proposalTA Pima [PDF]

Citation preview

ANALISIS PENGARUH ADITIF TERHADAP SLURRY CEMENT UNTUK MENENTUKAN DESAIN SEMEN PADA SQUEEZE CEMENTING



PROPOSAL TUGAS AKHIR Oleh : PRIMA JUNIA NOVITASARI NIM 14.01.410 Diajukan sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Perminyakan



PROGRAM STUDI S1 TEKNIK PERMINYAKAN SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI MINYAK DAN GAS BUMI BALIKPAPAN 2018



1



ANALISIS PENGARUH ADITIF TERHADAP SLURRY CEMENT UNTUK MENENTUKAN DESAIN SEMEN PADA SQUEEZE CEMENTING



PROPOSAL TUGAS SARJANA



Oleh: PRIMA JUNIA NOVITASARI 14.01.410



Diajukan sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Perminyakan Sekolah Tinggi Teknologi Minyak dan Gas Bumi Balikpapan



Disetujui oleh : Pembimbing I



Pembimbing II



Boyke Mohamad Kadafi, S.T.,M.T



Afrida, Ph.D



NIDN : 1130098602



NIDN : 1114027801



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



Mengetahui : Ketua Jurusan S1 Teknik Perminyakan



Abdi Suprayitno, S.T.,M.Eng NIDN : 1110098502



3



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



BAB I PENDAHULUAN



1.1.



Latar Belakang Salah satu cara meningkatkan produksi suatu sumur adalah dengan



dilakukannya kegiatan kerja ulang (workover). Salah satu kegiatan kerja ulang adalah melakukan perforasi yang baru yang kemudian akan berimbas kepada zona lapisan produksi yang lama, dikerenakan sudah tidak produktif lagi, dan diasumsikan dapat mengganggu rate produksi dari zona lapisan yang baru, maka zona yang lama akan ditutup. Dalam hal ini cara yang dilakukan untuk menutup zona lama adalah dengan dilakukan kegiatan penyemenan. Dan kegiatan yang dilakukan adalah squeeze cementing. Squeeze cementing adalah



bagian dari secondary cementing yaitu



penyemenan ulang yang dilakukan sebagai salah satu perawatan sumur dengan menempatkan cement slurry ditempat yang diinginkan. Pertimbangan yang paling penting dalam operasi squeeze cementing adalah teknik penempatan dan pembuatan cement slurry yang akan digunakan. Oleh karena itu, diperlukan penentuan komposisi semen dengan campuran aditif yang sesuai dengan kebutuhan operasi squeeze cementing. Melalui proposal ini, saya mengajukan permohonan kepada Bapak/Ibu untuk dapat kiranya menerima saya untuk melaksanakan Pengambilan Data Penelitian Tugas Akhir di perusahaan yang Bapak/Ibu pimpin. Di karena kan Elnusa merupakan perusahaan nasional yang menguasai kompetensi di bidang jasa minyak dan gas bumi antara lain: Jasa Seismic, Pengeboran dan Pengelolaan Lapangan Minyak. Elnusa menyediakan jasa migas dengan strategi aliansi global bagi perusahaan migas berkelas dunia dan juga sesuai dengan standar keselamatan dan lindung lingkungan. Tugas akhir ini akan mengacu pada cementing yang merupakan salah satu jasa migas Elnusa pada jasa pengelolaan lapangan minyak. Diharapkan Bapak/Ibu dapat menerima dan mendukung untuk pengambilan bahan penulisan Tugas Akhir saya, karena sangat berpengaruh sekali terhadap nilai Tugas Akhir saya. 4



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



1.2.



Maksud danTujuan Maksud dan tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk mengetahui



bagaimana pengaruh aditif yang digunakan untuk slurry semen atau bubur semen untuk menentukan desain semen pada saat dilakukan squeeze cementing agar dicapai hasil penyemenan yang diinginkan, serta menentukan volume bubur semen, volume kolom, dan volume lumpur pendorong yang digunakan.



1.3.



Identifikasi Masalah Adapun permasalahan di bidang ini disesuaikan dengan kebutuhan pada



bidang industri yang semakin modern, dalam hal ini adalah masalah-masalah yang sering terjadi pada saat dilakukan penyemenan, primary cementing maupun secondary cementing. Masalah-masalah tersebut antara lain: 1.



Tidak melekatnya casing dengan formasi akibat penyemenan yang rusak.



2.



Terjadinya kontaminasi fluida pemboran dengan formasi akibat gagalnya primary cementing.



3.



Semen tidak dapat menahan beban casing dibawahnya.



4.



Semen tidak dapat mencegah aliran fluida formasi yang akan melalui surface casing.



5.



Bubur semen cepat mengeras.



6.



Volume bubur semen tidak sesuai pada sumur yang mempunyai tekanan formasi yang tinggi.



7.



Hilangnya fasa liquid semen ke dalam formasi.



8.



Hilangnya suspense semen ke dalam formasi yang lemah.



9.



Hilangnya cairan dari suspense semen ke dalam formasi permeable yang dilaluinya.



1.4.



Batasan Masalah pada penulisan ini adalah:



1.



Penelitian ini difokuskan pada aditif yang ditambahkan semen untuk squeeze cementing agar dicapai hasil penyemenan yang diinginkan.



5



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



2.



Data yang digunakan berupa data labolatorium untuk semen dan zat additive yang digunakan, data kekuatan casing dan tubing, dan klasifikasi semen berdasarkan standar API (American Petroleum Institute).



3.



Materi yang akan di analisa adalah konsentrasi aditif masing-masing beserta fungsinya.



4.



Mengindentifikasi volume slurry semen, waktu pemompaan, volume spacer dan volume lumpur yang sesuai dengan kebutuhan operasi squeeze cementing



6



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



BAB II RENCANA TAHAPAN TUGAS AKHIR



2.1. Lokasi Kegiatan Kegiatan Tugas Akhir ini akan dilaksanakan bertempat di Elnusa. Dan dengan cakupan bidang–bidang yang berhubungan dengan teknik perminyakan seperti Jasa Data Geofisik, Jasa Pengeboran Migas, Jasa Pendukung, Jasa Pengelolaan Lapangan Minyak(secara khusus).



2.2. Waktu Pelaksanaan Tugas Akhir ini diharapkan berlangsung selama 1 bulan, dan diharapkan dapat dilaksanakan pada bulan 1 September – 30 September 2018. Kami selaku pemohon Tugas Akhir berharap pihak Manajemen dari Elnusa



agar dapat



mempertimbangkan dan menyetujui waktu pelaksanaan Tugas Akhir ini.



2.3. Peserta dan Judul Tugas Akhir Berikut adalah daftar peserta dan judul Tugas Akhir yang diajukan : Nama



: Prima Junia Novitasari



NIM



: 14.01.410



Judul TA



:Analisis Pengaruh Aditif Terhadap Slurry Cement Untuk Menentukan Desain Semen Pada Squeeze Cementing.



2.4.



Tahapan Penyusunan Laporan Akhir Penelitian Pada tahap akhir yaitu tahap penyusunan laporan akhir penelitian untuk



Program Studi Teknik Perminyakan STT Migas Balikpapan dilakukan dibawah bimbingan Bapak Boyke Mohammad Kadafi, ST.,MT selaku pembimbing pertama dan Ibu Afrida, Ph.D selaku pembimbing kedua. Dan pada akhir penyusunan laporan dilanjutkan dengan ujian pendadaran atau sidang tugas akhir Sarjana Strata Satu.



7



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



2.5.



Metodologi Penulisan Metodologi penulisan yang digunakan dalam penulisan Tugas Akhir ini



dilakukan dengan beberapa cara diantaranya :



1. Studi lapangan dengan menggunakan data yang diperlukan seperti data laboatorium untuk semen dan zat additive yang digunakan, data kekuatan casing dan tubing, dan klasifikasi semen berdasarkan standar API (American Petroleum Institute). 2. Studi literature dengan menggunakan beberapa buku yang berhubungan dengan judul penulisan.



