter ).2.1.3.3. Filtration Loss dan Mud
CakeFiltration loss merupakan kehilangan sebagian dari fasa cair
(air filtrat) lumpur pemboran karena masuk ke dalam formasi
permeabel, sedangkan fasa padat akan tersaring di muka lapisan
membentuk lapisan yang disebut dengan mud cake, yang berfungsi juga
sebagai penguat dinding lubang bor, sehingga tidak mudah runtuh.
Naiknya filtration loss akan dapat melunakkan batuan formasi dan
menurunkan compressive strength batuan. Oleh karena itu makin besar
harga filtration loss akan semakin besar laju pemboran. Akan tetapi
pada beberapa daerah, harga filtration loss tidak boleh terlalu
tinggi untuk mencegah gugurnya lubang bor, .teruitama pada daerah
formasi shale. Selain itu pemboran dengan filtration loss yang
besar dapat menyebabkan menebalnya mud cake yang dapat menyebabkan
terjepitnya pipa bor dan filtratnya dapat menyusup ke dalam formasi
yang bisa menyebabkan formation damage atau kerusakan formasi.
Kerusakan itu dapat berupa pengembangan clay, penyumbatan porositas
di sekitar lubang bor ataupun penurunan permeabilitas efektif
minyak. Maka dari itu filtration loss yang diinginkan adalah yang
mempunyai keseimbangan, yaitu dapat memberikan laju pemboran yang
maksimum tanpa menyebabkan problem gugur lubang bor. Filtration
loss diukur dengan menggunakan standard filterpress. Additive yang
biasa dipakai untuk mengurangi filtration loss pada lumpur antara
lain : bentonite, emulsified oil, dispersant, CMC dan
starch.2.1.3.4. Kandungan Padatan (solid Content)Solid content
adalah kandungan padatan di dalam lumpur pemboran. Padatan tidak
boleh terlalu banyak yang terkandung di dalam lumpur pemboran
karena dapat menimbulkan masalah masalah di dalam pemboran.
Kandungan padatan yang baik di dalam lumpur sekitar 8% - 12% volume
lumpur. Untuk menentukan kandungan padatan di dalam lumpur
digunakan alat Mud Retort.2.1.3.5. Kandungan Minyak (Oil
Content)Kandungan minyak adalah banyaknya minyak yang terkandung
dalam lumpur emulsi dimana air sebagai bahan dasarnya. Lumpur
emulsi yang baik adalah lumpur dengan kadar minyak optimum lebih
kurang sebesar 15% 20% kadar minyak dalam lumpur emulsi mempunyai
pengaruh yang cukup besar terhadap laju pemboran. Hal ini terutama
karena minyak akan memberikan pelumasan sehingga pahat lebih awet,
mengurangi pembesaran lubang bor dan mengurangi penggesekan pipa
bor dengan formasi serta mengurangi kemungkinan terjadinya jepitan
terhadap pahat. Akan tetapi setelah melewati kandungan minyak
optimum tersebut, kenaikan kadar minyak akan menyebabkan penurunan
laju pemboran, hal ini dikarenakan slip dari bit pada batuan
formasi yang menjadi lebih licin. 2.1.3.6. PH lumpur borPH dipakai
untuk menentukan tingkat kebasaan dan keasaman dari lumpur yang dip
akai, berkisar antara 9 12. Jadi lumpur pemboran yang digunakan
adalah suasana basa. Jika lumpur yang digunakan dalam suasana asam
maka serbuk bor yang keluar dari lubang bor akan halus dan hancur,
sehingga tidak dapat ditentukan batuan apa yang ditembus oleh mata
bor selain itu peralatan yang dilalui oleh lumpur saat sedang
sirkulasi atau tidak akan mudah berkarat. Kalau lumpur bor terlalu
basa terlalu basa juga tidak baik karena dapat menaikkan kekentalan
dan gel strength dari lumpur.2.1.3.7. Kadar pasir (Sand
Content)Yang dimaksud dengan Sand content adalah besarnya kadar
pasir di dalam lumpur bor. Kadar pasir harus seminimal mungkin
untuk mengurangi sifat abrasive. Pasir tidak boleh terlalu banyak
dalam lumpur bor, karena dapat merusakan peralatan yang dilalui
pada saat sirkulasi dan akan menaikkan berat jenis dari lumpur bor
itu sendiri. Maksimal kadar pasir di dalam lumpur bor yang
diperbolehkan adalah 2% volume.2.1.3.8. Kadar garam (CI
content)Kadar garam berhubungan langsung dengan besarnya ion
chloride yang terkandung di dalam lumpur bor. Kontaminasi ion
chloride ini mungkin berasal dari air formasi. Kandungan Cl-
ditentukan untuk mengetahui kadar garam dari lumpur akan
mempengaruhi interpretasi logging listrik atau tidak. Kadar garam
yang besar akan menyebabkan daya hantarnya besar pula. Pembacaan
resestivity dari cairan formasi akan terpengaruh.
