jenis sumur pemboran

Ada berapa macam jenis sumur ?

Di dunia perminyakan umumnya dikenal tiga macam jenis sumur :

Pertama, sumur eksplorasi (sering disebut juga wildcat) yaitu sumur yang dibor untuk menentukan apakah terdapat minyak atau gas di suatu tempat yang sama sekali baru.

Jika sumur eksplorasi menemukan minyak atau gas, maka beberapa sumur konfirmasi (confirmation well) akan dibor di beberapa tempat yang berbeda di sekitarnya untuk memastikan apakah kandungan hidrokarbonnya cukup untuk dikembangkan.

Ketiga, sumur pengembangan (development well) adalah sumur yang dibor di suatu lapangan minyak yang telah eksis. Tujuannya untuk mengambil hidrokarbon semaksimal mungkin dari lapangan tersebut.

Istilah persumuran lainnya :

• Sumur produksi : sumur yang menghasilkan hidrokarbon, baik minyak, gas ataupun keduanya. Aliran fluida dari bawah ke atas.
• Sumur injeksi : sumur untuk menginjeksikan fluida tertentu ke dalam formasi (lihat Enhanced Oil Recovery di bagian akhir). Aliran fluida dari atas ke bawah.
• Sumur vertikal : sumur yang bentuknya lurus dan vertikal.
• Sumur berarah (deviated well, directional well) : sumur yang bentuk geometrinya tidak lurus vertikal, bisa berbentuk huruf S, J atau L.
• Sumur horisontal : sumur dimana ada bagiannya yang berbentuk horisontal. Merupakan bagian dari sumur berarah.

LUMPUR PEMBORAN

1. TUJUAN
1. Mengenali komponen-komponen dari lumpur pemboran

- fasa cair

- reactive solids

- inert solids

- fasa kimia

2. Memahami fungsi-fungsi lumpur

3. Memahami rheology lumpur pemboran

- densitas

- sand content

- viscositas

- gel strength

- filtration loss

- mud cake

4. Memahami sifat-sifat kimia lumpur pemboran

5. Memahami pengaruh kontaminan terhadap sifat fisik lumpur pemboran

6. Memahami sifat-sifat pelumasan lumpur pemboran

7. Mengenali jenis-jenis lumpur pemboran

2. PENDAHULUAN

Secara umum, lumpur pemboran dapat dipandang mempunyai empat komponen atau fasa, yaitu ;

a. fasa cair (air atau minyak); 75% lumpur pemboran menggunakan air.

Istilah oil-base digunakan bila minyaknya lebih dari 95%.

b. reactive solids, yaitu padatan yang bereaksi dengan air membentuk koloid (clay); dalam hal ini clay air tawar seperti bentonite mengisaqp (absorb) air tawar dan membentuk lumpur.

c. inert solids (zat padat yang tak bereaksi); ini dapat berupa Barite (BaSO₄) yang digunakan untuk menaikkan densitas lumpur. Selain itu, juga berasal dari formasi-formasi yang dibor dan terbawa lumpur, seperti chert, pasir atau clay-clay non swelling, sehingga akan menyebabkan abrasi atau kerusakan pompa.

d. fasa kimia; merupakan bagian dari system yang digunakan untuk mengontrol sifat-sifat lumpur, misalnya dalam disperson (menyebarkan partikel-partikel clay) atau flocculation (pengumpulan partikel-partikel clay). Efeknya terutama tertuju pada peng ‘koloid’ an clay yang bersangkutan. Zat-zat kimia yang mendispersi (menurunkan viskositas/mengencerkan) misalnya : Quebracho, phosphate, sodium tannate, dll. Sedangkan zat-zat kimia untuk menaikkan viskositas, misalnya : C.M.C, starch, dan beberapa senyawa polimer.

3. FUNGSI LUMPUR PEMBORAN

Fungsi lumpur digunakan pada saat operasi pemboran berlangsung, antara lain ;

1. Mengangkat cutting ke permukaan. Mengangkat cutting tergantung dari :

- Kecepatan fluida di annulus

- Kapasitas untuk menahan fluida yang merupakan fungsi dari densitas, aliran (laminer atau turbulen), viskositas. Umumnya kecepatan 100-120 fpm.

2. Mendinginkan dan melumasi bit dan drill string

Panas dapat timbul akibat gesekan bit dan drill string yang kontak dengan formasi.

3. Memberi dinding pada lubang bor dengan mud cake

Lumpur akan membuat mud cake atau lapisan zat padat tipis di permukaan formasi yang permeable (lulus air).

