Densitas, Sand Content, Dan Pengukuran Kadar Minyak Pada Lumpur Bor [PDF]

Citation preview

BAB II PENGUKURAN DENSITAS, SAND CONTENT DAN KADAR MINYAK PADA LUMPUR BOR 2.1. TUJUAN PERCOBAAN 1. Mengenal material pembentuk lumpur pemboran serta fungsi-fungsi utamanya. 2. Menentukan densitas lumpur pemboran dengan menggunakan alat Mud balance. 3. Menentukan kandungan pasir dalam lumpur pemboran. 4. Mengetahui besarnya kadar pasir (%) yang terkandung dalam lumpur bor. 5. Menentukan kadar minyak dan padatan yang terdapat dalam lumpur bor (emulsi). 2.2. DASAR TEORI 2.2.1. Densitas Lumpur Lumpur sangat besar peranannya dalam menentukan berhasil atau tidaknya suatu operasi pemboran, sehingga perlu diperhatikan sifat – sifat dari lumpur tersebut, seperti densitas, viskositas, gel strength, atau filtration loss. Dalam percobaan ini akan dibahas salah satu sifatnya saja, yaitu densitas. Densitas lumpur bor merupakan salah satu sifat lumpur yang sangat penting, karena peranannya berhubugan langsung dengan fungsi lumpur bor sebagai penahan tekanan formasi. Adanya densitas lumpur bor yang terlalu besar akan menyebabkan lumpur hilang ke formasi (loss circulation), sedangkan jika terlalu kecil dapat menyebabkan masuknya fluida ke lubang sumur (kick). Maka densitas lumpur harus disesuaikan dengan keadaan formasi yang akan dibor. Densitas lumpur dapat menggambarkan gradien hidrostatik dari lumpur bor dalam psi/ft. Tetapi di lapangan biasanya dipakai satuan ppg (pound per gallon). Asumsi – asumsi : 1. Volume setiap material adalah merupakan additive : Vs + Vml = Vmb .......................................................................................(2-1) 2. Jumlah berat adalah merupakan additive : ds x Vs + dml x Vml = dmb x Vmb ...............................................................(2-2)



Keterangan : Vs



: Volume solid, bbl



Vml



: Volume lumpur lama, bbl



Vmb



: Volume lumpur baru



ds



: berat jenis solid, ppg



dml



: berat jenis lumpur lama, ppg



dmb



: berat jenis lumpur baru, ppg



Dari persamaan (2-1) dan (2-2) diperoleh : Vs =



(d mb  d ml ) xVml ..........................................................................(2-3) (d s  d mb )



Karena zat pemberat (solid) beratnya adalah : Ws = Vs x ds ...........................................................................................(2-4) Bila dimasukkan ke dalam persaman (2-3) Ws =



(d mb  d ml ) x(d s xVml ) ...............................................................(2-5) (d s  d mb )



% volume solid : Vs (d  d ml ) x100%  mb x100% .............................................................(2-6) Vmb (d s  d mb )



% berat solid : d s xVs d (d  d ml ) x100%  s mb x100% .................................................(2-7) d mb xVmb d ml (d s  d mb )



Maka bila yang digunakan adalah barite dengan SG = 4.3, untuk menaikkan densitas dari lumpur lama seberat dml ke lumpur baru sebesar dmb setiap bbl lumpur lama memerlukan berat solid, Ws sebanyak : Ws = 684 x



( d mb  d ml ) ....................................................................(2-8) (35.8  d mb )



Keterangan : Ws = berat solid atau zat pemberat, kg barite/bbl lumpur. Sedangkan jika yang digunakan sebagai zat pemberat adalah bentonite dengan SG = 2.5, maka untuk tiap barrel lumpur diperlukan :



Ws = 398 x



( d mb  d ml ) ....................................................................(2-9) (20.8  d mb )



Dimana



2.2.2.



