Hidrolika Pemboran Dan Pengangkatan Cutt A10d6f49 [PDF]

Citation preview

Jurnal Petro 2018 http://trijurnal.lemlit.trisakti.ac.id/index.php/petro



VOLUME VII No. 1, APRIL 2018



P-ISSN : 1907-0438 E-ISSN : 2614-7297



HIDROLIKA PEMBORAN DAN PENGANGKATAN CUTTING Ferdy Muhammad Zakhrifady Universitas Trisakti, Jalan Kyai Tapa No.1 Grogol petamburan, Jakarta Barat E-mail: [email protected] Phone : +628111101493



Abstrak Sistem hidrolika lumpur pemboran mempunyai peranan yang penting selama operasi pemboran. Perencanaan dan kontrol yang baik dapat mempercepat operasi pemboran dan secara keseluruhan dapat menghemat biaya. Peranan utama sistem hidrolika lumpur pemboran yaitu pembersihan lubang bor dengan mengangkat serbuk bor (cutting) sampai ke permukaan melalui annulus. Apabila serbuk bor (cutting) yang mengendap tidak segera diangkat, maka akan menyebabkan berbagai macam problem pemboran seperti penggerusan serbuk bor berulang kali oleh pahat (regriding), tersangkutnya serbuk bor pada sela-sela gigi pahat (bit balling), bahkan dapat menyebabkan pipa terjepit (pipe sticking), dan juga hidrolika pahat yang tidak optimum dapat pula menjadi salah satu penyebab turunnya laju penembusan (ROP). Evaluasi perhitungan hidrolika pada pahat aktual menggunakan Metode BHI dengan membandingkan persentase antara hydraulic horse power pada pahat dengan hydraulic horse power pompa di permukaan (BHHP/HHP) x 100 % dan Bit Impact Force (BIF). Metode ini bisa dikatakan optimum jika hasil BHHP/HHP ≥ 48 %. Sedangkan pengangkatan serbuk bor (cutting) adalah menghitung Cutting Transport Ratio (Ft) optimum jika harga Ft > 90 %, menghitung Cutting Concentration (Ca) optimum jika harga Ca < 5 % dan menghitung Particle Bed Index (PBI) optimum jika PBI ≥ 1. Kata kunci



: perminyakan Indonesia, hidrolika pemboran, pengangkatan cutting



Abstract The system of hydraulics mud on drilling projects has an important role during the operation of the projects. Planning and good control can accelerate the operation and be able to save on the cost. A key role of hydraulics system mud drilling projects to be namely cleaning a drill hole by lifting the cutting up to the surface by an annular. When the cutting settles not immediately appointed, it will cause various problem of drilling projects, such as regriding, bit balling, cause a pipe wedged or pipe sticking, and also of hydraulics circulation that not optimum also can make rate of penetration drop. Evaluation of hydraulics bit uses the method bhi by comparing the percentage between hydraulic the horsepower on a bit with horse power hydraulic pump in a surface ( BHHP / HHP) x 100 % and bit impact force (BIF). This method can be steady if the result of the BHHP / HHP > 48 %. And While removal of cutting is measuring Cutting Transport Ratio ( Ft ) optimum if the value of Ft > 90 %, Cutting Concentration ( Ca ) optimum if the value Ca < 5 % and the Particle Bed Index (PBI) optimum if PBI > 1. Keywords



: Indonesian petroleum, drilling hydraulic, cutting lifting



I. PENDAHULUAN Dalam operasi pemboran sering terjadi berbagai macam permasalahan, salah satunya adalah menurunnya laju penembusan (rate of penetration). Penurunan laju penembusan ini dipengaruhi oleh beberapa hal yaitu, banyaknya jumlah putaran pahat (rotation per minute) dan berat pada pahat (weight on bit). Jumlah putaran pahat yang rendah dan berat pada pahat yang berlebihan mengakibatkan penetrasi melambat. Kurang bersihnya lubang bor juga akan menimbulkan masalah lain seperti penggerusan



5



berulang kali (regrinding) dan penumpukan serbuk bor di pahat (bit balling). Oleh karena itu, faktorfaktor penghambat dalam pemboran harus dihindari atau dicegah secepat mungkin agar laju penembusan tidak mengalami penurunan. Penurunan laju penembusan terjadi di sumur “X” di kedalaman 4481 ft – 4855 ft, dengan diameter lubang bor 8-½”. Oleh sebab itu perlu dilakukan evaluasi lebih lanjut pada sumur “X”. Evaluasi perhitungan hidrolika aktual menggunakan Metode Bit Hydraulic Impact (BHI) dengan membandingkan presentase antara hydraulic horse power pada pahat Jurnal Petro  April, Th, 2018



Jurnal Petro 2018 http://trijurnal.lemlit.trisakti.ac.id/index.php/petro



dengan hydraulic horse power pompa di permukaan (HHPB/HHP) x 100% dan Bit impact Force (BIF). Penggunaan metode Bit Hydraulic Impact (BHI) dalam mengevaluasi sumur “X” sudah tepat, dikarenakan sumur “X” adalah sumur dengan pemboran vertikal. Prinsip dasar dari metoda ini, menganggap bahwa semakin besar impact (tumbukan sesaat) yang diterima batuan formasi dari lumpur yang dipancarkan dari bit, semakin besar pula efek pembersihannya, sehingga metoda ini berusaha untuk mengoptimalkan impact pada bit. Dengan adanya evaluasi hidrolika dan pengangkatan cutting pada sumur “X”, diharapkan dapat menjadi referensi untuk pemboran sumur-sumur selanjutnya pada lapangan “Y”. II.