2.6.



Sistematika Penulisan Penulisan tugas akhir ini dilakukan dengan sistematika sebagai berikut :



BAB I : Pendahuluan Dalam bab ini akan dipaparkan suatu gambaran singkat mengenai latar belakang masalah yang akan dikaji, maksud dan tujuan penulisan, ruang lingkup kajian, metodologi penulisan dan sistematika penulisan.



BAB II :Tinjauan Umum Lapangan Bab ini memberikan gambaran umum mengenai History lapangan, geologi lapangan, produksi lapangan serta karakteristik reservoir lapangan.



BAB III :Tinjauan Pustaka Dalam bab ini diuraikan mengenai teori dasar dari ilmu terapan yang digunakan dalam penulisan TA ini, yakni mengenai Analisis Pengaruh Aditif Terhadap Slurry Semen Untuk Menentukan Desain Semen Pada Squeeze Cementing



BAB IV :Analisa dan Perhitungan Pada bab ini, dilakukan analisa dan perhitungan terhadap semua



8



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



permasalahan yang kemudian akan dibahas dengan lebih detail.



BAB V :Pembahasan Bab ini menjelaskan tentang pembahasan mengenai bab empat dan analisa yang akan dilakukan terhadap hasil perhitungan serta data-data yang ada.



BAB VI: Kesimpulan Bab ini merupakan kesimpulan dari pembahasan dan perhitungan yang telah dijelaskan sebelumnya.



9



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



BAB III TEORI DASAR



3.1.



Teori Umum Penyemenan Pada umumnya operasi penyemenan bertujuan untuk melekatkan casing



pada dinding lubang sumur, melindungi casing dari masalah-masalah mekanis sewaktu operasi pemboran, melindungi casing dari fluida formasi yang bersifat korosi dan untuk memisahkan zona yang satu tehadap zona lain di belakang casing. Berdasarkan alasan dan tujuan, penyemenan dapat dibagi menjadi dua, yaitu primary cementing, dan secondary cementing. Primary cementing merupakan penyemenan pertama kali yang dilakukan setelah pipa selubung diturunkan kedalam sumur. Penyemenan Antara formasi dengan pipa selubung bertujuan untuk: 1. Melindungi formasi yang akan dibor dari formasi sebelumnya dibelakang pipa selubung yang mungkin bermasalah. 2. Mengisolasi formasi tekanan tinggi dari zona dangkal sebelumnya. 3. Melindungi daerah produksi dari water-bearing sands. Slurry semen biasanya ditempatkan dibelakang pipa selubung. Pada suatu kondisi pemboran tertentu, mungkin mengharuskan untuk penyemenan annulus secara keseluruhan. Penyebab umum adalah adanya zona lost circulation yang memungkinkan semen bersirkulasi kembali keatas. Sebab lain yang mungkin adalah kesalahan dalam pembuatan slurry semen. Liner disemen dengan slurry semen yang lebih ringan daripada rangkaian pipa selubung. Secondary cementing sering disebut juga dengan remedial cementing yaitu proses penyemenan yang dilakukan apabila pengeboran gagal mendapatkan minyak dan menutup kembali zona produksi yang diperforasi. Secondary cementing dapat dibagi menjadi tiga bagian, yaitu: Squeeze cementing, Re-cementing, dan Plugback cementing.



10



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



A.



Squeeze cementing Squeeze cementing dilakukan untuk :



1.



Menutup formasi yang sudah tidak lagi produktif



2.



Menutup zona lost circulation.



3.



Memperbaiki kebocoran yang terjadi di casing.



4.



Memperbaiki primary cementing yang kurang memuaskan.



5.



Mengurangi water-oil ratio, water gas ratio, atau gas-oil ratio.



6.



Operasi squeeze cementing dilakukan selama pemboran berlangsung, komplesi maupun pada saat workover. Untuk melaksanakan tujuan dilakukannya squeeze cementing, hanya



dibutuhkan volume semen yang relative kecil tetapi harus ditempatkan pada titik yang tepat didalam sumur. Selain itu, kesulitan lainnya adalah membatasi semen terhadap lubang bor terutama perencanaan bubur semen (cement slurry) dan pemilihan tekanan dan penggunaan metode yang digunakan untuk berhasilnya pekerjaan. Beberapa cara yang umum dikenal untuk penyelesaian penyemenan perbaikan yaitu: 1.



Teknik tekanan tinggi. Teknik ini mencakup perekahan formasi dan pemompaan slurry semen ke dalam rekahan hingga tekanan tertentu tercapai dan terlaksana tanpa kebocoran (bleed off). Biasanya digunakan semen bersih (dengan fluid loss yang sangat tinggi).



2.



Teknik tekanan rendah atau lebih dikenal dengan nama teknik “semen fluid loss rendah”. Teknik ini mencakup penempatan semen diatas interval perforasi dan memberikan tekanan yang cukup membentuk filter cake dari semen yang didehidrasi didalam perforasi dan didalam saluran-saluran atau rekahan-rekahan yang mungkin terbuka pada perforasi tersebut. Semen dengan fluid loss (50 – 200 cc API) dan fluida ‘clean work over’ harus digunakan. Tingginya tekanan squeeze pada teknik tekanan tinggi menyebabkan rekahnya formasi, ini perlu diperhitungkan terutama pada 11



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



saat dimana rekahnya formasi tidak diinginkan. Oleh karena itu, teknik tekanan tinggi kurang menguntungkan dan yang sering digunakan adalah teknik tekanan rendah, dengan mengontrol kehilangan filtrasi sangat rendah. Tekanan squeeze yang tinggi, yang mula-mula dianggap perlu untuk squeeze, sekarang ini tidak dilakukan lagi karena telah digunakan semen dengan pengontrolan laju filtrasi (controlled filtration rate cement) 3.



Balanced plug method yang pada metode ini hanya digunakan pipa bor. Preflush dipompakan sebelum semen dan lalu di ikuti ole fluida pembatas (spacer). Prinsipnya adalah menempatkan kolom yang terdapat pada annulus.



4.



Bradenhead Placement Technique (No packer). Dalam metode ini semen dipompakan ke dalam casing melalui tubing atau drillpipe dengan tidak memakai packer, mendesak fluida sumur masuk ke annulus. Metode ini dipakai secara luas pada squeezing sumur-sumur dangkal, untuk penyumbatan sumur dan kadang-kadang dipakai pula dalam menutup zona lost circulation selama proses pemboran.



5.



Squeeze Tool Placement Technique. Teknik ini dibagi dalam dua bagian yaitu metode retrievable squeeze packer, digunakan packer yang bias diangkat kembali, sedangkan pada drilliable cement retainer digunakan packer yang tetap. Packer ini dipasang pada tubing sedikit diatas puncak zone yang akan disqueeze. Metode ini mebatasi tekanan pada suatu titik tertentu dari sumur.



Adapun teknik pemompaan yang sering digunakan antara lain: 1.



Running Squeeze Pumping Methods. Selama dilakukanya running squeeze, cement slurry dipompakan secara kontinyu sampai tercapai tekanan squeeze yang diinginkan (bias dibawah atau diatas tekanan rekah) tercapai. Sesudah pemompaan dihentikan, tekanan dimonitor, jika tekanan masih dibawah yang dikehendaki maka perlu dipompakan lagi cement slurry untuk menaikkan tekanan.



12



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



2.



Hesitation Methods. Metode ini mencakup penempatan semen dalam tahapan tunggal, tetapi membagi-bagi penempatan semen alternatif pemompaan/periode menunggu bergantian. Keuntungan memakai metode hesitasi adalah bahwa cara ini cenderung meningkatkan pengontrolan pengumpulan padatan semen terhadap formasi. Kecepatan pengumpulan ini diperoleh sebagai aturan umum untuk segera menyelesaikan pekerjaan squeeze secara menyeluruh dengan berhasil.



B.



