Paper Hidrolika Lumpur Pengeboran.docx

PAPER TEKNIK PENGEBORAN HIDROLIKA LUMPUR PENGEBORAN

DISUSUN OLEH

: 1. ISPARANI RAFIFAH. P

(03021181722026)

2. PALPIN OKI. P

(03021281722030)

3. LUTHFIA OKTA. F

(03021281722054)

4. RENDY ASHARI

(03021281722070)

5. SIGIT KURNIAWAN

(03021281722080)

KELAS

:B

KAMPUS

: INDRALAYA

TEKNIK PERTAMBANGAN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2018

HIDROLIKA LUMPUR PENGEBORAN

Sistem pemboran putar (rotary drilling) saat ini sudah maju sedemikian rupa. Diawal sistim rotary drilling Lumpur dimaksudkan untuk mengangkat serbuk bor (cuttings) dari dasar sumur ke permukaan saja. Tetapi dengan majunya teknologi, Lumpur mempunyai banyak fungsi dalam dunia pemboran dalam mengatasi problema-problema pemboran. Lumpur bor merupakan cairan yang berbentuk lumpur, dibuat dari percampuran zat cair, zat padat dan zat kimia. Zat cair disini sebagai bahan dasar agar lumpur yang terjadi dapat dipompakan. Zat padat ada dua macam yaitu untuk memberikan kenaikkan berat jenis dan untuk membuat lumpur mempunyai kekentalan tertentu. Sedangkan zat kimia dapat berupa zat padat maupun zat cair yang bertugas untuk mengontrol sifat-sifat lumpur agar sesuai dengan yang dinginkan. Sifat-sifat lumpur harus disesuaikan dengan kondisi lapisan yang akan ditembus. Karena lapisan-lapisan atau formasi-formasi yang akan ditembus atau dilalui oleh lumpur adalah bermacam-macam atau berubah-ubah, maka kita selalu mengubah-ubah sifat lumpur dengan menambahkan zat kimia yang sesuai. Untuk itu sifat-sifat lumpur harus selalu diukur, baik lumpur yang mau masuk ke dalam lubang maupun lumpur yang baru keluar dari dalam sumur.

A. Fungsi Lumpur Bor Sekarang lumpur mempunyai fungsi bermacam-macam, yaitu: 1. Mengangkat cuttings dari dasar lubang ke permukaan. 2. Menahan dinding lubang agar jangan runtuh selama pemboran berlangsung. 3. Melumasi dan mendinginkan bit dan rangkaian pemboran. 4. Mengontrol tekanan formasi. 5. Menahan cuttings dan material pemberat selama sirkulasi berhenti agar jangan turun. 6. Sebagai media logging. 7. Sebagai media informasi. 8. Sebagai tenaga penggerak. 9. Menahan sebagaian berat rangkaian pemboran. Pemboran menghasilkan lubang dan serpih bor (cuttings). Cuttings harus diangkat ke permukaan segera mungkin dan sebersih mungkin dari dasar lubang. Dengan jalan mensirkulasikan lumpur dari permukaan ke dalam lubang sumur dan kembali ke

permukaan, cuttings akan terangkat disaat lumpur berjalan dari dasar lubang ke permukaan. Selama pemboran berlansung dihindari agar dinding lubang jangan runtuh. Kalau runtuh maka rangkaian pemboran akan terjepit. Ini merupakan problema dalam dunia pemboran. Lumpur membentuk lapisan pada dinding lubang dan lumpur memberikan tekanan ke dinding lubang. Dengan ini maka dinding lubang dapat terhindar dari keruntuhan buat sementara. Untuk lubang yang sudah cukup dalam dinding lubang cenderung untuk runtuh, sehingga harus dipasang casing. Bit yang selalu bersentuhan dengan formasi disaat sedang membor, akan cepat aus bila tidak ada yang mendinginkan. Dengan adanya sirkulasi lumpur maka bit akan didinginkan . Lumpur juga bertindak sebagai pelumas, sehingga putaran dari rangkaian pemboran akan lebih baik. Formasi yang ditembus mempunyai tekanan. Adakalanya tekanan formasi tinggi dan adakalanya pula tekanan formasi lemah. Bila tekanan formasi tinggi, lumpur harus dapat melawan tekanan tersebut, sehingga tidak ada aliran fluida dari formasi, kalau tidak maka akan terjadi blowout. Sebaliknya bila tekanan formasi adalah rendah, maka tekanan yang diberikan oleh lumpur harus dikurangi pula agar formasi tidak pecah. Disaat menambah drill pipe atau saat mencabut rangkaian sirkulasi dari lumpur dihentikan, cutting yang berada dalam perjalanan di annulus menuju permukaan juga akan berhenti. Disaat ini lumpur harus dapat menahan cutting tersebut agar jangan turun ke dasar lubang, sebab kalau turun, cutting akan menjepit rangkaian pemboran. Dalam memperkirakan karakteristik formasi sering menggunakan logging listrik. Lumpur disini bertindak sebagai pengantar aliran listrik dari peralatan logging yang diturunkan kedalam lubang sumur ke formasi yang diselidiki. Dengan demikian dapat dikatakan lumpur sebagai media logging. Lumpur yang menghantarkan suatu informasi dari lapisan yang tembus, yaitukarena cutting merupakan lapisan yang ditembus. Selain dari itu lumpur dapat memberikan informasi bahwa telah terjadi kick (gejala sebelum blowout) pada sumur tersebut. Oleh sebab itu maka lumpur dapat disebut sebagai media informasi. Diwaktu pembelokan lubang pada pemboran berarah, digunakan suatu alat yang disebut dengan dyna drill. Rangkaian pemboran disini tidak berputar, hanya bitlah yang berputar . Tenaga untuk memutar berasal dari lumpur. Untuk lebih memberikan gambaran tentang fungsi lumpur. liat gambar berikut.

