BAB III TEKNIK PEMBORAN UNDERBALANCED 3.1. Konsep Underbalanced Drilling Underbalanced drilling (UBD) adalah metoda pemboran dimana tekanan kolom fluida pemboran yang dipakai akan lebih kecil daripada tekanan formasi, sehingga akan ada aliran gas, hidrokarbon dan air formasi kedalam sumur secara terus-menerus. Untuk mencapai kondisi underbalanced pada saat mengebor, perlu adanya peralatan yang menunjang dan pemilihan fluida yang cocok dengan kondisi reservoir. 3.1.1. Batasan Underbalanced Drilling Pada kenyataannya underbalance tidak selalu dapat dilakukan secara ekonomis, hal mengingat hal-hal seperti : 1. Kestabilan sumur akan terganggu dan lubang akan gugur sehingga menyebabkan peralatan terjepit. Jika serpih batuan terlampau besar untuk diangkat oleh aliran fluida di sumur, serpih akan terendapkan, biasanya terjadi diatas batas drill collar dengan drill pipe karena kecepatan mengangkat di annulus drill pipe mendadak mengecil dibandingkan dengan di anulus drill 55
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB III
TEKNIK PEMBORAN UNDERBALANCED
3.1. Konsep Underbalanced Drilling
Underbalanced drilling (UBD) adalah metoda pemboran dimana tekanan
kolom fluida pemboran yang dipakai akan lebih kecil daripada tekanan formasi,
sehingga akan ada aliran gas, hidrokarbon dan air formasi kedalam sumur secara
terus-menerus. Untuk mencapai kondisi underbalanced pada saat mengebor, perlu
adanya peralatan yang menunjang dan pemilihan fluida yang cocok dengan kondisi
reservoir.
3.1.1. Batasan Underbalanced Drilling
Pada kenyataannya underbalance tidak selalu dapat dilakukan secara ekonomis, hal
mengingat hal-hal seperti :
1. Kestabilan sumur akan terganggu dan lubang akan gugur sehingga menyebabkan
peralatan terjepit. Jika serpih batuan terlampau besar untuk diangkat oleh aliran
fluida di sumur, serpih akan terendapkan, biasanya terjadi diatas batas drill collar
dengan drill pipe karena kecepatan mengangkat di annulus drill pipe mendadak
mengecil dibandingkan dengan di anulus drill collar. Ini disebut sebagai cincin
lumpur atau “mud ring”.
2. Aliran air dapat menyebabkan beberapa hal, yaitu bila di bor dengan
menggunakan gas, air bisa membasahi serpih bor di sumur, sehingga serpih saling
melekat satu dengan yang lainnya, yang akhirnya dapat menyumbat anulus sumur
3. Terjadinya ledakan di dalam sumur, penggunaan udara pada UBD dapat menjadi
ancaman yang serius bila dijumpai cincin lumpur didalam sumur dengan tekanan
yang semakin meningkat, seperti hidrokarbon pada tekanan yang tinggi juga akan
meledak, sehingga udara dalam hal ini sering diganti dengan nitrogen ataupun gas
alam dalam upaya mengurangi terjadinya kebakaran.
55
56
4. Kesulitan pada MWD, biasanya MWD menggunakan media lumpur pemboran
konvensional dalam hal meneruskan pulse kepermukaan untuk mendapatkan data.
Pada pengeboran dengan menggunakan udara kering dan gas sebagai fluida
pemborannya akan sangat sulit sekali bila tidak menggunakan peralatan khusus
seperti EMWD (Electromagnetic Measurement While Drilling).
