Monday, June 30, 2008

Proses Pengolahan Minyak Bumi

http://persembahanku.wordpress.com/2007/02/27/proses-pengolahan-minyak-bumi/Ditulis oleh EG Giwangkara S di/pada Selasa, Februari 27 2007

Kolom pemisah minyak bumiSeperti yang pernah saya tulis tentang komposisi minyak bumi disini dan disini, minyak bumi bukan merupakan senyawa homogen, tapi merupakan campuran dari berbagai jenis senyawa hidrokarbon dengan perbedaan sifatnya masing-masing, baik sifat fisika maupun sifat kimia.

Proses pengolahan minyak bumi sendiri terdiri dari dua jenis proses utama, yaitu Proses Primer dan Proses Sekunder. Sebagian orang mendefinisikan Proses Primer sebagai proses fisika, sedangkan Proses Sekunder adalah proses kimia. Hal itu bisa dimengerti karena pada proses primer biasanya komponen atau fraksi minyak bumi dipisahkan berdasarkan salah satu sifat fisikanya, yaitu titik didih. Sementara pemisahan dengan cara Proses Sekunder bekerja berdasarkan sifat kimia kimia, seperti perengkahan atau pemecahan maupun konversi, dimana didalamnya terjadi proses perubahan struktur kimia minyak bumi tersebut.

Rantai Hidrokarbon Minyak Bumi

Seperti kita kitahui dalam Kimia Organik bahwa senyawa hidrokarbon, terutama yang parafinik dan aromatik, mempunyai trayek didih masing-masing, dimana panjang rantai hidrokarbon berbanding lurus dengan titik didih dan densitasnya. Semakin panjang rantai hidrokarbon maka trayek didih dan densitasnya semakin besar. Nah, sifat fisika inilah yang kemudian menjadi dasar dalam Proses Primer.

Jumlah atom karbon dalam rantai hidrokarbon bervariasi. Untuk dapat dipergunakan sebagai bahan bakar maka dikelompokkan menjadi beberapa fraksi atau tingkatan dengan urutan sederhana sebagai berikut :

  1. Gas
    Rentang rantai karbon : C1 sampai C5
    Trayek didih : 0 sampai 50°C
    Peruntukan : Gas tabung, BBG, umpan proses petrokomia.

  2. Gasolin (Bensin)
    Rentang rantai karbon : C6 sampai C11
    Trayek didih : 50 sampai 85°C
    Peruntukan : Bahan bakar motor, bahan bakar penerbangan bermesin piston, umpan proses petrokomia

  3. Kerosin (Minyak Tanah)
    Rentang rantai karbon : C12 sampai C20
    Trayek didih : 85 sampai 105°C
    Peruntukan : Bahan bakar motor, bahan bakar penerbangan bermesin jet, bahan bakar rumah tangga, bahan bakar industri, umpan proses petrokimia

  4. Solar
    Rentang rantai karbon : C21 sampai C30
    Trayek didih : 105 sampai 135°C
    Peruntukan : Bahan bakar motor, bahan bakar industri

  5. Minyak Berat
    Rentang rantai karbon dari C31 sampai C40
    Trayek didih dari 130 sampai 300°C
    Peruntukan : Minyak pelumas, lilin, umpan proses petrokimia

  6. Residu
    Rentang rantai karbon diatas C40
    Trayek didih diatas 300°C
    Peruntukan : Bahan bakar boiler (mesin pembangkit uap panas), aspal, bahan pelapis anti bocor.


Melihat daftar trayek hidrokarbon diatas nampak ideal sekali, dimana perbedaan jumlah atom karbonnya sangat jelas. Tapi pada kenyataannya dengan teknologi sekarang kondisi diatas teramat sangat sulit dicapai… oops, maaf menggunakan baya bahasa pleonasme :)





Sejarah Perminyakan di Indonesia - Bagian Pertama

Sejarah Perminyakan di Indonesia - Bagian Pertama

Ditulis oleh EG Giwangkara S di/pada Minggu, Maret 18 2007

Edwin Laurentine Drake (1819-1880)Sejarah industri minyak modern tidak bisa lepas dari nama Edwin Laurentine Drake (1819-1880) yang dikenal juga sebagai Colonel Drake. mBah Drake ini didaulat juga sebagai “Bapak” industri perminyakan modern, karena pada tanggal 27 Agustus 1859 untuk pertama kalinya melakukan pengeboran minyak secara komersil di Titusville, Pennsylvania, Amrik sana. Pada hari itu mata bor mBah Drake menyentuh lapisan minyak pada kedalaman 60,5 kaki (± 21 meter). Meskipun jika kita merujuk pada bukunya Ida Tarbell pada tahun 1904 dalam bukunya “The History of Standard Oil” menyebutkan bahwa sumur minyak yang dibuatnya bukan merupakan idenya mBah Drake, tapi ide dari pekerjanya yaitu George Bissell.

KatapelJauh sebelum mBah Drake memulai manték bumi untuk ngebor minyak, minyak bumi sudah diketahui dan digunakan sebagai alat perang pasukan Alexander Yang Agung (356 SM - 323 SM) untuk digunakan pada anak panah berapi dan katapel besar yang menggunakan bola peluru berapi. Di Indonesia sendiri konon minyak telah digunakan juga sebagai alat perang oleh armada kapal pasukan Kerajaan Sriwijaya, meskipun saya sendiri belum pernah melihat atau membaca data otentik tersebut.

