9

BAB IPENDAHULUAN

Lumpur pemboran disebut juga dengan Drilling Fluida dan lebih umum disebut dengan fluida pemboran. Lumpur memegang peranan penting dalam operasi pemboran minyak dan gas bumi maupun panas bumi. Fluida pemboran dipompa dari permukaan kedasar lubang melalui rangkaian pemboran. Keluar dari bit dan naik kembali ke permukaan malalui annulus rangkaian pemboran dengan diding lubang. Diwaktu perjalanan lumpur dari dasar lubang menuju permukaan, lumpur menggankat cutting dari dalam lubang.Fungsi utama dari sirkulasi lumpur pemboran adalah mengangkat cutting dari dasar lubang ke permukaan disaat operasi pemboran berlangsung. Penggunaan lumpur pemboran dalam operasi pengangkat cutting dari dalam ditemukan oleh Fauvalle seorang sarjana teknik perancis di tahun 1845.Lumpur merupakan Fluida yang dapat dipompakan, yang terdiri dari Fluida sebagai fasa yang utama, padatan yang reaktif untuk membuat kekentalan dan padatan untuk memberikan berat jenis dan additive untuk mengatur sifat-sifat lumpur. Sifat-sifat lumpur disesuaikan dengan sifat-sifat lapisan formasi yang akan ditembus agar tidak menimbulkan problem-problem dalam operasi pemboran. Pada mulanya orang hanya menggunakan air saja untuk mengangkat cutting. Lalu dengan berkembangnya pemboran, lumpur mulai digunakan. Untuk memperbaiki sifat-sifat lumpur, zat-zat kimia ditambahkan dan akhirnya ditambahkan pula udara dan gas untuk pemboran walaupun lumpur tetap bertahan.Lumpur pemboran mempunyai pengaruh yang penting dalam suatu operasi pemboran minyak, gas dan panas bumi. Kecepatan pemboran, efisiensi, keselamatan dan biaya pemboran sangat tergatung pada lumpur pemboran yang dipakai. Pada dasarnya fungsi utama lumpur pemboran adalah untuk:

1. Membersihkan dasar lubang bor.Formasi yang ditembus berupa serpihan-serpihan yang kecil yang disebut cutting. Cutting tersebut harus segera dikeluarkan agar tidak dibor kembali oleh bit. Cutting dibawah bit disemprotkan oleh lumpur dan di bawa keluar dari bawah bit. Pembersihan cutting dibawah bit tergantung pada: Viscositas lumpur Berat jenis cutting Berat jenis lumpur Ukuran cuttingBila viscositas lumpur kurang dari seharusnya, maka kemampuan lumpur untuk mengangkat cutting dari bawah bit menjadi rendah, sehingga sebagian dari cutting masih tertinggal dibawah. Berat jenis dan kecepatan aliran lumpur yang kecil akan menyebabkan daya angkutnya dan daya semprotnya berkurang. Ukuran cutting yang besar akan menyebabkan sulitnya cutting diangkat keluar.Bila cutting dibawah bit tidak segera diangkat maka cutting tersebut akan di gilas lagi oleh bit sehingga akan memperlambat pemboran. Dengan kata lain akan menurunkan rate of penetration.

2. Mengangkat serbuk bor ke permukaan.Dengan mensirkulasikan lumpur dari permukaan kedasar lubang melalui rangkaian pemboran dan naik ke permukaan melalui annulus antara rangkaian pemboran dengan dinding lubang. Perjalanan ini dari dasar lubang ke permurkaan sambil membawa cutting. Di permukaan lumpur akan mengalir melalui flow line menuju shale shaker, dan pada shale shaker cutting dipisahkan dari lumpur, cutting akan dibuang dan lumpur dimasukan ke tangki untuk disirkulasikan kembali. Pengangkatan cutting dari dasar lubang ke permukaan dipengaruhi oleh: Annular velocity Slip velocity Plastic velocity Jenis aliranAnnular velocity maksudnya kecepatan aliran di annulus, slip velocity maksudnya kecepatann cutting turun menuju dasar lubang, plastic velocity maksudnya viscositas plastik yang dipunyai lumpur. Cutting dapat diangkat kepermukaan jika annular velocity lebih besar dari slip vilosity, bila tidak cutting akan turun kedasar lubang. Akibatnya cutting akan menumpuk di dasar lubang dan menyebabkan pipa atapun bit terjepit.Annular velocity tergantung kepada kapasitas pemompaan, ukuran rangkain pemboran dan ukuran lubang. Sedangkan slip vilosity tergantung pada ukuran cutting, bentuk cutting dan berat jenis cutting.