3.1.2. Identifikasi Underbalanced Drilling
Indikator Reservoir
Pemilihan suatu reservoir merupakan hal yang sangat penting diperhatikan
dalam operasi pelaksanaan metode pemboran underbalanced. Ketepatan pemilihan
reservoir dalam pemboran underbalanced bertujuan untuk mengurangi terjadinya
kerusakan formasi, meningkatkan laju produksi, mengurangi kehilangan fluida dan
penilaian evaluasi yang lebih baik. Oleh karena itu diperlukan suatu indikator
reservoir tertentu agar pemboran underbalanced ini memberikan keuntungan yang
lebih baik itu secara mekanik maupun secara ekonomi. Depleted reservoir, reservoir
fracture alami, formasi batuan keras, formasi dengan permeabilitas besar dan
formation damage.
a. Depleted Reservoir
Zona-zona bertekanan rendah (depleted reservoir) ini dapat menjadi penyebab
timbulnya masalah-masalah pemboran ketika menggunakan metoda pemboran
overbalanced. Masalah yang sering terjadi yaitu hilang lumpur (lost circulation)
dan terjepitnya pipa bor.
Dengan menggunakan opersai pemboran underbalanced masalah tersebut bisa
diatasi, selama menggunakan fluida pemboran, apakah dengan liquid atau gas.
Pada reservoir bertekanan rendah, fluida-fluida tersebut tidak dapat mencapai
pori-pori dan fracture. Fluida yang digunakan tersebut akan kembali bersama
dengan fluida formasi. Pada fracture karbonat atau batupasir yang consolidated,
influx dari hidrokarbon selama operasipembora underbalanced akan membantu
57
dalam menjaga hole cleaning dan mengurangi fluida pemboran yang hilang ke
formasi.
b. Reservoir Rekahan atau Vugular Formation
Reservoir dengan rekahan alami ini biasanya memperlihatkan hilang fluida
pemboran yang sangat besar. Kehilangan fluida ini akan membuat masalah
pemboran seperti well control atau memberikan terjadinya mechanical sticking.
Terjepitnya pipa bor bisa disebabkan oleh penggunaan fluida dengan metoda
overbalanced, dimana tekanan hidrostatik fluida pemborannya lebih besar dari
tekanan formasinya. Sedangkan pada opersai pemboran underbalanced dengan
tekanan yang didesain lebih kecil dari tekanan formasi, maka masalah terjepitnya
pipa dapat diatasi. Sehinggga reservoir rekah alami ini sangat tepat untuk
kandidat operasi pemboran underbalanced.
c. Formasi Batuan Keras
Ketika pemboran menembus formasi batuan keras, laju penekanannya (ROP)
akan menurun dan memperpendek bit life sehingga menyebabkan meningkatnya
biaya perawatan sumur.
Rendahnya ROP ini disebabkan oleh tekanan hidrostatik dari fluida pemboran
mendesak gaya terhadap batuan yang ditembus. Tipe pemboran dengan fluida
akan mempengaruhi laju penekanan. Dalam pemboran underbalanced densitas
fluidanya lebih kecil dari tekanan formasi. Oleh karena itu densitas fluida yang
kecil tidak menimbulkan perbedaan tekanan kedalam batuan, atau pengendapan
dari filter cake. Fluida pemboran underbalanced pada dasarnya merupakan
padatan yang bebas dan padatan tersebut tidak tergabung kembali kedalam sistem
sirkulasi menuju dasar lubang. Karena tekanan formasinya lebih besar dari
tekanan fluidanya, rendahnya energi yang dikeluarkan biasanya akan menaikkan
tambahan besarnya laju penetrasi. Pemboran underbalanced memerlukan beratan
yang rendah pada bit daripada pemboran conventional.
58
Menurunnya beban pada bearing yang dikaitkan dengan tingginya ROP akan
menghasilkan perbaikan pada bit life. Meningkatnya bit life akan mengurangi
biaya bit yang diperlukan untuk mengebor sumur dan mengurangi jumlah trip
yang diperlukan.
d. Formasi Dengan Permeabilitas Besar
Formasi yang mempunyai permeabilitas besar akan menghasilkan volume fluida
pori yang besar pula. Tingginya permeabilitas ini menunjukan besarnya ukuran
rongga pori, sehingga akan memperlihatkan indikasi terjadinya lost circulation
dan differential pipe sticking jika digunakan metoda pemboran overbalanced.
