Peralatan Pemboran Lepas Pantai

Sistem peralatan pemboran lepas pantai pada prinsipnya adalah merupakan perkembangan dari sistem peralatan pemboran darat, maka metode operasi lepas pantai membutuhkan teknologi yang baru dan biaya operasi yang mahal, karena kondisi lingkungan laut berbeda dengan kondisi lingkungan darat.

Peralatan mutlak yang harus ada dalam operasi pemboran lepas pantai adalah sebuah strutur anjungan (platform) sebagai tempat untuk meletakkan peralatan pemboran dan produksi. Berbagai macam anjungan telah dibuat, seperti anjungan permanen (fixed) yang terdiri diatas kaki-kaki beton bertulang. Jenis ini umumnya digunakan pada laut dangkal dan pada lapangan pengembangan sehingga dapat sekaligus menjadi anjungan pemboran dan produksi.

Berbagai hambatan alam yang harus diatasi bagi pengoperasian unit lepas pantai. Hambatan tersebut antara lain : angin, ombak, arus dan badai. Khusus untuk unit terapung yang amat peka terhadap pengaruh kondisi laut, maka menciptakan peralatan khusus, yaitu peralatan peredam gerak oscilsi vertikal akibat ombak dan peralatan pengendalian posisi pada unit terapung. Untuk pengendalian posisi pada unit terapung dikenal dengan mooring system dan sistem pengendalian posisi dinamik . Sedangkan untuk mengatasi gerak vertikal keatas dan kebawah umumnya digunakan Drill String Compensator (DSC).

Operasi pemboran lepas pantai dimulai dari pengembangan teknologi pemboran darat dengan menggunakan casing conduktor yang ditanam atau dibor dan disemen, kemudian meningkat dengan digunakan mud-line suspention system, dan terus meningkat dengan menggunakan riser system. Penggunaan BOP konventional terus dimodifikasi agar mampu beroperasi di bawah air. Kondisi lingkungan laut berpengaruh terhadap pemilihan jenis platform.

selanjutnya download disini...

Jenis - Jenis Logging

Logging merupakan metode pengukuran besaran-besaran fisik batuan reservoir terhadap kedalaman lubang bor. Sesuai dengan tujuan logging yaitu menentukan besaran-besaran fisik batuan reservoir (porositas, saturasi air formasi, ketebalan formasi produktif, lithologi batuan) maka dasar dari logging itu sendiri adalah sifat-sifat fisik atau petrofisik dari batuan reservoir itu sendiri, yaitu sifat listrik, sifat radioaktif, dan sifat rambat suara (gelombang) elastis dari batuan reservoir.

Jenis-Jenis Logging

            Berdasarkan kemampuan, kegunaan, dan prinsip kerja maka jenis logging ini dibagi menjadi log listrik, log radioaktif, log sonic, dan log caliper.

1. Log Listrik

            Log listrik merupakan suatu plot antara sifat-sifat listrik lapisan yang ditembus lubang bor dengan kedalaman. Sifat-sifat ini diukur dengan berbagai variasi konfigurasi elektrode yang diturunkan ke dalam lubang bor. Untuk batuan yang pori-porinya terisi mineral-mineral air asin atau clay maka akan menghantarkan listrik dan mempunyai resistivity yang rendah dibandingkan dengan pori-pori yang terisi minyak, gas maupun air tawar. Oleh karena itu lumpur pemboran yang banyak mengandung garam akan bersifat konduktif dan sebaliknya....

selanjutnya download disini...

Underbalanced Drilling

Underbalanced drilling (UBD) adalah metode pemboran dimana tekanan hidrostatik kolom fluida pemboran yang dipakai akan lebih kecil daripada tekanan formasi, sehingga akibatnya akan ada aliran gas,  air maupun hidrokarbon dari formasi ke lubang sumur secara terus-menerus.

Penggunaan metode UBD biasanya pada daerah bertekanan subnormal karena mampu meminimalisasi dan menghindari terjadinya problem hilang lumpur (loss circulation) dan terjadinya pipa terjepit (differential pipe sticking). Selain itu dimaksudkan untuk menghindari terjadinya kerusakan formasi, serta pemboran dapat berlangsung secara efektif dan efisien ( meningkatkan laju penembusan pahat, meningkatkan hasil penilaian formasi dan pengurangan penggunaan biaya lumpur ).

Identifikasi zona yang sesuai dengan penggunaan metode UBD

Pada umumnya suatu operasi pemboran memiliki harapan agar dapat dilakukan secara efektif dan efisien sehingga diperoleh suatu hasil yang optimum. Pada kenyataannya tidak semua metode pemboran ternyata cocok dengan kondisi daerah dimana pemboran tersebut dilakukan. Sehingga identifikasi pada daerah operasi pemboran merupakan hal yang harus diperhatikan dalam pelaksanaan operasi pemboran agar didapatkan hasil yang optimum. Demikian pula pada pemboran underbalanced, aplikasi metode ini akan berpotensial terhadap hasil yang optimum apabila dilakukan pada daerah-daerah, seperti :

1.      Depleted Reservoir (subnormal pressure)

Depleted reservoir (daerah subnormal pressure), dimana gradien tekanannya lebih rendah dibandingkan dengan tekanan hidrostatik kolom fluida pemboran. Jika digunakan metode conventional maka daerah ini berpotensial terjadinya fenomena lumpur masuk kedalam reservoir (hilang lumpur) dan pipa terjepit. Hilang lumpur ini terjadi jika besarnya lubang pori lebih besar dari ukuran partikel lumpur pemboran. Ukuran lubang pori yang mengakibatkan terjadinya hilang sirkulasi ini berada pada kisaran 0,1 - 1,00 mm. Biasanya terjadi pada daerah yang memiliki lapisan dengan permeabilitas sangat besar, rekah-rekah, seperti sandstone dan unconsolidated sand.