TEORI DASAR Operasi pemboran bertujuan untuk mencari hidrokarbon baik berupa gas, minyak ataupun kondensat.Tujuan utama atau objek yang paling penting adalah mencapai kedalaman akhir dengan aman, cepat, dan ekonomis disamping menjaga agar sumur tersebut dapat diproduksikan dengan jumlah dan tenggang waktu yang menguntungkan. Pada saat operasi pemboran terdiri 5 komponen utama, yaitu: komponen tenaga, komponen sirkulasi fluida, komponen pemutar, komponen peralatan pengendalian sumur/blow out preventer (BOP). Namun pada kesempatan ini penulis membahas tentang system sirkulasi fluida lumpur pemboran. 2.1 Pengetian Evaluasi Hidrolika Konsep dari Evaluasi dalam operasi pemboran adalah untuk mengetahui laju penetrasi dan penyebab hambatan yang terjadi, dengan hidrolika yang tepat dan sesuai dengan praktek pemboran (drilling practice) yang ditetapkan.Dalam hal ini yang dimaksudkan adalah laju aliran kembali ke permukaan dan membawa serbuk bor (cutting) harus lebih cepat dari kecepatan penetrasi mata bor atau pahat yang menembus ke dalam batuan yang dibor. Dengan demikian lubang bor akan dapat dibor dengan cepat sampai dicapainya kedalaman reservoir hidrokarbon yang ditentukan dengan kondisi lubang yang stabil, dan diharapkan akan dapat diperoleh biaya pemboran yang rendah. Bila laju aliran cutting kepermukaan lebih kecil dari pada kecepatan penetrasi maka cutting tidak akan terangkat dengan sempurna dan mengendap didasar lubang, sehingga penumpukan cutting (cutting bed) didasar lubang bor yang akan menghambat laju pemboran. Akibat terburuk daripenumpukan cutting didasar lubang bor akan dapat menyebabkan terjepit (stuck pipe) rangkaian pipa bor. Oleh karena itu faktor rheology, bit hydraulic impact dan jet velocity menjadi parameter penting dalam evaluasi hidrolika.



6



VOLUME VII No. 1, APRIL 2018



P-ISSN : 1907-0438 E-ISSN : 2614-7297



2.2 Tujuan Evaluasi Hidrolika Tujuan Evaluasi hidrolika dalam operasi pemboran adalah untuk mengetahui kinerja pompa dimana laju pengangkatan cutting tersebut harus lebih cepat dari penetrasi mata bor menembus batuan yang dibor, sehingga dengan demikian akan diperoleh kinerja pemboran yang optimal dan effektif dengan biaya pemboran yang rendah. Untuk mendapatkan kinerja seperti ini ada beberapa faktor yang perlu diperhitungkan. 2.3 Faktor - Faktor Yang Memperngaruhi Hidrolika Dalam penggunaan lumpur memainkan peranan yang utama dalam aspek hidrolik.Salah satu fungsi penting lumpur adalah mensirkulasikan dan membersihkan dasar lubang dari serpihan serbuk bor dan membawanya kepermukaan melalui annulus. Fungsi ini sebagai daya pengangkatan, dalam operasi pemboran dilapangan factor-faktor yang biasanya mempengaruhi hidrolika lumpur adalah:  Sifat lumpur dan laju alir lumpur  Slip velocity  Laju penembusan (ROP)  Berat jenis lumpur  Kemiringan dan kedalaman lubang bor  Pemilihan ukuran nozzle 2.4 Lumpur Pemboran Lumpur pemboran menurut definisi API adalah fluida sirkulasi yang digunakan dalam pemboran dan memiliki peranan yang penting dalam keberhasilan proses pemboran tersebut. Lumpur pemboran terbagi menjadi: 1. Waterbase mud 2. Oil base mud 3. Gaseous drilling fluid Pada dasarnya, kegunaan lumpur pemboran didasarkan pada kemampuaan mengatasi masalah yang ditimbulkan oleh lempung (clay) yang dikandung pada lapisan bumi yang disebut shale.Shale adalah batuan sediment (pelapisan) yang mengandung lempung dan semua formasi minyak dan gas bumi berada di formasi sediment. Masalah yang ditimbulkan oleh lempung adalah bisa mengembang setelah menyerap air dari lumpur pengeboran. 2.4.1 Fungsi Lumpur Pemboran Fungsi utama lumpur pemboran adalah : 1. Mengangkat serbuk bor ke permukaan 2. Mengontrol tekanan formasi 3. Mendinginkan serta melumasi pahat dan drillstring 4. Membersihkan dasar lubang bor 5. Membantu dalam evaluasi formasi Jurnal Petro  April, Th, 2018



Jurnal Petro 2018 http://trijurnal.lemlit.trisakti.ac.id/index.php/petro



6. 7. 8.



Melindungi formasi produktif Membantu stabilitas formasi Menahan serpihan batuan ketika pemboran dihentikan 9. Menghantar daya hidrolika lumpur ke pahat 10. Mencegah dan menghambat korosi II.4.1.1. Mengangkat Serbuk Bor ke Permukaan Serbuk bor yang dihasilkan pada waktu operasi pemboran harus segera diangkat ke permukaan agar tidak terjadi penumpukan serbuk bor di dasar lubang. Kapasitas pengangkatan serbuk bor tergantung dari beberapa faktor, antara lain :kecepatan aliran di anulus, viskositas plastik, yield point lumpur pemboran dan slip velocity dari serbuk bor yang dihasilkan. Secara umum, resultan kecepatan (atau kecepatan pengangkatan) serbuk bor adalah merupakan perbedaan antara kecepatan di annulus (Vf) dan slip velocity (Vs). Lumpur pemboran juga harus mampu menahan serbuk bor dalam suspensi ketika sirkulasi dihentikan, sehingga dapat mencegah terakumulasinya serbuk bor di dasar lubang bor yang dapat menyebabkan pipa terjepit (pipe stuck). 2.4.1.2