Lumpur memberikan gaya yang apung, menurut hukum Archimedes benda yang berada dalam cairan akan berkurang beratnya sebesar zat cair yang dipisahkan benda tersebut. Jadi rangkaian pemboran dalam lumpur akan berkurang beratnya.

B. Komposisi Lumpur Pemboran Lumpur pemboran merupakan suatu fluida yang terdiri dari campuran beberapa material. Secara garis besar komposisi lumpur pemboran terdiri dari : 1.

Fasa Cair Zat cair dari lumpur bor merupakan fasa dasar dari lumpur, yang mana dapat berupa air atau minyak. Fasa cair dapat berupa minyak, air atau campuran dari kedua fasa tersebut, sebagai suatu emulsi. Air yang digunakan biasanya berupa air tawar (fresh water) atau air asin (salt water), dimana air asin ini dapat berupa air garam jenuh (saturated salt water) yaitu air yang dijenuhi dengan NaCl atau garam lainnya dan air asin tak jenuh (unsaturated salt water) yaitu air garam dari lautan. Pada umumnya lumpur pemboran menggunakan 75 % air sebagai fasa kontinyu berupa minyak sebesar 95 % atau lebih. Untuk komposisi minyak sebesar 50 % - 70 % dinamakan invert emultion mud. Kalau fasa cair itu berupa minyak yang sudah diolah (refined oil). Minyak ini harus mempunyai sifat: o Anniline Number yang tinggi. Anniline number merupakan suatu angka yang menunjukkan kemempuan untuk melarutkan karet. Makin tinggi aniline number suatu minyak maka kemampuan melarutkan karet makin kecil. Dalam operasi pemboran minyak peralatan yang dilewati lumpur berupa karet , seperti pada pompa lumpur, packer, plug untuk penyemenan dan lain-lain. o Flash Point yang tinggi. Flash point adalah suatu angka yang menunjukkan dimana minyak akan menyala. Makin rendah flash point suatu minyak, maka penyalaan akan cepat terjadi, atau minyak akan cepat terbakar. o Pour Point yang rendah Pour point adalah suatu angka yang menunjukkan pada temperature berapa minyak akan membeku. Jadi kita tidak menginginkan Lumpur cepat mambeku.

o Molekul minyak yang stabil, dengan kata lain tidak mudah terpecah-pecah. o Mempunyai bau serta flourescensi yang berbeda dengan minyak mentah (crude oil). Kalau tidak demikian maka akan sulit nanti untuk menyelidiki apakah minyak berasal dari bahan dasar lumpur.

2.

Fasa Padatan Yang Bereaksi (Reactive Solids) Padatan yang bereaksi dengan zat cair lumpur bor disebut dengan reactive solid. Padatan ini membuat Lumpur menjadi kental atau berbentuk koloid. Sebagai contoh dalam kehidupan sehari-hari sebagai reactive solid adalah susu. Susu bila dicampurkan dengan air akan membuat air susu yang berbentuk koloid. Dalam Lumpur bor yang bertindak sebagai reactive solid adalah botonite. Yang mana bila bontonite bercampur dengan air maka terbentuk Lumpur bor yang berbentuk koloid. Air yang bercampur dengan bontonite ini adalah air tawar. Bila sebagai bahan dasar air laut maka sebagai reactive solid adlah attapulgite, dalam attapulgite dapat bereaksi dengan air asin maupun dengan air tawar. Dalam hal ini clay air tawar seperti bentonite mengisap (absorp) air tawar dan membentuk “yield”

digunakan

untuk

menyatakan

jumlah barrel

lumpur.

lumpur

yang

Istilah dapat

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 partikelpartikelnya, hingga kenaikkan volumenya sampai 10 kali atau lebih, yang disebut “swelling” atau “hidrasi”. Untuk salt water clay (attapulgite), swelling akan terjadi baik di air tawar atau air asin dan karenanya digunakan untuk pemboran dengan “salt water muds”. Baik bentonite ataupun attapulgite akan memberikan kenaikkan viscositas pada lumpur. Untuk oil-base mud, viscositas dinaikkan dengan penaikkan kadar air dan penggunaan asphalt.

3.

Fasa Padatan Yang Tak Bereaksi (Inert Solids) Inert solid merupakan padatan yang tidak bereaksi dengan zat cair Lumpur bor. Dalam kehidupan sehari-hari pasir yang diaduk dengan air kalau kita diamankan beberapa saat, akan turun ke dasar bejana dimana kita mengaduknya. Disini pasir disebut dengan inert solid. Di dalam Lumpur bor inert solid berguna untuk

menambah berat atau berat jenis dari Lumpur, yang tujuannya untuk menahan takanan dari formasi. Jenis padatan pada fasa ini dapat berupa padatan dengan berat jenis rendah (low gravity) solid dan padatan dengan berat jenis tinggi (high gravity). Padatan dengan berat jenis rendah misalnya : pasir, rijang (chert) dan padatan dengan berat jenis tinggi misalnya : barite (BaSO4), gelena, biji besi. Sebagai contoh yang umum digunakan sebagai inert solid dalam Lumpur bor adalah barite. Innert solid dapat juga berasal dari formasi yang dibor dan terbawa lumpur pemboran seperti pasir, chert dan clay-clay no sweling, dan padatan seperti ini bukan disengaja untuk menaikan densitas

lumpur, sehingga perlu dibuang

secepat mungkin karena dapat menyebabkan abrasi.