2.1.4 Fungsi lumpurLumpur (mud) merupakan penunjang yang paling
utama dari operasi pemboran dan mempunyai fungsi. Lumpur dapat
menanggulangi masalah - masalah yang ada sekaligus juga menimbulkan
masalah dalam operasi pemboran. Fungsi lumpur pemboran, antara
lain:
2.1.4.1 Mendinginkan dan melumasi pahatKarena adanya gesekan
pada putaran pahat (bit) pada formasi dan rangkaian maka akan
timbul panas. Disaat inilah peran dari lumpur pemboran, panas yang
timbul akan diserap secara konduksi sehingga gesekan dan panas akan
berkurang.2.1.4.2 Mengangkat cutting ke permukaanSerbuk bor
(Cutting) cenderung tidak terbawa oleh aliran lumpur karena adanya
beda tekanan, sehingga cutting akan bertumpuk pada dasar lubang.
Pencegahannya adalah mengurangi perbedaan tekanan yang terlalu
tinggi dan aliran lumpur yang merata ke seluruh lubang bor sehingga
serbuk bor dapat terangkat ke permukaan bersama dengan lumpur.
Sifat dasar lumpur juga tidak kalah penting dalam proses
pengangkatan serbuk bor, berat jenis (densitas) dan kekentalan
(viskositas) harus dikendalikan sehingga dapat mengangkat serbuk
bor dengan sempurna. 2.1.4.3 Membersihkan dasar lubangLumpur
mengalir melalui pipa pemboran masuk ke pahat dan keluar melalui
nozzle menimbulkan daya sembur yang sangat kuat sehingga dasar
lubang bersih dari serbuk bor. Dalam fungsi ini sangat dibutuhkan
perhitungan gpm pompa dan kekuatan formasi.2.1.4.4. Mengontrol
tekanan formasiMengontrol tekanan formasi merupakan hal yang sangat
penting dalam operasi pemboran untuk mencegah terjadinya semburan
liar (blow out) atau lost circulation. Blow out adalah berat lumpur
lebih kecil dari tekanan formasi yang ada. Lost Circulation adalah
kondisi dimana berat lumpur terlalu besar dari tekanan formasi
sehingga lumpur masuk ke dalam formasi.2.1.4.5. Menahan serbuk bor
dan material pemberat saat sirkulasidihentikanKemampuan lumpur bor
untuk menahan atau mengapungkan serbuk bor saat tidak ada sirkulasi
tergantung pada gel strength-nya. Fungsi ini sangat dibutuhkan
untuk mencegah menumpuknya serbuk bor di anulus yang akan
menyebabkan rangkaian terjepit.2.1.4.6. Menghantar daya hidrolika
ke pahatLumpur adalah media untuk menghantarkan daya hidrolika dari
permukaan ke dasar lubang. Daya hidrolika lumpur harus ditentukan
dalam membuat progam pengeboran sehingga laju sirkulasi dan tekanan
permukaan menjadi balance sehingga dapat membersihkan lubang dan
mengangkat serbuk bor.2.1.4.7. Mencegah terjadinya caving dan
kontaminasi pada formasiTerjadinya kontaminasi pada formasi akan
mempersulit operasi pemboran. Untuk itu sangat dihindari
menggunakan lumpur yang tidak bereaksi dengan formasi. Terutama
untuk formasi yang mempunyai pemeabilitas 100 150md. Caving terjadi
pada formasi shale yang mudah menghidrasi.2.1.4.8. Mencegah dan
menghambat laju korosiGas CO2 dan H2S yang terkandung dalam formasi
akan menaikan laju korosi pada peralatan pemboran dibawah
permukaan. Untuk mengurangi terlarutnya gas gas tersebut harus
menjaga PH lumpur. Zat pengikat oksigen (oxygen scavenger) atau zat
penghambat kerak (scale inhibitor) dapat menjadi solusi untuk
menghambat laju korosi.2.1.4.9. Melindungi dinding lubang borLumpur
akan membuat mud cake atau lapisan padat dan tipis di permukaan