Mengontrol Tekanan Formasi Untuk keselamatan pemboran, tekanan formasi yang tinggi juga harus di imbangi dengan tekanan hidrostatik lumpur yang tinggi, sehingga tekanan hidrostatik lumpur lebih besar dari pada tekanan formasi. Secara efektif perbedaan antara tekanan hidrostatik lumpur dengan tekanan formasi (overbalance pressure) harus sama dengan 0 (nol), tetapi dalam praktek harganya sekitar 100 - 200 psi. Untuk mengontrol tekanan formasi tersebut dilakukan dengan mengatur berat jenis (density) lumpur. 2.4.1.3 Mendinginkan Serta Melumasi Pahat dan Drill String Perputaran pahat dan drill string terhadap formasi akan menghasilkan panas, sehingga dapat mempercepat keausan pahat dan drill string. Selain panas yang ditimbulkan akibat gesekan juga panas yang berasal dari formasi itu sendiri, dimana semakin dalam formasi yang dibor, temperatur juga semakin tinggi. Dengan adanya lumpur pemboran, maka panas tersebut dapat di kirim keluar dari lubang bor. Lumpur pemboran dapat membantu mendinginkan drill string dengan menyerap panas dan melepaskannya, melalui proses konveksi dan radiasi, pada udara di sekitar mud pit. Lumpur pemboran juga dapat melumasi pahat dan drill string dengan menurunkan friksi drill string dan pahat dengan formasi yang ditembus. Untuk mendapatkan pelumasan yang lebih baik pada umumnya dapat ditambahkan sedikit minyak kedalam lumpur.



7



VOLUME VII No. 1, APRIL 2018



P-ISSN : 1907-0438 E-ISSN : 2614-7297



2.4.1.4



Membersihkan Dasar Lubang Bor Secara umum, pembersihan dasar lubang bor dilakukan dengan menggunakan fluida yang encer pada shear rate tinggi saat melewati nozzle pada pahat. Ini berarti bahwa fluida yang kental kemungkinan besar dapat digunakan untuk membersihkan lubang bor, jika fluida tersebut mempunyai sifat shear thinning yang baik. Pada umumnya, fluida dengan kandungan padatan (solid content) yang rendah merupakan fluida yang paling baik untuk membersihkan dasar lubang bor.



2.4.1.5



Membantu Dalam Evaluasi Formasi Sifat fisik dan kimia lumpur pemboran berpengaruh terhadap program well logging. Pada saat tertentu diperlukan informasi tentang kandungan hidrokarbon, batas air-minyak, dan lainnya untuk korelasi, maka dilakukan well logging, yaitu memasukkan sonde/alat kedalam sumur, misalnya log listrik, maka diperlukan media penghantar, dalam hal ini lumpur merupakan penghantar listrik. Sebagai contoh, lumpur dengan kadar garam yang tinggi akan menghambat pengukuran spontaneous potensial (SP) karenagaram dari lumpur dan garam formasi hampir sama tingkat konsentrasinya. Disamping itu, oil mud akan menghambat resistivitas karena minyak akan bertindak sebagai insulator dan dapat mencegah terjadinya aliran listrik. Oleh karena itu, pemilihan lumpur pemboran harus sesuai dengan program evaluasi formasi.



2.4.1.6



Melindungi Formasi Produktif Perlindungan formasi produktif sangat penting. Oleh karena itu, pengendapan mud cake pada dinding lubang bor dapat mengijinkan operasi pemboran terus berjalan dan tidak menyebabkan kerusakan formasi produktif. Kerusakan formasi produktif biasanya akan menurunkan permeabilitas disekitar lubang bor.



2.4.1.7



Membantu Stabilitas Formasi Pada lubang bor sering dijumpai adanya problem stabilitas yang disebabkan oleh fenomena geologi, seperti zona rekahan, formasi lepas, hidrasi clay, dan tekanan tinggi. Lumpur pemboran harus mampu mengontrol problem-problem tersebut, sehingga lubang bor tetap terbuka dan proses pemboran dapat terus dilanjutkan. Perencanaan sistem lumpur untuk menjaga stabilitas lubang bor sering digunakan sebagai basis untuk pemilihan jenis dan sifat lumpur.



2.4.1.8 Menahan Serbuk Bor Selama Sirkulasi Dihentikan Kemampuan lumpur bor untuk menahan atau mengapungkan serpihan bor pada saat tidak ada



Jurnal Petro  April, Th, 2018



Jurnal Petro 2018 http://trijurnal.lemlit.trisakti.ac.id/index.php/petro



sirkulasi tergantung sekali pada daya agarnya (gel strength). Daya agar adalah suatu sifat fluida thixotropis yang mempunyai kemampuaan mengental atau mengagar jika didiamkan dan kembali mencair jika diaduk atau digerak gerakan. Menghantar Daya Hidrolika Ke Pahat Lumpur bor adalah media untuk menghantar daya hidrolika dari permukaan ke dasar lubang. Daya hidrolika lumpur harus ditentukan dalam membantu program pengeboran sehingga laju sirkulasi lumpur kepermukaan di hitung sedemikian agar pendayagunaan tenaga menjadi optimal untuk membersihkan lubang dan mengangkat serpihan bor.



VOLUME VII No. 1, APRIL 2018



P-ISSN : 1907-0438 E-ISSN : 2614-7297



(pound per gallon). Untuk menambah berat lumpur bisa menggunakan material pemberat seperti barite, galena, dan lain-lain. Namun bila tekanan hidrostatik lebih besar dari tekanan formasi maka akan menyebabkan rekahnya formasi dan hal itu sangat dihindari pada saat pemboran.