4.

Fasa Kimia Zat-zat additif kimia seringkali ditambahkan ke dalam sistem lumpur pemboran, untuk mengontrol sifat-sifat fisik dari lumpur pemboran tersebut, selama proses pemboran berlangsung. Kenyataan yang selalu dialami di lapangan adalah sifat-sifat lumpur pemboran mengalami perubahan. Perubahan ini dapat disebabkan oleh masuknya fluida formasi kedalam lumpur pemboran atau dari padatan-padatan yang reaktif yang kemudian mengkontaminasi lumpur ataupun perubahan yang disebabkan oleh pengaruh temperatur maupun oleh tekanan formasi yang tinggi.

C. Sifat Lumpur Sifat-sifat dari Lumpur bor diatur sedemikian rupa sehingga tidak minimbulkan problema diwaktu pemboran berlansung. Kalau selama pemboran berlangsung terjadi perubahan sifat-sifat dari Lumpur maka dilakukan perbaikan-perbaikan dengan segera dengan menambahkan zat-zat kimia. Sifat-sifat Lumpur bor tersebut adalah sebagai berikut: 1.

Berat jenis (Mud Weight).

2.

Viskositas (Viscosity).

3.

Gelstrength.

4.

Water Loss.

5.

Sand Content.

6.

Filtration Loss dan Mud Cake

7.

Derajat Keasaman (pH)

8.

Kadar Chlor

Berat Jenis. Berat jenis Lumpur bor (mud weight) sangat besar pengaruhnya dalam mengontrol tekanan formasi. Sebab dengan menaikkan berat jenis Lumpur bor maka tekanan Lumpur akan naik pula. Hal ini diperlukan dalm hal formasi bertekanan tinggi. Seperti disebutkan dalam halaman sebelumnya barite merupakan padatan yang umum digunakan untuk menaikkan berat jenis Lumpur bor. Selain dari barite adalah sebagai berikut: a. Galena. b. Ilmenite. c. Ottawa Sand. Umumnya juga dalam dunia pemboran berat jenis Lumpur dinyatakan dalam bentuk Specific Gravity (SG). Specific Gravity adalah perbandingan berat jenis Lumpur bor dengan berat jenis air tawar. Secara matematis dinyatakan sebagai berikut: SG =

 w

Dimana :

SG = Specific Gravity, tanpa satuan.



= Berat jenis Lumpur bor, berat per vol.

 w = Berat jenis air tawar, yang biasanya adalah 8.33 pound per gallon,

atau

1.0 gr/cc, atau 1.0 kg/1 ltr. Dalam merencanakan selalu harus dibuat berat jenis dari Lumpur memberikan tekanan hidrostatis Lumpur yang lebih besar dari tekanan formasi yang akan ditembus. Hubungan berat jenis Lumpur dengan tekanan hidrostatis adalah sebagai berikut: Ph  

h

Dimana:

Ph = Tekanan hidrostatis Lumpur bor untuk kedalam h. Ini merupakan persamaan yang umum. Dilapangan sering di pakai persamaan: Ph  0.052. . h

Dimana:

Ph = dalam satuan psi, dan h dalam satuan ft, serta berat jenis Lumpur dalam satuan ppg. 0.052 merupakan factor konversi yang dapat dicari sebagai berikut:

Ph  

lb 7.48 gal ft 2 x ft x x gal ft3 144 in 2

7.48 lb 144 in 2

 0.0519 psi, dibulatkan menjadi 0.052 psi. Catatan : 1 ft3 = 7.48 gal 1 ft2 = 144 in2 Rumus lapangan untuk mencari tekanan hidrostatis yang lain adalah : Ph 

 xh 10

Dimana Ph dalam suatu ksc, berat jenis dalam satuan gr/cc dan h dalam meter. Tekanan

Pfr

Ph

Kedalaman Gambaran tekanan hidrostatis vs kedalaman

Tekanan formasi dapat dinyatakan dalam bentuk gradient tekanan. Pf Dimana : Pf = tekanan formasi, psi. Gf = gradient tekanan formasi, psi/ft. D

= kedalaman, ft.

= Gf x D

Untuk gradient tekanan formasi antara 0.433 psi/ft sampai dengan 0.465 psi/ft, formasi dikatakan bertekanan normal. Bila gradient tekanan lebih besar dari 0.465 psi/ft, formasi bertekanan abnormal, dan lebih kecil dari 0.433 psi/ft bertekanan sub normal. Tekanan hidrostatis Lumpur yang diberikan oleh Lumpur harus melebihi tekanan formasi. Kelebihan ini berkisar antara 2% sampai dengan 10% dari tekanan formasi. Kalau lebih besar lagi, harus jangan lebih besar dari tekanan rekah formasi. Karena bila tekanan Lumpur lebih besar dari tekanan rekah formasi, formasi akan rekah. Jadi tekanan hidrostatis Lumpur harus berada diantara tekanan rekah formasi dan tekanan formasi.