3. Menahan tekanan formasiTakanan formasi harus dapat ditahan oleh lumpur, dimana tekanan hidrostatik lumpur harus lebih besar dari tekanan formasi. Bila tidak Fluida formasi akan masuk ke dalam lubang sumur dan peristiwa ini disebut kick. Tekanan hidrostatik lumpur tergantung pada berat jenis lumur dan tinggi kolom lumpur di dalam lubang.Fluida formasi bisa berupa minyak, gas,dan air. Fluida formasi yang masuk ke dalam disebut influx yang akan bergerak naik dan mendorong lumpur yang berada di lubang bor serta akan menyemburkannya kepermukaan. Pristiwa ini disebut dengan blow out atau semburan liar.Bila Fluida berupa gas atau minyak, dengan keadaan sedikit api maka akan terjadi kebakaran yang sangat dasyat dan ini merupakan kerugian yang terbesar dalam operasi pemboran. Api bisa berasal dari knalpot engine, pergesekan pasir dan pipa, pergesekan pasir dan lainnya.Tekanan Fluida formasi umumnya adalah disekitar 0,465 psi/ft kedalaman. Pada tekanan yang normal, air dan padatan pemboran telah cukup untuk menahan tekanan formasi. Untuk tekanan yang lebih kecil dari normal (subnormal), density lumpur harus diperkecil agar lumpur tak hilang ke formasi. Sebaliknya untuk tekanan yang lebih besar dari normal (lebih dari 0,465 psi/ft). Maka barite kadang kadang perlu ditambahkan untuk memperberat lumpur.

4. Menahan cutting dan material pemberat saat tidak ada sirkulasiDisaat lumpur tidak bersirkulasi atau pompa dimatikan, lumpur menahan cutting dan material pemberat dalam keadaan suspensi di dalamnya, dengan kata lain cutting dan material pemberat dalam kondisi mengambang di dalam lumpur.

5. Menahan dinding lubang supaya tidak runtuhTekanan hidrostatik yang diberikan lumpur terhadap dinding akan menahan dinding lubang agar tidak runtuh selama casing dipasang. Pada dinding lubang terbentuk lapisan padatan yang disebut dengan mud cake yang juga akan menahan dinding lubang supaya tidak runtuh.

6. Mengurangi torsi, drag dan pipe stickingRangkaian pemboran yang berputar akan menimbulkan torsi. Dengan adanya sirkulasi lumpur akan dapat mengurangi torsi akan yang terjadi, karena lumpur dapat bertindak sebagi pelumas. Untuk tujuan pelumasan maka biasanya lumpur ditambahkan dengan minyak diesel.Drag merupakan goncangan atau getaran yang terjadi disaat pencabutan rangkaian pemboran karena adannya tahanan dari dalam lubang atau bagian rangkaian pemboran yang menempel dengan dinding lubang. Dengan pelumasan yang baik torsi dan drag akan berkurang, selain itu kemungkinan pipa akan terjepit juga berkurang.

7. Sebagai media logging listrik Lumpur mengantarkan arus listrik dari transmitter keformasi dan arus listrik dihantar lagi ke receiver oleh lumpur. Lumpur air dapat bertindak sebagai penghantar (konduktor) listrik yang baik.

8. Lumpur sebagai media informasi Lumpur akan memberika informasi pada personel bahwa ada masalah yang terjadi di dalam lubang. Misalnya dengan mengecek tangki, jika terjadi mud gain maka lumpur di dalam tangki akan bertambah, namun jika lumpur di dalam tangki berkurang maka kemungkinan akan terjadi mud loss.

9. Lumpur sebagai tenaga penggerakUntuk directional drilling lubang dibelokan menggunakan down hole motor yang dipasang di atas bit. Untuk memutar rotor motor adalah tekanan atau dorongan dari lumpur. Sehingga lumpur sebagai tenaga penggerak Fungsi utama lumpur pemboran tersebut diatas ditentukan oleh komposisi kimia dan sifat fisik lumpur. Kesalahan dalam mengontrol sifat sifat fisik lumpur pemboran akan menyebabkan kegagalan dari fungsi lumpur pada gilirannya dapat menimbulkan hambatan pemboran (hole problem) dan akhirnya mengakibatkan kerugian yang sangar besar. Secara umum lumpur pemboran mempunyai empat komponen atau fasa: Fasa cair (cair atau minyak).Ini dapat berupa minyak atau air. Air dapat pula dibagi yaitu; air asin tak jenuh dan jenuh. Istilah oil base digunakan bila minyak lebih dari 95%. Invert emulsions mempunyai komposisi minyak anatra 50%-70% (sebagai fasa kontinu) dan air 30%-50% (sebagai fasa discontinue).a. Reaktif solids, yaitu padatan yang bereaksi dengan air membentuk koloid (clay).Padatan 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 da[at dihasilkan dari satu ton clay agar viscositas lumpurnya 15 cp. Untuk bentonite, yieldnya kira-kira 100 bbl/ton. Dalam hal ini bentonite mengabsorp air tawar pada permukaan pertikel-partikelnya, hingga kenaikan volumenya dampai 10 kali atau lebih, yang disebut swelling atau hidrasi. 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 viscositas pada lumpur. Untuk oil base mud, viscositas dinaikan dengan penaikan kadar air dan penggunaan asphalt. b. Inert solids (zat padat yang tak bereaksi).Barite (BaSO4) yang digunakan untuk menaikan density lumpupr ataupun galena atau bijih besi. Inert solids dapat pula berasal dari formasi-formasi yang dibor dan terbawah lumpur seperti chert, pasir atau clay-clay non swelling dan padatan-padatan seperti ini bukan disengaja unutk menaikkan density lumpur dan perlu dibuang secepat mungkin (bisa menyebabkan abrasi dan kerusakan pompa dll).c. Fasa kimia. Zat kimia merupakan bagian dari sistem yang digunakan untuk mengontrol sifat-sifat lumpur, misalnya dalam dispersion (menyebabkan partikel-partikel clay) atau flocculation (pengumpulan partkel-partikel clay). Efeknya terutama tertuju pada pengkoloidan clay yang bersangkutan. Banyak sekali zat kimia yang digunakan untuk menaikan viscositas, mengurangi water loss, mengontrol fasa kolois (disebut surface active agent).Zat-zat kimia yang mendisperse (dengan ini disebut thinner = menurunkan viscositas dengan mengencerkan) misalnya: Quobracho (dispersant) Phosphate Sodium Tannate (kombinasi caustic soda dan tannium) Lignosulfonates (bermacam-bermacam kayu pulp) Lignites Surfactant (surface active agents)