Re-cementing Re-cementing dilakukan untuk menyempurnakan primary cementing yang



gagal untuk memperluas perlindungan casing di atas top semen. C.



Plug-back cementing Plug-back cementing dilakukan untuk



1.



Menutup atau meninggalkan sumur.



2.



Menutup zona air dibawah zona minyak agar oil-water ratio berkurang pada open hole completion.



3.



Melakukan directional drilling sebagai landasan whipstock, yang dikarenakan karena adanya perbedaan compressive strength antara semen dan formasi maka akan mengakibatkan bit berubah arahnya.



3.2. Klasifikasi Semen Klasifikasi semen yang dibuat API terdiri dari : a. Kelas A Semen kelas A ini digunakan dari kedalaman 0 (permukaan) sampai 6.000 ft. semen ini terdapat dalam tipe biasa (ordinary type) saja, dan mirip dengan ASTM C-150 tipe I.



13



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



b. Kelas B Semen kelas B digunakan dari kedalaman 0 sampai 6.000 ft, dan tersedia dalam jenis yang tahan terhadap kandungan sulfat menengah dan tinggi (moderate dan high sulfate resistant). c. Kelas C Semen kelas C digunakan dari kedalaman 0 sampai 6.000 dan mempunyai sifat high-carly strength (proses pemgerasannya cepat). Semen ini tersedia dalam jenis moderate dan high sulfate resistant. d. Kelas D Semen kelas D digunakan untuk kedalaman dari 6.000 ft sampai 12.000 ft, dan untuk kondisi sumur yang mempunyai tekanan dan temperature tinggi. Semen ini tersedia juga dalam jenis moderate dan high sulfate resistant. e. Kelas E Semen kelas E digunakan untuk kedalaman dari 6.000 sampai 14.000 ft, dan untuk kondisi sumur yang mempunyai tekanan dan temperature tinggi. Semen ini tersedia juga dalam jenis moderate dan high sulfate resistant. f. Kelas F Semen kelas F digunakan dari kedalaman 10.000 ft sampai 16.000 ft, dan untuk kondisi sumur yang mempunyai tekanan dan temperature sangat tinggi. Semen ini tersedia dalam jenis high sulfate resistant. g. Kelas G Semen kelas G digunakan dari kedalaman 0 sampai 8.000 ft, dan merupakan semen dasar. Bila ditambahkan retarder semen ini dapat dipakai untuk sumur yang dalam dan range temperature yang cukup besar. Semen ini tersedia dalam jenis moderate dan high sulfat resistant. h. Kelas H Semen kelas H digunakan dari kedalaman 8.000 ft, dan merupakan pula semen dasar. Dengan penambahan accelerator dan retarder, semen ini dapat digunakan pada kedalaman dan temperature yang besar. Semen ini hanya tersedia dalam jenis moderate sulfat rsesistant.



14



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



3.3. Sifat-sifat Semen 3.3.1. Densitas Densitas slurry semen didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah berat bubuk semen, air pencampur dan aditif terhadap jumlah volume bubuk semen, air pencampur dan aditif. Dirumuskan sebagai berikut : Dbs = Gbk + Gw + Ga V k + Vw + V a



……………………………………………………………………………(3-1)



Dimana : Dbs



= Densitas suspense semen, ppg



Gbk



= Berat air, lbs



Ga



= Berat Aditif, lbs



Vbk



= Volume bubuk semen, gallon



Vw



= Volume air, gallon



Va



= Volume aditif, gallon



Densitas slurry semen sangat berpengaruh terhadap tekanan hidrostatis slurry semen di dalam lubang sumur. Bila formasi tidak sanggup menahan tekanan slurry semen, maka akan menyebabkan formasi pecah, sehingga terjadi lost circulation. Densitas slurry semen yang rendah sering digunakan dalam operasi primary cementing dan remedial cementing, guna menghindari terjadinya fracture pada formasi yang lemah. Untuk menurunkan densitas dapat dilakukan dengan hal-hal berikut: 



Menambahkan clay atau zat-zat kimia silikat seperti extender.







Menambahkan bahan-bahan yang dapat memperbesar volume slurry semen, seperti pozzolan. Sedangkan densitas slurry semen yang tinggi digunakan bila tekanan



formasi cukup besar. Untuk memperbesar densitas dapat ditambahkan pasir atau material-material pemberat ke dalam slurry semen, seperti barite. 15



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



Pengukuran densitas di laboratorium berdasarkan dari data berat dan volume tiap komponen yang ada dalam slurry semen, sedangkan di lapangan dengan menggunakan alat ‘pressurized mud balance’ 3.3.2. Thickening Time dan Viskositas Thickening time didefinisikan sebagai waktu yang diperlukan slurry semen untuk mencapai konsistensi sebesar 100 UC (Unit of Consistency). Konsistensi sebesar 100 UC merupakan batasan bagi slurry semen masih dapat dipompa lagi. Dalam penyemenan, sebenarnya yang dimaksud dengan konsistensi adalah viskositas, cuma dalam pengukurannya ada sedikit perbedaan prinsip. Sehingga penggunaan konsistensi ini dapat dipakai untuk membedakan viskositas pada operasi penyemenan dengan viskositas pada operasi pemboran (lumpur pemboran). Thickening time slurry semen ini sangatlah penting. Waktu pemompaan harus lebih kecil dari thickening time, karena bila tidak, akan menyebabkan slurry semen akan mengeras lebih dahulu sebelum seluruh slurry semen mencapai target yang diinginkan. Dan bila mengeras di dalam casing merupakan kejadian yang sangat fatal dalam operasi pemboran selanjutnya. Untuk sumur-sumur yang dalam dan untuk kolom penyemenan yang panjang, diperlukan waktu pemompaan yang lama, sehingga thickening time harus diperpanjang. Untuk memperpanjang atau memperlambat thickening time perlu ditambahkan retarder ke dalam slurry semen, seperti kalsium lignosulfonat, carboxymethyl hydroxyethyl cellulose (CMHEC) dan senyawa-senyawa asam organic. Pada sumur-sumur yang dangkal maka diperlukan thickening time yang tidak lama, karena selain target yang akan dicapai tidak terlalu panjang, juga untuk mempersingkat waktu. Untuk mempersingkat thickening time, dapat ditambahkan accelerator ke dalam slurry semen. Yang termasuk accelerator adalah kalsium klorida, gypsum, sodium silikat, air laut dan aditif yang tergolong dalam dispersant. Perencanaan besarnya thickening time bergantung kepada kedalaman sumur dan waktu untuk mencapai daerah target yang akan disemen. Di



16



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



laboratorium, pengukuran thickening time menggunakan alat High Pressure High Temperature Consistmeter (HPHT), disimulasikan pada kondisi temperature dan tekanan sirkulasi.



3.3.3. Filtration Loss Filtration loss adalah peristiwa hilangnya cairan dari slurry semen ke dalam formasi permeable yang dilaluinya. Cairan ini sering disebut dengan filtrate. Filtrate yang hilang tidak boleh terlalu banyak, karena akan menyebabkan slurry semen kekurangan air. Kejadian ini disebut dengan flash set. Bila slurry semen mengalami flash set maka akan mengakibatkan friksi di annulus dan juga dapat mengakibatkan pecahnya formasi. Pengujian filtration loss di laboratorium menggunakan alat filter press pada kondisi temperature sirkulasi dengan tekanan 1.000 psi. Namun, filter loss mempunyai kelemahan yaitu temperature maksimum yang bisa digunakan hanya sampai 82ᵒC (180ᵒF). Filtration loss diketahui dari volume filtrate ysng ditampung dalam sebuah tabung atau gelas ukur selama 30 menit masa pengujian. Bila waktu pengujian tidak sampai 30 menit, maka besarnya filtration loss dapat diketahui dengan rumus: F30 = Ft √30/𝑡 = Ft



5.477 √𝑡



…………………………………………........(3-2)



Dimana: F30



= Filtrat pada 30 menit, ml



Ft



= Filtrate pada t menit, ml



T



= Waktu pengukur, menit Pada primary cementing, filtration loss yang diijinkan sekitar 150-250 cc



yang diukur selama 30 menit dengan menggunakan saringan berukuran 325 mesh dan pada tekanan 1.000 psi. Sedangkan pada squeeze cementing, filtration loss diijinkan sekitar 55-65 cc selama 30 menit.