Viskositas Secara fisika viskositas dikatakan merupakan tahanan terhadap aliran yang disebabkan adanya gesekan antar partikel dari fluida yang mengalir. Pada Lumpur bor seiring dengan yang disebutkan diatas dikatakan bahwa viskositas Lumpur merupakan tahanan terhadap aliran Lumpur disaat bersirkulasi, yang mana disebabkan oleh pergerakan antar partikel-partikel dari Lumpur bor. Viskositas menyatakan kekentalan dari Lumpur bor, dimana viskositas Lumpur memegang peranan dalam pengangkatan serbuk bor ke permukaan. Makinkental Lumpur, maka pengangkatan cuttings makin baik. Kalau Lumpur tidak cukup kental maka pengangkatan cuttings kurang sempurna, dan akan mengakibatkan cuttings tertinggal di dalam ludang dan dapat menyebabkan rangkaian pemboran akan terjepit. Akan tetapi bila Lumpur bor mempunyai viskositas yang besar sekali maka dapat mengakibatkan problema pula dalam operasi pemboran. Akibat viskositas Lumpur yang tinggi adalah sebagai berikut : 

Cuttings terutama pasir sukar dilepaskan dipermukaan. Sehingga pasir akan ikut lagi bersirkulasi ke dalam lubang. Hal ini akan mengakibatkan berat jenis Lumpur naik, tekanan sirkulasi Lumpur naik, dan mengakibatkan formasi pecah. Selain dari itu kita kenal bahwa pasir mempunyai sifat yang mengikis (abrasive). Kalau pasir terikut lagi bersirkulasi maka peralatan-peralatan yang dilaluinya akan cepat rusak karena terkikis oleh pasir.



Dengan naiknya viskositas Lumpur maka pressure loss akan naik pula, hal ini akan menyebabkan bertambah besar daya pemompaan karena pemompaan yang naik.



Viskositas Lumpur yang besar akan mengundang blowout dikarenakan oleh terjadinya swab effect dan squeeze effect disaat mencabut dan menurunkan rangkaian pemboran.



Viskositas yang besar akan memperbesar torsi disaat melakukan pemboran, dan akan memperlambat laju pemboran. Melihat kerugian-kerugian yang ditimbulkan oleh viskositas yang terlalu tinggi atau

terlalu rendah, maka melakukan pengukuran-pengukuran viskositas secara periodik, diwaktu Lumpur mau masuk ke dalam sumur maupun Lumpur yang kembali dari dalam lubang. Peralatan-peralatan untuk mengukur viskositas adalah sebagai berikut : 1) Marsh Funnel. Viskositas yang diukur menggunakan marsh funnel adalah viskositas relatif .dimana dibandingkan viskositas Lumpur dengan viskositas air tawar. Peralatan-peralatan yang dipakai untuk menentukan atau mengukur viskositas dengan cara marsh funnel adalah sebagai berikut: - Corong (Funnel) - Cangkir (cup) - Stopwatch Mud dimasukkan ke dalam corong sebanyak 1500 cc, dan tutup ujung corong dengan jari. Masukkan ke dalam cangkir sambil menghidupkan stopwatch. Setelah volume Lumpur didalam cangkir mencapai 946 cc, matikan stopwatch. Waktu mulai stopwatch dihidupkan sampai volume Lumpur mencapai 946cc didalam cangkir dicatat sebagai viskositas dari Lumpur. Satuan yang digunakan adalah detik. Peralatan yang digunakan diatas perlu dikalbrasi dengan mengunakan air tawar. Bila dengan cara yang sama dengan menggunakan viskoitas Lumpur didapatkan viskositasnya 26detik= 0.5 detik, dinyatakan bahwa peralatan adalah pada corong ada yang tersumbat. Dalam operasi pemboran viskositas Lumpur yang baik berkisar antara 36 sampai dengan 45 detik marsh funnel.

2)

Fann VG Meter Fan VG Meter maupun Storner viscometer merupakan alat yang digunakan uantuk mengukur viskositas plastic dari limpur bor. Prinsipnya adalah berapa torsi yang dihasilkan bila Lumpur diaduk dengan kecepatan tertentu.

Masukan Lumpur kedalam tabung, rotor sleeve ditenggelamkan ke dalam Lumpur. Putar sleeve ebesar 600 RPM sampai jarum pembacaan menunjukan angka yang konstan, dan dicatat angkanya. Kemudian lakukan pula untuk putaran 300 RPM. Selisih pembacaan dengan putaran 600 RPM dan 300 RPM merupakan viskositas plastic dari Lumpur. Dalam operasi pemboran sering kali viskositas dari Lumpur naik, hal ini dikarenakan oleh : - Flukulasi - Padat tertentu banyak di dalam Lumpur Diwaktu menembus formasi clay ataupun formasi yang batuannya berupa padatan yang relative, viskositas akan naik. Ini disebabkan oleh bertambah besarnya daya tarik menarik atau gaya tarik menarik antar partikel didalam lumpur, sehingga air semakin terjebak, inilah yang disebut Flokulasi. Selain dari itu Flokulasi terjadi juga akubat lumpur terkontaminasi oleh gypsum, anhydrite atau semen. Bila menenbus lapisan formasi begini, kita harus tambahkan bahan-bahan kimia untuk menurunkan viskositas yang disebut dengan Thinner. Banyaknya padatan yang terdapat tidak relative dapat meneikan viskositas lumpur, karena padatan yang relative terikat oleh padatan yang relative. Kalau kenaikan viskositas karena hal ini maka penggulanganya adalah dengan penambahan air ke dalam lumpur. Jadi kalau kita memperkirakan formasi yang akan ditembus akan menaikan maka harus menambahkan bahan secara periodik (bahan untuk menurunkan viskositas), diwaktu menembus formasi tersebut. Bahan-bahan yang dikelompokkan kedalam thinner adalah sebagai berikut : - Solid Acid Pyro Phosphate - Sodium Tetra Phosphate - Sodium Hexa Metha Phosphate - Quebracho - Myrthan - Spersene (chrome ligni sulfonate) - Processed Lignite - Calcium Ligno Sulfonate - Chrome Lignite

- Alkaline Tannnate Kalau viskositas limpur bor terlalu kecil maka dapat ditambahkan : - Bentonite - Sodium Carboxy Methyl Cellulose (CMC) - Attapulgite - Kapur - Semen - Minyak

3)

Stormer Viskositas.