Awal Kegiatan Perminyakan di Indonesia

Sejarah industri perminyakan modern di Indonesia sendiri diawali pada tahun 1870 oleh P. Vandijk, seorang engineer Belanda di daerah Purwodadi - Jawa Tengah, tepatnya di desa Ngamba, melalui pengamatan rembesan-rembesan minyak di permukaan tanah. Di desa Ngamba tersebut mBah Vandijk mendapatkan rembesan air asin yang mengandung minyak. Tapi karena terjadi gempa di Yogyakarta pada tahun 1867 hampir semua rembesan tersebut tertutup dan tidak mengeluarkan rembesan minyak lagi. Yang tertinggal hanya air asin yang berbau minyak.

Pada bulan November 1895 perusahaan Mac Neill & Co. di Semarang mendapat konsesi di daerah tersebut selama 15 tahun. Kemudian pada bulan April 1896 dirubah menjadi 75 tahun, dan daerahnya meliputi Klantung Sejomerto.


http://persembahanku.wordpress.com/2007/03/18/sejarah-perminyakan-di-indonesia-bagian-pertama/

Sunday, June 29, 2008

Numbers Don't Lie, Liars Don't Count

Nate Hagens posted the Dispersive Discovery derivation of the Logistic curve on TheOilDrum.com last week. Lots of good comments posted but one kind of got my goat because it seemed quite regressive.
"WHT analysis would have been important in the 1920-1930's but its 2008 now and they seems to have done quite well without the dispersive model."
This happens quite often when a new idea comes across the bow. The idea tends to get marginalized by trivializing the context. Consider that the Big Bang Theory seems a popular topic among scientific cosmologists and the Stephen Hawking readers. But some genius comes along and says "Why is the Big Bang important? That happened billions of years ago, and I can't buy gas for less than $4 a gallon today."

So the idea and its underlying worth becomes a matter of perspective. I figure that we still want to understand how we got ourselves into this mess.

Remember the George Monbiot quote: "Tell people something they know already and they will thank you for it. Tell them something new and they will hate you for it."

You would almost think that we have concern trolls that battle ideas via pure rhetoric without ever figuring to lift a pen and trying to contribute some sort of mathematical analysis (I know, how naive of me). Worse still, one of the most disturbing posts I have read recently came from Carl Pope 'Let Them Hate, So Long as They Fear' , about the anti-scientific views of the Bush administration. And now, all these scientific neotards have started to come out of the woodwork with the high gas prices. I recall doing a post several years ago where I monitored the Powerline blog, a notorious right-wing puppet site, for historical references to any kind of post relating to real oil depletion issues. Looking back at the reference table I generated, they did make 3 references to opening up the Arctic National Wildlife Refuge. So I now can see how the roots of the right-wing talking points develop. Of course, now the Powerline guys have become experts on the current situation, filling their blog with their "take" on the current oil situation. But we all know the PowerLiars couldn't count their way out of a paper sack.

Fellow Minnesotans, please vote for Al Franken. Likely the only senatorial candidate ever to achieve a perfect score (800) on the mathematics portion of the SAT, he understands this stuff and knows even more about the lying techniques of the 'minionist right. He basically wrote the book on it.

Friday, June 27, 2008

Sejarah Minyak dan Gas Bumi

Bagaimana terjadinya minyak dan gas bumi ?


Ada tiga faktor utama dalam pembentukan minyak dan/atau gas bumi, yaitu : Pertama, ada “bebatuan asal” (source rock) yang secara geologis memungkinkan terjadinya pembentukan minyak dan gas bumi.

Skala Waktu Geologi

Kedua, adanya perpindahan (migrasi) hidrokarbon dari bebatuan asal menuju ke “bebatuan reservoir” (reservoir rock), umumnya sandstone atau limestone yang berpori-pori (porous) dan ukurannya cukup untuk menampung hidrokarbon tersebut.

Ketiga, adanya jebakan (entrapment) geologis. Struktur geologis kulit bumi yang tidak teratur bentuknya, akibat pergerakan dari bumi sendiri (misalnya gempa bumi dan erupsi gunung api) dan erosi oleh air dan angin secara terus menerus, dapat menciptakan suatu “ruangan” bawah tanah yang menjadi jebakan hidrokarbon. Kalau jebakan ini dilingkupi oleh lapisan yang impermeable, maka hidrokarbon tadi akan diam di tempat dan tidak bisa bergerak kemana-mana lagi.

Temperatur bawah tanah, yang semakin dalam semakin tinggi, merupakan faktor penting lainnya dalam pembentukan hidrokarbon. Hidrokarbon jarang terbentuk pada temperatur kurang dari 65 oC dan umumnya terurai pada suhu di atas 260 oC. Hidrokarbon kebanyakan ditemukan pada suhu moderat, dari 107 ke 177 oC.


Apa saja komponen-komponen pembentuk minyak bumi ?

Minyak bumi merupakan campuran rumit dari ratusan rantai hidrokarbon, yang umumnya tersusun atas 85% karbon (C) dan 15% hidrogen (H). Selain itu, juga terdapat bahan organik dalam jumlah kecil dan mengandung oksigen (O), sulfur (S) atau nitrogen (N).