17



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



3.3.4. Water Cement Ratio (WCR) Water cement ratio adalah perbandingan air ysng dicampur terhadap bubuk semen sewaktu slurry semen dibuat. Jumlah air yang dicampur tidak boleh lebih atau kurang, karena akan mempengaruhi baik buruknya ikatan semen nantinya. Batasan jumlah air dalam slurry semen didefinisikan sebagai kadar minimum dan kadar maksimum air, sebagai berikut : 



Kadar Minimum Air Kadar minimum air adalah jumlah air yang dicampurkan tanpa menyebabkan konsistensi suspense semen lebih dari 30 UC. Bila air yang ditambahkan lebih kecil dari kadar minimumnya, maka akan terjadi gesekan-gesekan (friksi) yang cukup besar di annulus sewaktu slurry semen dipompakan dan juga akan menaikkan tekanan di annulus.







Kadar Maksimum Air Kadar maksimum air dicari sebagai berikut : diambil sebuah tabung yang berisi slurry semen sebanyak 250 ml, kemudian didiamkan selama 2 jam sehingga terjadi air bebas pada bagian atas tabung. Air bebas yang terjadi tidak boleh lebih dari 3,5 ml. Bila air bebas yang tejadi melebihi 3,5 ml maka akan terjadi pori-pori pada semen. Dan ini mengakibatkan semen mempunyai permeabilitas yang besar. Kandungan air normal dalam slurry semen yang direkomendasikan oleh API diberikan dalam Tabel 3.1. Kadar air yang terdapat dalam slurry semen harus berada antara kadar minimum dan kadar maksimumnya.



18



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



Tabel 3.1. Kandungan Air Normal Dalam Suspensi Semen (Teknik Operasi Pemboran Volume 1, 2012) API Class Cement



Water (%) by weight of cement



A dan B C D, E, F, dan H G J (tentative)



46 56 38 44 -



Water Gal per-sack L per-sack 5.19 19.6 6.32 23.9 4.29 16.2 4.97 18.8 -



3.3.5. Waiting On Cement (WOC) Waiting on cement atau waktu menunggu pengerasan slurry semen adalah waktu yang dihitung saat wiper plug diturunkan sampai kemudian plug dibor kembali untuk operasi selanjutnya. WOC ditentukan oleh faktor-faktor seperti tekanan dan temperature sumur, WCR, compressive strength dan aditif-aditif yang dicampur ke dalam slurry semen (seperti accelerator atau retarder), pada umumnya diambil angka sekitar 24 jam.



3.3.6. Permeabilitas Permebilitas dikukur pada semen yang mengeras , dan bermakna sama dengan permeabilitas pada batuan formasi yang berarti kemampuan untuk mengalirkan fluida. Semakin besar permeabilitas semen maka akan semakin banyak fluida yang dapat melalui semen tersebut, dan begitu pula untuk keadaan yang sebaliknya . Dalam hasil penyemenan, permeabilitas semen yang diinginkan adalah tidak ada atau sekecil mungkin. Karena bila permeabilitas semen besar akan menyebabkan terjadinya kontak fluida antara formasi dengan annulus dan strength semen berkurang, sehingga fungsi semen tidak akan seperti yang diinginkan, yaitu menyekat casing dengan fluida formasi yang korosif. Bertambahnya permeabilitas semen dapat disebabkan karena air pencampur terlalu banyak, karena kelebihan aditif atau temperature formasi yang terlalu tinggi.



19



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



Perhitungan permeabilitas semen di laboratorium dapat dilakukan dengan menggunakan ‘Cement Permeameter’. Dengan menggunakan sampel semen, permeabilitas diukur dengan mengukur laju alir yang melalui luas permukaan sampel yang diberi perbedaan tekanan sepanjang sampel tersebut. Perhitungan permeabilitas dapat dilakukan dengan menggunakan rumus Darcy berikut : k=



𝑄𝜇𝐿 𝐴.∆𝑃



………………………………………………………………(3-3)



dimana : k



= Permeabilitas, D



q



= Laju alir, ml/s



µ



= Viskositas air, cp



L



= Panjang sampel, cm



A



= Luas permukaan sampel, cm2



∆P



= Perbedaan tekanan, atm



3.3.7. Compressive Strength dan Shear Strength Strength pada semen terbagi dua, yakni compressive strength dan shear strength. Compressive strength didefinisikan sebagai kekuatan semen dalam menahan tekanan-tekanan yang berasal dari formasi maupun casing, sedangkan shear strength didefinisikan sebagai kekuatan semen dalam menahan berat casing. Jadi compressive strength menahan tekanan-tekanan dari arah vertical. Dalam mengukur strength semen, seringkali yang diukur adalah compressive strength daripada shear strength. Umumnya compressive strength mempunyai harga 8-10 kali lebih dari harga shear strength. Pengujian compressive strength di laboratorium dilakukan dengan menggunakan alat Curing Chamber dan Hydraulic Mortar. Curing chamber dapat mensimulasikan kondisi lingkungan semen untuk temperature dan tekanan tinggi sesuai dengan temperature dan tekanan formasi. Hydraulic Mortar merupakan mesin pemecah semen yang sudah mengeras dalam Curing Chamber. Strength minimum yang direkomendasikan oleh API untuk dapat melanjutkan operasi pemboran adalah 6,7 MPa (1.000 psi)



20



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



Untuk mencapai hasil penyemenan yang diinginkan, maka strength semen harus : 



Melindungi dan menyokong casing







Menahan tekanan hidrolik yang tinggi tanpa terjadinya perekahan







Menahan goncangan selama operasi pemboran dan perforasi







Menyekat lubang dari fluida formasi yang korosif







Menyekat antara lapisan yang permeable.



3.3.8. Pengendapan Partikel dan Air Bebas Efek sampingan dari penambahan dispersant adalah akan terjadinya sedimentasi dan terjadi degradasi densita slurry semen dari bagian atas dan bagian bawahnya serta adanya air bebas dibagian atas slurry semen. Pengendapan partikel (sedimentasi) akan menyebabkan terbentuknya semen yang mempunyai pori-pori yang cukup besar sehingga akan terbentuk semen yang memiliki permeabilitas yang cukup besar pula. Dengan adanya free water di permukaan semen, akan memperburuk hasil penyemenan, terutama untuk penyemenan sumur-sumur miring atau horizontal sehingga akan menimbulkan channeling yang cukup panjang terutama dibagian atas dari slurry semen.



3.4. Aditif Dalam Slurry Semen System semen Portland ada yang di desain sampai temperature 371◦C (700ᵒF), misalnya untuk sumur-sumur geothermal. Ada pula yang di desain untuk tekanan 30.000 psi, misalnya untuk sumur-sumur yang dalam. Kondisi sumur ini memang mempengaruhi dalam pemilihan jenis semen namun sangat jarang memilih bubuk semen hanya tergantung dari kondisi sumur saja (seperti temperature, tekanan, dan kedalaman). Ada factor-faktor lainnya yang turut mempengaruhi dalam pembuatan slurry semen, seperti waktu dan harga. Selain itu pembuatan slurry semen harus memperhatikan juga ifat dari slurry semen tersebut. Oleh karena itu, perlu ditambah ke dalam ‘net semen’ (slurry semen yang hanya



21



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



terdiri dari bubuk semen dan air) suatu zat-zat kimia agar dicapai hasil penyemenan yang diinginkan. Zat-zat kimia tersebut dikenal sebagai aditif. Hingga saat ini lebih dari 100 aditif telah dikenal. Namun umumnya aditifaditif itu dapat dikelompokkan dalam 8 kategori, yaitu : 3.4.1. Accelerator Accelerator adalah aditif yang dapat mempercepat proses pengerasan slurry semen. Selain itu dapat juga mempercepat naiknya strength semendan mengimbangi aditif lain (seperti dispersant dan fluid loss control agent), agar tidak tertunda proses pengerasan slurry semennya. Sumur-sumur yang dangkal seringkali menggunakan accelerator, karena selain temperature dan tekanan umumnya rendah, juga karena jarak untuk mencapai target tidak terlalu panjang. Contoh-contoh aditif yang berlaku sebagai accelerator adalah kalsium klorida, sodium klorida, gypsum, sodium silikat dan air laut. a.



