-
TECHNOLOGI LUMPUR PEMBORAN
Lumpur Pemboran (Drilling Fluid, Drilling Mud)
Lumpur Pemboran (Drilling Fluid, Drilling Mud) merupakan salah
satu sarana penting dalam operasi pemboran sumur-sumur minyak dan
gas bumi untuk mencapai target yang direncaanakan. Ia berupa
larutan (suspensi) berbagai bahan kimia dan mineral didalam air
atau minyak dengan komposisi tertentu, sehingga nampak seperti
lumpur dan karena itu diberi nama lumpur pemboran. Lumpur bor ini
bekerja dengan jalan disirkulasikan meng-gunakan pompa lumpur (Mud
Pump) yang kuat, masuk kedasar lubang melalui pipa bor dan naik
kepermukaan melalui annulus (ruang antara pipa bor dan dinding
sumur) sambil membawa tahi bor (cuttings). Dipermukaan terdaapat
tangki-tangki pengendap dan alat-alat pemisah (Solid Control
Equipment) untuk memisahkan dan membersihkan lumpur dari cuttings,
untuk kemudian disrkulasikan kembali kedalam lubang bor. Tekanan
dari pompa oleh lumpur ditransformasikan menjadi energi hydraulik
yang dipakai untuk men-jalankan fungsi fungsi external seperti
mengankut cutting, membersihkan bit, memutar mud motor dalam
pemboran berarah. Disamping itu 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),
enkapsulasi (mencegah disinegrasi), gel strength (mencegah
pengendapan cutting) dsb.
Fungsi Utama Lumpur Bor
1. Membersihkan drill cuttings dari dasar sumur. Kemampuan
membersihkan ini dipengaruhi banyak variable seperti kadar zaat
padat daalam lumpur (solid content), kadar filtrasi lumpur, tekanan
pahat (weight on bit), kecepatan pompa, jenis pahat, ukuran
nozzle.
2. Mengangkut cutting ke permukaan Ini 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.
3. Menjaga kestabilan lubang bor dengan menimbangi tekanan
formasi. Tekanan hydrostatis lumpur yang tergantung dari berat
jenis dan kedalaman lubang bor, harus sedikit lebih besar dari
tekanan dari formasi agar gas dan cairan tidak menembus masuk
kedalam lubang. Tetapi juga tidak boleh terlalu lebih besar karena
lumpur akan hilang masuk kedalam formasi (lost circulation).
4. Mendinginkan dan melumasi pahat. Panas yang timbul karena
gesekan pahat dengan batuan serta pipa bor dengan formasi cukup
besar. Panas ini diserap oleh lumpur yang sekaligus juga melumasi
pahat dan pipa bor dan mengurangi gesekan tersebut.
5. Membawa informasi untuk evaluasi formasi. Dari cutting yang
dibawa oleh lumpur kepermukaan diketahui lapisan batuan
disetiap
-
kedalaman: lempung, pasir, batu kapur dll. Analisa lumpur yang
keluar juga membawa informasi-informasi lain seperti adanya air
asin dan gas.
Karakeristik Lumpur Bor
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 meyebabkan pipa terjepit.
Karakteristik utama lumpur yang diperlukan untuk menjalankan
fungsinya adalah Mud Weight (berat jenis) yang akan memberikan
tekanan hydostatis kepada lumpur yang di-perlukan untuk mengimbangi
tekanan formasi agar tidak terjadi blow-out ataupun hilang
sirkulasi. Untuk itulah ditambahkan Barit sebagai bahan pemberat
(weighting materials).
Lumpur pemboran juga mempunyai karakeristik filtrasi tertentu
dimana bila ia kontak dengan dinding lubang bor sebagian air dari
lumpur tersebut akan tersaring menembus dinding tersebut, sedangkan
partikel partikel padatnya akan membentuk lapisan tipis (filter
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 ole lumpur bor agar
ia mampu mengangkut cutting kepermukaan. Gel strength juga
merupakan karakteristik lumpur yang penting yang mempengaruhi
kemampuan membersihkan lubang dan mencegah pengendapan drill
cuttings kedasar lubang.
Kadar padatan (solid content) terutama yang bersifat bentonitik
(clay solids) yang berasal dari cutting yang terdispersi kedalam
lumpur sangat berpengaruh terhadap kecepatan pemboran, pemakaian
pahat, serta waktu pemboran. Solid content secara keseluruhan
kecuali memperlamabat kecepatan bor, juga merangsang terjadinya
jepitan pipa, menaikkan berat jenis yang tidak perlu serta
menyebabkan kerusakaan pada formasi. Itulah sebabnya peralatan
pebbersih (solim control equipment) seperti shale shaker, desander,
desilter harus berfungsi maksimal agar program lumpur dapat
berhasil.
Dengan kata lain lumpur bor harus memiliki sifat alir (rheologi)
dan filtrasi yang dibutuhkan untuk menjalankan fungsinya.
Type-type Lumpur 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/ sistim
lumput yang berbeda-beda pula.seperti:
1. Sistim Lumpur Tak Terdispersi (Non Dispersed). Termasuk
diantaranya lumpur tajak untuk permukaan dan sumur dangkal dengan
treatment yang sangat terbatas.
2. Sistim Lumpur Terdispersi untuk sumur yang lebih dalam yang
membutuhkan berat jenis yang lebih tinggi atau kondisi lubanh yang
problematis. Lumpur perlu didispersikan menggunakan dispersant
seperti senyawa Lignosulfonat, Lignite serta Tannin
3. Lime Mud (Calcium Treated Mud), sistim Lumpur yang
mengandalkan ion-ion Calcium untuk melindungi lapisan formasi shale
yang mudah runtuh karena me-nyerap air.
4. Sistim Lumpur Air Garam yang mengandalkan larutan garam
(NaCl, KCl)) untuk mengurangi pembasahan formasi oleh air.
5. Sistim Lumpur Polymer yang mengandalkan polymer-polymer
seperti Poly Acrylate, Xanthan Gum, Cellulosa untuk melindungi
formasi dan mencegah terlarutnya cuttings kedalam lumpur bor.
Sistim ini dapat ditingkatkan kemam-puannya dengan menambahkan
daram KCl atau NaCl, sehingga sistim ini disebut Salt Polymer
System.