Ws



; kg benonite/bbl lumpur lama.



dml



: berat jenis lumpur lama, ppg



dmb



: berat jenis lumpur baru, ppg



Sand Content Tercampurnya serpihan- serpihan formasi (cutting) ke dalam pemboran



akan menbawa pengaruh kepada operasi pemboran. Serpihan-serpihan pemboran yang biasanya berupa pasir akan menyebabkan abrasif dan dapat mempengaruhi karakteristik lumpur yang disirkulasikan, dalam hal ini akan menambah densitas lumpur yang telah mengalami sirkulasi. Bertambahnya densitas lumpur yang tersikulasi ke permukaan 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, yang biasanya disebut Conditioning Equipment, adalah : 



Shale Shaker Fungsinya membersihkan lumpur dari serpihan-serpihan atau cutting yang berukuran besar.







Degasser Fungsinya untuk membersihkan lumpur dari gas yang mungkin masuk ke lumpur pemboran.







Desander Fungsinya untuk membersihkan lumpur dari partikel-partikel padatan yang berukuran kecil (ukuran pasir) yang bisa lolos dari shale shaker.







Desilter Fungsinya sama dengan desander, tetapi desilter dapat membersihkan lumpur dari partikel – partikel yang berukuran lebih kecil (ukuran lanau). Penggambaran sand content dari lumpur pemboran adalah persen volume



dari partikel – partikel yang diameternya lebih besar dari 74 mikron. Hal ini dilakukan melalui pengukuran dengan saringan tertentu.



Jadi rumus untuk menentukan kandungan pasir atau sand content pada lumpur pemboran adalah : n=



Vs x100% .....................................................................................(2-10) Vm



Parameter : n



= kandungan pasir



Vs



= volume pasir dalam lumpur



Vm



= volume lumpur



2.3. ALAT DAN BAHAN 2.3.1. Alat 1. Mud balance 2. Retort Kit 3. Multi Mixer



4. Sand Content Set 5. Gelas Ukur 500 cc 2.3.2. Bahan 1. Bentonite 2. Barite 3. Aquadest 4. Wetting Agent 5. Oil



2.3.3. Gambar Alat



1



2



3



4



5



6



7



Keterangan 1.



Lid



2.



Cup



3.



Base



4.



Knife and fulcrum



5.



Rider



6.



Arm Balance



7.



Calibrator Screw



Gambar 2.1. Mud Balance (Laboratorium Analisa Lumpur Pemboran Teknik Perminyakan UPN ‘V’ Yogyakarta)



11 21



31



Keterangan: 1. Sieve (Saringan – Mesh : 200) 2. Funnel 3. Tube



Gambar 2.2. Sand Content Set (Laboratorium Analisa Lumpur Pemboran Teknik Perminyakan UPN ‘V’ Yogyakarta)



11



21



31



41



Keterangan: 1. kondensator 2. Gelas Ukur 3. Insulator Block 4. Wetting Agent



Gambar 2.3. Retort Kit (Laboratorium Analisa Lumpur Pemboran Teknik Perminyakan UPN ‘V’ Yogyakarta)



11



21



Keterangan: 1. Mixer Hanging 2. Mixer



Gambar 2.4. Mud Mixer (Laboratorium Analisa Lumpur Pemboran Teknik Perminyakan UPN ‘V’ Yogyakarta)



2.4. PROSEDUR PERCOBAAN 2.4.1. Densitas Lumpur 1. Mengkalibrasikan peralatan mud balance sebagai berikut : a. Membersihkan peralatan mud balance. b. Mengisi cup dengan air hingga penuh, lalu ditutup dan dibersihkan bagian luarnya. menegeringkannya dengan kertas tissue. c. Meletakkan kembali mud balance pada kedudukan semula. d. Rider ditempatkan pada skala 8,33 ppg. e. Mengecek pada level glass, bila tidak seimbang, mengatur calibration screw sampai seimbang. 2. Menimbang beberapa zat yang digunakan sesuai dengan petunjuk



asisten. 3. Menakar air 350 cc dan mencampurnya dengan 22,5 gr bentonite.