Sedangkan zat-zat kimia untuk menaikan viscositas misalnya adalah: CMC Starch Beberapa senyawa polimer

Zat-zat kimia bereaksi dan mempengaruhi lingkungan sistim lumpur tersebut misalnya dengan menetralisir muatan-muatan listrik clay, menyebabkan dispesion dan lain-lain.Sedangkan pengelompokan lumpur bor berdasarkan fasa Fluidanya, yaitu:1. Lumpur air tawar (Fresh water Mud).2. Lumpur air asin (Salt water Mud).3. Oil in water emulsion Mud.4. Oil base dan Oil base emulsion Mud.5. Gaseous drilling fluids.

Fluida yaang digunakan untuk pemboran dapat berupa :1. AirAir yang digunakan untuk Fluida pemboran dapat berupa air tawar maupun air asin. Bila yang digunakan air untuk Fluida pemboran lumpurnya disebut dengan water base mud. Bila berupa air tawar maka lumpurnya disebut fresh water mud sedangkan bila airnya berupa air asin maka disebut dengan salt water mud. Air tawar yang digunakan dapat di ambil dari sungai, danau, rawa, sumur, untuk operasi pemboran dilepas pantai digunakan air laut.

2. Minyak Bila minyak yang digunakan sebagai Fluida pemboran maka lumpurnya disebut dengan oil base mud. Di awal penggunaan oil base mud, minyak yang digunakan adalah crude oil, karena crude oil cepat melarutkan karet dan peralatan sirkulasi ada yang terbuat dari bahan karet maka crude oil diganti dengan minyak diesel.Namun saat ini penggunaan minyak diesel telah dilarang kerana merusak lingkungan. Terutama dipemboran lepas pantai ceceran minyak dapat membunuh biota laut, kalaupun digunakan di darat lumpur minyak tidak boleh mengalir keluar lokasi pemboran dan setelah pemboran selesasi, lumpur minyak harus dibersihkan dari lokasi. Sekarang digunakan minyak yang ramah terhadap lingkungan yaitu: mentor dan saraline. Lumpur minyak digunakan apabila water base mud banyak menimbulkan problem pemboran.

3. Gas Bila gas yang digunakan sebagai Fluida pemboran maka disebut dengan gasseous drilling fluid. Gasseous drilling fluid digunakan untuk pemboran yang berformasi lemah atau formasi yang sering terjadi hilang lumpur atau mud loss bila dibor. Umumnya operasi pemboran adalah overbalance drilling. Overbalance drilling adalah operasi pemboran dimana tekanan hidrostatik lumpur lebih besar dari pada tekanan formasi.Operasi pemboran yang digunakan gasseous drilling fluid umumnya adalah underbalance drilling. Tekanan hidrostatik lebih kecil dari tekanan formasi. Underbalance drilling selama operasi pemboran terjadi kick. Untuk itu dipasang rotating BOP dipermukaan untuk mencegah terjadi blowout. Gas yang diguanakan dapat berupa: Dry air Nitrogen Natural gas Foam Mist Lumpur pemboran dibuat dan digunakan sesuai dengan fungsinya dan sesuai dengan formasi yang hendak ditembus. Selama proses pemboran berlangsung, lumpur pemboran selalu dikontrol sifat-sifatnya terutama sifat fisik dan sifat kimianya.Lumpur pemboran sudah menjadi salah satu pertimbangan penting dalam mengoptimasikan operasi pemboran. Oleh karena itu untuk memelihara dan mengontrol sifatsifat fisik lumpur pemboran agar sesuai dengan yang diinginkan, maka perlu diketahui dasar-dasar operasi pemboran khususnya mengenai lumpur pemboran, yang meliputi beberapa acara praktikum, yaitu:1. Pengukuran densitas, sand content, dan pengukuran kadar minyak dalam lumpur pemboran.2. Pengukuran viskositas dan gel strength.3. Pengukuran tebal mud cake dan filtrasi.4. Analisa kimia lumpur pemboran.5. Kontaminasi lumpur pemboran.6. Pengukuran harga MBT (Methylene Blue Test).

1