6. Oil Base Mud. Untuk membor lapisan formasi yang sangat peka
terhadap air, digunakan sistim 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. Sistim Lumpur ini Sistim Lumpur ini
sangat handal melindungi desintefrasi formasi, tahan suhu tinggi,
akan tetapi kecuali mahal juga kurang ramah lingkungan
7. Sistim Lumpur Synthetis menggunakan fluida sintetis dar jenis
ester, ether, dan poly alha olefin, untuk menggantikan minyak
sebagai medium pelarut. Lumpur ini sekwaalitas dengan Oil Based
Mud, ramah lingkungan, akan tetapi dianggap teralu mahal.
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 tesebut 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): Phosphates, Lignosulfonate, Lignite,
Poly Acrylate 4. Filtrat Reducers : Starch, CMC, PAC, Acrylate,
Bentonite, Dispersant 5. Lost Circulation Materials : Granular,
Flake, Fibrous, Slurries 6. Aditif Khusus: Flocculant, Corrosion
Control, Defoamer, pH Control, Lubricant
Majalah World Oil setiap beberapa sekali tahun menerbitkan edisi
khusus Drilling Fluids Products Files yang memuat nama perusahaan,
nama bahan kimia lumpur yang diproduksi serta fungsinya
masing-masing dari seluruh Dunia. Dalam Edisi tahun 2000 tercatat
lebih dari 100 perusahaan dengan ribuan merk dagang
produk-produknya.
Di Indonesia sebagian produk-produk itu diimport dan sebagian
diproduksi dalam negeri.
Mud Engineering dan Know How
Nampak dari uraian diatas bahwa untuk membuat program, formulasi
serta pengelolaan serta evaluasi performance lumpur pemboran
diperlukan pengetahuan dan keahlian tersendiri.
Mud Engineering adalah keahlian rekayasa dibidang lumpur
pemboran yang berbasis ilmu-ilmu geologi, kimia, mekanikan fluida
dan perminyakan. Cabang Engineering ini telah tumbuh bersama dengan
keahlian-keahlian lain dalam industri pemboran minyak dan gas bumi
dan proses alih teknologinya ke Indonesia sudah berjaalan sejak
tahun tujuh puluhan. Disamping harus merekrut dan mendidik Mud
Engineers, prusahaan lumpur juga harus memiliki laboratorium baik
untuk penyiapan program lumpur menggunakan pilot testing,
monitoring kwalitas lumpur dilapangan maupun untuk meneliti
kwalitas produk-produk yang akan dipakai.
Pengetahuan tentang lumpur pemboran bukan hanya harus dikuasai
oleh perusahaan Lumpur (Service Company) tetapi juga oleh Oil
Company serta Drilling Contractor. Perlu diketahui bahwa meskipun
Mud Company memiliki tangggung jawab yang besar, peralatan seperti
Mud Pump, Solid Control Equipment adalah milik dan dioperasikan
oleh Drilling Contractor. Program Lumpur dapat gagal apabila kedua
pihak tersebut tidak memberikan kerjasama yang cukup.
Biaya Lumpur (Mud Cost)
Dibandingkan dengan jumlah biaya keseluruhan sebuah sumur, biaya
lumpur hanyalah berkisar sekitar 8 10%. Biaya-biaya lain
diantaranya:Sewa Menara Bor (Rig Rental Cost),
-
Pemakaian Pahat (Bit Cost), Pemakaian Pipa Serubumbung (Casing
& Tubing Cost), Biaya Semen (Cementing Cost), Logging Cost
dsb.
Namun demikian lumpur dapat memberikan pengaruh sampai 60 70%
terhadap jumlah biaya tersebut. Formulasi dan penanganan lumpur
yang tidak benar dapat mengakibatkan biaya keseluruhan membengkak.
Sebagai contoh, kadar padatan (solid content) yang tak terkontrol
menyebabkan kendala-kendala sbb:
1. Merangsang terjadinya stuck pipe (pipa terjepit) sehingga
operasi pemboran terhenti dan Rig Rental Cost naik ditambah biaya
melepasken jepitan,
2. Berat jenis Lumpur naik melebihi yang diperlukan, kemungkinan
terjadi lost circulation yang juga akan menghentikan pemboran,
menaikkan Rig Cost ditambah biaya pengatasannya makan yang cukup
besar.
3. Kecepatan pemboran rendah, biaya pemakaian pahat (bit Cost)
naik
Performance Lumpur yang rendah bahkan dapat berakibat fatal,
misalnya bila sampai terjadi blow-out, atau pori-pori formasi
tersumbat sehingga sumur tidak dapat diproduksi.
-
DIAGRAM SIRKULASI LUMPUR
-
LUMPUR PEMBORAN (DRILLING FLUID, MUD) Fluida 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. Fungsi lumpur dalam suatu operasi pemboran
antara lain adalah sebagai berikut :
1. Mengangkat cutting ke permukaan. 2. Mendinginkan dan melumasi
bit dan drill string. 3. Memberi dinding lubang bor dengan mud
cake. 4. Mengontrol tekanan formasi. 5. Membawa cutting dan
material-material pemberat pada suspensi bila sirkulasi lumpur
dihentikan sementara. 6. Melepaskan pasir dan cutting
dipermukaan. 7. Menahan sebagian berat drill pipe dan cutting
(bouyancy efect). 8. Mengurangi effek negatif pada formasi. 9.
Mendapatkan informasi (mud log, sampel log). 10. Media logging.
Komposisi lumpur pemboran. Komposisi lumpur pemboran ditentukan
oleh kondisi lubang bor dan jenis formasi yang
ditembus oleh mata bor. Ada dua hal penting dalam penentuan
komposisi lumpur pemboran, yaitu :
Semakin ringan dan encer suatu lumpur pemboran, semakin besar
laju penembusannya. Semakin berat dan kental suatu lumpur pemboran,
semakin mudah untuk mengontrol kondisi
dibawah permukaan separti masuknnya fluida formasi bertekanan
tinggi (dikenal sebagai "kick"). Bila keadaan ini tidak dapat
diatasi maka akan menyebabkan semburan liar (blowout).
Lumpur umumnya campuran dari tanah liat (clay), biasanya
bentonite, dan air yang digunakan untuk membawa cutting ke atas
permukaan. Lumpur berfungsi sebagai lubrikasi dan medium pendingin
untuk pipa pemboran dan mata bor. Lumpur merupakan komponen penting
dalam pengendalian sumur (well-control), karena tekanan
hidrostatisnya dipakai untuk mencegah fluida formasi masuk ke dalam
sumur. Lumpur juga digunakan untuk membentuk lapisan solid
sepanjang dinding sumur (filter-cake) yang berguna untuk mengontrol
fluida yang hilang ke dalam formasi (fluid-loss).