Caranya memasukkan air ke dalam bejana, lalu memasang bejana pada multimixer dan memasukkan bentonite sedikit demi sedikit setelah mixer dijalankan, selang beberapa menit setelah tercampur, mengambil bejana dan menuangkan lumpur yang telah dibuat kedalam cup mud balance. 4. Menutup cup dan membersihkan lumpur yang melekat pada dinding



bagian luar dan penutup cup sampai bersih. 5. Meletakkan balance arm pada kedudukan semula, lalu mengatur rider



hingga seimbang dan membaca densitas yang ditunjukkan pada skala. 6. Mengulang langkah 5 untuk kompisisi campuran yang diberikan



asisten. 2.4.2. Penentuan Sand Content 1. Mengisi tabung gelas ukur dengan lumpur pemboran dan tandai. Menambahkan air pada batas berikutnya. Menutup mulut tabung dan mengocoknya dengan kuat. 2. Menuangkan campuran tersebut ke dalam saringan. Bairkan cairan mengalir keluar melalui saringan. Menambahkan air ke dalam tabung, mengocok dan menuangkan kembali ke dalam saringan. Mengulangi



hingga tabung menjadi bersih. Mencuci pasir yang tersaring untuk melepaskan sisa – sisa dari lumpur yang masih melekat. 3. Memasang funnel tersebut pada sisi atas sieve. Membalikkan rangkaian tersebut dengan perlahan-lahan dan memasukkan ujung funnel ke dalam gelas ukur. Menghanyutkan pasir ke dalam tabung dengan menyemprotkan air melalui saringan hinggga semua pasir tertampung ke dalam gelas ukur. Membiarkan pasir mengendap. Dari skala yang ada dalam tabung, membaca persen volume dari pasir yang mengendap. 4. Mencatat sand content dari lumpur dalam persen volume. 2.4.3. Penentuan Kadar Cairan Tapisan 1. Mengambil himpunan retort keluar dari insulator block, mengeluarkan mud chamber dari retort. 2. Mengisi upper chamber dengan steel wool. 3. Mengisi mud chamber dengan lumpur dan menempatkan kembali penutupnya lalu membersihkan lelehan lumpur. 4. Menghubungkan mud chamber dengan upper chamber, kemudian menempatkan kembali ke dalam insulator block. 5. Menambahkan



setetes



wetting



agent



pada



gelas



ukur



dan



menempatkan di bawah kondensator. 6. Memanaskan lumpur sampai tidak terjadi kondensasi lagi yang ditandai dengan matinya lampu indikator.



2.5. HASIL PERCOBAAN DAN PERHITUNGAN



2.5.1. Hasil Percobaan Tabel II-1 Pengukuran Densitas, % Sand Content, Kandungan minyak Plug



Lumpur Dasar Air Bentonite



Asisten A B C D E F G H I J K L



Additive Barite Air



(ml)



(gr)



(gr)



(ml)



350 350 350 350 350 350 350 350 350 350 350 350 350



22,5 22,5 22,5 22,5 22,5 22,5 22,5 22,5 22,5 22,5 22,5 22,5 22,5



10 15 20 25 28 30 -



100 125 150 175 200 250



Densit



Sand



Volume



Kadar



y (ppg)



Content



Solar



Minyak



8,5 8,6 8,7 8,9 9,1 9,1 9,1 8,52 8,25 8,2 8,5 8,45 8,42



(%) 0,5 0,6 0,3 1 1,2 0,3 0,1 0,25 0,9 0,4 0,1 0,75



(ml) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60



(ml) 4,5 4 4 2 54 20 8,16 6 8 10 50 10



2.5.2. Perhitungan 1. Pengukuran Densitas a)



Lumpur Dasar + Additive = 350 ml air + 22,5 gr Bentonite + 200 ml Air



b)



Densitas Lumpur Dasar + Additive = 8,45 ppg



2. Pengukuran Sand Content a)



Lumpur Dasar + Additive = 350 ml air + 22.5 gr Bentonite + 200 ml Air



b)



Sand Content Lumpur Dasar + Additive = 0,1 %



3. Pengukuran Kadar Minyak a)



Lumpur Dasar + Additive



= 22,5gr Bentonite+ 550 ml



Air+ 55 ml solar b)



Volume minyak



c)



Volume air



= 5 ml = 4,9 ml



d)