2.      Reservoir rekahan

Reservoir dengan rekahan alami ini biasanya memperlihatkan hilang fluida pemboran yang sangat besar.  Kehilangan fluida ini akan membuat masalah pemboran seperti well control atau memberikan terjadinya mechanical sticking, karena tekanan hidrostatik fluida pemborannya lebih besar dari tekanan formasinya.  Sedangkan pada operasi pemboran underbalanced tekanan didesain lebih kecil dari tekanan formasi.

3.      Formasi yang terdiri atas batuan yang keras

Salah satu faktor yang dapat meningkatkan laju penembusan pahat pada batuan adalah densitas fluida pemboran. Studi laboratorium dan lapangan memperoleh kesimpulan bahwa semakin ringan densitas fluida pemboran yang dipakai, laju penembusan pahat akan semakin cepat, karena dengan semakin kecilnya perbedaan tekanan atau differential pressure, yaitu (ph-pf) akan semakin kecil bahkan pada UBD, perbedaan tekanan tersebut akan berharga negatif. Laju penembusan juga terpengaruh oleh kekuatan batuan (compressive strength) yang ditembus, dengan menurunkan perbedaan tekanan yang dimaksud, maka kekuatan batuan tadi akan menurun dan pahat bor dapat dengan mudah menembus lapisan batuan. Contoh untuk formasi ini adalah Limestone padat (batu gamping) dan jenis batuan yang faktor sementasinya besar (consolidated sand).

4.      Formasi dengan permeabilitas besar

Salah satu penyebab terjadinya pipa terjepit adalah mud cake, yang terjadi jika perbedaan (selisih) antara tekanan hidrostatik lumpur pemboran dan tekanan g

formasi menjadi sangat besar pada saat melewati formasi yang porous dan permeabel, seperti batu pasir (sandstone) dan batu gamping (limestone).

5.      Formation damage

Formasi yang berpotensi mengalami kerusakan (formation damage), bila dibor dengan metode overbalanced drilling.  Salah satu penyebab kerusakan formasi (formation damage) adalah karena penggunaan lumpur yang terlalu berat sehingga partikel padatan lumpur (innert solids) akan masuk ke dalam formasi produktif. Partikel padatan dan filtrat lumpur pemboran yang masuk ke formasi akan menyebabkan beberapa hal, yaitu :

-          Menutup pori-pori formasi produktif.

-          Meningkatkan water content pada formasi yang mengandung minyak sehingga saturasi minyak menurun dan akhirnya ditempati oleh air.

-          Partikel clay pada formasi produktif mengembang dan menutup permeabilitas formasi.

-          Dengan adanya kerusakan formasi tersebut tentunya akan meningkatkan biaya stimulation suatu sumur dan berakibat terganggunya produktifitas formasi.

Semua jenis batuan memiliki kemungkinan menjadi tempat terjadinya hilang lumpur, akan tetapi formasi yang lemah dan bergua-gua adalah yang paling sering. Pada formasi yang lunak seperti batupasir, hilang lumpur pada prinsipnya diakibatkan oleh tingginya permeabilitas dan kemungkinan terjadinya rekahan. Pada batuan keras, seperti batu gamping, dolomit dan serpih yang keras, hilang lumpur terjadi sebagai akibat adanya vugs, caverns, rekahan alami dan induced fracture.

Perencanaan Lumpur Pemboran Underbalanced

Pada pemboran UBD, besarnya tekanan hidrostatik fluida yang digunakan lebih kecil dari tekanan formasi. Untuk itu digunakan fluida pemboran yang memiliki harga densitas relatif rendah, seperti : gas, udara kering (O₂), busa (foam), gas yang dilarutkan kedalam fluida cairan (aerated liquid) dan beberapa jenis fluida fasa cair lainnya. 

Dalam perencanaan lumpur perlu diperhatikan komposisi fluida underbalanced sehingga nantinya lumpur tersebut sesuai dengan formasi yang akan ditembus. Tekanan lumpur underbalanced 200-500 psi dibawah tekanan formasi. Sifat fisik dari lumpur underbalanced perlu diperhatikan karena nantinya akan berpengaruh pada tekanan hidrostatik dan pembersihan lubang sumur.Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perencanaan lumpur underbalanced antara lain :volume fluida injeksi, densitas lumpur, fraksi cairan dan gas dalam lumpur(lumpur aerasi),viskositas lumpur, kecapatan serta pola aliran lumpur. Pada pemboran dengan menggunakan lumpur aerasi, gas yang diinjeksikan ke dalam lumpur berfungsi untuk meringankan berat lumpur dasar tersebut sampai didapat berat yang diinginkan untuk memberikan kondisi underbalanced terhadap formasi yang sedang dibor. Sedangkan salah satu fungsi lumpur aerasi yang bersirkulasi adalah untuk mengeluarkan serbuk bor dari lubang bor. Volume gas berpengaruh terhadap kondisi temperatur dan tekanan pada sutu kedalaman. Dengan demikian fraksi udara atau nitrogen dan lumpur dasar akan berubah terhadap kedalaman. Perubahan fraksi ini akan mempengaruhi perubahan densitas dan viskositas lumpur pada setiap kedalaman.