2.4.1.9



2.4.1.10



Mencegah dan Menghambat Laju Korosi Korosi adalah proses elektrokimia, karena itu semakin banyak jumlah ion elektrolit di dalam lumpur atau semakin tinggi konduktivitas lumpur semakin besar laju korosi. Banyak alternative yang digunakan agar menghambat laju korosi, misalnya zat pengikat oksigen (oxygen scavenger) atau zat penghambat kerak (scale inhibitor), pembentuk lapisan tipis (film forming agents). 2.5 Pengaruh Sifat Lumpur Terhadap Hidrolika Beberapa sifat lumpur yang berpengaruh terhadap aspek hidrolika akan mempengaruhi kelancaran sirkulasi lumpur pemboran. Karena dengan sifat sifat lumpur yang stabil, maka operasi pemboran akan dapat berjalan lancar. Disamping itu laju penetrasi, effisiensi, keselamatan, dan biaya pemboran sangat tergantung pada kondisi lumpur yang digunakan. Sebaliknya bila kondisi lumpur tidak memenuhi syarat, maka akan membahayakan sumur tersebut dan sekaligus akan membuat biaya pemboran menjadi mahal. Sifat-sifat lumpur yang berkaitan dnegan hidrolika antara lain: density, viskositas, plastic viscocity, yield point, dan gel strength.



2.5.1 Density Lumpur Pemboran dan Sand Content Density lumpur merupakan salah satu sifat lumpur yang sangat penting, karena perannya berhubungan langsung dengan fungsi lumpur bor sebagai pengimbang tekanan formasi, mengontrol semburan liar. Lumpur dengan density terlalu besar akan menyebabkan lumpur hilang ke formasi (lost circulation), sedang density yang terlalu kecil akan menyebabkan kick. Oleh karena itu density lumpur harus sesuai dengan keadaan formasi yang akan dibor. Di lapangan pengukuran density mud dilakukan dengan menggunakan alat yang disebut mud balance. Density lumpur dapat menggambarkan gradient hidrostatik dari lumpur bor dalam psi/ft. tetapi dilapangan biasanya dipakai satuan ppg 8



2.5.2



Viskositas Lumpur Pemboran Viskositas adalah tahanan fluida terhadap aliran gerakan yang disebabkan oleh adanya gesekan antara partikel partikel pada fluida yang mengalir, yang mana disebabkan oleh pergeseran antara:  Partikel partikel padatan itu sendiri  Partikel padatan dengan molekul zat cair  Molekul molekul zat cair Pada lumpur bor, viskositas merupakan tahanan terhadap aliran lumpur disaat melakukan sirkulasi, hal ini dapat terjadi karena adanya pergeseran antara partikel partikel dari lumpur bor tersebut. Viskositas menyatakan kekentalan dari lumpur bor, dimana viskositas lumpur memegang peranan penting dalam pengangkatan serbuk bor ke permukaan. Makin kental lumpur, maka pengangkatan cutting semakin baik apabila kekentalan lumpur tidak sempurna maka dapat mengakibatkan rangkaian pipa terjepit Lumpur merupakan fluida non Newtonian. Pada fluida non Newtonian di kenal dengan adanya plastic viscosity, yield point, dan apparent viscosity. Plastic viscosity adalah suatu tahapan aliran yang disebabkan oleh gesekan gesekan antara padatan didalam lumpur, padatan cairan dan gesekan antara lapisan cairan, dimana plastic viscosity merupakan hasil torsi dari pembacaan pada alat Marsh funnel viscometer. Yield Point adalah kemalasan fluida untuk mengalir karena gaya tarik menarik antar partikel terdispersi. Gaya tarik menarik ini cuman terjadi pada saat fluida di sirkulasikan. Apparent viscosity adalah keadaan dimana fluida non Newtonian pada shear rate tertentu seolah olah mempunyai viskositas seperti pada fluida Newtonian. 2.5.3



Plastic Viscosity Dalam operasi pemboran fungsinya mengukur gaya gesek antara padatan padatan, cairan cairan, yang berhubungan dengan presentase padatan dalam lumpur. Plastic viscosity sering kali digambarkan sebagai bagian dari resistensi untuk mengalir yang disebabkan oleh friksi mekanik. Sifat ini berhubungan dengan presentasi padatan didalam lumpur dan memiliki satuan centipoise. Alat yang digunakan untuk mengukur plastic viscosity adalah Marsh funnel viscosmeter.



2.5.4



Yield Point Yield point adalah titik dimana kondisi lumpur dari cairan pada waktu pemboran berhenti



Jurnal Petro  April, Th, 2018



Jurnal Petro 2018 http://trijurnal.lemlit.trisakti.ac.id/index.php/petro



berubah mengagar. Yield point sangat mempengaruhi pengangkatan serpih/ serbuk bor dan kehilangan tekanan diannular, serta pola aliran yang terjadi didalam lubang pemboran. Makin rendah yield point makin kecil kehilangan tekanan. Alat untuk mengukur besarnya yield point adalah Fan vg meter dengan satuan lb/100 ft². Apabila yield point terlalu besar maka pompa akan bekerja lebih berat pada awal pemompaan dan pressure loss akan besar pula, jika harga yield point terlalu rendah maka daya pengangkatan lumpur akan berkurang dan ini dapat dinaikkan dengan menambah zat zat yang dapat menaikkan keaktifan partikel, misalnya soda api (NaOH), atau bentonite atau dapat juga menambahkan zat zat pengental jenis polymer. Yield point ini berhubungan langsung dengan viscositas langsung di lapangan. 2.5.5



Gel Strength Harga gel strength dalam 100 lb/ft² diperoleh secara langsung dari pengukuran dengan alat, fann vg meter. Simpangan skala penunjuk akibat digerakannya rotor pada kecepatan 3 rpm, langsung menunjukkan harga gel strength 10 detik atau 10 menit dalam 100 lb/ft².