Apakah ada perbedaan dari jenis-jenis minyak bumi ?. Ya, ada 4 macam yang digolongkan menurut umur dan letak kedalamannya, yaitu: young-shallow, old-shallow, young-deep dan old-deep. Minyak bumi young-shallow biasanya bersifat masam (sour), mengandung banyak bahan aromatik, sangat kental dan kandungan sulfurnya tinggi. Minyak old-shallow biasanya kurang kental, titik didih yang lebih rendah, dan rantai paraffin yang lebih pendek. Old-deep membutuhkan waktu yang paling lama untuk pemrosesan, titik didihnya paling rendah dan juga viskositasnya paling encer. Sulfur yang terkandung dapat teruraikan menjadi H2S yang dapat lepas, sehingga old-deep adalah minyak mentah yang dikatakan paling “sweet”. Minyak semacam inilah yang paling diinginkan karena dapat menghasilkan bensin (gasoline) yang paling banyak.

Berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk membentuk minyak bumi ?

Sekitar 30-juta tahun di pertengahan jaman Cretaceous, pada akhir jaman dinosaurus, lebih dari 50% dari cadangan minyak dunia yang sudah diketahui terbentuk. Cadangan lainnya bahkan diperkirakan lebih tua lagi. Dari sebuah fosil yang diketemukan bersamaan dengan minyak bumi dari jaman Cambrian, diperkirakan umurnya sekitar 544 sampai 505-juta tahun yang lalu.

Para geologis umumnya sependapat bahwa minyak bumi terbentuk selama jutaan tahun dari organisme, tumbuhan dan hewan, berukuran sangat kecil yang hidup di lautan purba. Begitu organisme laut ini mati, badannya terkubur di dasar lautan lalu tertimbun pasir dan lumpur, membentuk lapisan yang kaya zat organik yang akhirnya akan menjadi batuan endapan (sedimentary rock). Proses ini berulang terus, satu lapisan menutup lapisan sebelumnya. Lalu selama jutaan tahun berikutnya, lautan di bumi ada yang menyusut atau berpindah tempat.

Deposit yang membentuk batuan endapan umumnya tidak cukup mengandung oksigen untuk mendekomposisi material organik tadi secara komplit. Bakteri mengurai zat ini, molekul demi molekul, menjadi material yang kaya hidrogen dan karbon. Tekanan dan temperatur yang semakin tinggi dari lapisan bebatuan di atasnya kemudian mendistilasi sisa-sisa bahan organik, lalu pelan-pelan mengubahnya menjadi minyak bumi dan gas alam. Bebatuan yang mengandung minyak bumi tertua diketahui berumur lebih dari 600-juta tahun. Yang paling muda berumur sekitar 1-juta tahun. Secara umum bebatuan dimana diketemukan minyak berumur antara 10-juta dan 270-juta tahun.


Cara Menemukan Minyak

Bagaimana caranya menemukan minyak bumi ?

Ada berbagai macam cara : observasi geologi, survei gravitasi, survei magnetik, survei seismik, membor sumur uji, atau dengan educated guess dan faktor keberuntungan.

Survei gravitasi : metode ini mengukur variasi medan gravitasi bumi yang disebabkan perbedaan densitas material di struktur geologi kulit bumi.

Survei magnetik : metode ini mengukur variasi medan magnetik bumi yang disebabkan perbedaan properti magnetik dari bebatuan di bawah permukaan.

Kedua survei ini biasanya dilakukan di wilayah yang luas seperti misalnya suatu cekungan (basin). Dari hasil pemetaan ini, baru metode seismik umumnya dilakukan.

Survei seismik menggunakan gelombang kejut (shock-wave) buatan yang diarahkan untuk melalui bebatuan menuju target reservoir dan daerah sekitarnya. Oleh berbagai lapisan material di bawah tanah, gelombang kejut ini akan dipantulkan ke permukaan dan ditangkap oleh alat receivers sebagai pulsa tekanan (oleh hydrophone di daerah perairan) atau sebagai percepatan (oleh geophone di darat). Sinyal pantulan ini lalu diproses secara digital menjadi sebuah peta akustik bawah permukaan untuk kemudian dapat diinterpretasikan.



Aplikasi metode seismik :

  1. Tahap eksplorasi : untuk menentukan struktur dan stratigrafi endapan dimana sumur nanti akan digali.
  2. Tahap penilaian dan pengembangan : untuk mengestimasi volume cadangan hidrokarbon dan untuk menyusun rencana pengembangan yang paling baik.
  3. Pada fase produksi : untuk memonitor kondisi reservoir, seperti menganalisis kontak antar fluida reservoir (gas-minyak-air), distribusi fluida dan perubahan tekanan reservoir.

Minyak

Setelah kita yakin telah menemukan minyak, apa selanjutnya ?

Setelah mengevaluasi reservoir, selanjutnya tahap mengembangkan reservoir. Yang pertama dilakukan adalah membangun sumur (well-construction) meliputi pemboran (drilling), memasang tubular sumur (casing) dan penyemenan (cementing). Lalu proses completion untuk membuat sumur siap digunakan. Proses ini meliputi perforasi yaitu pelubangan dinding sumur; pemasangan seluruh pipa-pipa dan katup produksi beserta asesorinya untuk mengalirkan minyak dan gas ke permukaan; pemasangan kepala sumur (wellhead atau chrismast tree) di permukaan; pemasangan berbagai peralatan keselamatan, pemasangan pompa kalau diperlukan, dsb. Jika dibutuhkan, metode stimulasi juga dilakukan dalam fase ini. Selanjutnya well-evaluation untuk mengevaluasi kondisi sumur dan formasi di dalam sumur. Teknik yang paling umum dinamakan logging yang dapat dilakukan pada saat sumur masih dibor ataupun sumurnya sudah jadi.