Selain masalah fluidanya, dalam merencanakan suatu pemboran UBD perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut agar keberhasilan UBD dapat dicapai secara optimum. Perencanaan itu meliputi peralatan yang akan digunakan untuk menunjang pemboran UBD, baik dibawah maupun dipermukaan sumur, desain wellhead, drill string, casing dan pemilihan bitnya. Untuk wellhead, drill string, casing dan bit pada prinsipnya sama dengan pemboran dengan menggunakan kondisi overbalanced  (konvensional), hanya saja mengalami sedikit modifikasi yang disesuaikan dengan jenis fluida yang akan digunakan.

Kendala yang dihadapi

Kendala-kendala yang sering dihadapi dalam pemboran underbalanced, seperti :

• Kestabilan sumur akan terganggu dan lubang akan gugur sehingga menyebabkan drill string terjepit.
• Adanya aliran air formasi menuju lubang sumur dapat menyebabkan penyumbatan pada annulus sumur karena penggunaan fluida dari gas sehingga air formasi dapat  membasahi serpih bor dalam annulus.
• Terjadinya ledakan didalam sumur, ini terjadi apabila menggunakan udara sebagai fluida pemboran.
• Kesulitan pada penggunaan MWD, Pada pemboran dimana menggunakan udara kering  dan gas sebagai fluidanya, karena tidak adanya media lumpur untuk  meneruskan pulse kepermukaan untuk mendapatkan data.

Hubungan antara UBD dengan formasi yang ditembus

Beberapa kondisi yang mendasari kita untuk merencanakan model Underbalanced Drilling tertentu berdasarkan formasi yang ditembus dan jenis fluida yang akan digunakan, yaitu :

1. Pada formasi yang terdiri atas batuan yang keras

Cara UBD yang  sebaiknya dipakai adalah dengan menggunakan udara kering sebagai fluida pemborannya, tetapi bila permeabilitasnya besar sehingga memungkinkan air formasi mengalir ke dalam lubang sumur, maka model mist drilling  atau mengebor dengan fluida pemboran yang dibuat menyerupai kabut bisa digunakan. Sedangkan pemboran dimana busa digunakan sebagai fluidanya atau foam drilling sangat baik digunakan pada formasi yang berpermeabilitas besar sehingga aliran air formasi mampu mencapai lubang sumur. Tapi jika terdapat aliran gas dari formasi ke dalam lubang sumur, nitrogen atau gas alam dapat digunakan sebagai fluida yang akan diinjeksikan kedalam sumur dengan menggunakan bantuan tubing berdiameter 1”- 2”  yang ditempatkan pada salah satu sisi luar casing (parasite tubing injection).

2. Pada formasi dengan porositas dan permeabilitas batuan yang besar

Bila terdapat aliran gas dari formasi ke dalam lubang sumur, maka penginjeksian nitrogen kedalam sumur yang berisi lumpur bor bisa digunakan sebagai fluida UBD. Dan jika aliran gasnya tidak dijumpai, maka fluida campuran antara cairan dan gas dapat digunakan. Sedangkan bila pipa terjepit terjadi pada formasi yang bertekanan sangat rendah dan formasinya keras, maka busa dapat digunakan sebagai fluida UBD. Untuk mencegah terjadinya pipa terjepit tersebut secara umum dapat digunakan semua jenis fluida yang direkomendasikan pada model UBD.

3. Pada formasi yang berpotensi mengalami kerusakan (formation damage)

Bila kerusakan formasi terjadi pada suatu reservoir yang mengalami penurunan tekanan dapat digunakan nitrogen atau crude oil sebagai fluida UBD. Adapun cara untuk mendapatkan kondisi UBD bila menggunakan fluida jenis ini adalah :

-          Dengan menginjeksikan fluida pemboran pada drill string melalui stand pipe, jika tekanan formasinya sangat rendah.

-          Parasite tubing injection, bila tekanan formasinya agak tinggi dan pemboran sumur membutuhkan MWD.

-          Temporary casing injection, jika tekanan formasi medium dan diperlukan laju gas yang cukup tinggi.

-          Busa, jika tekanan formasi kecil dan menggunakan sistem terbuka (jika tidak dijumpai kandungan gas H₂S pada formasi).

Bila kerusakan formasi terjadi pada reservoir dengan tekanan normal, disarankan menggunakan UBD dengan model flow drilling (menggunakan sistem tertutup bila ada gas H₂S dari formasi). Hilang lumpur atau kerusakan formasi pada reservoir fractured dan bertekanan normal, flow drilling dengan sistem terbuka tanpa ada H₂S dapat diterapkan. Bila kerusakan formasi pada reservoir yang bertekanan sangat tinggi, digunakan UBD dengan model Snubb Drilling.

Coiled Tubing

Coiled tubing merupakan salah satu penemuan teknologi baru dan sedang mengalami perkembangana sekarang ini di industri perminyakan. Sedangkan pengertian coiled tubing adalah suatu tubing yang dapat digulung dan bersifat plastis, terbuat dari bahan baja yang continue (tidak bersambung). Peralatan dipermukaan coiled tubing tidak tidak memerlukan lahan yang luas untuk operasinya. Kelebihan-kelebihan dari coiled tubing tersebut dapat menjadi pilihan teknologi yang diharapkan dalam aplikasi terhadap operasi dilapangan. Coiled tubing dapat diapakai dalam operasi produksi, operasi pengeboran dan operasi kerja ulang.