Viskositas tergantung pada karakteristik dan jumlah padatan yang tersuspensi. Umumnya dengan semakin besarnya jumlah padatan

yang tersuspensi, viskositas

lumpur akan semakin besar pula. Pengaruh padatan yang reaktif terhadap viskositas lumpur makin besar dibanding dengan pengaruh padatan yang tidak reaktif. Viskositas akan dipengaruhi oleh temperatur, bila temperatur lumpur terlalu tinggi maka akan menurunkan viskositas. Viskositas yang terlalu rendah akan menyebabkan : pengangkatan cutting kurang baik,

material-material pemberat

lumpur diendapkan. Sedangkan viskositas yang terlalu tinggi akan menyebabkan : penetration rate turun, pressure loss tinggi, lumpur sukar melepaskan cutting di permukaan. Viskositas

merupakan

tahanan

fluida

terhadap

aliran,

yang

mana

disebabkan pergeseran antara : - Partikel-partikel padatan itu sendiri. - Partikel padatan dengan molekul zat cair. - Molekul-molekul zat cair. Menurut Poiseuille, viskositas dapat didefenisikan sebagai berikut : Shear stress = viskositas x shear rate Jadi viskositas merupakan faktor perbandingan antara shear stress dengan shear rate. Selain itu Poiseuille juga menyatakan : - Jika viskositas konstan (tidak berubah) maka shear stress dengan shear rate dinamakan “Newtonian Fluida”.

- Jika viskositas berubah terhadap shear rate, maka fluida tersebut dinamakan “Non Newtonian Fluida”.

3.

Gel Strength Gel Strength adalah sifat tahanan lumpur dalam keadaan statis yang diakibatkan

daya

tarik-menarik

antara

partikel-partikel

lumpur

pemboran.

Apabila lumpur pemboran didiamkan (tidak ada sirkulasi), Lumpur akan mengagar atau menjadi gel saat tidak ada sirkulasi dikarenakan partikel-partikel padatan yang reaktif akan cenderung mencapai kestabilannya sehingga akan terbentuk gel. Sifat lumpur ini disebut thixotropic. Gaya mengagar inilah yang disebut dengan Gelstrength. Diwaktu Lumpur berhenti melakukan sirkulasi, Lumpur harus memiliki Gelstrength yang dapat menahan cuttings dan material pemberat Lumpur agar jangan turun. Akan tetapi kalau gelstrength terlalu tinggi akan menyebabkan terlalu berat kerja Lumpur untuk memulai sirkulasi kembali. Walaupun pompa mempunyai daya yang kuat pompa tdak boleh memompakan Lumpur debgan daya yang besar. Karena Formasi bisa Pecah. Misalnya sirkulasi berhenti disaat penggantian bit. Agar formasi idak pecah di dasar lubang, maka sirkulasi dilakukan secara bertahap. Dan sebelum melakukan Sirkulation Rotary table diputar terlebih dahulu untuk memecah gel. Tahap-tahap yang bisa dilakukan adalah sebagai berikut : - Turunkan rangkaian sepertiga kedalaman, lakukan sirkulasi dengan memutar rotary terlebih dahulu. - Kemudian lakukan hal yang sama untuk dua per tiga kedalaman. - Yang terakhir lakukan hal yang sama bila bit sudah mencapai hamper kedasar lubang. Mudah–mudahan dengan cara begitu gel sudah pecah dan tenaga yang diperlukan untuk sirkulasi kembali dari Lumpur tidak begitu besar. Dan Formasi tidak Pecah. Gelstrength dapat diukur dengan menggunakan Stormer Viscosimeter, dengan cara sebagai berikut : - Masukkan Lumpur kedalam lubang, aduk dengan kecepatan tinggi selama 10 detik.

- Diamkanselama 10 detik, adula lagi dengan kecepatan 3 rpm, awasi kenaikan pembacaan sampai jarum bergetar. - Pembacaan merupakan gelstrength Lumpur untuk 0menit dengan satuan lb/100 ft. - Aduk lagi Lumpur dan diamkan selama 10 menit. - Putar lagi sleeve 3 rpm, dan lakukan pembacaan seperti diatas, dan laporkan sebagai gelstrength sepuluh menit. Dengan menggunakan shearometer, gelstrength Lumpur dapat juga ditentukan. Masukkan shearometer kedalam Lumpur dengan posisi tegak secara bebas sampai sekala berapa shearometer bisa masuk, ini menunjukan gelstrength Lumpur boryang dinyatakan dalam satuan lb/100ft. Ini merupakan gelstrength Lumpur untuk nol menit. Untuk gelstrength 10 menit adalah sebagai berikut : - Setelah Lumpur diaduk didiamkan selama 10 menit, kemudian lakukan pengukuran seperti diatas. Hasilnya

merupakan gelstength 10 menit, dalam

satuan lb/100ft2. Untuk menghitung gelstrength dapat digunakan rumus:

4.