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.


Rig

Apakah rig ? Apa saja jenis-jenisnya ?

Rig adalah serangkaian peralatan khusus yang digunakan untuk membor sumur atau mengakses sumur. Ciri utama rig adalah adanya menara yang terbuat dari baja yang digunakan untuk menaik-turunkan pipa-pipa tubular sumur.

Umumnya, rig dikategorikan menjadi dua macam menurut tempat beroperasinya :

  1. Rig darat (land-rig) : beroperasi di darat.
  2. Rig laut (offshore-rig) : beroperasi di atas permukaan air (laut, sungai, rawa-rawa, danau atau delta sungai).


Ada bermacam-macam offshore-rig yang digolongkan berdasarkan kedalaman air :

  1. Swamp barge : kedalaman air maksimal 7m saja. Sangat umum dipakai di daerah rawa-rawa atau delta sungai.
  2. Tender barge : mirip swamp barge tetapi di pakai di perairan yang lebih dalam.
  3. Jackup rig : platform yang dapat mengapung dan mempunyai tiga atau empat “kaki” yang dapat dinaik-turunkan. Untuk dapat dioperasikan, semua kakinya harus diturunkan sampai menginjak dasar laut. Terus badan rig akan diangkat sampai di atas permukaan air sehingga bentuknya menjadi semacam platform tetap. Untuk berpindah dari satu tempat ke tempat lain, semua kakinya haruslah dinaikan terlebih dahulu sehingga badan rig mengapung di atas permukaan air. Lalu rig ini ditarik menggunakan beberapa kapal tarik ke lokasi yang dituju. Kedalaman operasi rig jackup adalah dari 5m sampai 200m.
  4. Drilling jacket : platform struktur baja, umumnya berukuran kecil dan cocok dipakai di laut tenang dan dangkal. Sering dikombinasikan dengan rig jackup atau tender barge.
  5. Semi-submersible rig : sering hanya disebut “semis” merupakan rig jenis mengapung. Rig ini “diikat” ke dasar laut menggunakan tali mooring dan jangkar agar posisinya tetap di permukaan. Dengan menggunakan thruster, yaitu semacam baling-baling di sekelilingnya, rig semis mampu mengatur posisinya secara dinamis. Rig semis sering digunakan jika lautnya terlalu dalam untuk rig jackup. Karena karakternya yang sangat stabil, rig ini juga popular dipakai di daerah laut berombak besar dan bercuaca buruk.
  6. Drill ship : prinsipnya menaruh rig di atas sebuah kapal laut. Sangat cocok dipakai di daerah laut dalam. Posisi kapal dikontrol oleh sistem thruster berpengendali komputer. Dapat bergerak sendiri dan daya muatnya yang paling banyak membuatnya sering dipakai di daerah terpencil atau jauh dari darat.


Dari fungsinya, rig dapat digolongkan menjadi dua macam :

  1. Drilling rig : rig yang dipakai untuk membor sumur, baik sumur baru, cabang sumur baru maupun memperdalam sumur lama.
  2. Workover rig : fungsinya untuk melakukan sesuatu terhadap sumur yang telah ada, misalnya untuk perawatan, perbaikan, penutupan, dsb.

Land rig

Komponen Rig

Apa saja komponen rig ?

Komponen rig dapat digolongkan menjadi lima bagian besar :

  1. Hoisting system : fungsi utamanya menurunkan dan menaikkan tubular (pipa pemboran, peralatan completion atau pipa produksi) masuk-keluar lubang sumur. Menara rig (mast atau derrick) termasuk dalam sistem ini.
  2. Rotary system : berfungsi untuk memutarkan pipa-pipa tersebut di dalam sumur. Pada pemboran konvensional, pipa pemboran (drill strings) memutar mata-bor (drill bit) untuk menggali sumur.
  3. Circulation system : untuk mensirkulasikan fluida pemboran keluar masuk sumur dan menjaga agar properti lumpur seperti yang diinginkan. Sistem ini meliputi (1) pompa tekanan tinggi untuk memompakan lumpur keluar masuk-sumur dan pompa tekanan rendah untuk mensirkulasikannya di permukaan, (2) peralatan untuk mengkondisikan lumpur: shale shaker berfungsi untuk memisahkan solid hasil pemboran (cutting) dari lumpur; desander untuk memisahkan pasir; degasser untuk mengeluarkan gas, desilter untuk memisahkan partikel solid berukuran kecil, dsb.
  4. Blowout prevention system : peralatan untuk mencegah blowout (meledaknya sumur di permukaan akibat tekanan tinggi dari dalam sumur). Yang utama adalah BOP (Blow Out Preventer) yang tersusun atas berbagai katup (valve) dan dipasang di kepala sumur (wellhead).
  5. Power system : yaitu sumber tenaga untuk menggerakan semua sistem di atas dan juga untuk suplai listrik. Sebagai sumber tenaga, biasanya digunakan mesin diesel berkapasitas besar.skematik komponen rig

Skematik sederhana dari circulation system di rig

Lumpur Pemboran

Mengapa digunakan lumpur untuk pemboran ?