Pada tahun 1988 Dowel schlumberger mengidentifikasikan bahwa coiled tubing berfungsi sebagai :

1. Penggunaan konvensional :

• Pembersihan sumur dan kickoff
• Drill Stem Test
• Media untuk injeksi fluida untuk stimulasi
• Untuk memisahkan zona produksi pada squeeze cementing

2. Penggunaan Unconvensional :

• Menurunkan packer dan penataan bridge plugs
• Coiled tubing Conveyed perforating(CTCP)
• Survei tekanan dan temperatur
• Pemasangan gravel pack
• Fishing

3.Penggunaan sebagai wireline :

• Keperluan logging (pada kondisi open hole dan cased hole)
• Perforasi
• Penggambaran metoda produksi
• Test In-situ stress

4. Pengunaan dan keperluan masa depan :

• Untuk keperluan multi zone completion system
• Keperluan survey radioaktif
• Melewatkan tubing
• Down hole traetment dan monitoringnya

Komponen- komponen Coiled tubing

A. Peralatan diatas Permukaan

Peralatan di atas permukaan yang harus tersedia dalam operasi coiled tubing , meliputi :

1. Tubing Injector Heads

Tubing  heads didesain untuk tiga fungsi dasar, yaitu :

a)       Menyediakan/memberikan daya dorong yang dibutuhkan untuk mendorong tubing masuk ke dalam sumur.

b)      Menanggulangi/mengatasi gesekan dari dinding lubang sumur.

c)       digunakan untuk mengontrol kecepatan masuknya tubing ke dalam sumur dan kecepatan pada waktu menarik tubing keluar dari sumur serta menahan seluruh berat rangkain coiled tubing.

Tubing dapat diangkat atau dapat digunakan untuk mengetahui peralatan downhole maupun keadaan dasar tubing. Tubing injector head digerakkan rantai menggunakan tenaga kontra rotating hydraulic motor.

Tubing injector heads terdiri dari beberapa komponen yaitu:

a)      Hydroulic motors

Hydraulic motor bertugas memberikan daya tarik yang diperlukan untuk menggerakkan tubing keluar maupun masuk ke dalam sumur. Dengan cara mengontrol tekanan dan flowrate dari fluida hidrolik dihubungkan untuk mengontrol motor, kecepatan dan yang lebih penting lagi energi potensial yang dapat digunakan oleh injektor head.

b)     Drive chains (rantai)

Rantai terdiri dari mata rantai, block pegangan (gripper blocks) dan pada rantai konvensional digunakan roller bearings. Pada waktu terjadi beban pada rangkaian tubing yang disebabkan oleh adanya gesekan pada material penyusun blok sangata penting untuk menjamin effisiensi operasi dari tubing  injektor head dan menjaga keruskan mekanik pada tubing.

c)      Chain tensioners

Pada waktu tubing dimasukkan ke dalam sumur, beban pada Inctor chain bertambah sehingga diperlukan tenaga pada gripper blok untuk mempertahankan daya tarik efisien. Untuk mengatasi hal ini digunakan tekanan hidrolik pada bagian samping dari sistem chain tensioner.

d)     Gooseneck

Gooseneck berbentuk lengkungan yang mempunyai sudut tertentu berfungsi untuk menggerakkan tubing masuk injektor head melalui bagian atas dari injektor head chains.

e)      Weight indicator

Weight indicator berfungsi untuk menunjukkan besarnya tegangan yang terjadi pada tubing yang tergantung dalam sumur mulai dari injector head chains, 0termasuk efek yang terjadi karena tekanan di kepala sumur maupun efeak bouyancy. Weight indicator daspat di jalankan dengan cara hydrolic, elektronik maupun kombinasi diantara keduanya.

2. Coiled Tubing Reel

Coiled tubing reel berfungsi sebagai tempat (wadah) bagi coiled tubing . Coiled  tubing reel terbuat dari baja yang mempunyai diameter tertentu sesuai dengan ukuran dari coiled tubing. Reel dikendalikan oleh hydraulic motor yang dilengkapi dengan peralatan untuk menjaga reel dari sistem hydraulic bilamana terjadi kesalahan mekanik ataupun kesalahan operator. Motor menggerakkan rangkaian reel dengan cara memutar rantai yang dihubngkan dengan gigi-gigi yang terdapat pada reel. Pada beberapa desain reel terbaru antara motor dan gearbox  dibentuk pada satu rangkaian reel.

Coiled tubing reel juga dilengkapi dengan breaking system untuk menjaga putaran reel (menahan dan melambatkan putaran reel) dan selama control valve dari injector heads pada posisi netral.

Tubing digulung kedalam reel melaui mekanisme yang disebut levelwind assembly agar tubing dapat teratur terbungkus di reel. Levelwind assembly memebentuk gulungan lebar dan dapat diangkat untuk ketinggian yang diinginkan pada jalur antara injector tubing guide dan reel. Levelwind dilengkapi dengan tubing integrity monitor untuk menilai dan memperhatikan luar coiled tubing.

3. Power Pack

Power pack berfungsi untuk memberikan tenaga hidrolik untuk mengoperasikan dan mengontrol unit coiled tubing dengan peralatan pengontrol tekanan. Umumnya power pack terdiri dari diesel engine sebagai penggerak untuk mengatur system dan sirkulasi suplai pompa hydraulic dengan tekanan dan laju aliran yang dikehendaki. Diesel engine dilengkapi dengan sitem protection untuk menjaga kebisingan dalam pengoperasian. Pressure control valve berfungsi untuk membatasi pengaturan dan sistem tekanan maksimum pada bagian sirkulasi. Fluida dalam sistem hidroluk dijaga agar tetap bersih dengan menggunakan filter disetiap bagian.

4. Control Cabin

Adalah suatau ruangan yang merupakan tempat  dari control console yang berfungsi untuk mengontrol pengoperasian dan memonitor component coiled tubing unit.