Solid Content Solid Content adalah kandungan padatan di dalam lumpur pemboran. Padatan di dalam lumpur tidak boleh terlalu banyak, karena dapat menimbulkan masalah-masalah di dalam pemboran. Kandungan padatan yang baik di dalam lumpur adalah sekitar 8 - 12 % berat. Untuk menentukan kandungan padatan di dalam lumpur digunakan alat Mud Retort. Kandungan padatan di dalam lumpur ditentukan dengan persamaan, yaitu : Fs = 1 – fw Cf - fo

Dimana : Fs = fraksi padatan fw = fraksi volume destilasi air yang terkumpul pada silinder bertingkat (mud retort) fo = fraksi volume dari destilasi minyak Cf = faktor pertambahan volume yang diakibatkan kehilangan dari kelarutan garam selama pengukuran

5.

Sand Content Sand Content adalah kandungan pasir dalam lumpur pemboran. Pasir di dalam lumpur tidak boleh terlalu banyak karena dapat merusak peralatanperalatan yang dilewatinya saat lumpur disirkulasikan (dapat menimbulkan sifat abrasif), juga akan menaikan berat jenis dari lumpur bor. Kandungan pasir maksimum yang diperbolehkan untuk lumpur bor adalah 2 % volume. Di lapangan kandungan pasir diukur dengan alat “Sand Screen Set”. Set tersebut terdiri atas 200 mesh sieve dengan diameter 2,5 inchi, suatu corong untuk memasang saringan serta suatu glass measuring tube. Prosentasi pasir dapat diamati pada dasar tube, dalam satuan % dengan skala dari 0 % sampai 20 %.

6.

Filtration Loss dan Mud Cake Sebagai mana disebutkan pada halaman-halaman sebelumnya, bahwa Lumpur terdiri dari komponen padat dan komponen cair. Karena pada umumnya dinding lubang sumur mempunyai pori-pori, komponen cair dari lumpurakan masuk ke dalam dinding lubang bor. Zat cair yang masuk ini disebut dengan filtrat. Padatan dari lumpur akan menempel pada permukaan dari dinding lubang. Bila padatan yang menempel ini sudah cukup menutuppori-pori dinding lubang maka cairan yang masuk ke dalam formasi dinding lubang juga berhenti. Bila cairan lumpur yang masuk kedalam formasi dinding lubang sumur akan menyebabkan akibat-akibat negatif. Diwaktu penyemenan mud cake yang tebal kalau tidak terkikis akan menyebabkan ikatan semen dengan dinding lubang tidak baik. Hal ini akan menyebabkan adanya channling semen. Oleh sebab itu filtration loss perlu dibatasi. Dimana selalu dilakukan pengukuran-prngukuran tentang filtration loss dan mud cake Lumpur bor.

Filtration loss atau air tapisan adalah proses kehilangan sebagian fasa cair dari lumpur yang masuk ke dalam dinding lubang bor yang disebut filtrate. Kegunaannya adalah membentuk mud cake pada dinding lubang bor. Di dalam proses filtrasinya, filtrate loss dibagi menjadi dua bagian, yaitu : - Statik Filtrasi, merupakan filtrasi yang terjadi pada saat lumpur dalam keadaan diam (tidak ada sirkulasi), sehingga menyebabkan terbentuknya mud filtrate ke dalam formasi permeabel menembus mud cake. Sifat khas mud filtrate (statik), makin tebal mud filtrate dan berkurangnya laju filtrasi. - Dinamik Filtrasi, filtrasi yang terjadi dalam keadaan ada sirkulasi dan pipa bor berputar. Filtrasi ini merupakan invasi filtrat lumpur paling besar yaitu sekitar 70 sampai 90 % dari volume filtratnya.

Faktor-faktor yang mempengaruhi sifat-sifat filtration loss antara lain : - Waktu Filtrasi Laju filtrasi bertambah dengan bertambahnya waktu atau (Q = C (T)1/2 + spurt loss), dimana Q = volume filtrasi (cc), C = konstanta, T = waktu filtrasi (menit). Spurt loss merupakan harga awal (rembesan awal) Q pada t = nol, yaitu ekstrapolasi garis dari q vs T. - Temperatur Temperatur naik, maka akan menurunkan viskositas fasa fluida dan laju filtrasi naik. - Konsentrasi padatan Makin tinggi konsentrasi padatan, laju filtrasi akan berkurang tetapi volume mud filtrate meningkat. - Permeabilitas Mud Cake Permeabilitas

mud

cake

yang

baik

mempunyai

struktur

sehingga

menghasilkan low-permeability cake dengan kandungan solid yang rendah. Hal ini dapat dicapai jika ke dalam sistem selain dengan bentonite, ditambahkan pula polymer yang mempunyai ukuran partikel sekitar submikron. Polymer akan memberikan sifat-sifat mud cake lebih liat dan lebih tipis daripada hanya memakai bentonite, fluid loss pun dapat berkurang. - Jenis Lumpur

Jenis

lumpur

mempengaruhi

tingkat

effektifitas

filtrate

rate.

Dari

penelitian Krueger, diperoleh kesimpulan bahwa fluid loss (Polymer : CMC, Polyacrylamide, Starch) lebih effektif daripada organic viscosity reducers (quebracho dan metal complex-lignosulfonate).

Pengukuran

filtration

loss

dan

mud

cake

dapat

dilakukan

dengan

menggunakan “HTHP Standard Filter Press” pada tekanan 100 psi dan waktu 30 menit menurut standart API. Untuk mengontrol filtrate loss dapat digunakan zat zat kimia seperti CMC, Strach, q - broxin dan lain-lainnya. Pada kondisi temperatur

yang berbeda, air tapisan ini juga dapat

mempunyai harga berbeda. Semakin besar air yang menepis ke dalam lapisan, maka akan semakin besar pula mud cake yang terbentuk pada dinding lubang bor yang porous dan permeabel.