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).

Pemboran Sumur (Drilling Well)

Bagaimana pengerjaan pemboran sumur dilakukan ?
Pemboran sumur dilakukan dengan mengkombinasikan putaran dan tekanan pada mata bor. Pada pemboran konvensional, seluruh pipa bor diputar dari atas permukaan oleh alat yang disebut turntable. Turntable ini diputar oleh mesin diesel, baik secara elektrik ataupun transmisi mekanikal. Dengan berputar, roda gerigi di mata bor akan menggali bebatuan. Daya dorong mata bor diperoleh dari berat pipa bor. Semakin dalam sumur dibor, semakin banyak pipa bor yang dipakai dan disambung satu persatu. Selama pemboran lumpur dipompakan dari pompa lumpur masuk melalui dalam pipa bor ke bawah menuju mata bor. Nosel di mata bor akan menginjeksikan lumpur tadi keluar dengan kecepatan tinggi yang akan membantu menggali bebatuan. Kemudian lumpur naik kembali ke permukaan lewat annulus, yaitu celah antara lubang sumur dan pipa bor, membawa cutting hasil pemboran.

Logging

Mengapa pengerjaan logging dilakukan ?

Logging adalah teknik untuk mengambil data-data dari formasi dan lubang sumur dengan menggunakan instrumen khusus. Pekerjaan yang dapat dilakukan meliputi pengukuran data-data properti elektrikal (resistivitas dan konduktivitas pada berbagai frekuensi), data nuklir secara aktif dan pasif, ukuran lubang sumur, pengambilan sampel fluida formasi, pengukuran tekanan formasi, pengambilan material formasi (coring) dari dinding sumur, dsb.

Logging tool (peralatan utama logging, berbentuk pipa pejal berisi alat pengirim dan sensor penerima sinyal) diturunkan ke dalam sumur melalui tali baja berisi kabel listrik ke kedalaman yang diinginkan. Biasanya pengukuran dilakukan pada saat logging tool ini ditarik ke atas. Logging tool akan mengirim sesuatu “sinyal” (gelombang suara, arus listrik, tegangan listrik, medan magnet, partikel nuklir, dsb.) ke dalam formasi lewat dinding sumur. Sinyal tersebut akan dipantulkan oleh berbagai macam material di dalam formasi dan juga material dinding sumur. Pantulan sinyal kemudian ditangkap oleh sensor penerima di dalam logging tool lalu dikonversi menjadi data digital dan ditransmisikan lewat kabel logging ke unit di permukaan. Sinyal digital tersebut lalu diolah oleh seperangkat komputer menjadi berbagai macam grafik dan tabulasi data yang diprint pada continuos paper yang dinamakan log. Kemudian log tersebut akan diintepretasikan dan dievaluasi oleh geologis dan ahli geofisika. Hasilnya sangat penting untuk pengambilan keputusan baik pada saat pemboran ataupun untuk tahap produksi nanti.

Logging-While-Drilling (LWD) adalah pengerjaan logging yang dilakukan bersamaan pada saat membor. Alatnya dipasang di dekat mata bor. Data dikirimkan melalui pulsa tekanan lewat lumpur pemboran ke sensor di permukaan. Setelah diolah lewat serangkaian komputer, hasilnya juga berupa grafik log di atas kertas. LWD berguna untuk memberi informasi formasi (resistivitas, porositas, sonic dan gamma-ray) sedini mungkin pada saat pemboran.

Mud logging adalah pekerjaan mengumpulkan, menganalisis dan merekam semua informasi dari partikel solid, cairan dan gas yang terbawa ke permukaan oleh lumpur pada saat pemboran. Tujuan utamanya adalah untuk mengetahui berbagai parameter pemboran dan formasi sumur yang sedang dibor.

Penyemenan (Cementing)

Mengapa sumur harus disemen ?

Penyemenan sumur digolongkan menjadi dua bagian :

Pertama, primary cementing, yaitu penyemenan pada saat sumur sedang dibuat. Sebelum penyemenan ini dilakukan, casing dipasang dulu sepanjang lubang sumur. Campuran semen (semen + air + aditif) dipompakan ke dalam annulus (ruang/celah antara dua tubular yang berbeda ukuran, bisa casing dengan lubang sumur, bisa casing dengan casing). Fungsi utamanya untuk pengisolasian berbagai macam lapisan formasi sepanjang sumur agar tidak saling berkomunikasi. Fungsi lainnya menahan beban aksial casing dengan casing berikutnya, menyokong casing dan menyokong lubang sumur (borehole).

Kedua, remedial cementing, yaitu penyemenan pada saat sumurnya sudah jadi. Tujuannya bermacam-macam, bisa untuk mereparasi primary cementing yang kurang sempurna, bisa untuk menutup berbagai macam lubang di dinding sumur yang tidak dikehendaki (misalnya lubang perforasi yang akan disumbat, kebocoran di casing, dsb.), dapat juga untuk menyumbat lubang sumur seluruhnya.

Semen yang digunakan adalah semen jenis Portland biasa. Dengan mencampurkannya dengan air, jadilah bubur semen (cement slurry). Ditambah dengan berbagai macam aditif, properti semen dapat divariasikan dan dikontrol sesuai yang dikehendaki.