Kalsium Klorida Umumnya penambahan kalsium klorida antara 2-4% saja ke dalam slurry semen. Pengaruhnya dapat mempercepat thickening time dan menaikkan compressive strength.



b.



Sodium Klorida Sodium klorida atau Natrium klorida dengan kadarr 10% BWOMW (by weight on mix water) berlaku sebagai accelerator. Pengaruhnya terhadap thickening time dan compressive strength.



3.4.2. Retarder Retarder adalah aditif yang dapat memperlambat proses pengerasan slurry semen, sehingga slurry semen mempunyai waktu yang cukup untuk mencapai kedalaman target yang diinginkan.



22



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



Retarder sering digunakan dalam menyemen casing pada sumur-sumur yang dalam, sumur-sumur yang bertemperatur tinggi atau untuk kolom penyemenan yang panjang. Retarder dibutuhkan untuk memperlambat waktu yang dibutuhkan semen untuk mengeras. Temperature yang tinggi disumur dalam dapat menyebabkan semen slurry mengeras lebih awal tanpa bisa diprediksi. Semakin tinggi temperature, semakin cepat semen mengeras. Bahan kimia yang biasa digunakan sebagai bahan dasar retarder adalah sebagai berikut : 1.



Lignosulfonate



2.



Carboxymethyl hydroxythylcellulose (CMHEC)



3.



Penjenuhan dari air asin



4.



Asam organic



5.



Polimer sintetik



Retarder yang sering digunakan : a.



HR-5 HR-5



termasuk



golongan



lignosulfonate



yang



dimodifikasi



untuk



memperlambat waktu semen mengeras..



b.



Temperature



: 110ᵒ-210ᵒF (43ᵒ-99ᵒC)



Konsentrasi



: 0.1-2.0% bwoc



HR-6L HR-6L termasuk golongan lignosulfonate yang dimodifikasi dengan 40% solid untuk memperlambat waktu semen mengeras. Mempunyai sedikit efek mengencerkan slurry semen.



c.



Temperature



: 110ᵒ-210ᵒF (43ᵒ-99ᵒC)



Konsentrasi



: 0.02-0.2 gal/sak semen(2-20 gal/10bbl mixing fluid)



HR-800 HR-800 termasuk retarder bukan golongan lignin, untuk memperlambat waktu semen mengeras retarder ini lebih ramah lingkungan dan lebih cocok dengan segala API semen. Temperature



: 80ᵒ-220ᵒF (20ᵒ-99ᵒC)



23



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



Konsentrasi d.



: 0.02-0.2 gal/sak semen (2-20 gal/10 bbl mixing water)



SCR-100 SCR-100 termasuk retarder sintetik untuk memperlambat waktu semen mengeras. Apabila dikombinasikan dengan fluid loss aditif dapat memberikan efek thixotropic, lebih cepat keras dibandingkan penggunaan retarder lignosulfonate, juga mempunyai efek mengencerkan. SCR-100 juga ada dalam bentuk liquid yang terdiri dari 40% solid.



e.



Temperature



: sampai dengan 250ᵒF



Konsentrasi



: 0.1-2% bwoc powder, 0.01-2 gal/sak semen.



HR-25 HR-25 adalah retarder tambahan untuk penggunaan pada tetemperatur tinggi. Meskipun tergolong retarder, tetapi tidak dapat berdiri sendiri dan fungsi utamanya adalah hanya menguatkan retarder SCR yang dipakai. Mudah larut dalam air, dapat dimasukkan langsung ke campuran air untuk penyemenan.



f.



Temperature



: 250ᵒ-400ᵒF



Konsentrasi



: 0.2-2.0% bwoc powder



SCR-500 SCR-500 termasuk retarder sintetik untuk aplikasi pada temperature diatas 200ᵒF. SCR-500 dapat digunakan tanpa tambahan retarder lain hingga temperature 330ᵒF, jika temperature melebihi 330ᵒF memerlukan tambahan aditif retarder HR-25.



3.4.3. Extender Extender adalah aditif yang berfungsi untuk menaikkan volume slurry semen, yang berhubungan dengan mengurangi densitas slurry semen tersebut. Pada umumnya penambahan extender ke dalam slurry semen diikuti dengan penambahan air. Adapun yang termasuk extender antara lain bentonite, attapulgite, sodium silikat, pozzolan, perlite dan gilsonite.



24



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



a.



Bentonite Bentonite bersifat banyak mengisap air, sehingga volume slurry semen bisa menjadi 10 kalinya. API merekomendasikan bahwa setiap penambahan 1% bentonite ditambahkan pula 5.3% air (BWOC), yang berlaku untuk seluruh kelas semen. Pengaruh lain dari penambahan bentonite adalah yield semen naik, kualitas perforasi baik, compressive strength menurun, permeabilitas naik, viskositas naik dan biaya lebih murah. Untuk temperature di atas 110ᵒC (230ᵒF), penambahan bentonite akan menyebabkan turunnya compressive strength secara drastic.



b.



Sodium Silikat Sodium silikat dengan kadar 0,2-3% BWOC dapat menurunkan densitas slurry semen dari 14,5 ppg menjadi 11 ppg. Dan umumnya dengan bertambahnya kadar sodium silikat tersebut, maka compressive strength semen menurun.



c.



Pozzolan Pozzolan terbentuk dari material-material seperti aluminium dan silica yang bereaksi dengan kalsium hidroksida. Ada dua jenis pozzolan, yaitu pozzolan alam seperti diatomaceous earth dan pozzolan buatan seperti fly ashes. Diatomaceaous earth sebagai extender tidak memperbesar viskositas slurry semen dan harganya cukup mahal. Sedangkan fly ashes dapat mempercepat naiknya compressive strength serta harganya sangat murah.



d.



Expanded Perlite Perlite merupakan extander yang berasal dari batuan vulkanik. Penambahan perlite biasanya diikuti dengan penambahan bentonite sekitar 2-4% untuk mencegah terjadinya pemisahan dengan slurry.



e.



Gilsonite Gilsonite terjadi pada mineral aspal, yang mula-mula ditambahkan di Colorado dan Utah. Dengan specific gravity 1,07 dan cukup dengan jumlahn air sedikit (sekitar 2 gal/ft3) akan didapat densitas slurry semen yang rendah. Kadar gilsonite sampai 50 lb yang dicampur dengan 1 sak semen Portland dapat menghasilkan densitas slurry semen sekitar 12 ppg.



25



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



3.4.4. Weighting Agents Weighting agents adalah aditif-aditif yang berfungsi menaikkan densitas slurry semen. Umumnya weughtung agent digunakan pada sumur-sumur yang mempunyai tekanan formasi yang tinggi. Aditif-aditif yang termasuk ke dalam weighting agents adalah hematite, ilmenite, barite dan pasir. a.



Hematite Hematite adalah material berbentuk Kristal yang berwarna merah. Dengan mempunyai specific gravity sebesar 4,95 maka hematite termasuk paling efisien sebagai weighting agent. Densitas slurry semen bisa mencapai 19-22 ppg bila ditambah hematite.



b.



Ilmenite Ilmenit merupakan aditif terbaik sebagai weighting agent. Material ini merupakan inert solid dan tidak berpengaruh terhadap thickening time. Dengan mempunyai specific gravity sekitar 4,45, maka slurry semen bila ditambahkan ilmenite bisa mencapai densitas lebih dari 20 ppg.



c.