Oleh karena itu formasi ini sangat cocok untuk operasi pemboran underbalanced.
e. Formasi Damage
Untuk target formasi yang sangat rentan terhadap aktivitas pemboran,
penggunaan pemboran underbalanced menjadi suatu hal yang sangat tepat
diterapkan. Terutama sekali untuk sumur-sumur horisontal. Formasi yang
mengalami kerusakan ini bisa terjadi pada reservoir-reservoir rekahan (reservoir
fracture). Penurunan kerusakan formasi akan memperbaiki produktivitas sumur
secara ekonomi berpotensi jauh lebih besar karena pengaruh dari pemboran
underbalanced, bila dibandingkan dengan pemboran conventional.
Pencegahan terhadap keruskan formasi ini jauh lebih effektif daripada usaha
untuk memperbaikinya, dan pemboran underbalanced ini merupakan cara yang
alamai dalam pencegahan kerusakan formasi. Oleh karena itu pemboran
underbalanced ini bisa menjadi pilihan secara teknik yan semata-mata untuk
memberikan keuntungan pencegahan kerusakan formasi.
Keuntungan dan Kelemahan Metoda Underbalanced Drilling
Keuntungan Metode Underbalanced Drilling
59
Underbalanced Drilling (UBD) mempunyai kelebihan dibandingkan dengan
pemboran konvensional yang menggunakan fluida pemboran dengan gradien tekanan
lebih besar dibanding dengan tekanan formasi. Kelebihan-kelebihan tersebut adalah :
a. Mencegah Terjadinya Hilang Lumpur (Loss Circulation)
Kemungkinan pahat menembus zona subnormal pressure dimana terdapat lapisan
berpermeabilitas besar dan rekah-rekah. Bila hal ini terjadi besar kemungkinan
lumpur masuk ke formasi. Salah satu alternatifnya adalah dengan menurunkan
berat lumpur serendah mungkin, tetapi sifat-sifat fisik dan kimia untuk
mendukung pemboran masih terjaga. Bila dengan menggunakan air tawar ( =
8,33 ppg) dengan gradien tekanan hidrostatik 0,433 psi ternyata masih juga loss,
maka fluida pemboran dapat diperingan dengan menggunakan udara atau gas yang
dilarutkan pada fluida pemboran, bisa juga dengan menggunakan busa atau foam.
Jika formasinya ternyata sangat porus dan fluida di anulus tetap turun, maka fluida
pemboran di anulus ditarik dengan menggunakan peralatan separator yang
divakumkan dan digunakan rotation blow out preventer sebagai packer antara
lubang dengan udara luar.
b. Meningkatkan Laju Penembusan Pahat
Berdasarkan Gatlin 1960, faktor yang dapat meningkatkan laju penembusan pahat
pada batuan adalah:
Berat lumpur pemboran
Studi laboratorium dan lapangan memperoleh kesimpulan bahwa makin
ringan fluida pemboran yang dipakai, laju penembusan akan semakin
cepat, karena differential pressure, yaitu (ph - pf) akan semakin kecil bahkan
pada UBD differential pressure akan berharga negatif. Grafik pada Gambar
(3.1 a) dan (3.1 b) menunjukkan hubungan antara differential pressure (ph-pf)
dan laju penembusan (rate of penetration).
Kekuatan batuan (compressive strength)
60
Dengan menurunkan differential pressure, maka compressive strength batuan
akan menurun dan bit dapat dengan mudah menembus lapisan batuan.
c. Mencegah Terjadinya Pipa Terjepit (Differential Pipe Sticking)
Salah satu penyebab terjadinya pipa terjepit adalah lumpur pemboran yang terlalu
berat dan filtration loss yang besar dan menyebabkan mud cake tebal pada dinding
lubang bor. Dengan menggunakan fluida pemboran yang densitasnya relatif kecil,
maka kemungkinan pembentukan mud cake akan kecil dan kemungkinan pipa
terjepit karena masalah ini akan berkurang.
d. Mencegah Terjadinya Kerusakan Formasi (Formation Damage)
Salah satu penyebab kerusakan formasi (formation damage) adalah penggunaan
lumpur yang terlalu berat sehingga partikel padat (innert solid) masuk ke dalam
formasi produktif, akibatnya:
Menutup pori-pori formasi produktif
Meningkatkan water content pada formasi yang mengandung minyak
sehingga saturasi minyak menurun dan akhirnya di tempati oleh air.