formasi yang permeable. Pembentukan mud cake akan mengakibatkan
aliran fulida menuju formasi tertahan. Cairan yang masuk ke formasi
disebut filtrate. Mud cake diharapkan adalah tipis dan padat dengan
demikian lubang bor tidak menyempit.2.2. SISTEM SIRKULASI Tujuan
utama dari sistem sirkulasi pada suatu operasi pemboran adalah
untuk mensirkulasikan fluida pemboran (lumpur bor) ke seluruh
sistem pemboran, sehingga lumpur bor mampu mengoptimalkan
fungsinya.Peralatan ini mengalirkan lumpur pemboran dari peralatan
sirkulasi turun ke rangkaian pipa bor dan naik ke anulus membawa
serbuk bor (cutting) menuju conditioning area. Sebelum masuk ke mud
pit untuk di sirkulasi kembali. Jika lumpur yang digunakan
mengandung material koloid yang cukup. Maka kesulitan yang terjadi
disuatu pemboran relatif kecil tetapi bila sebaliknya lumpur yang
mengandung koloid yang rendah dan kadar padatan yang tinggi akan
membentuk mud cake yang tebal pada dinding lubang bor kerak yang
tebal ini akan membatasi gerak peralatan dan menyebabkan gangguan
gerakan filtrat masuk ke formasi dan hal ini menyebabkan
terganggunya operasi pemboran.
2.2.1 Sirkulasi Lumpur Pada rotary Pemilihan pompa untuk
keperluan pemboran harus tepat dan se-ekonomis mungkin. Konsumsi
energi pompa di dalam suatu kerja pemboran sekitar 70 s/d 80 % dari
seluruh tenaga yang diperlukan. Oleh karena itu untuk suatu program
pemboran pompa lumpur harus sanggup memberikan kecepatan lumpur
untuk mengangkat cutting sekitar 30-65 m/menit di dalam praktek di
usahakan agar aliran sirkulasi lumpur turbulent di dalam pipa dan
laminer di dalam anulus, aliran diatur sedemikian rupa agar dapat
melarutkan mud cake.2.2.2 Fluida pemboranFluida pemboran merupakan
suatu campuran cairan dari beberapa komponen yang dapat terdiri
dari : air (tawar atau asin), minyak, tanah liat (clay),
bahan-bahan kimia, gas, udara, busa maupun detergent. Di lapangan
fluida dikenal sebagai "lumpur" (mud). Lumpur pemboran merupakan
faktor yang penting serta sangat menentukan dalam mendukung
kesuksesan suatu operasi pemboran. Kecepatan pemboran, efisiensi,
keselamatan dan biaya pemboran sangat tergantung pada kinerja
lumpur pemboran.2.2.3 Mud PumpSuatu instalasi pengeboran pompa
mempunya tugas yang sangat berat, umumnya digunakan dua tipe saja,
Pompa Piston dan Pompa Lunger. Yang paling umum diguanakan Pompa
Piston dengan kerja ganda dan tiga ganda (duplek / triplek).
Funggsi pompa lumpur adalah untuk mengsirkulasikan lumpur pada
tekanan dan volume yang diinginkan .Pompa pistom mempunyai
keunggulan sebagai berikut:1. Dapat dilalui fluida yang mengandung
kadar solit tinggia dan abrasive. 2. Ruang kelepnya dapat dilalui
oleh padatan berukuran besar.3. Kerja dan pemeliharaannya mudah,
penggantian linier dan piston dapat dikerjakan dengan cepet di
lapangan.4. Dengan menggunakan linier dan piston yang berbeda-beda
didapat range volume dan tekanan yang besar.Oleh karena tugas pompa
yang saat berlangsung maka pompa ini perlu mempunyai syarat-sayarat
sebagai berikut:1. Dibuat dari bahan yang bermutu tinggi dan
dikonstruksikan secara kaku yang tahan terhadap tekanan yang tinggi
dan terhadap cairan yang tajam.2. Dilengkapi dengan perlengkapan
yang tahan bocor.3. Berkapasitas besar yang dapat berputar cepat.4.