5.  Stripper

Berfungsi untuk memberikan tekanan kecil untuk menutup dan mengerakkan coiled tubing masuk atau keluar dari sumur sehingga tidak terjadi hubungan antara tekanan sumur dengan tekanan permukaan. Tekanan pada stripper dapat diatur oleh operator didalam kontrol kabin.

6.  BOP (Blow Out Preventer) Stack

Suatu alat yang melindungi coiled tubing dan mengisolasi tekanan dalam lubang sumur, melindungi pada saat terjadi situasi darurat (blow out). Terdapat beberapa tipe BOP Stack :

1.       Shear/seal BOP

2.       Combi BOP

3.       Quad BOP

B. Peralatan  di Bawah Permukaan

Peralatan di bawah permukaan yang harus tersedia dalam operasi coiled tubing adalah :

1.  Connector

Berfungsi untuk menghubungkan bermacam-macam peralatan bawah permukaan dengan ujung dari coiled tubing.

2. Check Valve

Dihubngkan dengan connector yang berada pada ujung dari coiled tubing yang berfungsi untuk mencegah masuknya aliran balik fluida sumur ke dalam coiled tubing.

3.  Swivel Joint

Digunakan untuk menyusun agar peralatan peralatan bawah permukaan dapat dirangkaikan secara berurutan dan dapat digerakkan atau diputar. Dapat dilihat pada.

4. Release Joint

Berfungsi untuk melepas string kerja coiled tubing string, metoda yang digunakan adalah :

a)      Tension-Active Release Joint

Dengan menganggap sebagian sebuah titik lemah di dalam tool string sebelum mengakibatkan beberapa kerusakan dalam tool string retrieve atau coiled tubing, menggunakan shear pin atau screw.

b)     Pressure-Active Release Joint

Digerakkan dengan menggunakan tekanan yang melewati coiled tubing, kemudian berbalik dengan menggunakan perbedaan tekanan didalam dan diluar coiled tubing, ini menggunakan semacam bola didalamnya.

5. Debris filter

Digunakan bersama dengan peralatan – peralatan Coiled Tubing di bawah permukaan yang lain dan sangat peka sebagai penyaring material-material tertentu yang berukuran kecil.

6 . Nozzle dan Jetting Subs

Salah satu bagian sirkulasi yang pada ujungnya memiliki ukuran yang relatif kecil dibanding pada bagian lain. Dengan demikian pada bagian yang lebih kecil pancaran fluidanya akan lebih keras. Biasanya digunakan untuk membersihkan scale yang lunak.

7 .Centralizer

Adalah suatu peralatan bawah permukaan yang berfungsi untuk :

a)      Menjaga agar peralatan coiled tubing tetap ditengah-tengah lubang bor.

b)     Mencegah rintangan dalam lubang bor.

c)      Meminimalkan distorsi

d)     Memeberikan stabilitas ketika operasi pemboran

e)      Memeberikan tempat untuk aliran fluida.

8 . Jars

Suatu alat yang menghasilkan sebuah efek kejut (sentakan) ke atas terhadap pipa di bawah jars bila terjadi stuck (jepitan), dapat dilihat pada.

Tipe Jars :

a)      Tenaga mekanik

b)     Tenaga hidrolik

c)      Fluida (imopact drill)

9. Accelerator

Alat ini digunakan bersama-sama dengan jars dalam operasi pemancingan.

Lumpur Pemboran

Tujuan utama dari sistem sirkulasi pada suatu operasi pemboran adalah untuk mensirkulasikan fluida pemboran (lumpur bor) ke seluruh sistem pemboran, sehingga lumpur bor mampu mengoptimalkan fungsinya. Sistem sirkulasi pada dasarnya terdiri dari empat komponen, yaitu :

1. Fluida pemboran (lumpur bor)

2. Tempat persiapkan

3. Peralatan sirkulasi

4. Conditioning area

LUMPUR PEMBORAN (DRILLING FLUID, MUD)

Fluida pemboran merupakan suatu campuran cairan dari beberapa komponen yang dapat terdiri dari : air (tawar atau asin), minyak, tanah liat (clay), bahan-bahan kimia, gas, udara, busa maupun detergent. Di lapangan fluida dikenal sebagai "lumpur" (mud). Lumpur pemboran merupakan faktor yang penting serta sangat menentukan dalam mendukung kesuksesan suatu operasi pemboran. Kecepatan pemboran, efisiensi, keselamatan dan biaya pemboran sangat tergantung pada kinerja lumpur pemboran. Fungsi lumpur dalam suatu operasi pemboran antara lain adalah sebagai berikut :

1.    Mengangkat cutting ke permukaan.

2.    Mendinginkan dan melumasi bit dan drill string.

3.    Memberi dinding lubang bor dengan mud cake.

4.    Mengontrol tekanan formasi.

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

6.    Melepaskan pasir dan cutting dipermukaan.

7.    Menahan sebagian berat drill pipe dan cutting (bouyancy efect).

8.    Mengurangi effek negatif pada formasi.

9.    Mendapatkan informasi (mud log, sampel log).

10. Media logging.

Komposisi lumpur pemboran. 

Komposisi lumpur pemboran ditentukan oleh kondisi lubang bor dan jenis formasi yang ditembus oleh mata bor. Ada dua hal penting dalam penentuan komposisi lumpur pemboran, yaitu :

·      Semakin ringan dan encer suatu lumpur pemboran, semakin besar laju penembusannya.