Barite Barite merupakan aditif yang paling umum digunakan sebagai weighting agent, baik itu untuk slurry semen maupun lumpur pemboran. Penambahan barite harus disertai pula dengan penambahan air untuk membasahi permukaan partikel barite yang besar. Dengan specific gravity 4,23 maka barite dapat menaikkan densitas slurry semen sampai sekitar 19 ppg.



d.



Pasir Pasir yang digunakan sebagai weighting agent adalah pasir Ottawa. Dengan specific gravity 2,63 maka densitas slurry semen yang mengandung pasir Ottawa ini dapat mencapai 18 ppg. Penggunaan pasir Ottawa ini biasanya digunakan untuk menyemen lubang sebagai tempat pemasangan whipstock dan untuk plug job.



26



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



3.4.5. Dispersant Dispersant adalah aditif yang dapat mengurangi viskositas slurry semen. Pengurangan viskositas atau friksi terjadi karena dispersant mempunyai kelakuan sebagai thinner (pengencer). Hal ini menyebabkan slurry semen menjadi encer, sehingga dapat mengalir dengan aliran turbulen walaupun dipompa dengan rate yang rendah. Aditif-aditif yang tergolong dispersant: a.



Polymelamine Sulfonate. Polymelamine solfonate (PMS) dengan kandungan 0,4% BWOC sering dicampur dengan slurry semen sebgaai dispersant. Sampai temperature 85ᵒC (185ᵒF), PMS tetap efektif karena unsur-unsur kimianya masih stabil.



b.



Polynaphtalena Sulfonate. Polynaphtalena sulfonate (PNS) merupakan dispersant yang umum digunakan. Dan bila pada slurry semen berisi NaCl maka ditambahkan PNS sebanyak sebanyak 4% BWOC.



c.



CFR-3L CFR-3L mempunyai fungsi untuk mengurangi friksi semen slurry. CFR-3L juga bisa membantu untuk mengontrol fluid loss pada kondisi tertentu dan juga memberikan sedikit efek memperpanjang waktu pemompaan. Sebagai tambahan, pemakaian dengan konsentrasi yang berlebihan dapat menyebabkan pemisahan partikel. Temperature



: >60ᵒF (16ᵒC)



Konsentrasi



: 0.3-1.5% bwoc.



3.4.6. Fluid-Loss Control Agent Fluid-loss control agent adalah aditif-aditif yang berfungsi mencegah hilangnya fasa liquid semen ke dalam formasi, sehingga terjaga kandungan cairan pada slurry semen.



27



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



Pada primary cementing, fluid-loss yang diijinkan sekitar 150-250 cc yang diukur selama 30 menit dengan menggunakan saringan berukuran 325 mesh dan pada tekanan 1.000 psi. Sedangkan pada squeeze cementing, fluid loss yang diijinkan sekitar 55-65 cc selama 30 menit dengan menggunakan saringan ukuran 325 mesh dan pada tekanan 1.000 psi. a.



Halad 568 Halad 568 adalah copolymer sintetik yang digunakan untuk mengontrol filtrat yang hilang dan biasa diaplikasikan untuk temperature rendah sampai dengan menengah. Mempunyai efek memperpanjang waktu pemompaan semen slurry dan idealnya digunakan untuk pekerjaan cementing untuk sumur yang tidak dalam. Halad 568 memberikan efek kekerasan semen yang baik di temperature rendah dan bekerja dengan baik di air laut dan air tawar, dan cocok digunakan bersamaan dengan retarder, dispersant, dan kalsium klorida (KCl).



b.



Temperature



: 60ᵒF-250ᵒF(16ᵒC-121ᵒC)



Konsentrasi



: 0.3-1.0%



Halad 568L Hanya bentuk fisik yang membedakan Halad 568L dengan Halad 568.



c.



Temperature



: 60ᵒF-250ᵒF (16ᵒC-121ᵒC)



Konsentrasi



: 0.15-0.50 gps



Halad 322 Halad 322 didesain untuk digunakan di sumur dengan temperature sirkulasi didasar lubang 180ᵒF (82ᵒC). halad 322 juga memberikan efek mengencerkan dan memperpanjang waktu pemompaan. Kegunaan lainnya antara lain : 



Meminimalkan keperluan horsepower dengan cara mengontrol kekentalan slurry semen dan tekanan sirkulasi.







Mengontrol perpindahan gas dan meningkatkan hasil penyemenan squeeze







Meningkatkan ikatan antara casing dengan semen.







Menjaga berat slurry semen



28



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



d.



Temperature



: 60ᵒF-140ᵒF (16ᵒC-60ᵒC)



Konsentrasi



: 0.5-1.5%



Halad 322L Hanya bentuk fisik yang membedakan Halad 322L dengan Halad 322.



e.



Temperature



: 60ᵒF-140ᵒF (16ᵒC-60ᵒC)



Konsentrasi



: 0.12-0.35 gps



Halad 413L merupakan polimer sintetik yang bias membantu untuk mengontrol filtrat yang hilang pada slurry semen, memberikan sedikit efek memperpanjang waktu pemompaan pada temperature yang rendah dan mengencerkan terhadap slurry semen. Halad 413L sangat efektif digunakan pada temperature tinggi >400ᵒF



f.



Temperatur



: 80ᵒF-400ᵒF (27ᵒC-204ᵒC)



Konssentrasi



: 0.08-1.2 gps



Halad 413 Hanya bentuk fisik yang membedakan Halad 413 dengan Halad 413L Temperature



: 80ᵒF-400ᵒF (27ᵒC-204ᵒC)



Konsentrasi



: 0.08-1.2 gps



3.4.7. Lost Circulation Control Agents Lost circulation control agents merupakan aditif-aditif yang mengontrol hilangnya slurry semen kedalam formasi yang lemah dan dapat pula terjadi karena terlalu beratnya densitas slurry semen. Pencegahan terjadinya lost circulation ini dapat dapat dilakukan dengan mengurangi densitas slurry semen atau menambahkan lost circulation control agents ke dalam bubuk semen. Aditif-aditif yang termasuk dalam lost circulation control agents diantaranya gilsonite, cellophane flakes, gypsum, bentonite dan nut shells.



29



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



3.4.8. Specially Additives Ada bermacam-macam aditif



lainnya yang dikelompokkan sebagai



specially additives, diantaranya silica, mud kill, radioactive tracers, antifoam agents, dan lainnya, seperti: a.



Silica Bubuk silica atau tepung silica umumnya digunakan sebagai aditif dalam



operasi penyemenan supaya strength semen tidak hilang pada temperature tinggi. Dari test difraksi sinar-X menghasilkan bahwa penambahan silica sebanyak 2040% menunjukkan naiknya strength semen bila temperature diatas 110ᵒC (230ᵒF), dan pada temperature yang sama bila suspense semen tidak mengandung silica bila semen telah mengeras akan kehilangan kekuatannya sampai setengah kalinya setelah 14 jam. Test difraksi sinar-X ini menerangkan bahwa strength retrogression terjadi karena munculnya produk kalsium hidroksida dan alpha dicalcium silicate hydrate dalam semen. Produk ini munculnya dapat sekaligus berdua atau sendiri-sendiri, tergantung pada temperature saat penyemenan terjadi. Ketika silica telah ditambahkan, sebagian silica tersebut bereaksi dengan kalsium hidroksida membentuk dicalcium silicate hidrate, dan sebagian silica lagi bereaksi dengan alpha dicalcium silicate hydrate membentuk mineral yang dikenal sebagai tobemorite ini yang memberikan strength agar semen tetap kuat. Silica dapat ditambahkan kedalam semua kelas semen yang ada. Penambahan silica yang baik sekitar 30-40%. Tepung silica yang berukuran kurang dari 200 mesh dapat ditambahkan air sebanyak 40% dari berat silica. b.