2.5.6



Filtrasi dan Mud Cake Ketika terjadi kontak antara lumpur pemboran dengan batuan porous, batuan tersebut akan bertindak sebagai saringan yang memungkinkan fluida dan partikel partikel kecil tertahan. Fluida yang hilang kedalam batuan tersebut disebut filtrate. Sedangkan lapisan partikel partikel besar tertahan dipermukaan batuan disebut mud cake. Proses filtrasi diatas hanya terjadi apabila terdapat perbedaan tekanan positif kearah batuan. Pada dasarnya ada dua jenis filtration yang terjadi selama operasi pemboran yaitu static filtration dan dynamic filtration. Static filtration terjadi jika lumpur berada dalam keadaan diam dan dynamic filtration terjadi ketika lumpur disirkulasikan. Apabila filtration loss dan pembentukan mud cake tidak dikontrol maka ia akan menimbulkan berbagai masalah, baik selama operasi pemboran maupun dalam evaluasi formasi dan tahap produksi. Mud cake yang tipis akan merupakan bantalan yang baik antara pipa pemboran dan permukaan lubang bor. Mud cake yang tebal dapat menyebabkan pipa pemboran sulit diangkat dan diputar sedangkan fluida filtrate yang masuk ke formasi dapat menimbulkan damage pada formasi.



2.6 Slip Velocity Dalam proses rotary drilling lumpur masuk lewat dalam pipadan keluar ke permukaan lewat annulus sambil mengangkat cutting, sehingga perhitungan kecepatan minimum yang diperlukan untuk mengangkat cutting ke permukaan. Kecepatan slip adalah kecepatan minimum dimana cutting 9



VOLUME VII No. 1, APRIL 2018



P-ISSN : 1907-0438 E-ISSN : 2614-7297



dapat mulai terangkat atau dalam prakteknya merupakan pengurangan antara kecepatan lumpur dengan kecepatan jatuh cutting. 2.7 Penentuan Kehilangan Tekanan di Dalam Sistem Sirkulasi Perhitungan hidrolika adalah perhitungan besarnya kehilangan total di dalam sistem sirkulasi. Penurunan tekanan didalam sirkulasi aliran lumpur bor (pressure loss) sangat penting untuk diketahui ketika mendesain parameter pengeboran yang optimal seperti laju debit pompa, ukuran nozzle yang dipakai, berat jenis sirkulasi. Dari perhitungan kehilangan tekanan aliran lumpur pada waktu operasi pengeboran dapat diramalkan sampai berapa jauh kestabilan dinding formasi dapat dipertahankan dari guguran shale, sehingga kehilangan tekanan dapat di cegah. Asumsi yang digunakan adalah aliran turbulen didalam pipa dan laminar di dalam annulus. Metoda optimasi hidrolika yang digunakan adalah Bingham Plastic Suatu diagram dari system sirkulasi fluida pemboran merupakan penjumlahan dari seluruh kehilangan tekanan ini dapat dilihat pada pressure gauge atau manometer tekanan yang biasanya dipasang pada stand pipe yang merupakan kehilangan tekanan total dan ditunjukkan pada gambar 2.3 Dimana kehilangan tekanan itu ditunjukkan pada persamaan 2.15 berikut ini: Ps = Psc + Pdp + Pdc + Pb + Pdca + Pdpa 2.15 keterangan : Ps : kehilangan tekanan total, psi Psc : kehilangan tekanan pada alat alat di permukaan, psi Pdp : kehilangan tekanan pada bagian dalam drill pipe, psi Pdc : kehilangan tekanan pada bagian dalam drill collar, psi Pb : kehilangan tekanan padabit, psi Pdca : kehilangan tekanan didalam annulus drill collar, psi Pdpa : kehilangan tekanan didalam annulus drill pipe, psi 2.8 Evaluasi Hidrolika Pahat Mekanisme aliran lumpur keluar dari bit menuju batuan formasi merupakan pokok pembicaraan dalam Bit Hydraulics, dengan kerja yag optimum maka di harapkan laju penembusan dapat ditingkatkan serta pengangkatan cutting seefektif mungkin sehingga penggilingan kembali (regrinding) dapat dikurangi sekecil mungkin. Dalam evaluasi hidrolika ini, ada 3 prinsip yang satu sama lain saling berbeda dalam hal anggapananggapannya. Ketiga prinsip tersebut adalah: 1. Bit Hydraulic Horse Power (BHHP) Prinsip dasar dari metoda ini menganggap bahwa semakin besar daya yang disampaikan fluida terhadap batuan akan semakin besar pula efek pembersihannya, sehingga metode ini berusaha