Bagian-bagiannya dapat dibongkar / pasangg untuk pemeliharaan dan
perbaikan dengan cepat dan mudah.Pompa lumpur pada umumnya dapat
terdiri dari dua bagian yang terbesar:1. Power end / gear box (sisi
pengggerak).2. Water and / pompa (sisi cairan).Dalam pengeboran,
pompa dapat digunakan bersamaan lebih dari satu yang disambung
secara paralel atau seri. Untuk pemboran dangkal paralel lebih umum
karena tekanan sirkulasi tidak begitu besar sedangkan rate
sirkulasi harus besar. Sebaliknya pompa seri pada pemboran dalam
karena preasure lost besar. Pada umumnya pompa dinyatakaan dalam HP
yang didefenisikan sebagaai berikut.HP= Dimana :D = Diameter Linier
InchS = Panjang Strok Inchn = RPM p = Tekanan Luar PSIQ = 0,00679
SN ( 2D2 d2 ) EDimana :Q = Volume Lumpur GPMd = Diameter Rod InchE
= Eff Volumetris ump. Diambil 90% u/power.2.3 Bit / mata bor Mata
bor merupakan salah satu komponen dalam pemboran yang digunakan
khususnya sebagai alat pembuat lubang (hole making tool). Gaya yang
bekerja pada bit agar bit dapat bekerja sesuai dengan yang
diharapkan secara garis besar terbagi atas dua macam, yaitu gaya
dorong dan gaya putar.
Gambar 2.1 Jenis mata borKeekfetifan penetrasi yang dilakukan
pada pemboran tergantung pada kedua gaya jenis ini. Gaya dorong
dapat dihasilkan melalui tumbukan yang dilakukan pada pemboran
tumbuk, pemuatan bit, tekanan dibawah permukaan. Gaya putar dapat
dihasilakan pada mekanisme pemboran putar dengan bantuan mesin
putar mekanik yang dapat memutar bit (setelah ditransmisikan oleh
stang bor) dan dengan bantuan gaya dorong statik mengabrasi batuan
yang ditembus. Gaya dorong yang bersifat statik yang secara tidak
langsung turut menunjang gaya- gaya tersebut diatas misalnya berat
dari stang bor dan berat rig.Faktor- faktor yang harus
diperhatiakan dalam pemilihan bit yaitu:1. Ukuran dan bentuk mata
bor2. Ukuran gigi mata bor3. Berat mata bor4. Kekerasan
matriks.Adapun beberapa jenis mata bor diantaranya :1. Mata bor
rotasi ; mata bor pisau, air coring bits, roller bits2. Mata bor
tumbuk ; cross bit, button bit, chisel bit3. Mata bor auger ; tipe
kelly, tipe auger4. Mata bor pada pengeboran kabel ; mata bor
tabung, mata bor chisel5. Mata bor intan ; mata bor formasi lunak,
surface set bits, impregnated bits
BAB III METODOLOGI PENELITIAN3.1 Metodologi PenelitianMetodologi
Penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut :1. Studi
LiteraturMelakukan studi literature berdasarkan buku-buku tentang
pemboran dan juga searching melalui jaringan interne yang dilakukan
di kampus Institute Teknologi Medan (ITM).2. Survei LapanganSurvei
lapangan dilakukan dengan cara meninjau lapangan untuk
melakukanpengamatan langsung terhadap kondisi lapangan yang ada.3.
Pengumpulan Dataa. Data-data kegitan pemboranb. Peta development
dan produksi yang akan dilakukan kegitan pemboranc. Data
Spesifikasi Alatd. Pengelompokan Data4. Pengolahan data Pada
kegitan pengolahan data dilakukan perhitungan untuk mencari nilai
variasi keceptan sirkulasi terhadap kecepatan pemboran dengan
keefektifan penembusan formasi yang diperoleh dan dilihat
bedasarkan pembacaan grafik.5. Hasil yang diinginkanMenentukan
nilai kesetimbangan kecepatan sirkulasi dan densitas lumpur
terhadap kecepatan pemboran dengan keefektifan penembusan
formasi.
3.2 Diagram alir penelitian1.1. Diagram Alir PenelitianDiagram
alir penelitian ini dapat dilihat pada gambar 3.1.
Variasi kesetimbangan kecepatan srikulasi dan densitas lumpur
terhadap kecepatan pemboran
Study literature
Pengambilan data lapanganData spesifikasi alatLaju penembusan
formasiDensitas lumpur
Pengolahan dataFlod grafik ks/kb=pf
Analisa
Pembahsan
Mendapatkan nilai variasi kesetimbangan kecepatan sirkulasi
terhadap kecepatan pemboran dengan keefektifan penembusan
formasi
Kesimpulan
Selesai
Gambar 3.1. Diagram Alir Pelaksanaan Perancangan