Sistem yang paling penting di rig adalah sistem sirkulasi lumpur
pemboran. lumpur pemboran dipompakan ke dalam pipa bor yang akan
disemprotkan keluar melalui nozzle pada pahat dan kembali ke
permukaan melalui ruang antara pipa dan lubang. Lumpur pemboran
akan mengangkat potongan-potongan batu yang dibuat oleh pahat
(disebut cuttings) ke permukaan. Hal ini mencegah penumpukan serbuk
bor di dasar lubang. selama pemboran, lubang sumur selalu penuh
terisi lumpur pemboran untuk mencegah mengalirnya fluida seperti
air, gas atau minyak dari batuan bawah tanah ke lubang sumur.
Jika minyak atau gas dapat mengalir ke permukaan saat pemboran,
akan menyebabkan kebakaran. Bahkan jika hanya air yang mengalir
saja dapat menggugurkan lubang dan membuat kita kehilangan sumur.
dengan adanya lumpur pemboran, fluida ini tertahan berada di dalam
batuan. pemboran sumur di lepas pantai hampir sama dengan pemboran
di daratan. Untuk sumur wildcat di lepas pantai, rig dinaikkan di
atas barge, anjungan (platform) terapung, atau kapal yang dapat
berpindah. apabila lapangan lepas pantai sudah ditentukan,
-
anjungan (platform) produksi akan dipasang untuk membor
sumur-sumur lainnya dan memproduksi migas.
Karena lumpur pemboran menjaga agar migas tetap berada di dalam
batuan, cadangan migas bawah tanah pun dapat dibor tanpa
mengindikasikan adanya migas, sehingga diperlukan evaluasi sumur
dengan cara menurunkan peralatan rekam wireline. Truk alat rekam
dipanggil, menurunkan tabung berisi instrumen yang disebut sonde ke
dalam lubang sumur. ketika sonde diangkat keluar lubang, instrumen
akan merekam secara elektrik, suara dan radioaktif sifat-sifat
batuan dan fluida yang dilaluinya. Pengukuran ini direkam pada
kertas panjang bergaris yang disebut well log. well log ini memberi
informasi tentang komposisi lapisan batuan, pori-pori, dan fluida
yang mungkin ada di dalamnya.
Dari hasil pembacaan well log, sumur dapat saja ditutup dan
ditinggalkan sebagai sumur kering atau diselesaikan untuk
diproduksikan. pemasangan pipa produksi adalah cara awal
menyelesaikan sumur. untuk memasang pipa, pipa baja panjang yang
bergaris tengah besar (disebut selubung atau casing) dimasukkan ke
dalam sumur. Semen basah dipompakan ke dalam ruang antara casing
dan dinding sumur hingga mengeras untuk menjaga lubang sumur. pada
kebanyakan sumur, pemasangan casing bertahap yang disebut casing
program dilakukan sebagai berikut: bor sumur, pasang casing, bor
lebih dalam, pasang casing lagi, bor lebih dalam lagi, dan pasang
casing lagi.
Fungsi Lumpur Pemboran Menurut Preston L. Moore (1974), lumpur
pemboran mulai dikenal pada sekitar tahun
1900-an bersamaan dengan dikenalnya pemboran rotari. Pada
mulanya tujuan utama dari lumpur pemboran adalah untuk mengangkat
serbuk bor secara kontinyu. Dengan berkembangnya zaman, banyak
fungsi-fungsi tambahan yang diharapkan dari lumpur pemboran. Banyak
additif dengan berbagai fungsi yang ditambahkan kedalamnya,
menjadikan lumpur pemboran yang semula hanya berupa fluida
sederhana menjadi campuran yang kompleks antara fluida, padatan dan
bahan kimia.
Dari adanya perkembangan dalam penggunaan lumpur hingga saat
ini, fungsi-fungsi utama dari lumpur pemboran yang diharapkan
adalah sebagai berikut:
1) Mengendalikan tekanan formasi. 2) Mengangkat serbuk bor
kepermukaan dan membersihkan dasar lubang bor. 3) Memberi dinding
pada lubang bor dengan mud-cake. 4) Melumasi dan mendinginkan
rangkaian pipa pemboran. 5) Menahan padatan dari formasi dan
melepaskannya dipermukaan.
Masing-masing fungsi akan dijelaskan satu persatu. Dan dalam
penulisan ini yang berkaitan erat dengan judul penulisan adalah
fungsi yang nomor kedua dari kelima fungsi utama dari lumpur
pemboran tersebut.
1. Mengendalikan Tekanan Formasi Tekanan formasi umumnya adalah
sekitar 0,465 psi/ft. Pada tekanan yang normal, air
dan padatan pada pemboran telah dapat untuk menahan tekanan
formasi ini. Untuk tekanan yang lebih kecil dari normal
(sub-normal) densitas lumpur harus diperkecil supaya perolehan
hilang lumpur atau loss circulation tidak terjadi. Tetapi
sebaliknya untuk tekanan yang lebih besar dari tekanan normal maka
penambahan barite sebagai pemberat perlu dilakukan.
2. Mengangkat Serbuk Bor ke Permukaan dan Membersihkan Dasar
Lubang Bor. Pembersihan lubang bor adalah fungsi pokok dari lumpur
pemboran. Fungsi ini juga
paling sering dilalaikan dan salah dinterpretasikan. Serbuk bor
biasanya mempunyai SG sekitar 2,3 samapai 3,0 dan rata-rata adalah
2,5. Jika serbuk bor lebih berat dari lumpur, maka serbuk bor akan
jatuh dengan kecepatan yang disebut dengan kecepatan slip.
-
Kecepatan slip dari serbuk bor dalam aliran fluida, dipengaruhi
secara langsung oleh sifat fisik lumpur antara lain kekentalan
fluida. Jadi jika kecepatan lumpur di annulus dibatasi oleh
kemampuan pompa atau pembesaran lubang, maka lumpur perlu
dikentalkan untuk mengurangi kecepatan slip serbuk bor agar lubang
bor tetap bersih. Keberhasilan pengangkatan juga dipengaruhi oleh
luasan permukaan atau bentuk daripada partikel serbuk bor, semakin
besar luasan dari partikel, maka gaya angkat fluida meneruskan
tenaga dorong dari pompa akan semakin bagus sehingga kecepatan slip
serbuk bor juga bisa dikurangi dengan memperbaiki sifat-sifat fisik
lumpur, disamping itu juga mengoptimalkan tekanan pemompaan. Bentuk
fisik daripada partikel serbuk bor tergantung juga kepada jenis
formasi yang ditembus.