% Volume minyak



= 5 ml x 10



= 50 % e)



% Volume air



= 4,9 ml x 10



= 49 % f)



% Volume padatan = {10- (ml minyak – ml air)} x 10 = {10- (5 + 4,9)} x 10 =1%



g)



Gram minyak



= Volume minyak (ml) x 0,8



= 5 ml x 0,8 = 4 gram h)



Gram lumpur



= lb/gal lumpur x 1,2 = 8,45 x 1,2 = 10,14 gr



i)



Gram padatan



= massa lumpur–(gr minyak



+ gr air) = 10,14 gr – (4 gr + 4,9 gr) = 1,24 gr j)



Volume padatan



= 10 – (ml minyak + ml air)



= 10 ml – (5 ml + 4,9 ml) = 0,1 ml k)



SG padatan rata – rata



= gr padatan / ml padatan



= 1,24 / 0,1 = 12,4 l)



% Berat padatan



= (gr padatan / gr lumpur) x



100 % = (1,24/ 10,14) x 100 % = 12,23 %



2.6. PEMBAHASAN



Praktikum minggu pertama, acara pertama analisa lumpur pemboran berjudul Densitas, Sand Content dan Pengukuran Kadar Minyak pada Lumpur Bor. Percobaan ini bertujuan untuk mengenal material pembentuk lumpur pemboran serta fungsi-fungsi utamanya, menentukan densitas lumpur pemboran dengan menggunakan alat Mud Balance, menentukan kandungan pasir dalam lumpur pemboran, mengetahui besarnya persen kadar pasir yang terkandung dalam lumpur bor dan menentukan kadar minyak dan padatan yang terdapat dalam lumpur bor. Prinsip kerja menentukan kadar endapan dengan sand content set yaitu dengan prinsip filtrasi dan gaya gravitasi, dalam hal ini pengendapan. Sedangkan prinsip kerja untuk penentuan kadar endapan dan minyak dengan retort kit adalah dengan distilasi dan kondensasi. Percobaan



ini



dimulai



dengan



pembuatan



lumpur



dasar,



yaitu



mencampurkan 350 ml air dan 22,5 gr bentonite. Selanjutnya ditambahkan additive tertentu, pada plug K dilakukan penambahan 200 ml air. Pembuatan lumpur dimulai dengan memasukkan air pada mixer cup lalu dipasang pada multimixer yaitu mixer hanging. Setelah multimixer menyala, tambahkan bentonite perlahan-lahan. Bentonite tidak dicampurkan di awal langsung agar tidak terjadi penggumpalan. Lumpur ini dibuat pada dua cup. Pada percobaan penentuan densitas lumpur dengan menggunakan Mud Balance dimulai dengan tahap mengkalibrasi peralatan Mud Balance. Selanjutnya lumpur yang telah dibuat dimasukkan pada cup hingga penuh dan tutup dengan memutar lid secara perlahan. Bersihkan cup dari lumpur pada bagian luarnya, lalu letakkan balance arm pada kedudukan semula dan mengatur rider hingga seimbang (bubble berada di tengah). Terakhir membaca densitas yang ditunjukkan oleh skala pada arm balance. Percobaan kedua adalah mengetahui sand content dengan menggunakan sand content set. Percobaan ini dimulai dengan mengisi tabung hingga batas awal dengan lumpur, lalu mengisi air hingga batas berikutnya dan dilakukan pengocokan. Selanjutnya menuangkan campuran tersebut pada sieve dan funnel di atas gelas ukur untuk menampung air dan endapan. Air digunakan untuk mendorong endapan yang tertahan pada penyaring. Lalu membaca kadar endapan yang ada pada skala tabung. Posisi pasir akan ada di dasar karena densitasnya