Jurnal Petro  April, Th, 2018



Jurnal Petro 2018 http://trijurnal.lemlit.trisakti.ac.id/index.php/petro



untuk mengoptimasikan horse power (daya), yang dipakai di bit dari horse power pompa yang tersedia di permukaan. 2. Bit Hydraulic Impact (BHI) Prinsip dasar dari metoda ini, menganggap bahwa semakin besar impact (tumbukan sesaat) yang diterima batuan formasi dari lumpur yang dipancarkan dari bit, semakin besar pula efek pembersihannya, sehingga metoda ini berusaha untuk mengoptimumkan impact pada bit. 3. Jet Velocity Metoda ini berprinsip, semakin besar rate yang terjadi di pahat akan berarti semakin besar efektivitas pembersihan dasar lubang, maka metoda ini berusaha untuk mengoptimumkan rate pompa supaya rate di bit maksimum. 2.9 Jenis Pompa Sirkulasi Pada Pemboran Pompa pemboran adalah bagian unit pemompaan yang terdiri dari fluid end yaitu bagian yang mengisi dan mendorong lumpur pada waktu sirkulasi, sedangkan power end adalah bagian yang memberikan tenaga penggerak pada pompa tersebut. Unit penggeraknya tidak terlalu menjadi permasalahan, karena apapun jenisnya tidak banyak bedanya terhadap unit pompa yang dipakai, misalnya memakai mesin uap, mesin bensin, mesin diesel dan lain lain. Unit pompa bila di lihat dari mekanisme pemindahaan dan pendorongan lumpur pemboran dikenal ada dua jenis yang terdiri dari:  Pompa Duplex Pompa duplex merupakan pompa yang hanya memiliki dua piston dan bekerja secara double acting (dua arah kerja) atau dengan arti kata lain pompa ini dalam satu langkah atau gerakan torak (bolak/balik) terjadi dua kali pengisapan dan penekanan.  Pompa Triplex Dilihat dari jumlah pistonnya, pompa ini memiliki tiga piston dan arah kerja dapat berupa singel acting (satu arah kerja). Yang dimaksud dengan single acting yaitu dalam satu langkah atau gerakan torak (bolak/balik) menghasilkan satu kali pengisapan dan penekanan. Skema kerja katup single acting dapat dilihat pada gambar 3.5 di bawah ini Dua tipe pompa di atas keduanya merupakan pompa torak (piston). Tipe torak biasanya sering digunakan dalam kegiatan operasi pemboran khususnya sirkulasi lumpur, karena dapat dilalui fluida pemboran yang berkadar solid tinggi dan abrasive, pemeliharaan dan system kerjanya tidak terlalu rumit atau keuntungan dapat dipakainya lebih dari satu macam ukuran piston sehingga dapat mengatur rate dan tekanan pompa yang diinginkan.



10



VOLUME VII No. 1, APRIL 2018



P-ISSN : 1907-0438 E-ISSN : 2614-7297



2.10.



Evaluasi Pengangkatan Cuttings Terdapat tiga metode analisa pengangkatan cuttings dengan mengacu parameter yang berbeda, namun ketiganya sangat menentukan keberhasilan pengangkatan cuttings yang baik, maka analisa ketiga metode harus di optimalkan. Ketiga metode tersebut adalah:  Cuttings Transport Ratio (Ft)  Cuttings Concentration (Ca)  Partical Bed Index (PBI) III. GAMBAR DAN TABEL



Gambar 2.1 Pengangkatan Partikel Cutting di Annulus (Sumber: id.wikipedia.org)



Gambar 2.2 Nre Vs Frictional number (Sumber: apo.sdsu.edu)



Jurnal Petro  April, Th, 2018



Jurnal Petro 2018 http://trijurnal.lemlit.trisakti.ac.id/index.php/petro



VOLUME VII No. 1, APRIL 2018



P-ISSN : 1907-0438 E-ISSN : 2614-7297



Sifat dan Rheologi Lumpur Sumur “X” Plastic Viscosity (cp) Yield Point (lb/100ft²) Densitas (ppg) Mud Cake (mm)



11 16 9,2 1



Tabel 3.2 Parameter Pemboran Sumur “X” 4441Interval (ft) 4855 Hole Diameter (in) 8-½ Flow Rate (gpm) 600 ROP (ft/hr) 37,87 Average Weight on Bit 40 (klbs)



Gambar 2.3 Diagram Kehilangan Tekanan dalam Sistem Sirkulasi (Sumber: Petroleum-uir.blogspot.com) Pada umumnya pola aliran di dalam rangkaian pipa adalah turbulent, sedangkan aliran yang ada diannulus dapat terbentuk tipe aliran turbulent atau pun laminar. Perhitungan tekanan tergantung pada pola aliran dan model aliran yang dipakai.



Gambar 2.4 Skema Kerja Pada Pompa Double Acting (Sumber: id.wikipedia.org)



Gambar 2.5 Skema Kerja Katup Pada Pompa Single Acting (Sumber: id.wikipedia.org) Tabel 3.1 11



Tabel 3.3 Ukuran Peralatan Rangkaian Pipa Bor Rangkaian Pipa Bor Ukuran Bit 8-½” Nozzle 4x22; 2x16 DP 5" OD; 3" ID DC 6,5" OD; 2,8125" ID HWDP 5” OD; 3” ID Casing 9 5/8" OD; 8,875" ID Max. Stand pipe 3000 psi pressure Tabel 4.4 Data Pompa Sirkulasi Lumpur Pemboran DATA POMPA             Jenis/ Model = Chengdu Jinlin (Triplex) Jumlah Unit = 2 Unit Diameter Liner (8.5) = 6 in Diameter Liner (12.25) = 6,25 in Panjang Langkah = 10 in Effisiensi Pompa = 95%   HP Pompa   = 1000 hp Tabel 4.5 Data Spesifikasi Pompa SPESIFIKASI       POMPA Max Power 1500 HP Pump Speed 140 spm Stroke 10 in Diameter 6 6 6 6 Liner (in) ¾ ½ ¼ 23 25 27 30 Pressure (psi) 70 58 65 00 Dispalcement 65 60 55 51 (gpm) 1 3 8 4



 



       