Partikel clay pada formasi produktif mengembang dan menutup permeabilitas
formasi.
Dengan menggunakan densitas lumpur yang rendah, maka kerusakan formasi
dapat diminimalkan, dan pada akhirnya akan meningkatkan produktifitas formasi.
e. Meningkatkan Hasil Penilaian Formasi
Penilaian formasi berhubungan erat dengan kerusakan formasi. Bila kita
menggunakan lumpur berat, maka air filtrat dan padatan akan masuk ke dalam
formasi produktif. Sehingga terjadi perubahan saturasi minyak karena formasi yang
dijenuhi minyak akan berubah menjadi dijenuhi air, sehingga peralatan logging
yang dipakai merekam saturasi minyak akan terbaca mempunyai saturasi air.
61
f. Biaya Penggunaan Lumpur Pemboran Relatif Berkurang
Untuk menghindari terjadinya hilang lumpur, maka digunakan lumpur yang relatif
ringan dan tanpa menggunakan pemberat (unweight mud), maka biaya lumpur
(pengadaan weighting material, seperti barite) dapat diturunkan. kecuali apabila
menggunakan aerated mud, akan terjadi penambahan biaya pada peralatan injeksi
gas/udara ke dalam fluida pemboran.
Kelemahan Metoda Underbalanced Drilling
Selain mempunyai beberapa keuntungan, teknik underbalanced drilling juga
mempunyai beberapa aspek yang merugikan dalam penggunaannya (D.B. Bennion,
and F.B. Thomas., 1994) yaitu :
a. Aspek Keamanan
Karena tekanan fluida pengeboran lebih rendah daripada tekanan formasinya,
maka penggunaan teknik underbalanced drilling ini mempunyai resiko yang besar
terhadap terjadinya kebakaran, blow out dan ledakan dalam sumur.
b. Aspek Biaya
Penggunaan teknik ini secara ekonomis kadang bisa menjadi lebih mahal daripada
overbalanced drilling apabila menggunakan nitrogen untuk mengurangi berat dari
lumpur pengeborannya, terutama pada sumur horisontal atau formasi yang keras
sehingga laju penetrasinya menjadi rendah atau karena adanya masalah teknis pada
saat proses pengeboran dilakukan.
c. Aspek Kerusakan
62
Teknik underbalanced drilling tidak bisa menghilangkan kerusakan pada semua
reservoir karena setiap reservoir mempunyai mekanisme kerusakan tersendiri yang
unik.
3.1.3. Metoda Berdasarkan Model Operasinya
Menurut pelaksanaan operasinya metoda UBD ini dapat dibedakan menjadi
(Bambang Tjondro., 2000) :
a. Flow Drilling
Flow drilling adalah operasi pemboran dimana terdapat aliran fluida formasi ke
permukaan selama operasi pemboran berlangsung dan fluida pemborannya adalah
cairan tanpa gas. Dengan flow drilling akan ada cairan hidrokarbon, gas atau air ikut
naik keatas dengan drilling fluids dan akan dipisahkan dipermukaan.
Batas flow drilling adalah bagaimana aliran fluida dipermukaan bisa
ditanggulangi dengan peralatan yang ada. Bahkan permeabilitas besar, laju besar atau
bertekanan besar juga dapat dilakukan dengan flow drilling jika peralatan
permukaannya menunjang.
b. Snub Drilling
Snub drilling adalah operasi UBD yang menggunakan snubbing unit atau coil
tubing (CT). Metoda UBD jenis ini cocok bila diterapkan pada formasi dengan
tekanan yang besar.
c. Closed System
Closed System adalah metoda UBD dimana memiliki sistem peralatan
permukaan yang khusus, yaitu tertutup atau closed system. Ciri khususnya adalah
penggunaan separator empat fasa dan sistem tertutup untuk menanggulangi fluida
yang keluar dari sumur. Cocok untuk formasi yang mengandung H2S.