Diktat Kuliah Lumpur Pemboran

8/10/2019 Diktat Kuliah Lumpur Pemboran

1/9

DIKTAT KULIAH

LUMPUR PEMBORAN

DRILLING FLUID )

GUS BUDI PR STY

TEKNIK GEOFISIKA

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL VETERAN

YOGYAKARTA

2014


2/9

LUMPUR PEMBORAN

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. Sistem sirkulasi pada dasarnya terdiri dari empat

komponen, yaitu :

1. Fluida pemboran (lumpur bor)

2. Tempat persiapkan

3. Peralatan sirkulasi

4. Conditioning area

A. 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.


3/9

B. 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.


4/9

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.

C. 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.


5/9

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 M embersihkan Dasar L ubang 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


6/9

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.


7/9

4. Melumasi dan M endinginkan 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 Dar i F ormasi 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

D. 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


8/9

bekerja cepat maka pengisian liner dilakukan oleh pompa centrifugal sebagai super

chargingnya.

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.

E. 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


9/9

sekwaalitas dengan Oil Based Mud, ramah lingkungan, akan tetapi dianggap teralu

mahal.

F. 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

SEMOG BERM NF T

Diktat Kuliah Lumpur Pemboran

Documents

Transcript of Diktat Kuliah Lumpur Pemboran