Pada aliran laminer kecepatan fluida pada sisi dinding lubang
bor sangatlah kecil sehingga efek torsi mudah terjadi karena ujung
alirannya yang parabolik, hal ini akan menyebabkan serbuk bor mudah
jatuh lagi ke dasar lubang bor, ini akan dapat menghambat
berhasilnya pengangkatan serbuk bor. Pengangkatan serbuk bor akan
mendapatkan hasil yang lebih bagus dengan menggunakan aliran
turbulen, karena distribusi kecepatannya datar bukan parabolik
seperti pada aliran laminer.
Kekurangannya adalah mudah terjadi pengikisan lubang bor bila
formasi yang ditembus tidak kompak, hal ini akan mengakibatkan
runtuhnya dinding lubang bor yang menyebabkan semakin mengendapnya
serbuk bor dan tidak terangkatnya serbuk bor dengan baik.
Lumpur dasar air dapat dikentalkan dengan menambahkan bentonite,
dengan menambahkan banyak padatan, dengan flokulasi padatan atau
dengan additif khusus. Jadi ada beberapa pilihan, dan penentuan
pilihan tergantung dari tujuan lain yang ingin dicapai. Bentonite
adalah pilihan yang murah, tetapi jika ada masalah hilang air, maka
harus ditambah pengencer untuk mencegah flokulasi.
Hasil yang didapat mungkin hanyalah sedikit penambahan pada
kapasitas pengangkatan dan masalah dalam lubang tetap terjadi.
Penambahan banyak padatan akan menaikkan densitas, pilihan ini
tidak dianjurkan jika tidak digunakan untuk tujuan mengontrol
tekanan. Penerapan flokulasi lumpur adalah pilihan yang mudah dan
murah, tetapi juga dibatasi oleh masalah hilang air. Additif khusus
mungkin merupakan pilihan yang paling tepat, tetapi hal ini akan
menaikkan biaya lumpur.
Lumpur pemboran yang baik untuk pembersihan dasar sumur apabila
memiliki karakteristik mengencer akibat gesekan (shear thining)
yang baik, karena semakin bersih lubang bor berarti semakin bagus
pula pengangkatan serbuk bornya sampai kepermukaan.
3. Memberi dinding Pada Lubang Bor Dengan Mud Cake. Lumpur akan
membuat mud cake atau lapisan zat padat tipis didinding formasi
permeabel (lulus air), pembentukan mud cake ini akan menyebabkan
tertahannya aliran fluida masuk ke formasi (adanya aliran yang
masuk yaitu cairan plus padatan menyebabkan padatan
tertinggal/tersaring). Mud Cake yang dikehendaki adalah mud cake
yang tipis karena dengan demikian lubang bor tidak dipersempit dan
cairan tidak banyak yang hilang. Sifat wall building ini dapat
diperbaiki dengan penambahan :
a. Sifat koloid drilling mud dengan bentonite. b. Memberi zat
kimia untuk memperbaiki distribusi zat padat dalam lumpur dan
memperkuat
mud cake.
4. Melumasi dan Mendinginkan Pahat. Panas yang ditimbulkan
terjadi karena gesekan pahat serta drillstring dengan formasi.
Konduksi formasi umumnya kecil, sehingga sukar sekali
menghilangkan panas dalam waktu cepat, tetapi umumnya dengan adanya
aliran lumpur telah cukup untuk mendinginkan sistem
-
serta melumasi pahat. Umur pahat bisa lebih lama sehingga biaya
pergantian pahat bisa ditekan, karena dengan tertembusnya formasi
yang cukup keras, kalau tidak terlumasi dengan baik, bit akan cepat
tumpul sehingga daya tembusnya menjadi lambat dan memperlambat
proses pemboran.
5. Menahan Padatan Dari Formasi dan Melepaskannya di Permukaan.
Lumpur pemboran yang baik mempunyai sifat tixotropi yang
menyebabkan partikel-
partikel padatan dapat dibawa sampai kepermukaan, dan menahannya
didalam lumpur selama sirkulasi berhenti. Kemampuan lumpur untuk
menahan serbuk bor selama sirkulasi dihentikan terutama tergantung
terhadap gel strength, dengan cairan menjadi gel tekanan terhadap
gerakan serbuk bor kebawah dapat dipertinggi. Serbuk bor dapat
ditahan agar tidak turun kebawah, karena bila ia mengendap dibawah
bisa menyebabkan akumulasi serbuk bor dan pipa akan terjepit.
Selain itu ini akan memperberat kerja pompa untuk memulai sirkulasi
kembali. Tetapi gel yang terlalu besar akan berakibat buruk juga,
karena akan menahan permbuangan serbuk bor dipermukaan (selain
pasir). Penggunaan alat seperti desander dan shale shaker dapat
membantu pengambilan serbuk bor dari lumpur dipermukaan. Patut
ditambahkan bahwa pasir harus dibuang dari lumpur karena sifatnya
yang abrassive pada pompa, sambungan-sambungan
Pemeliharaan Pompa-pompa di Rig Pemboran Pompa lumpur adalah
suatu alat untuk memompakan cairan dengan mengubahtenaga
mekanis menjadi tenaga hidrolis. Fungsinya untuk memberikan
dayahidrolis berupa tekanan dan volume aliran/debit lumpur, dengan
mengalirkanlumpur dari tangki melalui manifold stand pipe masuk ke
drill string, menuju ke nozzle pahat dengan mengefektifkan jet
velosity-nya. Kemudian dengan tekananyang dihasilkan oleh pompa
lumpur, cairan pemboran akan membawa serbuk bordari dasar lubang
menuju permukaan melalui annulus.
Sedangkan prinsip kerja pompa triplex single acting itu sendiri
adalahdengan satu kali gerakan bolak-balik akan menghasilkan satu
kali kerja. Dimana pada saat piston bergerak ke belakang terjadi
langkah pengisapan sehingga liner terisi oleh cairan. Karena pompa
triplex bekerja cepat maka pengisian liner dilakukan oleh pompa
centrifugal sebagai super charging-nya. Sedangkan pada saat piston
bergerak ke depan, maka terjadi langkah penekanan (discharge)
sehingga volume cairan yang ada di salam liner terdorong keluar
menuju discharge manifold.
Tipe Lumpur 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/ sistim lumput yang berbeda-beda
pula, seperti :
1) Sistim Lumpur Tak Terdispersi (Non Dispersed). Termasuk
diantaranya lumpur tajak untuk permukaan dan sumur dangkal dengan
treatment yang sangat terbatas.