lebih besar dari air. Percobaan ketiga, yaitu menentukan kadar minyak pada lumpur dengan retort kit. Percobaan ini diawali dengan menambahkan 55 ml minyak pada lumpur dan melakukan agitasi atau pengadukan. Kemudian mengisi mud chamber dengan lumpur dan dihubungkan dengan upper chamber yang telah diisi steel wool dan menempatkankannya pada insulator di retort kit. Steel wool berfungsi untuk meratakan panas. Setelah itu menambahkan dua tetes wetting agent pada gelas ukur untuk menurunkan tegangan permukaan dan meningkatkan dispersi bahan yang tidak larut, kemudian menempatkannya dibawah condensor. Setelah itu memanaskan lumpur dalam retort kit sampai matinya lampu indikator atau tidak terjadi lagi kondensasi Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan oleh plug k, didapatkan nilai densitas lumpur sebesar 8,45 ppg, sand content 0,1% dan kadar minyak 50%. Pada grafik additive Vs sand content, penambahan additive barite meningkatkan jumlah endapan sedangkan air tidak sebanyak penambahan barite. Hal ini disebabkan karena barite merupakan inert solid. Grafik volume solar Vs oil content datanya fluktiatif namun menunjukkan tren peningkatan seiring dengan penambahan volume solar. Pada beberapa plug kandungan minyak terlihat banyak. Hal ini disebabkan oleh agitasi yang kurang baik, sehingga emulsi tidak terjadi dan minyak dominan berada di atas ketika dituang ke mud chamber karena densitasnya yang lebih rendah dari lumpur. Penambahan solar meningkatkan kandungan minyak. Aplikasi lapangan dari pengukuran densitas adalah untuk mendesain lumpur agar tekanan hidrostatiknya tidak kurang dari tekanan formasi namun tidak melebihi tekanan rekah formasi. Apabila tekanan hidrostatik melebihi tekanan rekah formasi maka akan terjadi lost circulation dan apabila kurang dari tekanan formasi maka dapat terjadi kick. Jadi, densitas harus diatur agar menghasilkan tekanan hidrostatiknya sesuai dengan pressure window. Densitas juga harus diatur agar dapat mengangkat cutting. Kemudian untuk pengukuran sand content dilakukan untuk mencegah problem kepasiran yang dapat merusak peralatan karena sifatnya yang abrassive dan berpengaruh pada kualitas lumpur. Tindakan untuk mengatasinya adalah dengan melakukan treatment pada conditioning area.



Sedangkan mengetahui kadar minyak pada lumpur dapat memberikan informasi bahwa pemboran telah memasuki oil bearing zone atau lapisan produktif.



2.7. KESIMPULAN 1. Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan oleh plug K, didapatkan data sebagai berikut :  Densitas lumpur = 8,45 ppg  Sand content = 0,1 %  Volume minyak = 50% ml 2. Pada grafik aditif vs densitas dari semua data plug didapatkan bahwa semakin banyak penambahan barite sebagai zat aditif (weighting agent) mengakibatkan penambahan



bertambahnya air



nilai



mengakibatkan



densitas



lumpur.



berkurangnya



Sedangkan



densitas



lumpur.



Kemudian pada grafik additive Vs sand content menunjukkan bahwa penambahan barite meningkatkan jumlah endapan sedangkan air tidak berpengaruh. Sedangkan pada grafik volume solar Vs kadar minyak juga diperoleh bahwa kadar minyak akan meningkat seiring dengan penambahan solar 3. Prinsip dari penentuan densitas dengan mud balance adalah melihat pengaruh penambahan barite pada lumpur serta air terhadap densitasnya. Prinsip kerja percobaan penentuan sand content dengan menggunakan alat sand content set adalah filtrasi dan gaya gravitasi, dalam hal ini pengendapan. Prinsip kerja dari penentian kadar minyak dengan retort kit adalah distilasi dan kondensasi. 4. Aplikasi lapangan dari penentuan densitas yaitu untuk menentukan tekanan hidrostatis lumpur agar tidak melebihi tekanan rekah formasi dan tidak kurang dari tekanan formasi pada pressure window. Tekanan hidrostatik berlebih (diatas tekanan rekah formasi) menyebabkan lost circulation dan apabila kirang dari tekanan formasi dapat menyebabkan kick. Penentuan sand content dapat mencegah kerusakan pada peralatan sirkulasi dan menjaga kualitas lumpur, sedangkan penentuan kadar minyak untuk mengetahui bahwa pemboran memasuki zona produktif.