4. Mengontrol tekanan formasi

Tekanan fluida formasi umumnya adalah di sekitar 0.465 psi/ft kedalaman.

Persamaan : Pm = 0.052. ρm. D

Dimana :

Pm = tekanan static lumpur, psi

ρm = densitas lumpur, ppg

D = kedalaman, ft

5. Membawa cutting dan material-material pemberat dapat menjadi suspensi bila sirkulasi lumpur dihentikan sementara.

6. Melepaskan pasir dan cutting di permukaan

Kemampuan lumpur untuk menahan cutting selama sirkulasi dihentikan terutama tergantung dari gel strength. Bahwa cutting/pasir harus dibuang dari aliran lumpur, karena sifatnya yang sangat abrasive (mengikis) pada pompa, fitting dan bit. Untuk ini biasanya kadar pasir maksimal boleh ada sebesar 2%.

7. Menahan sebagian berat drill pipe dan casing (Bouyancy effect)

8. Mengurangi efek negatif pada formasi

9. Mendapatkan informasi (mud log, sample log)

Dalam pemboran, lumpur kadang-kadang dianalisa untuk diketahui apakah mengandung hidrokarbon atau tidak (mud log), sedangkan sample log adalah menganalisa daripada cutting yang naik ke permukaan, untuk menentukan formasi apa yang di bor.

10.Media logging

Pada penentuan adanya minyak atau gas serta zone-zone air dan juga untuk korelasi dan maksud-maksud lain, diadakan logging (pemasukan sejenis alat antara lain alat listrik atau gamma ray/neutron), seperti electric logging, yang mana memerlukan media penghantar arus listrik di lubang bor.

4. SIFAT-SIFAT LUMPUR PEMBORAN

Komposisi dan sifat-sifat lumpur sangat berpengaruh pada pemboran. Perencanaan casing, drilling rate dan completion dipengaruhi oleh lumpur yang digunakan saat itu. Berikut sifat-sifat lumpur, yaitu :

1. Densitas dan Sand Content

Densitas lumpur bor merupakan salah satu sifat lumpur yang sangat penting karena sebagai penahan tekanan formasi. Adanya densitas lumpur bor yang terlalu besar akan menyebabkan lumpur hilang ke formasi (lost circulation), sedangkan apabila terlalu kecil akan menyebabkan “kick”. Maka densitas lumpur harus disesuaikan dengan keadaan formasi yang akan dibor.

Dalam perhitungan asumsi-asumsi yang digunakan ;

1. volume setiap material adalah additive :

2. jumlah berat adalah additive, maka ;

keterangan :

Vs = volume solid, bbl

Vml = volume lumpur lama, bbl

Vm = volume lumpur baru, bbl

ρs = berat jenis solid, ppg

ρml = berat jenis lumpur lama, ppg

ρmb = berat jenis lumpur baru, ppg

Sand Content yaitu tercampurnya serpihan-serpihan formasi (cutting) ke dalam lumpur pemboran yang dapat membawa pengaruh pada operasi pemboran, karena akan menambah densitas lumpur yang disirkulasikan, sehingga akan menambah beban pompa sirkulasi lumpur. Oleh karena itu, setelah lumpur disirkulasikan harus mengalami proses pembersihan terutama menghilangkan partikel-partikel yang masuk ke dalam lumpur selama sirkulasi. Alat-alat ini biasanya disebut “Conditioning Equipment”, yaitu : Shale saker, degasser, desander dan desilter.

Penggambaran sand content dari lumpur pemboran adalah persen volume dari partikel-partikel yang diameternya lebih besar dari 74 mikron. Jadi rumus yang digunakan untuk menentukan kandungan pasir (sand content) pada lumpur pemboran adalah :

dimana :

n = kandungan pasir, %

Vs = volume pasir dalam lumpur, bbl

Vm = volume lumpur, bbl

2. Viskositas dan Gel Strength

Viskositas dan gel strength merupakan bagian pokok dalam sifat-sifat rheology fluida pemboran, yaitu viskositas sebagai keefektifan pengangkatan cutting dan gel strength digunakan pada saat dilakukan round trip.

Pengukuran viskositas dilakukan dengan menggunakan alat Marsh Funnel. Viskositas ini adalah jumlah detik yang dibutuhkan lumpur sebanyak 0.9463 liter (1 quart) untuk mengalir keluar dari corong Marsh Funnel.