5 ½ 35 70 43 2



5 43 20 35 7



Jurnal Petro  April, Th, 2018



Jurnal Petro 2018 http://trijurnal.lemlit.trisakti.ac.id/index.php/petro



IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Kehilangan tekanan yang terjadi dalam sirkulasi pemboran mencakup kehilangan tekanan di permukaan, drill pipe, drill collar, pahat, annulus drill collar, dan annulus drill pipe. Untuk evaluasi pengangkatan cutting akan dilakukan dengan menggunakan 3 metode yaitu, Cutting Transport Ratio (Ft), Cutting Consentration (Ca) dan Particle Bed Index (PBI). Dimana harga Ft harus diatas 90%, Ca dibawah 5% dan PBI diatas atau sama dengan 1, sebagai syarat agar cutting terangkat dan tidak mengendap. Analisa yang akan di bahas mencakup perhitungan kehilangan tekanan dan kemampuan suatu pompa untuk dapat melakukan sirkulasi pengangkatan cutting ke permukaan. Di bawah ini merupakan hasil perhitungan kehilangan tekanan pada pemboran sumur “X”. 4.1 Data Umum Sumur “X” Sumur “X” adalah sumur kedua yang dilakukan untuk mendukung target produksi pada tahun 2014. Nama Rig sumur “X” ini adalah “Discoverer 9” dengan Rig Type “Land Rig. Sumur “X ini diharapkan dapat mencapai Total Depth 5200 ft. 4.2 Sifat Fisik dan Rheologi Lumpur Didalam membahas evaluasi hidrolika diperlukan informasi tentang sifat dan rheologi lumpur yang digunakan dalam sirkulasi pemboran sumur “X” tersebut. Keberhasilan dari suatu operasi pemboran, sangat ditentukan dari jenis lumpur yang digunakan dalam sirkulasi dan sifat-sifat lumpur tersebut. Bahwa data data yang digunakan adalah data aktual yang dipersiapkan perusahaan untuk pemboran sumur “X” ini. Berdasarkan data yang berhubungan dengan sifat sifat fisik lumpur pada lapangan dapat di lihat pada tabel 3.1. 4.3 Drilling Parameter Drilling parameter sangat berpengaruh terhadap laju penembusan yang diperoleh dalam operasi pemboran di lapangan. Faktor faktor yang harus diperhatikan dalam operasi pemboran sumur “X” adalah faktor formasi dari lithologi batuan yang akan ditembus, serta kombinasi WOB (weight on bit), SPM (stroke per minute) dan laju alir (flow rate) yang tepat untuk mendapatkan parameter yang optimum seperti ROP (rate of penetration). Dimana dengan penerapan drilling paramter tersebut dapat dilihat pada tabel 3.2



12



VOLUME VII No. 1, APRIL 2018



P-ISSN : 1907-0438 E-ISSN : 2614-7297



4.4 Evaluasi Kehilangan Tekanan Pada Sistem Sirkulasi Di Sumur “X” Setelah dipersiapkan data data yang berhubungan dengan kehilangan tekanan seperti data rheologi dan data drilling parameter, dari semua itu akan dilihat kehilangan tekanan sistem sirkualsi pada pemboran sumur “X”. Dalam perhitungan dapat ditentukan nilai kehilangan tekanan total yang dialami saat proses sirkulasi lumpur dan di dapatkan beberapa besar horse power yang terjadi pada pahat dan horse power (HP) yang dibutuhkan pompa untuk dapat melakukan sirkualsi pada pemboran sumur “X” tersebut. Pada sirkulasi lumpur sumur “X” data yang akan digunakan untuk perhitungan hidrolika adalah lubang bor, drill pipe, drill colar,dan bit nozzle seperti yang terlihat pada table 3.3. Selain itu diperlukan juga dua pompa seperti tipe pompa, ukuran liner, stroke length, pump output (PO), SPM sesuai dengan data yang ada pada pemboran tersebut yang dapat dilihat dari tabel 4.4 dant tabel 4.5. Pada perhitungan kehilangan tekanan (hidrolika) sirkulasi lumpur pemboran sumur “X” dilakukan hanya untuk pahat 8-½” dengan interval kedalaman yang dibor dengan kedalaman 4885 ft. Hasil perhitungan rinci kehilangan tekanan tersebut tercantum pada lampiran B. Hasil kehilangan tekanan sebagai berikut. a. Kehilangan tekanan di permukaan P1 = 50.61 psi b. Kehilangan tekanan di dalam drill pipe (3" ID) P2 = 1838.8 psi c. Kehilangan tekanan di HWDP (3" ID) P3 = 188.13 psi d. Kehilangan tekanan di dalam drill collar (3" ID) P4 = 29.43 psi e. Kehilangan tekanan pada pahat (8.5”) P5 = 86.61 psi f. Kehilangan tekanan di annulus DC (6,5" OD)OH (8.5”) P6 = 15.11 psi g. Kehilangan tekanan di annulus HWDP (5" OD)-OH (8.5”) P7 = 4.39 psi h. Kehilangan tekanan di annulus HWDP (5" OD)-casing (9" ID) P8 = 6.34 psi i. Kehilangan tekanan di annulus DP (5" OD)casing (9" ID) P9 = 102.96 psi