2) Sistim Lumpur Terdispersi untuk sumur yang lebih dalam yang
membutuhkan berat jenis yang lebih tinggi atau kondisi lubanh yang
problematis. Lumpur perlu didispersikan menggunakan dispersant
seperti senyawa Lignosulfonat, Lignite serta Tannin
3) Lime Mud (Calcium Treated Mud), sistim Lumpur yang
mengandalkan ion-ion Calcium untuk melindungi lapisan formasi shale
yang mudah runtuh karena me-nyerap air.
4) Sistim Lumpur Air Garam yang mengandalkan larutan garam
(NaCl, KCl)) untuk mengurangi pembasahan formasi oleh air.
5) Sistim Lumpur Polymer yang mengandalkan polymer-polymer
seperti Poly Acrylate, Xanthan Gum, Cellulosa untuk melindungi
formasi dan mencegah terlarutnya cuttings
-
kedalam lumpur bor. Sistim ini dapat ditingkatkan kemam-puannya
dengan menambahkan daram KCl atau NaCl, sehingga sistim ini disebut
Salt Polymer System.
6) Oil Base Mud. Untuk membor lapisan formasi yang sangat peka
terhadap air, digunakan sistim 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. Sistim Lumpur ini Sistim Lumpur ini
sangat handal melindungi desintefrasi formasi, tahan suhu tinggi,
akan tetapi kecuali mahal juga kurang ramah lingkungan
7) Sistim Lumpur Synthetis menggunakan fluida sintetis dar jenis
ester, ether, dan poly alha olefin, untuk menggantikan minyak
sebagai medium pelarut. Lumpur ini sekwaalitas dengan Oil Based
Mud, ramah lingkungan, akan tetapi dianggap teralu mahal.
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 tesebut 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):
Phosphates, Lignosulfonate, Lignite, Poly Acrylate 4) Filtrat
Reducers : Starch, CMC, PAC, Acrylate, Bentonite, Dispersant 5)
Lost Circulation Materials : Granular, Flake, Fibrous, Slurries 6)
Aditif Khusus: Flocculant, Corrosion Control, Defoamer, pH Control,
Lubricant
TECHNOLOGI LUMPUR PEMBORAN
Pengantar
Lumpur Pemboran (Drilling Fluid, Drilling Mud) merupakan salah
satu sarana pentingdalam operasi pemboran sumur-sumur minyak dan
gas bumi untuk mencapai target yangdirencaanakan. Ia berupa larutan
(suspensi) berbagai bahan kimia dan mineral didalam air atau minyak
dengan komposisi tertentu, sehingga nampak seperti lumpur dan
karena itudiberi nama lumpur pemboran. Lumpur bor ini bekerja
dengan jalan disirkulasikan meng-gunakan pompa lumpur (Mud Pump)
yang kuat, masuk kedasar lubang melalui pipa bor dan naik
kepermukaan melalui annulus (ruang antara pipa bor dan dinding
sumur) sambilmembawa tahi bor (cuttings). Dipermukaan terdaapat
tangki-tangki pengendap dan alat-alat pemisah (Solid Control
Equipment) untuk memisahkan dan membersihkan lumpur dari cuttings,
untuk kemudian disrkulasikan kembali kedalam lubang bor. Tekanan
dari pompa oleh lumpur ditransformasikan menjadi energi hydraulik
yang dipakai untuk men- jalankan fungsi fungsi external seperti
mengankut
-
cutting, membersihkan bit, memutar mud motor dalam pemboran
berarah. Disamping itu lumpur juga memiliki potensi energiyang
berasal dari bahan-bahan kimia dan mineral yang dikandungnya
(potensi fisiko-kimia) untuk menjalankan fungsi internal seperti
menigkatkan kekentalan, berat jenis( tekanan hydros ta t is) ,
enkapsulas i (mencegah di s inegrasi ) , gel s t rength (mencegah
pengendapan cutting) dsb.
Fungsi Utama Lumpur Bor 1. Mengangkat cutting dari dalam lubang
bor dan mengendapkannya ketika dipermukaan.
Cutting/kotoran harus diangkat dan dibersihkan dari dasar lubang
bor agar mata bor beserta rangkaiannya tidak terjepit akibat
penumpukan cutting di dalam lubang. Kemudian cutting tersebut akan
diendapkan di settling sump atau bak pengendapan Lumpur yang ada
(dibuat) di permukaan tanah.
2. Mendinginkan mata bor/bit. Salah satu effect dari putaran dan
tekanan yang dialami mata bor adalah terjadinya panas. Jika tidak
ada pendingin, maka mata bor akan terbakar.
3. Meminimalkan gesekan antara pipa bor dengan dinding lubang
bor. Lumpur pemboran mengisi lubang annulus, yaitu ruangan antara
rangkaian pipa bor dengan dinding lubang. Jadi lumpur akan
berfungsi sebagai lubrikasi atau pelumas sehingga mengurangi
gesekan antara pipa dengan dinding lubang bor.
4. Menahan dinding lubang bor agar tidak runtuh. Agar dinding
lubang bor tidak runtuh maka tekanan lubang bor harus lebih besar
dari pada tekanan formasi. Jika tekanan dari formasi lebih besar
dari tekanan lubang bor, maka dinding lubang bor akan runtuh
(collapse). Lumpur pemboran akan menjaga agar tekanan lubang bor
lebih besar dari tekanan formasi.
5. Sebagai media informasi. Dari sirkulasi & cutting yang
keluar, kita bisa mengetahui formasi batuan yang dibor.
6. Menahan cutting agar tidak mengendap ke dasar lubang bor
ketika sirkulasi berhenti.
-
Pada saat sirkulasi berhenti, misalnya saat mengambil inner tube
atau menyambung pipa maka Lumpur pemboran akan menahan/menghambat
pengendapan kembali kotoran/cutting ke dasar lubang bor. Kecepatan
pengendapan cutting ini tergantung dari kekentalan lumpur pemboran,
berat jenis cutting dan besar butir cutting tersebut.