Penentuan harga shear stress dan shear rate yang masing-masing dinyatakan dalam bentuk penyimpangan skala penunjuk (dial reading) dan RPM motor pada Fann VG viscometer, harus diubah menjadi harga shear stress dan shear rate dalam satuan dyne/cm² dan detik^-1 agar diperoleh harga viskositas dalam satuan cp (centipoise). Adapun persamaan yang digunakan :

dimana :

ζ = shear stress, dyne/cm²

γ = shear rate, detik^-1

C = dial reading, derajat

N = revolution per minute RPM motor dari rotor

Untuk menentukan harga plastic viscosity (μp) dan yield point (Yp), yaitu :

atau

dimana :

μp = plastic viscosity, cp

Yp = yield point Bingham, lb/100ft²

C600 = Dial reading pada 600 RPM, derajat

C300 = Dial reading pada 300 RPM, derajat

3. FILTRASI DAN MUD CAKE

Ketika terjadi kontak antara lumpur pemboran dengan batuan porous, batuan tersebut akan bertindak sebagai saringan yang memungkinkan fluida dan partikel-partikel kecil melewatinya. Fluida yang hilang ke dalam batuan tersebut disebut “filtrate”, sedangkan lapisan partikel-partikel besar tertahan dipermukaan batuan disebut “filter cake”.

Apabila filtration loss dan pembentukan mud cake tidak dikontrol maka ia akan menimbulkan berbagai masalah, baik selama operasi pemboran maupun dalam evaluasi formasi dan tahap produksi. Mud cake yang tipis merupakan bantalan yang baik antara pipa pemboran dan permukaan lubang bor. Mud cake yang tebal akan menjepit pipa pemboran sehingga sulit diangkat dan diputar sedangkan filtratnya akan menyusup ke formasi dan dapat menimbulkan damage pada formasi.

Alat yang digunakan untuk menentukan filtration loss adalah Filtration Loss LPLT.

5. KONTAMINASI LUMPUR PEMBORAN

Salah satu penyebab berubahnya sifat fisik lumpur adalah adanya material-material yang tidak diinginkan (kontaminan) yang masuk kedalam lumpur pada saat operasi pemboran sedang berjalan. Kontaminasi yang sering terjadi adalah :

1. Kontaminasi Sodium Chlorida (NaCl)

Kontaminasi ini terjadi saat pemboran menembus kubah garam (salt dome)

2. Kontaminasi Gypsum

3. Kontaminasi Semen

SIFAT FISIK BATUAN

TUJUAN

Mengenali klasifikasi batuan (batuan beku, batuan sedimen dan batuan metamorf)

1. Mengenali sifat fisik dan mekanik batuan :

- Porositas

- Permeabilitas

- Saturasi fluida

- Tekanan kapiler

- Wettabilitas

- Kompressibilitas

- Strength Batuan

- Drillabilitas

- Hardness

- Abrasivitas

- Tekanan Pada Batuan

3. Memahami strength batuan dan kriteria penghancuran batuan
4. Memahami penerapan mekanika penghancuran batuan dalam operasi batuan
5. Memahami penggunaan metoda Cost Per Foot dan Specific Energy dalam operasi pemboran

II. SIFAT FISIK BATUAN RESERVOIR

1. POROSITAS

Porositas (Φ) merupakan perbandingan antara ruang kosong (pori-pori) dalam batuan dengan volume total batuan yang diekspresikan di dalam persen.

atau

dimana : Vp = volume ruang pori-pori batuan

Vb = volume batuan total (bulk volume)

Vg = volume padatan batuan total (grain volume)

Φ = porositas batuan

Porositas batuan reservoir dapat diklasifikasikan menjadi dua :

a. Porositas absolute, yang merupakan persen volume pori-pori total terhadap volume batuan total.

b. Porositas efektif, yang merupakan persen volume pori-pori yang saling berhubungan terhadap volume batuan total.

Selain itu, menurut terjadinya, porositas dapat diklasifikasikan menjadi dua, yaitu :

a. Porositas primer, merupakan porositas yang terbentuk pada waktu batuan sediment diendapkan.

b. Porositas sekunder, merupakan porositas batuan yang terbentuk sesudah batuan sediment terendapkan.

2. WETTABILITAS

Wettabilitas didefinisikan sebagai suatu kecenderungan dari adanya fluida lain yang tidak saling mencampur. Apabila dua fluida bersinggungan dengan benda padat, maka salah satu fluida akan bersifat membasahi permukaan benda padat tersebut, hal ini disebabkan adanya gaya adhesi. Dalam system minyak-air, benda padat, gaya adhesi A_T yang menimbulkan sifat air membasahi benda padat adalah :

dimana ;

σso = tegangan permukaan minyak-benda padat, dyne/cm

σsw = tegangan permukaan air-benda padat, dyne/cm

σwo = tegangan permukaan minyak-air, dyne/cm

qwo = sudut kontak minyak-air.