·      Semakin berat dan kental suatu lumpur pemboran, semakin mudah untuk mengontrol kondisi dibawah permukaan separti masuknnya fluida formasi bertekanan tinggi (dikenal sebagai "kick"). Bila keadaan ini tidak dapat diatasi maka akan menyebabkan semburan liar (blowout).

Lumpur umumnya campuran dari tanah liat (clay), biasanya bentonite, dan air yang digunakan untuk membawa cutting ke atas permukaan. Lumpur berfungsi sebagai lubrikasi dan medium pendingin untuk pipa pemboran dan mata bor. Lumpur merupakan komponen penting dalam pengendalian sumur (well-control), karena tekanan hidrostatisnya dipakai untuk mencegah fluida formasi masuk ke dalam sumur. Lumpur juga digunakan untuk membentuk lapisan solid sepanjang dinding sumur (filter-cake) yang berguna untuk mengontrol fluida yang hilang ke dalam formasi (fluid-loss).

Sistem yang paling penting di rig adalah sistem sirkulasi lumpur pemboran. lumpur pemboran dipompakan ke dalam pipa bor yang akan disemprotkan keluar melalui nozzle pada pahat dan kembali ke permukaan melalui ruang antara pipa dan lubang. Lumpur pemboran akan mengangkat potongan-potongan batu yang dibuat oleh pahat (disebut cuttings) ke permukaan. Hal ini mencegah penumpukan serbuk bor di dasar lubang. selama pemboran, lubang sumur selalu penuh terisi lumpur pemboran untuk mencegah mengalirnya fluida seperti air, gas atau minyak dari batuan bawah tanah ke lubang sumur.

Jika minyak atau gas dapat mengalir ke permukaan saat pemboran, akan menyebabkan kebakaran. Bahkan jika hanya air yang mengalir saja dapat menggugurkan lubang dan membuat kita kehilangan sumur. dengan adanya lumpur pemboran, fluida ini tertahan berada di dalam batuan. pemboran sumur di lepas pantai hampir sama dengan pemboran di daratan. Untuk sumur wildcat di lepas pantai, rig dinaikkan di atas barge, anjungan (platform) terapung, atau kapal yang dapat berpindah. apabila lapangan lepas pantai sudah ditentukan, anjungan (platform) produksi akan dipasang untuk membor sumur-sumur lainnya dan memproduksi migas.

Karena lumpur pemboran menjaga agar migas tetap berada di dalam batuan, cadangan migas bawah tanah pun dapat dibor tanpa mengindikasikan adanya migas, sehingga diperlukan evaluasi sumur dengan cara menurunkan peralatan rekam wireline. Truk alat rekam dipanggil, menurunkan tabung berisi instrumen yang disebut sonde ke dalam lubang sumur. ketika sonde diangkat keluar lubang, instrumen akan merekam secara elektrik, suara dan radioaktif sifat-sifat batuan dan fluida yang dilaluinya. Pengukuran ini direkam pada kertas panjang bergaris yang disebut well log. well log ini memberi informasi tentang komposisi lapisan batuan, pori-pori, dan fluida yang mungkin ada di dalamnya.

Dari hasil pembacaan well log, sumur dapat saja ditutup dan ditinggalkan sebagai sumur kering atau diselesaikan untuk diproduksikan. pemasangan pipa produksi adalah cara awal menyelesaikan sumur. untuk memasang pipa, pipa baja panjang yang bergaris tengah besar (disebut selubung atau casing) dimasukkan ke dalam sumur. Semen basah dipompakan ke dalam ruang antara casing dan dinding sumur hingga mengeras untuk menjaga lubang sumur. pada kebanyakan sumur, pemasangan casing bertahap yang disebut casing program dilakukan sebagai berikut: bor sumur, pasang casing, bor lebih dalam, pasang casing lagi, bor lebih dalam lagi, dan pasang casing lagi.

Fungsi Lumpur Pemboran

Menurut Preston L. Moore (1974), lumpur pemboran mulai dikenal pada sekitar tahun 1900-an bersamaan dengan dikenalnya pemboran rotari. Pada mulanya tujuan utama dari lumpur pemboran adalah untuk mengangkat serbuk bor secara kontinyu. Dengan berkembangnya zaman, banyak fungsi-fungsi tambahan yang diharapkan dari lumpur pemboran. Banyak additif dengan berbagai fungsi yang ditambahkan kedalamnya, menjadikan lumpur pemboran yang semula hanya berupa fluida sederhana menjadi campuran yang kompleks antara fluida, padatan dan bahan kimia.

Dari adanya perkembangan dalam penggunaan lumpur hingga saat ini, fungsi-fungsi utama dari lumpur pemboran yang diharapkan adalah sebagai berikut:

1)   Mengendalikan tekanan formasi.

2)   Mengangkat serbuk bor kepermukaan dan membersihkan dasar lubang bor.

3)   Memberi dinding pada lubang bor dengan mud-cake.

4)   Melumasi dan mendinginkan rangkaian pipa pemboran.

5)   Menahan padatan dari formasi dan melepaskannya dipermukaan.

Masing-masing fungsi akan dijelaskan satu persatu. Dan dalam penulisan ini yang berkaitan erat dengan judul penulisan adalah fungsi yang nomor kedua dari kelima fungsi utama dari lumpur pemboran tersebut.

1. Mengendalikan Tekanan Formasi

Tekanan formasi umumnya adalah sekitar 0,465 psi/ft. Pada tekanan yang normal, air dan padatan pada pemboran telah dapat untuk menahan tekanan formasi ini. Untuk tekanan yang lebih kecil dari normal (sub-normal) densitas lumpur harus diperkecil supaya perolehan hilang lumpur atau loss circulation tidak terjadi. Tetapi sebaliknya untuk tekanan yang lebih besar dari tekanan normal maka penambahan barite sebagai pemberat perlu dilakukan.