Karakeristik Lumpur Bor
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 diperlukankalau sirkulasi terhenti
karena kerusakan pompa misalnya, cuttings tetap tersangga tidak
turun kedasar sumur dan meyebabkan pipa terjepit.Karakteristik
utama lumpur yang diperlukan untuk menjalankan fungsinya adalah
MudWeight (berat jenis) yang akan memberikan tekanan hydostatis
kepada lumpur yang di- perlukan untuk mengimbangi tekanan formasi
agar tidak terjadi blow-out ataupun hilangsirkulasi. Untuk itulah
ditambahkan Barit sebagai bahan pemberat (weighting
materials).Lumpur pemboran juga mempunyai karakeristik filtrasi
tertentu dimana bila ia kontak dengan dinding lubang bor sebagian
air dari lumpur tersebut akan tersaring menembusdinding tersebut,
sedangkan partikel partikel padatnya akan membentuk lapisan
tipis(filter 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 ole lumpur
bor agar ia mampu mengangkutcutting kepermukaan. Gel strength juga
merupakan karakteristik lumpur yang pentingyang mempengaruhi
kemampuan membersihkan lubang dan mencegah pengendapandrill
cuttings kedasar lubang.Kadar padatan (solid content) terutama yang
bersifat bentonitik (clay solids) yang berasaldari cutting yang
terdispersi kedalam lumpur sangat berpengaruh terhadap kecepatan
pemboran, pemakaian pahat, serta waktu pemboran. Solid content
secara keseluruhankecuali memperlamabat kecepatan bor, juga
merangsang terjadinya jepitan pipa,menaikkan berat jenis yang tidak
perlu serta menyebabkan kerusakaan pada formasi.Itulah sebabnya
peralatan pebbersih (solim control equipment) seperti shale
shaker,desander, desilter harus berfungsi
-
maksimal agar program lumpur dapat berhasil.Dengan kata lain
lumpur bor harus memiliki sifat alir (rheologi) dan filtrasi
yangdibutuhkan untuk menjalankan fungsinya.
Type-type Lumpur Pemboran. Sesuai dengan lithologi dan
stratigrafi yang berbeda-beda untuk setiap lapangan, sertatujuan
pemboran yang berbeda-beda (eksplorasi, pengembangan, kerja ulang)
kitamengenal type/ sistim lumput yang berbeda-beda
pula.seperti:
1. Sistim Lumpur Tak Terdispersi (Non Dispersed).Termasuk
diantaranya lumpur tajak untuk permukaan dan sumur dangkal
dengantreatment yang sangat terbatas.
2. Sistim Lumpur Terdispersi untuk sumur yang lebih dalam yang
membutuhkan berat jenis yang lebih tinggi atau kondisi lubanh yang
problematis. Lumpur perludidispersikan menggunakan dispersant
seperti senyawa Lignosulfonat, Ligniteserta Tannin
3. Lime Mud (Calcium Treated Mud), sistim Lumpur yang
mengandalkan ion-ionCalcium untuk melindungi lapisan formasi shale
yang mudah runtuh karena me-nyerap air.
4. Sistim Lumpur Air Garam yang mengandalkan larutan garam
(NaCl, KCl)) untuk mengurangi pembasahan formasi oleh air.
5. Sistim Lumpur Polymer yang mengandalkan polymer-polymer
seperti PolyAcrylate, Xanthan Gum, Cellulosa untuk melindungi
formasi dan mencegahterlarutnya cuttings kedalam lumpur bor. Sistim
ini dapat ditingkatkan kemam- puannya dengan menambahkan daram KCl
atau NaCl, sehingga sistim ini disebutSalt Polymer System.
6. Oil Base Mud. Untuk membor lapisan formasi yang sangat peka
terhadap air,digunakan sistim lumpur yang menggunakan minyak
sebagai medium pelarut.Bahan-bahan kimia yang dipakai haruslah
dapat larut atau kompatibel denganminyak., berbeda dengan bahan
kimia yang larut dalam air. Sistim Lumpur iniSistim Lumpur ini
sangat handal melindungi desintefrasi formasi, tahan suhutinggi,
akan tetapi kecuali mahal juga kurang ramah lingkungan.
7. Sistim Lumpur Synthetis menggunakan fluida sintetis dar jenis
ester, ether, dan poly alha olefin, untuk menggantikan minyak
sebagai medium pelarut. Lumpur ini sekwaalitas dengan Oil Based
Mud, ramah lingkungan, akan tetapi dianggapteralu mahal.
-
Bahan Kimia Lumpur Seperti kita ketahui, berbagai aditif berupa
bahan kimia (baik yang diproduksi khususuntuk keperluan lumpur
pemboran maupun bahan kimia umum) dan mineral dibutuhkanuntuk
memberikan karakeristik pada lumpur pemboran. Bahan-bahan tesebut
dapatdiklasifikasi sebagai berikut:
1. Viscosifiers (bahan pengental) seperti Bentonite, CMC,
Attapulgite dan polymer
2. Weighting Materials (Pemberat): Barite, Calcium Carbonate,
Garam2 terlarut.
3. Thinners (Pengencer): Phosphates, Lignosulfonate, Lignite,
Poly Acrylate 4. Filtrat Reducers : Starch, CMC, PAC, Acrylate,
Bentonite, Dispersant 5. Lost Circulation Materials : Granular,
Flake, Fibrous, Slurries 6. Aditif Khusus: Flocculant, Corrosion
Control, Defoamer, pH Control,
Lubricant
Majalah World Oil setiap beberapa sekali tahun menerbitkan edisi
khusus DrillingFluids Products Files yang memuat nama perusahaan,
nama bahan kimia lumpur yangdiproduksi serta fungsinya
masing-masing dari seluruh Dunia. Dalam Edisi tahun 2000tercatat
lebih dari 100 perusahaan dengan ribuan merk dagang
produk-produknya.Di Indonesia sebagian produk-produk itu diimport
dan sebagian diproduksi dalam negeri.
Mud Engineering dan Know How Nampak dari uraian diatas bahwa
untuk membuat program, formulasi serta
pengelolaanserta evaluasi performance lumpur pemboran diperlukan
pengetahuan dan keahl iantersendiri.
Mud Engineering adalah keahlian rekayasa dibidang lumpur
pemboran yang berbasisilmu-ilmu geologi, kimia, mekanikan fluida
dan perminyakan. Cabang Engineering initelah tumbuh bersama dengan
keahlian-keahlian lain dalam industri pemboran minyak dan gas bumi
dan proses alih teknologinya ke Indonesia sudah berjaalan
-
sejak tahun tujuh puluhan. Disamping harus merekrut dan mendidik
Mud Engineers, prusahaan lumpur juga harus memiliki laboratorium
baik untuk penyiapan program lumpur menggunakan pilot testing,
monitoring kwalitas lumpur
dilapangan maupun untuk meneliti kwalitas produk-produk yang
akan dipakai.Pengetahuan ten tang lumpur pemboran bukan hanya harus
dikuasai oleh perusahaanLumpur (Service Company) tetapi juga oleh
Oil Company serta Drilling Contractor. Perlud iketahui bahwa
meskipun Mud Company memil iki tangggung jawab yang besar ,
peralatan seperti Mud Pump, Solid Control Equipment adalah milik
dan dioperasikanoleh Drilling Contractor. Program Lumpur dapat
gagal apabila kedua pihak tersebut tidak memberikan kerjasama yang
cukup.