Suatu cairan yang dikatakan membasahi zat padat jika tegangan adhesinya positif (q <>o), yang berarti batuan bersifat water wet, sedangkan bila air tidak membasahi zat padat maka tegangan adhesinya negative (q > 90^o), berarti batuan bersifat oil wet.

Pada umumnya, reservoir bersifat water wet, sehingga air cenderung untuk melekat pada permukaan batuan, sedangkan minyak akan terletak diantara fasa air.

3. TEKANAN KAPILER

Tekanan kapiler (pc) didefinisikan sebagai perbedaan tekanan yang ada antara permukaan dua fluida yang tidak tercampur (cairan-cairan atau cairan-gas) sebagai akibat dari terjadinya pertemuan permukaan yang memisahkan mereka. Perbedaan tekanan dua fluida ini adalah perbedaan tekanan antara fluida “non wetting fasa” (Pnw) dengan fluida “wetting fasa” (Pw) atau :

Di reservoir biasanya air sebagai fasa yang membasahi (wetting fasa), sedangkan minyak dan gas sebagai non-wetting fasa atau tidak membasahi.

Tekanan kapiler dalam batuan berpori tergantung pada ukuran pori-pori dan macam fluidanya. Secara kuantitatif dapat dinyatakan dalam hubungan :

dimana :

Pc = tekanan kapiler

σ = tegangan permukaan antara dua fluida

cos q = sudut kontak permukaan antara dua fluida

r = jari-jari lengkung pori-pori

Δρ = perbedaan densitas dua fluida

g = percepatan gravitasi

h = tinggi kolom

Tekanan kapiler mempunyai pengaruh yang penting dalam reservoir minyak maupun gas, yaitu :

Ø Mengontrol distribusi saturasi di dalam reservoir

Ø Merupakan mekanisme pendorong minyak dan gas untuk bergerak atau mengalir melalui pori-pori reservoir dalam arah vertical.

4. SATURASI

Saturasi fluida didefinisikan sebagai perbandingan antara volume pori-pori batuan yang ditempati oleh fluida tertentu dengan volume pori-pori total pada suatu batuan berpori. Saturasi dapat dinyatakan dalam persamaan dibawah ini :

a. Saturasi minyak (So) adalah :

b. Saturasi air (Sg) adalah :

c. Saturasi gas (Sg) adalah :

Jika pori-pori diisi oleh gas-minyak-air, maka berlaku hubungan :

Sg + So + Sw = 1

Jika diisi oleh minyak dan air saja, maka :

So + Sw = 1

5. PERMEABILITAS

Permeabilitas didefinisikan sebagai suatu bilangan yang menunjukkan kemampuan dari suatu batuan untuk mengalirkan fluida. Teori tersebut dikembangkan oleh Henry Darcy. Darcy mengungkapkan bahwa kecepatan alir melewati suatu media yang porous berbanding lurus dengan penurunan tekanan per unit panjang, dan berbanding terbalik terhadap viskositas fluida yang mengalir.

Persamaan permeabilitas :

dimana :

V = kecepatan aliran, cm/sec

μ = viskositas fluida yang mengalir, cp

dP/dL= penurunan tekanan per unit panjang, atm/cm

k = permeabilitas, darcy

6. KOMPRESSIBILITAS

Menurut Geertsma, terdapat tiga macam kompressibilitas pada batuan yaitu :

a. Kompressibilitas matriks batuan, yaitu fraksional perubahan volume dari material padatan batuan (grain) terhadap satuan perubahan tekanan.

b. Kompressibilitas batuan keseluruhan, yaitu fraksional perubahan volume dari volume batuan terhadap satuan perubahan tekanan.

c. Kompressibilitas pori-pori batuan, yaitu fraksional perubahan volume pori-pori batuan terhadap satuan perubahan tekanan.

Batuan yang berada pada kedalaman tertentu akan mengalami dua macam tekanan, yaitu ;

Ø Internal stress yang berasal dari desakan fluida yang terkandung di dalam pori-pori batuan (tekanan hidrostatik fluida formasi)

Ø External stress yang berasal dari pembebanan batuan yang ada di atasnya (tekanan overburden)