2. Mengangkat Serbuk Bor ke Permukaan dan Membersihkan Dasar Lubang Bor.

Pembersihan lubang bor adalah fungsi pokok dari lumpur pemboran. Fungsi ini juga paling sering dilalaikan dan salah dinterpretasikan. Serbuk bor biasanya mempunyai SG sekitar 2,3 samapai 3,0 dan rata-rata adalah 2,5. Jika serbuk bor lebih berat dari lumpur, maka serbuk bor akan jatuh dengan kecepatan yang disebut dengan kecepatan slip.

Kecepatan slip dari serbuk bor dalam aliran fluida, dipengaruhi secara langsung oleh sifat fisik lumpur antara lain kekentalan fluida. Jadi jika kecepatan lumpur di annulus dibatasi oleh kemampuan pompa atau pembesaran lubang, maka lumpur perlu dikentalkan untuk mengurangi kecepatan slip serbuk bor agar lubang bor tetap bersih. Keberhasilan pengangkatan juga dipengaruhi oleh luasan permukaan atau bentuk daripada partikel serbuk bor, semakin besar luasan dari partikel, maka gaya angkat fluida meneruskan tenaga dorong dari pompa akan semakin bagus sehingga kecepatan slip serbuk bor juga bisa dikurangi dengan memperbaiki sifat-sifat fisik lumpur, disamping itu juga mengoptimalkan tekanan pemompaan. Bentuk fisik daripada partikel serbuk bor tergantung juga kepada jenis formasi yang ditembus.

 Pada aliran laminer kecepatan fluida pada sisi dinding lubang bor sangatlah kecil sehingga efek torsi mudah terjadi karena ujung alirannya yang parabolik, hal ini akan menyebabkan serbuk bor mudah jatuh lagi ke dasar lubang bor, ini akan dapat menghambat berhasilnya pengangkatan serbuk bor. Pengangkatan serbuk bor akan mendapatkan hasil yang lebih bagus dengan menggunakan aliran turbulen, karena distribusi kecepatannya datar bukan parabolik seperti pada aliran laminer.

 Kekurangannya adalah mudah terjadi pengikisan lubang bor bila formasi yang ditembus tidak kompak, hal ini akan mengakibatkan runtuhnya dinding lubang bor yang menyebabkan semakin mengendapnya serbuk bor dan tidak terangkatnya serbuk bor dengan baik.

 Lumpur dasar air dapat dikentalkan dengan menambahkan bentonite, dengan menambahkan banyak padatan, dengan flokulasi padatan atau dengan additif khusus. Jadi ada beberapa pilihan, dan penentuan pilihan tergantung dari tujuan lain yang ingin dicapai. Bentonite adalah pilihan yang murah, tetapi jika ada masalah hilang air, maka harus ditambah pengencer untuk mencegah flokulasi.

Hasil yang didapat mungkin hanyalah sedikit penambahan pada kapasitas pengangkatan dan masalah dalam lubang tetap terjadi. Penambahan banyak padatan akan menaikkan densitas, pilihan ini tidak dianjurkan jika tidak digunakan untuk tujuan mengontrol tekanan. Penerapan flokulasi lumpur adalah pilihan yang mudah dan murah, tetapi juga dibatasi oleh masalah hilang air. Additif khusus mungkin merupakan pilihan yang paling tepat, tetapi hal ini akan menaikkan biaya lumpur.

Lumpur pemboran yang baik untuk pembersihan dasar sumur apabila memiliki karakteristik mengencer akibat gesekan (shear thining) yang baik, karena semakin bersih lubang bor berarti semakin bagus pula pengangkatan serbuk bornya sampai kepermukaan.

3. Memberi dinding Pada Lubang Bor Dengan Mud Cake.

Lumpur akan membuat mud cake atau lapisan zat padat tipis didinding formasi permeabel (lulus air), pembentukan mud cake ini akan menyebabkan tertahannya aliran fluida masuk ke formasi (adanya aliran yang masuk yaitu cairan plus padatan menyebabkan padatan tertinggal/tersaring). Mud Cake yang dikehendaki adalah mud cake yang tipis karena dengan demikian lubang bor tidak dipersempit dan cairan tidak banyak yang hilang. Sifat wall building ini dapat diperbaiki dengan penambahan :

a.    Sifat koloid drilling mud dengan bentonite.

b.    Memberi zat kimia untuk memperbaiki distribusi zat padat dalam lumpur dan memperkuat mud cake.

4. Melumasi dan Mendinginkan Pahat.

Panas yang ditimbulkan terjadi karena gesekan pahat serta drillstring dengan formasi. Konduksi formasi umumnya kecil, sehingga sukar sekali menghilangkan panas dalam waktu cepat, tetapi umumnya dengan adanya aliran lumpur telah cukup untuk mendinginkan sistem serta melumasi pahat. Umur pahat bisa lebih lama sehingga biaya pergantian pahat bisa ditekan, karena dengan tertembusnya formasi yang cukup keras, kalau tidak terlumasi dengan baik, bit akan cepat tumpul sehingga daya tembusnya menjadi lambat dan memperlambat proses pemboran.