Biaya Lumpur (Mud Cost) Dibandingkan dengan jumlah biaya
keseluruhan sebuah sumur, biaya lumpur hanyalah berkisar sekitar 8
10%. Biaya-biaya lain diantaranya:Sewa Menara Bor (Rig RentalCost),
Pemakaian Pahat (Bit Cost), Pemakaian Pipa Serubumbung (Casing
& TubingCost), Biaya Semen (Cementing Cost), Logging Cost dsb.
Namun demikian lumpur dapat memberikan pengaruh sampai 60 70%
terhadap jumlah biaya tersebut. Formulasi dan penanganan lumpur
yang tidak benar dapat mengakibatkan biaya keseluruhan membengkak.
Sebagai contoh, kadar padatan (solid content) yang tak terkontrol
menyebabkan kendala-kendala sbb:
1. Merangsang terjadinya stuck pipe (pipa terjepit) sehingga
operasi pemboranterhenti dan Rig Rental Cost naik ditambah biaya
melepasken jepitan,
2. Berat jenis Lumpur naik melebihi yang diperlukan, kemungkinan
terjadi lostcirculation yang juga akan menghentikan pemboran,
menaikkan Rig Costditambah biaya pengatasannya makan yang cukup
besar.
3. Kecepatan pemboran rendah, biaya pemakaian pahat (bit Cost)
naik.
Performance Lumpur yang rendah bahkan dapat berakibat fatal,
misalnya bila sampaiterjadi blow-out, atau pori-pori formasi
tersumbat sehingga sumur tidak dapat diproduksi.
-
PENYEMENAN Penyemenan pada sumur pemboran adalah suatu proses
pencampuran (mixing) dan
pendesakan (displacement) bubur semen (slurry) melalui casing
sehingga mengalir ke atas melewati annulus di belakang casing
sehingga casing terikat ke formasi . Pada umumnya penyemenan
bertujuan untuk melekatkan casing pada dinding lubang bor,
melindungi casing dari masalah-masalah mekanis sewaktu pemboran
berlangsung (seperti torsi yang tinggi dan lain-lain), melindungi
casing dari fluida formasi yang bersifat korosif dan untuk
memisahkan zona yang lain di belakang casing. Penyemenan merupakan
faktor yang paling penting dalam operasi pemboran sehingga dapat
mereduksi kemungkinan-kemungkinan permasalahan secara mekanis
sewaktu melakukan pemboran pada trayek selanjutnya.
Menurut alasan dan tujuannya,penyemenan dapat dibagi menjadi dua
yaitu: Primary cementing (penyemenan utama) dan secondary cementing
(penyemenan yang kedua atau perbaikan). Primary cementing adalah
adalah proses penyemanan yang dilakukan pertama kali setelah casing
di turunkan ke dalam lubang bor. Sedangkan secondary cementing
adalah penyemenan yang dilakukan dikarenakan tidak sempurnanya
penyemenan pertama (gagal).
Penyemenan sumur digolongkan menjadi dua bagian : Pertama,
primary cementing, yaitu penyemenan pada saat sumur sedang dibuat.
Sebelum penyemenan ini dilakukan, casing dipasang dulu sepanjang
lubang sumur. Campuran semen (semen + air + aditif) dipompakan ke
dalam annulus (ruang/celah antara dua tubular yang berbeda ukuran,
bisa casing dengan lubang sumur, bisa casing dengan casing). Fungsi
utamanya untuk pengisolasian berbagai macam lapisan formasi
sepanjang sumur agar tidak saling berkomunikasi. Fungsi lainnya
menahan beban aksial casing dengan casing berikutnya, menyokong
casing dan menyokong lubang sumur (borehole). Kedua, remedial
cementing, yaitu penyemenan pada saat sumurnya sudah jadi.
Tujuannya bermacam-macam, bisa untuk mereparasi primary cementing
yang kurang sempurna, bisa untuk menutup berbagai macam lubang di
dinding sumur yang tidak dikehendaki (misalnya lubang perforasi
yang akan disumbat, kebocoran di casing, dsb.), dapat juga untuk
menyumbat lubang sumur seluruhnya. Semen yang digunakan adalah
semen jenis Portland biasa. Dengan mencampurkannya dengan air,
jadilah bubur semen (cement slurry). Ditambah dengan berbagai macam
aditif, properti semen dapat divariasikan dan dikontrol sesuai yang
dikehendaki.
-
Semen, air dan bahan aditif dicampur di permukaan dengan memakai
peralatan khusus. Sesudah menjadi bubur semen, lalu dipompakan ke
dalam sumur melewati casing. Kemudian bubur semen ini didorong
dengan cara memompakan fluida lainnya, seringnya lumpur atau air,
terus sampai ke dasar sumur, keluar dari ujung casing masuk lewat
annulus untuk naik kembali ke permukaan. Diharapkan seluruh atau
sebagian dari annulus ini akan terisi oleh bubur semen. Setelah
beberapa waktu dan semen sudah mengeras, pemboran bagian sumur yang
lebih dalam dapat dilanjutkan.
Macam-Macam Sistem Primary Cementing Terdapat beberapa sistem
dalam penyemenan utama, dan itu semua tegantung dari kondisi dan
jenis casing yang akan disemen. 1. Penyemenan Poor Boy Yaitu
penyemenan dengan menggunakan Tubing sebagai pengantar Cement
Slurry kedalam lubang sumur, biasanya dipakai untuk penyemenan
Stove Pipe dan Conductor Casing .Pada Stove Pipe dengan memasang
Pipa Tubing pada annulus lubang yang pertama dibor dengan Stove
Pipe, sedangkan untuk Conductor Casing dengan memasukkan Pipa
Tubing kedalam Casing dan digantung dengan Cementing Head.