7.

Derajat Keasaman Derajat keasaman (acidity) atau kebasaan (alkalinity) dari suatu larutan umumnya dapat ditentukan dengan menggunakan nilai pH. Bila pH > 7 maka larutan akan bersifat basa.

8.

Kadar Chlor Kandungan Chlor ditentukan untuk mengetahui kadar garam dari lumpur yang akan mempengaruhi interpretasi logging listrik. Kadar garam yang besar akan menyebabkan daya hantar listrik menjadi besar pula, sehingga pembacaan resistivity cairan formasi akan dapat terpengaruh.

D. Jenis Lumpur Bor Penamaan Lumpur bor berdasarkan bahan dasar pembutannya. Sehingga jenis Lumpur bor dapat dikelompokkan sebagai berikut : 1.

Water Base Mud - Fresh Water Mud - Salt Water Mud

2. Oil-in-Water-Emultion Mud 3. Oil-Base Mud dan Oil-Base-Emultion Mud

4. Gaseous Drilling Fluids 5. Lumpur KCl Polymer

Water Base Mud Bila bahan dasar atau komponen cair dari Lumpur adalah air, maka Lumpur disebut dengan Water base Mud. Air yang digunakan dapat berupa air tawar maupun air asin. Lumpur yang mempunyai bahan dasarnya air tawar disebut dengan Fresh Water Mud. Dan bila air asin Lumpurnya disebut dengan Salt Water Mud. - Fresh Water Mud Fresh water mud adalah jenis lumpur bor dengan air tawar sebagai fasa cairnya. Dengan kadar garam yang sangat rendah (kurang dari 10.000 ppm = 1 % berat garam). Fresh waterMud dapat dibedakan sebagai berikut :  Natural Mud  Spuld Mud  Bentonite Treated Mud  Phosphate Treated Mud  Organic Colloid Treated Mud  Red Mud  Gypsum Treated Mud  Calsium Treated Mud lainnya.

- Salt Water Mud Salt Water Mud merupakan lumpur pemboran yang mengandung air garam dengan konsentrasi di atas 10.000 ppm. Biasanya jenis lumpur ini ditambah organik

koloid

yang

berfungsi

untuk

memperkecil

filtrate

loss

dan

mempertipis mud cake. Jenis lumpur ini biasanya digunakan untuk mengebor lapisan garam. Pada umumnya salt water mud dibedakan menjadi :  Unsaturated Salt Water Mud

yaitu lumpur yang fasa cairnya diambil dari

air laut yang dapat menimbulkan busa (foaming) sehingga perlu ditambahkan bahan kimia (defoamer).

 Saturated Salt Water Mud yaitu lumpur yang fasa cairnya dijenuhi oleh

NaCl

untuk mencegah pelarutan garam pada formasi garam yang ditembus dan dapat digunakan untuk mengebor lapisan shale.  Sodium-Sillicate Mud yaitu lumpur yang fasa cairnya mengandung sekitar 65 % volume larutan Na-Silicate dan 35 % larutan garam jenuh. Lumpur ini dikembangkan untuk digunakan bagi pemboran heaving shale, tetapi

jarang

digunakan karena lebih banyak digunakan lumpur Lime Treated Gypsum Lignosulfonate yang lebih baik, lebih murah dan mudah dikontrol sifat-sifatnya.

Oil-in-Water-Emultion Mud Pada lumpur ini, minyak merupakan fasa terbesar (emulsi dan air sebagai fasa kontinyu). Jika pembuatannya baik, filtratnya hanya air. Air yang digunakan dapat fresh water atau salt water. Sifat-sifat fisik yang dipengaruhi emulsifikasi hanyalah berat lumpur, volume filtrat, tebal mud cake, dan pelumasan. Segera setelah emulsifikasi, filtrat loss berkurang. Keuntungan menggunakan oil-in-water-emultion mud yaitu : bit lebih tahan lama, penetration rate naik, pengurangan korosi drillstring, perbaikan terhadap sifat-sifat fisik lumpur (viskositas dan tekanan pompa boleh dikurangi, water loss turun, mud cake tipis) dan mengurangi balling (terlapisnya alat oleh padatan lumpur) pada drillstring. Viskositas dan gel strength lebih mudah dikontrol bila emulsifier-nya juga bertindak sebagai thinner. Semua minyak (crude) dapat digunakan, tetapi lebih baik bila memakai minyak refinery (refined oil) yang mempunyai sifat : - Uncracked (tidak terpecah molekulnya) supaya stabil. - Flash point tinggi untuk mencegah bahaya api. - Anline number tinggi (lebih dari 155) agar tidak merusak karet-karet pompa sirkulasi sistem. - Pour

point

rendah

agar

bisa

digunakan

untuk

bermacam-macam

temperatur. Keuntungan lainnya adalah karena bau dan flouressensi-nya lain dengan crude oil

(mungkin

yang

berasal

dari

formasi)

sehingga

berguna

pengamatan cutting dalam menentukan adanya minyak. Untuk kerusakan karet-karet dapat digunakan karet sintetis.

untuk

mencegah

Pada umumnya Oil-in-Water-Emultion Mud dapat digolongkan menjadi :  Fresh Water Oil-in-Water-Emultion Mud Fresh Water Oil-in-Water-Emultion Mud yaitu lumpur yang mengandung NaCl sampai

sekitar

60.000

ppm.