5. Menahan Padatan Dari Formasi dan Melepaskannya di Permukaan.

Lumpur pemboran yang baik mempunyai sifat tixotropi yang menyebabkan partikel-partikel padatan dapat dibawa sampai kepermukaan, dan menahannya didalam lumpur selama sirkulasi berhenti. Kemampuan lumpur untuk menahan serbuk bor selama sirkulasi dihentikan terutama tergantung terhadap gel strength, dengan cairan menjadi gel tekanan terhadap gerakan serbuk bor kebawah dapat dipertinggi. Serbuk bor dapat ditahan agar tidak turun kebawah, karena bila ia mengendap dibawah bisa menyebabkan akumulasi serbuk bor dan pipa akan terjepit. Selain itu ini akan memperberat kerja pompa untuk memulai sirkulasi kembali. Tetapi gel yang terlalu besar akan berakibat buruk juga, karena akan menahan permbuangan serbuk bor dipermukaan (selain pasir). Penggunaan alat seperti desander dan shale shaker dapat membantu pengambilan serbuk bor dari lumpur dipermukaan. Patut ditambahkan bahwa pasir harus dibuang dari lumpur karena sifatnya yang abrassive pada pompa, sambungan-sambungan

Pemeliharaan Pompa-pompa di Rig Pemboran

 Pompa lumpur adalah suatu alat untuk memompakan cairan dengan mengubahtenaga mekanis menjadi tenaga hidrolis. Fungsinya untuk memberikan dayahidrolis berupa tekanan dan volume aliran/debit lumpur, dengan mengalirkanlumpur dari tangki melalui manifold stand pipe masuk ke drill string, menuju ke nozzle pahat dengan mengefektifkan jet velosity-nya. Kemudian dengan tekananyang dihasilkan oleh pompa lumpur, cairan pemboran akan membawa serbuk bordari dasar lubang menuju permukaan melalui annulus.

Sedangkan prinsip kerja pompa triplex single acting itu sendiri adalahdengan satu kali gerakan bolak-balik akan menghasilkan satu kali kerja. Dimana pada saat piston bergerak ke belakang terjadi langkah pengisapan sehingga liner terisi oleh cairan. Karena pompa triplex bekerja cepat maka pengisian liner dilakukan oleh pompa centrifugal sebagai super charging-nya. Sedangkan pada saat piston bergerak ke depan, maka terjadi langkah penekanan (discharge) sehingga volume cairan yang ada di salam liner terdorong keluar menuju discharge manifold.

Tipe Lumpur Pemboran

Sesuai dengan  lithologi dan stratigrafi yang berbeda-beda untuk setiap lapangan, serta tujuan pemboran yang berbeda-beda (eksplorasi, pengembangan, kerja ulang) kita mengenal type/ sistim lumput yang berbeda-beda pula, seperti :

1)      Sistim Lumpur Tak Terdispersi (Non Dispersed). Termasuk diantaranya lumpur tajak untuk permukaan dan sumur dangkal dengan treatment yang sangat terbatas.

2)      Sistim Lumpur Terdispersi untuk sumur yang lebih dalam yang membutuhkan berat jenis yang lebih tinggi atau kondisi lubanh yang problematis. Lumpur perlu didispersikan menggunakan dispersant seperti senyawa Lignosulfonat, Lignite serta Tannin

3)      Lime Mud (Calcium Treated Mud), sistim Lumpur yang mengandalkan ion-ion Calcium untuk melindungi lapisan formasi shale yang mudah runtuh karena me-nyerap air.

4)      Sistim Lumpur Air Garam yang mengandalkan larutan garam (NaCl, KCl)) untuk mengurangi pembasahan formasi oleh air.

5)      Sistim Lumpur Polymer yang mengandalkan polymer-polymer seperti Poly Acrylate, Xanthan Gum, Cellulosa untuk melindungi formasi dan mencegah terlarutnya cuttings kedalam lumpur bor. Sistim ini dapat ditingkatkan kemam-puannya dengan menambahkan daram KCl atau NaCl, sehingga sistim ini disebut Salt Polymer System.

6)      Oil Base Mud. Untuk membor lapisan formasi yang sangat peka terhadap air, digunakan sistim lumpur yang menggunakan minyak sebagai medium pelarut. Bahan-bahan kimia yang dipakai haruslah dapat larut atau  kompatibel dengan minyak., berbeda dengan bahan kimia yang larut dalam air. Sistim Lumpur ini  Sistim Lumpur ini sangat handal melindungi desintefrasi formasi, tahan suhu tinggi, akan tetapi kecuali mahal juga kurang ramah lingkungan

7)      Sistim Lumpur Synthetis menggunakan fluida sintetis dar jenis ester, ether, dan poly alha olefin, untuk menggantikan minyak sebagai medium pelarut. Lumpur ini sekwaalitas dengan Oil Based Mud, ramah lingkungan, akan tetapi dianggap teralu mahal.

Bahan Kimia Lumpur

Seperti  kita ketahui, berbagai aditif berupa bahan kimia (baik yang diproduksi khusus untuk keperluan lumpur pemboran maupun bahan kimia umum) dan mineral dibutuhkan untuk memberikan karakeristik pada lumpur pemboran. Bahan-bahan tesebut dapat diklasifikasi sebagai berikut:

1)      Viscosifiers (bahan pengental) seperti Bentonite, CMC, Attapulgite dan polymer

2)      Weighting Materials (Pemberat): Barite, Calcium Carbonate, Garam2 terlarut.

3)      Thinners (Pengencer): Phosphates, Lignosulfonate, Lignite, Poly Acrylate

4)      Filtrat Reducers : Starch, CMC, PAC, Acrylate, Bentonite, Dispersant

5)      Lost Circulation Materials : Granular, Flake, Fibrous, Slurries

6)      Aditif Khusus: Flocculant, Corrosion Control, Defoamer, pH  Control, Lubricant