2. Penyemenan Dengan Stinger Yaitu penyemenan dengan menggunakan
Stinger dan Drill Pipe (DP), sedangkan Shoe yang dipakai adalah
Duplex Shoe. Biasanya dipakai untuk penyemanan Conductor Casing
karena Casing ini memiliki ukuran diameter besar sehingga dengan
system ini diperlukan volume displace sedikit ( sepanjang DP) dan
waktunya lebih cepat 3 Penyemenan Perkins Yaitu penyemenan dengan
menggunakan Bottom dan Top Plug,pada ujung Casing dipasang Float
Shoe dan Float Collar, sedangkan pada puncak Casing dipasang Plug
Container/Cementing Head. Biasanya untuk penyemanan
Surface,Intermediate dan Production Casing. 4 Penyemenan Multi
Stage Yaitu penyemenan Casing dalam satu trayek dilakukan lebih
dari satu kali dengan cara bertahap/bertingkat, menggunakan
peralatan khusus yaitu DSCC, Plugs khusus, dan Float Collar khusus.
Pertimbangan dilakukan penyemenan Multi Stage adalah Casing yang
disemen panjang dan atau adanya zona loss pada lubang sumur
tersebut. Biasanya untuk penyemenan Intermediate dan Production
Casing.
-
Fungsi Semen Penyemenan adalah proses pendorongan bubur semen ke
dalam casing dan naik ke annulus yang kemudian didiamkan sampai
semen tersebut mengeras hingga mempunyai sifat melekat baik
terhadap casing maupiun formasi. Secara lebih spesifik, fungsi
penyemenan dalam suatu pemboran adalah : 1. Melindungi casing /
liner dari tekanan yang dating dari bagian luar casing yang dapat
menimbulkan collapse (mengkerut) 2. Mencegah adanya migrasi fluida
yang tidak diinginkan dari satu formasi ke formasi yang lain.
3. Melindungi casing dari fluida yang bersifat korosif
Untuk memenuhi Fungsi-fungsi tersebut di atas, maka semen
pemboran harus memenuhi beberapa syarat :
1. Semen setelah ditempatkan harus mempunyai kekuatan atau
strength yang cukup besar dalam waktu tertentu
2. Semen harus memberikan daya ikat casing dengan formasi yang
cukup baik. 3. Semen tidak boleh terkontaminasi dengan fluida
formasi ataupun dengan fluida pendorong. 4. Semen harus impermeable
(permeabilitas harus nol)
Komposisi Kimia Pembuatan Semen Semen yang digunakan dalam
industry perminyakan adalah semen Portland, kemudian dikembangkan
oleh joseph aspdin tahun 1824. Disebut Portland karena asal mula
bahannya berasal dari pulau Portland Inggris. Semen ini termasuk
semen hidrolis dalam arti akan mengeras apabila bertemu atau
bercampur dengan air. Semen Portland mempunyai 4 komponen mineral
utama, yaitu :
1.Tricalcium silicate (3CaO SiO2 ) Dinotasikan sebagai C3S yang
dihasilkan dari kombinasi CaO dan SiO2 da merupakan komponen
terbanyak dalam Portland semen, sekitar 40-45% untuk semen yang
lambat proses pengerasannya, dan 60-65% untuk semen yang cepat
proses pengerasannya. Komposisi ini memberikan strength yang
terbesar pada awal pengerasan. 2.Dicalcium Silicate (2CaO SiO2)
-
Dinotasikan sebagai C2S yang juga dihasilkan dari kombinasi CaO
dan SiO2, memberi pengaruh terhadap strength semen akhir. C2S
menghidrasi sangat lambat sehingga tidak berpengaruh dengan setting
time semen, tetapi sangat berpengaruh dalam kekuatan semen lanjut
dan kadarnya tidak lebih dari 20%.
3. Tricalcium Aluminate (3CaO Al2 O3 ) Dinotasikan sebagai C3A
yang terbentuk dari reaksi CaO dan AL2O3 kadarnya 15% untuk high
early Strength dan 3% untuk terhadap kandungan sulfate, namun
berpengaruh terhadap rheologi suspense dan membantu proses
pengerasan awal semen. 4.Tetracalcium Aluminoferrite (4CaO AL2O3
Fe2o3) Dinotasikan sebagai C3AF yang terbentuk dari reaksi
CaO2Al2O3 dan Fe2O3. Kadarnya tidak boleh lebih dari 24% untuk
semen yang tahan terhadap kandungan sulfate tinggi. Penambahan
oksida besi yang berlebihan akan menaikan kadar C4AF dan menurunkan
kadar C3A dan menurunkan panas hasil reaksi /hidrasi C2S dan
C3S.
Klasifikasi Semen API telah melakukan pengklasifikasian semen
kedalam beberapa kelas guna mempermudah pemilihan dan penggolongan
semen yang akan digunakan, pengklasifikasian ini berdasarkan pada
kondisi sumur, temperature, tekanan dan kandungan yang terdapat
pada fluida formasi. Klasifikasi semen yang dilakukan API terdiri
dari: Semen kelas A ini digunakan dari kedalaman 0 (permukaan)
sampai 6.000 ft. semen ini terdapat dalam tipe biasa (ordinary
type) saja, dan mirip dengan semen ASTM C-150 tipe I.
Semen kelas B digunakan dari kedalaman 0 sampai 6.000 ft, dan
tersedia dalam jenis yang tahan terhadap kandungan sulfat menengah
dan tinggi (moderate dan high sulfate resistant)
Semen kelas C digunakan dari kedalaman 0 sampai 6.000 ft, dan
mempunyai sifat high-early strength (proses pengerasannya cepat)
semen ini tersedia dalam jenis moderate dan high sulfate
resistant.
Semen kelas D digunakan untuk kedalaman dari 6.000 ft sampai
12.000 ft, dan untuk kondisi sumur yang mempunyai tekanan dan
temperature tinggi. Semen ini tersedia juga dalam jenis moderate
dan high sulfate resistant
-
Semen kelas E digunakan untuk kedalaman dari 6.000 ft sampai
14.000 ft, dan untuk kondisi sumur yang mempunyai tekanan dan
temperature tinggi. Semen ini tersedia juga dalam jenis moderate
dan high sulfate resistant
Semen kelas F digunakan untuk kedalaman dari 10.000 ft sampai
16.000 ft, dan untuk kondisi sumur yang mempunyai tekanan dan
temperature tinggi. Semen ini tersedia dalam jenis high sulfate
resistant.
Semen kelas G digunakan dari kedalaman 0 sampai 8.000 ft, dan
merupakan semen dasar. Bila ditambahkan retarder semen ini dapat
dipakai untuk sumur