Semen, air dan bahan aditif dicampur di permukaan dengan memakai peralatan khusus. Sesudah menjadi bubur semen, lalu dipompakan ke dalam sumur melewati casing. Kemudian bubur semen ini didorong dengan cara memompakan fluida lainnya, seringnya lumpur atau air, terus sampai ke dasar sumur, keluar dari ujung casing masuk lewat annulus untuk naik kembali ke permukaan. Diharapkan seluruh atau sebagian dari annulus ini akan terisi oleh bubur semen. Setelah beberapa waktu dan semen sudah mengeras, pemboran bagian sumur yang lebih dalam dapat dilanjutkan.

Untuk apa directional drilling dilakukan ? Secara konvensional sumur dibor berbentuk lurus mendekati arah vertikal. Directional drilling (pemboran berarah) adalah pemboran sumur dimana lubang sumur tidak lurus vertikal, melainkan terarah untuk mencapai target yang diinginkan.

Tujuannya dapat bermacam-macam :

  1. Sidetracking : jika ada rintangan di depan lubang sumur yang akan dibor, maka lubang sumur dapat dielakkan atau dibelokan untuk menghindari rintangan tersebut.
  2. Jikalau reservoir yang diinginkan terletak tepat di bawah suatu daerah yang tidak mungkin dilakukan pemboran, misalnya kota, pemukiman penduduk, suaka alam atau suatu tempat yang lingkungannya sangat sensitif. Sumur dapat mulai digali dari tempat lain dan diarahkan menuju reservoir yang bersangkutan.
  3. Untuk menghindari salt-dome (formasi garam yang secara kontinyu terus bergerak) yang dapat merusak lubang sumur. Sering hidrokarbon ditemui dibawah atau di sekitar salt-dome. Pemboran berarah dilakukan untuk dapat mencapai reservoir tersebut dan menghindari salt-dome.
  4. Untuk menghindari fault (patahan geologis).
  5. Untuk membuat cabang beberapa sumur dari satu lubung sumur saja di permukaan.
  6. Untuk mengakses reservoir yang terletak di bawah laut tetapi rignya terletak didarat sehingga dapat lebih murah.
  7. Umumnya di offshore, beberapa sumur dapat dibor dari satu platform yang sama sehingga lebih mudah, cepat dan lebih murah.
  8. Untuk relief well ke sumur yang sedang tak terkontrol (blow-out).
  9. Untuk membuat sumur horizontal dengan tujuan menaikkan produksi hidrokarbon.
  10. Extended reach : sumur yg mempunyai bagian horizontal yang panjangnya lebih dari 5000m.
  11. Sumur multilateral : satu lubang sumur di permukaan tetapi mempunyai beberapa cabang secara lateral di bawah, untuk dapat mengakses beberapa formasi hidrokarbon yang terpisah.

Pemboran berarah dapat dikerjakan dengan peralatan membor konvensional, dimana pipa bor diputar dari permukaan untuk memutar mata bor di bawah. Kelemahannya, sudut yang dapat dibentuk sangat terbatas. Pemboran berarah sekarang lebih umum dilakukan dengan memakai motor berpenggerak lumpur (mud motor) yang akan memutar mata bor dan dipasang di ujung pipa pemboran. Seluruh pipa pemboran dari permukaan tidak perlu diputar, pipa pemboran lebih dapat “dilengkungkan” sehingga lubang sumur dapat lebih fleksibel untuk diarahkan.

Perforating

Apakah perforating ?

Perforasi (perforating) adalah proses pelubangan dinding sumur (casing dan lapisan semen) sehingga sumur dapat berkomunikasi dengan formasi. Minyak atau gas bumi dapat mengalir ke dalam sumur melalui lubang perforasi ini.

Perforating gun yang berisi beberapa shaped-charges diturunkan ke dalam sumur sampai ke kedalaman formasi yang dituju. Shaped-charges ini kemudian diledakan dan menghasilkan semacam semburan jet campuran fluida cair dan gas dari bahan metal bertekanan tinggi (jutaan psi) dan kecepatan tinggi (7000 m/s) yang mampu menembus casing baja dan lapisan semen. Semua proses ini terjadi dalam waktu yang sangat singkat (17s).

Well Testing

Apa artinya Well Testing ?

Well testing adalah metode untuk mendapatkan berbagai properti dari reservoir secara dinamis dan hasilnya lebih akurat dalam jangka panjang.

Tujuannya:

  • Untuk memastikan apakah sumur akan mengalir dan berproduksi.
  • Untuk mengetahui berapa banyak kandungan hidrokarbon di dalam reservoir dan kualitasnya.
  • Untuk memperkirakan berapa lama reservoirnya akan berproduksi dan berapa lama akan menghasilkan keuntungan secara ekonomi.

Teknik ini dilakukan dengan mengkondisikan reservoir ke keadaan dinamis dengan cara memberi gangguan sehingga tekanan reservoirnya akan berubah. Jika reservoirnya sudah/sedang berproduksi, tes dilakukan dengan cara menutup sumur untuk mematikan aliran fluidanya. Teknik ini disebut buildup test. Jika reservoirnya sudah lama idle, maka sumur dialirkan kembali. Teknik ini disebut drawdown test.

Pekerjaan Stimulasi (Fracturing)

Apakah tujuan stimulasi ?

Stimulasi (stimulation) adalah proses mekanikal dan/atau chemical yang ditujukan untuk menaikan laju produksi dari suatu sumur. Metode stimulasi dapat dikategorikan tiga macam yang semuanya memakai fluida khusus yang dipompakan ke dalam sumur.