Lumpur

emulsi

ini

dibuat

dengan

menambah emulsifier (pembuat emulsi) ke water base mud diikuti dengan sejumlah minyak (5 - 25 % volume). Jenis emulsifier bukan sabun lebih disukai karena dapat digunakan dalam lumpur yang mengandung Ca tanpa memperkecil emulsifiernya dalam hal efisiensinya. Emulsifikasi minyak dapat ditambah dengan agitasi (diaduk). Penambahan minyak dan emulsifier secara periodik. Jika sebelum emulsifikasi lumpurnya mengandung clay yang tinggi, pengenceran dengan air perlu dilakukan untuk mencegah kenaikan viskositas. Karena keuntungan dan mudahnya pengontrolan maka lumpur ini banyak disukai.  Salt Water Oil-in-Water-Emultion Mud Lumpur ini mengandung paling sedikit (atau lebih besar 60.000 ppm NaCl dalam fasa cairnya). Emulsifikasi dilakukan dengan emulsifier agent organik. Lumpur ini umumnya mempunyai pH di bawah 9 cocok digunakan untuk pemboran lapisan garam. Keuntungannya adalah : densitas-nya kecil, filtrate loss sedikit, mud cake tipis, lubrikasi lebih baik. Foaming bisa dipecahkan dengan penambahan surface active agent tertentu.

Oil-Base Mud and Oil-Base-Emultion Mud Sebagai fasa yang continue atau sebagai bahan cair dari 5%. Kalau air yang ada dalam oil base lebih besar dari 5%, maka sifat dari Lumpur tidak stabil. Oleh sebab itu bila menggunakan oil base mud, diperlikan tangki yang tertututp, agar kalau hujan ataupun embun malam hari tidak akan berubahkesetabilan sifat dari Lumpur. Penggunaan oil base mud ini baru dilaksanakan apabila water base mudtidak sanggup menghadapi problema yang ada. Sebagai contoh diwaktu menembus formasi yang sangat sensitive terhadap air, misalnya formasi shale. Formasi shale runtuh terus walaupun sudah dirawat dengan penambahan zat-zat kimia.

Lumpur diganti dengan oil base mud, karena minyak tidak merupakan cairan yang diisap oleh formasi shale. Lumpur ini mahal harganya, oleh sebab itu seperti dikatakan diatas Lumpur ini digunakan kalau keadaan memaksa. Kerugian lain yang mungkin timbul, adalah dari api. Karena Lumpur ini agak mudah terbakar. Kebaikan lain dari Lumpur ini adalah sebagai berikut :  Water loss atau filtration loss kecil  Mud cake tipis  Torsi serta pelumasan baik Oil-Base Mud mempunyai fasa kontinyu minyak, kadar air tidak boleh lebih besar dari 5 %, karena bila lebih besar sifat lumpur menjadi tidak stabil. Untuk itu diperlukan tangki yang tertutup agar terhindar dari hujan / embun dan bahaya api. Untuk mengontrol viskositas, menaikan gel strength, dan mengurangi efek kontaminasi air serta mengurangi filtrate loss perlu ditambahkan zat-zat kimia. Lumpur jenis ini mahal harganya, biasanya digunakan kalau keadaan memaksa atau pada completion dan work over sumur. Misalnya melepas drillpipe terjepit, mempermudah pemasangan casing dan liner. Keuntungannya, mud cake tipis dan liat, pelumas baik. Oil-Base-Emultion Mud mempunyai minyak sebagai fasa kontinyu dan air sebagai fasa tersebar. Umumnya mempunyai faedah yang sama dengan oil-base mud yaitu filtratenya minyak, karena itu tidak menghidratkan shale / clay yang sensitif. Perbedaan utamanya dengan oil-base mud adalah bahwa air ditambahkan sebagai tambahan yang berguna (bukan kontaminer). Air yang teremulsi dapat antara 15 50 % volume, tergantung densitas dan temperatur yang dihadapi. Karena air merupakan bagian dari lumpur maka mengurangi bahaya api, toleran terhadap air dan pengontrolan flow propertisnya (sifat-sifat aliran) dapat seperti water base mud.

Gaseous Drilling Fluid Lumpur pemboran jenis ini jarang sekali dipergunakan, hanya dipakai untuk daerah-daerah yang sangat sensitif terhadap tekanan hidrostatik, yaitu daerah yang membutuhkan berat jenis lumpur yang sangat rendah. Gaseous Drilling Fluid, fluidanya hanya terdiri dari gas atau udara maupun aerated gas. Lumpur jenis ini biasanya digunakan untuk pemboran yang formasinya

keras dan kering dan juga pada pemboran dimana kemungkinan terjadinya blow out kecil sekali atau dimana loss circulation merupakan bahaya utama.

Lumpur KCl Polymer Polymer yang dipasarkan terdiri atas polymer yamg tidak larut dalam air dan yang larut. Untuk polymer yang larut adalah yang sering dipergunakan dalam operasi pemboran sebagai bahan penstabil sifat-sifat lumpur. Karena fluida pemboran yang dipergunakan harus dalam bentuk suspensi, maka semua bahan kimia penstabil harus mempunyai sifat dispersi.

DAFTAR PUSTAKA

Carlssin, Anggi Confidentialbabushka. 2014. Hidrolika Lumpur Pemboran. [online], (https://www.pdfcoke.com). Judefrian.

2013.

Optimasi

(https://www.pdfcoke.com).

Hidrolika

Lumpur

Pemboran

Pada

Sumur,

[online],