Jurnal Petro  April, Th, 2018



Jurnal Petro 2018 http://trijurnal.lemlit.trisakti.ac.id/index.php/petro



j. Kehilangan tekanan total (Pp) P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7+P8+P9 = 2322.38 psi Hasil perhitungan parasitic pressure loss dijadikan sebagai pertimbangan dalam melakukan optimasi pada hidrolika pahat. Sehingga dalam melakukan optimasi dapat menentukan pressure pada pompa dalam mengoptimasi hidrolika pada pahat, perhitungan dapat dilihat pada lampiran A . 4.5 Evaluasi Menggunakan Metode BHI Pada Sumur “X” Evaluasi perhitungan menggunakan Metode BHI dengan membandingkan presentase antara hydraulic horse power pada pahat dengan hydraulic horse power pompa di permukaan (HHPb/HHP) x 100 % dan Bit Impact Force (BIF). Persentase kehilangan tekanan pada pahat dibandingkan dengan tekanan pompa di permukaan dapat diketahui setelah diketahui besarnya parasitic pressure loss (Pp) Hasil perhitungan rinci menggunakan metode BHI tersebut tercantum pada lampiran B. Hasil menggunakan metode BHI sebagai berikut. a. Jet Velocity JV = 102.58 ft/sec b. Bit Hydraulic Impact BHI = 293 lbs c. Bit Hydraulic Horse Power BHHP = 30.31 HP d. Hydroulic Horse Power HHP = 1050.2 HP e. Carrying Capacity Index HWDP CCI: 4.819 f. Carrying Capacity Index DC CCI: 7.185 g. BHHP/HHP 3% Setelah melakukan perhitungan evaluasi pada trayek 8-½” didapatkan BHI/HPs < 48 % sehingga tidak maksimal dalam laju penembusan oleh karena itu diperlukan optimasi lebih lanjut seperti penambahan laju alir pada pompa atau perubahan nozzle yang sesuai, perhitungan dapat dilihat pada lampiran A. 4.6 Evaluasi Pengangkatan Serbuk Bor Pada Sumur “X” Dalam melakukan evaluasi dan optimasi diperlukan data-data hidrolika seperti laju alir (Q), tekanan pompa (P) dan data sifat fisik lumpur seperti density (ρ), plastic viscosity (PV), yield point (YP) dan data penunjang lainnya.



13



VOLUME VII No. 1, APRIL 2018



P-ISSN : 1907-0438 E-ISSN : 2614-7297



Perhitungan yang digunakan untuk menganalisa pengangkatan serbuk bor oleh lumpur pemboran adalah dengan menggunakan metode Cutting Transport Ratio (Ft), Cutting Concentration (Ca) dan Particle Bed Index (PBI). Hasil perhitungan rinci evaluasi pengangkatan serbuk bor tercantum pada lampiran B. Hasil perhitungan evaluasi pengangkatan serbuk bor sebagai berikut. a. Cutting Ratio Transport (FT) HWDP (5”OD) 96.387 % b. Cutting Ratio Transport (FT) DC (6.5”OD) 96.164 % c. Cutting Concentration (Ca) HWDP (5”OD) 0.321 d. Cutting Concentration (Ca) DC (6.5”OD) 0.322 e. PBI HWDP 1 f. PBI DC 1 Cutting Ratio Transport (Ft) yang di peroleh dari evaluasi sudah menunjukan di ataas 90%, Cutting Concentration (Ca) baik karena di bawah 5, dan PBI sudah sama dengan 1 sehingga pengangkatan cutting sudah baik, perhitungan dapat diliihat pada lampiran A. V.



KESIMPULAN Berikut beberapa kesimpulan yang didapatkan setelah mengevaluasi hidrolika pahat dan pengangkatan serbuk bor yang berkaitan terhadap laju penetrasi di sumur “X” Lapangan “Y”: 1. Penurunan ROP pahat 8-½” pada sumur “X” dikarenakan hidrolika pahat yang tidak optimum. 2. Hidrolika pahat 8-½” pada kondisi aktual diperoleh dari hasil perhitungan persentase BHHP/HHP sebesar 3 % dengan diameter liner pompa 6” dengan ukuran nozzle 4 x 22; 2 x 16. 3. Perhitungan pengangkatan serbuk bor aktual sudah didapatkan hasil yang baik, karena hasil parameter nilai Cutting Rasio Transport (Ft) sudah ≥ 90 %, dan Cutting Concentration (Ca) sudah ≤ 5 %. 4. Evaluasi perhitungan Particle Bed Index (PBI) juga sudah sangat baik karena PBI ≥ 1. . UCAPAN TERIMA KASIH Melalui kesempatan ini, penulis juga tidak lupa untuk mengucapkan terimakasih kepada: 1. Bapak Ir. H. Abdul Hamid, MT. selaku Ketua Juruan Teknik Perminyakan Universitas Trisakti. 2. Bapak Rizky Akbar, ST selaku pembimbing. 3. Bapak Djan Harwidyarso, selaku pembimbing lapangan yang telah memberikan kesempatan Jurnal Petro  April, Th, 2018



Jurnal Petro 2018 http://trijurnal.lemlit.trisakti.ac.id/index.php/petro



VOLUME VII No. 1, APRIL 2018



P-ISSN : 1907-0438 E-ISSN : 2614-7297



serta meluangkan waktu untuk membimbing dan mengajar penulis. DAFTAR PUSTAKA 1. Adams, Neal. J., “Complete Well Planning Approach”, drilling Enggineering Pennwel Publishing Company, Tulsa, Oklahoma,1985. 2. Amyx, J. W., Bass, D. M. Jr., Whitting, R. L., Petroleum Reservoir Engineering, Mc. Graw Hjill Book Company, New York, 1960. 3. Bambang T. Ir., Teknik Pemboran I dan II, Himpunan Mahasiswa Teknik Perminyakan, Patra, ITB, Bandung, 1983. 4. Bourgoyne A.T. et. Al., “Applied Drilling Engineering”, First Printing Society of Pe7. 5. Ferguson. C. K., and Klotz. J. A., Filtration from Muds During Drilling, AIME Volume 201, Dallas, Texas, 1954. 6. Moore, P. L., “Drilling Practice Manual”, Publishing, Co., Tulsa, 1974 7. Moore P.L., “Drilling Practices Manual”, Penn Well Publishing Company, Second Edition, Tulsa-Oklahoma, 1986 8. Rheology and Hydraulics”, Drilling Handbook, Baroid, 1997. 9. Rubiandini Rudi., Teknik Pemboran I dan II, Jurusan Teknik Perminyakan ITB, Bandung, 1994 10. Rubiandini Rudi., Diktat Kuliah Teknik dan Alat Pemboran, Jurusan Teknik Perminyakan ITB, Bandung



14



Jurnal Petro  April, Th, 2018