Pertama, wellbore cleanup. Fluida treatment dipompakan hanya ke dalam sumur, tidak sampai ke formasi. Tujuan utamanya untuk membersihkan lubang sumur dari berbagai macam kotoran, misalnya deposit asphaltene, paraffin, penyumbatan pasir, dsb. Fluida yang digunakan umumnya campuran asam (acid) karena sifatnya yang korosif.

Yang kedua adalah yang disebut stimulasi matriks. Fluida diinjeksikan ke dalam formasi hidrokarbon tanpa memecahkannya. Fluida yang dipakai juga umumnya campuran asam. Fluida ini akan “memakan” kotoran di sekitar lubang sumur dan membersihkannya sehingga fluida hidrokarbon akan mudah mengalir masuk ke dalam lubang sumur.

Teknik ketiga dinamakan fracturing; fluida diinjeksikan ke dalam formasi dengan laju dan tekanan tertentu sehingga formasi akan pecah atau merekah. Pada propped fracturing, material proppant (mirip pasir) digunakan untuk menahan rekahan formasi agar tetap terbuka. Sementara pada acid fracturing, fluida campuran asam digunakan untuk melarutkan material formasi di sekitar rekahan sehingga rekahan tersebut menganga terbuka. Rekahan ini akan menjadi semacam jalan tol berkonduktivitas tinggi dimana fluida hidrokarbon dapat mengalir dengan lebih optimum masuk ke dalam sumur.

Suatu pekerjaan stimulasi (fracturing) di lokasi darat. Puluhan peralatan digunakan sesuai kriteria desain fracturing. (gambar dari slb.com)

Artificial Lift


Apakah yang dimaksud dengan artificial lift ?Artificial lift adalah metode untuk mengangkat hidrokarbon, umumnya minyak bumi, dari dalam sumur ke atas permukaan. Ini biasanya dikarenakan tekanan reservoirnya tidak cukup tinggi untuk mendorong minyak sampai ke atas ataupun tidak ekonomis jika mengalir secara alamiah.

Artificial lift umumnya terdiri dari lima macam yang digolongkan menurut jenis peralatannya.

Pertama adalah yang disebut subsurface electrical pumping, menggunakan pompa sentrifugal bertingkat yang digerakan oleh motor listrik dan dipasang jauh di dalam sumur.

Sub-surface electrical pumping system (gambar dari slb.com)

Yang kedua adalah sistem gas lifting, menginjeksikan gas (umumnya gas alam) ke dalam kolom minyak di dalam sumur sehingga berat minyak menjadi lebih ringan dan lebih mampu mengalir sampai ke permukaan.







Gas lifting system (gambar dari slb.com)

Monday, June 23, 2008

Beam Pump


Teknik ketiga dari Artificial Lift dengan menggunakan pompa elektrikal-mekanikal yang dipasang di permukaan yang umum disebut sucker rod pumping atau juga beam pump. Menggunakan prinsip katup searah (check valve), pompa ini akan mengangkat fluida formasi ke permukaan. Karena pergerakannya naik turun seperti mengangguk, pompa ini terkenal juga dengan julukan pompa angguk.






Beam pump (gambar dari slb.com)


Sistem Jet Pump

Metode keempat dari Artificial Lift disebut sistem jet pump. Fluida dipompakan ke dalam sumur bertekanan tinggi lalu disemprotkan lewat nosel ke dalam kolom minyak. Melewati lubang nosel, fluida ini akan bertambah kecepatan dan energi kinetiknya sehingga mampu mendorong minyak sampai ke permukaan.












Terakhir, sistem yang memakai progressive cavity pump (sejenis dengan mud motor). Pompa dipasang di dalam sumur tetapi motor dipasang di permukaan. Keduanya dihubungkan dengan batang baja yang disebut sucker rod.








Sistem progressive cavity pump (gambar dari slb.com)




EOR (Enhanced Oil Recovery)



Apa yang dimaksud dengan Enhanced Oil Recovery ?
EOR merupakan teknik lanjutan untuk mengangkat minyak jika berbagai teknik dasar sudah dilakukan tetapi hasilnya tidak seperti yang diharapkan atau tidak ekonomis. Ada tiga macam teknik EOR yang umum :
Teknik termal : menginjeksikan fluida bertemperatur tinggi ke dalam formasi untuk menurunkan viskositas minyak sehingga mudah mengalir. Dengan menginjeksikan fluida tersebut, juga diharapkan tekanan reservoir akan naik dan minyak akan terdorong ke arah sumur produksi. Merupakan teknik EOR yang paaDASDASDASDAS
Proses miscible : menginjeksikan fluida pendorong yang akan bercampur dengan minyak untuk lalu diproduksi. Fluida yang digunakan misalnya larutan hidrokarbon, gas hidrokarbon, CO2 ataupun gas nitrogen.