Mud Kill Mud kill berfungsi sebagai aditif yang menetralisir slurry semen terhadap



zat-zat kimia dalam lumpur pemboran. Contoh mud kill adalah ‘paraformadehyde’. Mud kill juga memberi keuntungan seperti memperkuat ikatan semen dan memperbesar strength semen. c.



Radioactive Tracers



30



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



Radioactive



tracers



ditambahkan



kedalam



slurry



semen



supaya



memudahkan operasi logging dalam menentukan posisi semen dan mengetahui kualitas ikatan semen. d.



Defoamer Defoamer mempunyai fungsi untuk mengurangi busa dan meminimalkan



udara yang terjebak di semen slurry. Dengan mengurangi udara yang terjebak di semen slurry, memudahkan untuk mendapatkan berat semen yang diinginkan. Beberapa defoamer yang sering digunakan : 



D-Air2 Defoamer Penambahan garam, surfaktan, atau latex dapat meningkatkan adanya busa di semen slurry, hal tersebut dapat di antisipasi dengan penggunaan D-Air2. Temperature : 60ᵒF-400ᵒF (16ᵒC-204ᵒC) Konsentrasi







: 0.02-0.3 gps



D-Air3000L Defoamer D-Air3000L bisa digunakan untuk semua semen slurry, termasuk semen slurry dengan yield point yang tinggi. Menggunakan D-Air3000L tidak akan memberikan efek terhadap fluid loss, thickening time, atau compressive strength. Temperature : 60ᵒF-400ᵒF (16ᵒC-204ᵒC) Konsentrasi



e.



: 0.02-0.3 gps



Gas Migration (Aditif Perpindahan Gas) Gas migration (perpindahan gas) disebabkan adanya gas yang menerobos



ke semen slurry yang masih dalam gel (belum mengeras). Gas migration akan berkaitan dengan Static Gel Strength (SGS) yaitu atau tes yang dilakukan untuk menentukan karakteristik gel strength di bawah kondisi temperatur dan tekanan. Slurry semen mampu untuk mentransmit tekanan hidrostatik, dan menjaga tekanan overbalance pada saat semen slurry dalam kondisi cair. Pada saat kondisi gel, dan sebelum mengeras, semen slurry akan kehilangan filtrat ke zona pori-pori yang akan menyebabkan pengurangan volume, kemudian gas disekitar zona tersebut



31



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



akan menerobos masuk ke semen slurry yang belum mengeras. Dan aditif yang digunakan adalah : 



Microblock Microblock berasal dari armophous, high surface silica yang berbentuk cairan. Microblock mempunyai fungsi menambah kekuatan semen dan dapat memberikan efek thixotropic, sehingga dapat mengurangi waktu pemompaan semen slurry, serta dapat membantu mengontrol loss circulation dan gas migration. Sebagai tambahan, microblock juga dapat mengontrol hilangnya fluida di semen slurry. Temperature : 60ᵒF-400ᵒF (16ᵒC-204ᵒC) Konsentrasi







: 0.5-3.5 gps



Gas Stop Gas stop digunakan untuk mencegah perpindahan gas. Gas stop bias membantu memperlambat SGS dari semen slurry. Selain dapat menambah kekentalan semen slurry, gas stop juga dapat mengontrol hilaangnya fluida di semen slurry. Temperature : 60ᵒF-230ᵒF (16ᵒC-110ᵒC) Konsentrasi







: 0.07-0.34 gps



FDP-C750-04L/Gel Modifier FDP-C750-04L adalah cairan berwarna yang mempunyai fungsi untuk membantu mengontrol perpindahan gas pada semen slurry. FDP-C750-04L di desain secara eksklusif untuk memperpendek waktu transisi semen slurry tanpa memberikan efek terhadap rheology waktu pemompaan semen slurry. Keuntungan FDP-C750-04L adalah membantu mendapatkan right single set (semen slurry berubah dengan cepat dari fase cairan ke fase padatan dan juga membantu mendapatkan kekuatan semen slurry lebih cepat. Temperature : 50ᵒF-400ᵒF (10ᵒC-204ᵒC) Konsentrasi



: 0.10-0.50 gps



32



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur







Silicalite Silicalite berasal dari high surfacesilica. Silicalite bisa digunakan untuk membantu mendapatkan kekuatan semen slurry sehingga dapat membantu untuk mengatasi masalah hilang sirkulasi dan perpindahan gas. Temperatur



: 50ᵒF-500ᵒF (10ᵒC-260ᵒC)



Konsentrasi



: 1.0-30%



3.5. Perhitungan Pada Penyemenan API Spec. 10 (1988) secara khusus membahas jumlah air yang harus ditambahkan ke dalam bubuk semen. API Spec. ini berhubungan dengan densitas suspense semen (umumnya SG = 3.14 gr/cc untuk semen Portland), tergantung pada kelas semen (Tabel 6) dan umumnya merupakan fungsi dari luas permukaan semen. Dan bila aditif hadir dalam suspense, jumlah air yang sudah ditambahkan dengan tepat untuk mencapai densitas yang diinginkan akan berubah.



3.5.1. Specific Gravity Specific Gravity (SG) semen Portland berkisar antara 3,10 sampai 3,25 tergantung kepada material dasar yang digunakan dalam pembuatannya. Untuk perhitungan selanjutnya asumsi specific gravity digunakan harga 3,14 gr/cc.



3.5.2. Volume Absolute dan Volume Bulk Volume absolute suatu material adalah volume yang mencakup hanya volume material itu sendiri (tidak termasukudara yang terdapat di sekeliling partikel). Sedangkan volume yang mencakup volume material ditambah volume udara disekitarnya yang disebut dengan volume bulk. Semen Portland umumnya mempunyai volume bulk 1cuft untuk 94 lb yang sering disebut dengan sack. Volume absolute untuk 94 lb semen adalah 0.48 cuft (3.59 US Gallon). Untuk semen-semen lain akan memiliki volume absolute dan bulk berbeda. Table 3.2. memperlihatkan beberapa data volume absolute dan bulk dari berbagai semen (dalam SI dan English Unit). 33



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



Tabel 3.2. Volume Absolute dan Bulk (Teknik Operasi Pemboran Volume 1, 2012) Sack Weight



Bulk Volume



(lb)



(ft3/sk)



(gal,lb)



(m3/T)



94



1



0.0382



0.317



Class J



94



1



0.0409



0.341



Trinity Lite Wate



75



1



0.0409



0.375



TXI Lightweight



75



1



0.0425



0.355



87.5



1



0.0373



0.312



94



1



0.038



0.317



API



Classes



A



Absolute Volume



through H



Ciment Fondu Luinnite



Sedangkan volume absolut dan bulk untuk berbagai material aditif semen biasanya diberikan oleh masing-masing pabrik pembuatnya. Pada Tabel 3.3.memperlihatkan informasi berbagai volume absolute dan SG beberapa jenis aditif. Table 3.3. Volume Absolute dan SG Beberapa Jenis Aditif (Teknik Operasi Pemboran Volume 1, 2012) Material



Absolute Volume



Spesific



(gal/lb)



(m3T)



Gravity



Barite



0,0278



0,232



4,33



Bentonite



0,0454



0,377



2,65



Coal (ground)



0,0925



0,769



1,30



Gilsonite



0,1123



0,935



1,06



Hematite



0,0244



0,202



4,95



Limenite



0,0270



0,225



4,44



Silica Sand



0,0454



0,377



2,65



NaCl(above saturation)



0,0556



0,463



2,15



Fresh Water



0,1202



1,000



1,00



34



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



3.5.3. Konsentrasi Aditif Konsentrasi dari sebagian besar aditif yang ditambahkan ke dalam semen dinyatakan dalam persen berat semen (BWOC, By Weight On Cement). Metode ini juga digunakan dalam proses penambahan air. Contoh : Jika 35% (BWOC) pasir silica digunakan dalam pembuatan semen, maka jumlah silica untuk tiap sack semen adalah 94 lb x 0.35 = 32.9 lb silica. Jumlah ini sama dengan 94 + 32.9 = 126.9 lb untuk total campuran keseluruhan. Jadi persentase silica sebenarnya dalam campuran adalah 32.9 : 126.9 = 25.9% Sedangkan untuk aditif dalam bentuk cair umumnya menggunakan istilah gallon per sack semen. Contoh : Sodium silicate cair (volume absolute 0.0859 gal/lb). jika ditambahkan 0.4 gal/sack sodium silicate, maka berat material tersebut adalah (0.4 gal/sack)/(0.0859 gal/lb) Commented [P1]:



=4.66 lb/sack. 3.5.4. Densitas Semen dan Yield Semen Densitas semen dihitung dengan menambahkan massa dari komponen suspense semen dan dibagi dengan total absolute volume atau untuk menentukan densitas (lb/gal), total berat (pound) dibagi dengan total volume (gallons). Hamper semua perhitungan densitas berdasarkan harga 1 sack semen yaitu 94 lb. Yield semen adalah volume yang mencakup satu unit semen ditambah semua aditif dan air pencampur. Untuk satuan semen sering disebut dengan sack, dan yield semen dinyatakan dalam cuft/sack. Yield semen diperlukan untuk mencapai keperluan volume di annulus. Dan untuk aditif yang jumlahnya kurang dari 1% biasanya dalam perhitungan diabaikan.



35



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



3.5.5. Volume Annulus Volume Annulus dihitung untuk menentukan jumlah semen yang diperlukan untuk melakukan operasi penyemenan. Perhitungan ini biasanya berdasarkan ukuran bit ditambah volume tambahan yang biasanya berdasarkan pengalaman di lapangan (umumnya 10%-15%). Perhitungan ini memungkinkan service company menentukan total waktu yang diperlukan untuk mencampur dan memompakan semen serta mendorongnya ke dalam annulus. Contoh : Bila volume semen = 43.34 cuft, factor volume tambahan = 1.10, sehingga volume total = 47.7 cuft. Bila diketahui yield semen 1.18 cuft/sack, maka semen yang dibutuhkan sekitar 47.7/1.8 = 40.4 sack. 3.5.6. Persamaan yang Digunakan Dalam Perhitungan Ada beberapa persamaan yang digunakan dalam perhitungan pada penelitian ini antara lain : Cap. Casing



=



Cap. Annulus



=



Cap. Tubing



=



(𝐼𝐷 𝑐𝑎𝑠𝑖𝑛𝑔)2 1029.4



.................................................................. 3-4



(𝐼𝐷 𝑐𝑎𝑠𝑖𝑛𝑔)2 −(𝑂𝐷 𝑡𝑢𝑏𝑖𝑛𝑔)2 1029.4 (𝐼𝐷 𝑡𝑢𝑏𝑖𝑛𝑔)2 1029.4



.............................................. 3-5



................................................................ 3-6



Vol. suspense semen = Cap. Casing x Lperforasi ............................................... 3-7 Vol. mixing water



= jumlah sack x konsentrasi air ..................................... 3-8



Vol. adititif



= jumlah sack x konsentrasi aditif .................................. 3-9



Lcement while tbg out



=



Lcement while tbg in



=



Lspacer while tbg in



=



TOCtbg in



= BOC – Lcement while tbg in ............................................... 3-13



𝑉𝑜𝑙.𝑠𝑢𝑠𝑝𝑒𝑛𝑠𝑖 𝑠𝑒𝑚𝑒𝑛 𝐶𝑎𝑝.𝑐𝑎𝑠𝑖𝑛𝑔



........................................................ 3-10



𝑉𝑜𝑙.𝑠𝑢𝑠𝑝𝑒𝑛𝑠𝑖 𝑠𝑒𝑚𝑒𝑛 (𝐶𝑎𝑝.𝐴𝑛𝑛𝑢𝑙𝑢𝑠+𝐶𝑎𝑝.𝑇𝑢𝑏𝑖𝑛𝑔) 𝑉𝑜𝑙 𝑠𝑝𝑎𝑐𝑒𝑟 𝐶𝑎𝑝.𝐴𝑛𝑛𝑢𝑙𝑢𝑠



............................................. 3-11



.................................................................. 3-12



36



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



TOS



= TOCtbg in - Lspacer while tbg in ........................................... 3-14



Vol. spacer



= (TOC – TOS) x Cap. Tubing ...................................... 3-15



Vol. mud displace



= (TOS x Cap. Tubing) .................................................. 3-16



T pump



= Vol. fluida/rate pump ................................................. 3-17



OE



= BOC – (TOCtbg in – 100 ft) .......................................... 3-18



Keterangan : Cap. Casing



= Kapasitas casing, bbl/ft



Cap. Annulus



= Kapasitas annulus, bbl/ft



Cap. Tubing



= Kapasitas tubing, bbl/ft



OD Casing



= Diameter luar casing, inch



ID Casing



= Diameter dalam casing, inch



OD Tubing



= Diameter luar tubing, inch



ID Tubing



= Diameter dalam tubing, inch



Vol. suspense semen = Volume suspense semen, bbl



37



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



BAB 1V METODOLOGI PENELITIAN



4.1.



38



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



BAB V PENUTUP



Demikian proposal Tugas Akhir ini saya ajukan, dengan harapan program ini dapat terealisasi dalam rangka memenuhi persyaratan akademis dan pengambilan data untuk tugas akhir. Dengan penulisan laporan tugas akhir ini akan tercipta SDM yang memiliki kualitas dan kompetensi di bidang perminyakan. Sehingga menjawab tantangan dan kebutuhan dunia industri di era globalisasi khususnya di bidang industri minyak dan gas bumi.



Akhir kata kami mengharapkan kekurangan dan kekeliruan yang terdapat dalam proposal ini mohon untuk dimaklumi. Atas perhatian dan kerja samanya kami ucapkan terima kasih.



Balikpapan, 9 September 2018



Prima Junia Novitasari NIM : 1401410



39



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



RENCANA DAFTAR ISI



HALAMAN JUDUL ....................................................................................... 1 HALAMAN PENGESAHAN PEMBIMBING ............................................... 2 HALAMAN PENGESAHAN PENGUJI ........................................................ 3 HALAMAN PERSEMBAHAN ...................................................................... 4 KATA PENGANTAR ..................................................................................... 5 DAFTAR ISI .................................................................................................... 6 DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... 7 DAFTAR TABEL ............................................................................................ 8 DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... 9 BAB I.



PENDAHULUAN ......................................................................... 10



1.1. Latar Belakang ............................................................................. 1.2. Maksud dan Tujuan Penulisan ..................................................... 1.3. Batasan Masalah .......................................................................... 1.4. Metodologi Penulisan .................................................................. 1.5. Sistematika Penulisan .................................................................. BAB II. TINJAUAN UMUM LAPANGAN ................................................ 2.1.



Lokasi Penelitian .........................................................................



2.2.



Sejarah Lapangan ........................................................................



1.3.



Karekteristik Reservoir Lapangan ...............................................



2.4.



Sejarah Produksi sumur ...............................................................



BAB III. TINJAUAN PUSTAKA ................................................................ 12 3.1. Teori Umum Penyemenan .......................................................... 3.1.1. Primary Cementing ............................................................. 3.1.2. Secondary Cementing.......................................................... 3.2. Klasifikasi Semen ........................................................................ BAB V. PEMBAHASAN ............................................................................ BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................... 15 DAFTAR PUSTAKA .................................................................... LAMPIRAN 40



PROPOSAL TUGAS AKHIR



Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan Jalan Soekarno Hatta Km 08 , Karang Joang , 76125 , Kalimantan Timur



RENCANA DAFTAR PUSTAKA



1. Kirksey, Jim, Tarek, Squeeze Ceementing Presentation, Schlumberger Carbon Service, 2013. 2. Nelson E.B., Well Cementing, Schlumberger Educational Series, HoustonTexas, 1990 3. Rubiandini R.S, Rudi, Teknik Operasi Pemboran Volume 1, Penerbit Institut Teknologi Bandung, Bandung, 2012



41