Sunday, June 8, 2008

Double Dispersive Discovery leads to the Sigmoid and Logistic

I believe I made a significant finding in regards to the Dispersive Discovery model. In its general form, keeping search growth constant, the dispersive part of the model produces a cumulative function that looks like this:
D(x) = x * (1-exp(-k/x))
The instantaneous curve generated by the derivative looks like
dD(x)/dx = c * (1-exp(-k/x)*(1+k/x))
Adding a growth term for x and we can get a family of curves for the derivative:

I generated this set of curves simply by applying growth terms of various powers, such as quadratic, cubic, etc, to replace x. No bones about it, I could have just as easily applied a positive exponential growth term here, and the characteristic peaked curve would result, with the strength of the peak directly related to the acceleration of the exponential growth. I noted that in an earlier post:
As for as other criticisms, I suppose one could question the actual relevance of a power-law growth as a driving function. In fact the formulation described here supports other growth laws, including monotonically increasing exponential growth.
Overall, the curves have some similarity to the Logistic sigmoid curve and its derivative, traditionally used to model the Hubbert peak. Yet it doesn't match the sigmoid because the equations obviously don't match -- not surprising since my model differs in its details from the Logistic heuristics.

However, and it starts to get really interesting now, I can add another level of dispersion to my model and see what happens to the result. I originally intended for the dispersion to only apply to the variable search rates occurring over different geographic areas of the world. But I hinted that we could extend it to other stochastic variables:
We have much greater uncertainties in the stochastic variables in the oil discovery problem, ranging from the uncertainty in the spread of search volumes to the spread in the amount of people/corporations involved in the search itself.
So I started with a spread in search rates given as an uncertainty in the searched volume swept, and locked down the total volume as the constant k=L0. Look at the following figure, which show several parts of the integration, and you can see that the uncertainties only reflect in the growth rates and not in the sub-volumes, which shows up as a clamped-asymptote below the cumulative asymptote:

I figured that adding uncertainty to this term would make the result more messy than I would like to see at this expository level. But in retrospect, I should have taken the extra step as it does give a very surprising result.

That extra step involves a simple integration of the constant k=L0 term as a stochastic variable over a damped exponential probability density function (PDF) given by p(L)=exp(-L/L0)/L0. This adds stochastic uncertainty to the total volume searched, or more precisely, uncertainty to the fixed sub-volumes searched, that when aggregated provide the total voluume.
D(x) = Integral [ x * (1-exp(-L/x))*exp(-L/L0)/L0 dL ]
This turns into a trivial analytical integration from L=0 to L=infinity. The result becomes the simple relation:
D(x) = 1/(1/L0 + 1/x)
Note that the exponential term from the original dispersive discovery function disappears. This occurs because of dimensional analysis: the dispersed rate stochastic variable in the denominator has an exponential PDF and the dispersed volume in the numerator has an exponential PDF; these essentially cancel each other after each gets integrated over the stochastic range.

In any case, the simple relationship that this gives, when inserted with an exponential growth term such as A*eB*t, results in the logistic sigmoid function:
D(t) = 1 / (1/L0 + 1/(A*eB*t))
I will make the next statement in as passive a voice as possible. This is the Holy Grail derivation of the Logistic curve.

Seriously, I don't think anyone has ever figured out how to derive the Logistic in such fundamental terms until now. The logistic has now transformed from a cheap heuristic into a model result. The fact that it builds on the Dispersive Discovery model gives us a deeper understanding of its origins. So whenever we see the logistic sigmoid used in a fit of the Hubbert curve we know that several preconditional premises must exist:
  1. It models a discovery profile.
  2. The search rates are dispersed via an exponential PDF
  3. The searched volume is dispersed via an exponential PDF
  4. The growth rate follows a positive exponential.
This finding now precludes other meaningless explanations for the Logistic curve's origin, including birth-death models, predator-prey models, and other ad-hoc carrying capacity derivations that other fields of scientific study have traditionally incorporated into their temporal dynamics theory. None of that matters, as the Logistic -- in terms of oil discovery -- simply models the stochastic effects of randomly searching an uncertain volume given an exponentially increasing average search rate. In the end, intuition has always told me this, and the math has served as a formal verification of my understanding. You have to shoot holes in the probability theory to counter the argument, which any good debunking needs to do.

As a very intriguing corollary to this finding, the fact that we can use a Logistic to model discovery means that we cannot use a Logistic to model production. I have no qualms with this turn of events as production comes about as a result of applying the Oil Shock model to discoveries, and this essentially shifts the discovery curve to the right in the timeline while maintaining most of its basic shape. (And as another bit of insight, consider the application of multiple Logistic curves to model complicated scenarios. The fact that I just integrated multiple stochastic volumes over a search space to derive the logistic raises questions about the validity of such an approach. This really needs a fundamental analysis as it would necessarily duplicate the integration I have already accomplished. Unfortunately, such misuse happens when a curve gets used as a heuristic, separated from its first principles derivation.)

In spite of such a surprising revelation, we can continue to use the Dispersive Discovery in its more general form to understand a variety of parametric models, which means that we should remember that the Logistic manifests itself from a specific instantiation of dispersive discovery. Good to have this chapter closed, as the origin of the Logistic had become a nagging obsession of mine over the past few years. I can basically put it to rest, which will maintain my sanity for awhile.




As a corollary, given the result:
D(x) = 1/(1/L0 + 1/x)
we can verify another type of Hubbert Linearization. Consider that the parameter x describes a constant growth situation. If we can plot cumulative discovered volume (D) against cumulative discoveries or depth (x), we should confirm the creaming curve heuristic. In other words, the factor L should remain invariant allowing us to linear regress a good estimate of ultimate volume :
L0 = 1/(1/D - 1/x)
It looks like this might arguably fit some curves better than previously shown.