Lumpur Pemboran

Lumpur pemboran yang kita pakai dalam operasi pengeboran memiliki beberapa fungsi yaitu;

1. Mengangkat cuttin

Lumpur umumnya campuran dari tanah liat (clay), biasanya bentonite, dan air yang digunakan untuk membawa cutting ke atas permukaan. Lumpur berfungsi sebagai lubrikasi dan medium pendingin untuk pipa pemboran dan mata bor. Lumpur merupakan komponen penting dalam pengendalian sumur (well-control), karena tekanan hidrostatisnya dipakai untuk mencegah fluida formasi masuk ke dalam sumur. Lumpur juga digunakan untuk membentuk lapisan solid sepanjang dinding sumur (filter-cake) yang berguna untuk mengontrol fluida yang hilang ke dalam formasi (fluid-loss). Sistem yang paling penting di rig adalah sistem sirkulasi lumpur pemboran. lumpur pemboran dipompakan ke dalam pipa bor yang akan disemprotkan keluar melalui nozzle pada pahat dan kembali ke permukaan melalui ruang antara pipa dan lubang.

Lumpur pemboran akan mengangkat potongan-potongan batu yang dibuat oleh pahat (disebut cuttings) ke permukaan. Hal ini mencegah penumpukan serbuk bor di dasar lubang. selama pemboran, lubang sumur selalu penuh terisi lumpur pemboran untuk mencegah mengalirnya fluida seperti air, gas atau minyak dari batuan bawah tanah ke lubang sumur. Jika minyak atau gas dapat mengalir ke permukaan saat pemboran, akan menyebabkan kebakaran. Bahkan jika hanya air yang mengalir saja dapat menggugurkan lubang dan membuat kita kehilangan sumur. dengan adanya lumpur pemboran, fluida ini tertahan berada di dalam batuan. pemboran sumur di lepas pantai hampir sama dengan pemboran di daratan. Untuk sumur wildcat di lepas pantai, rig dinaikkan di atas barge, anjungan (platform) terapung, atau kapal yang dapat berpindah. apabila lapangan lepas pantai sudah ditentukan, anjungan (platform) produksi akan dipasang untuk membor sumur-sumur lainnya dan memproduksi migas. Karena lumpur pemboran menjaga agar migas tetap berada di dalam batuan, cadangan migas bawah tanah pun dapat dibor tanpa mengindikasikan adanya migas, sehingga diperlukan evaluasi sumur dengan cara menurunkan peralatan rekam wireline.

Truk alat rekam dipanggil, menurunkan tabung berisi instrumen yang disebut sonde ke dalam lubang sumur. ketika sonde diangkat keluar lubang, instrumen akan merekam secara elektrik, suara dan radioaktif sifat-sifat batuan dan fluida yang dilaluinya. Pengukuran ini direkam pada kertas panjang bergaris yang disebut well log. well log ini memberi informasi tentang komposisi lapisan batuan, pori-pori, dan fluida yang mungkin ada di dalamnya. Dari hasil pembacaan well log, sumur dapat saja ditutup dan ditinggalkan sebagai sumur kering atau diselesaikan untuk diproduksikan. pemasangan pipa produksi adalah cara awal menyelesaikan sumur. untuk memasang pipa, pipa baja panjang yang bergaris tengah besar (disebut selubung atau casing) dimasukkan ke dalam sumur. Semen basah dipompakan ke dalam ruang antara casing dan dinding sumur hingga mengeras untuk menjaga lubang sumur. pada kebanyakan sumur, pemasangan casing bertahap yang disebut casing program dilakukan sebagai berikut: bor sumur, pasang casing, bor lebih dalam, pasang casing lagi, bor lebih dalam lagi, dan pasang casing lagi. Fungsi Lumpur Pemboran.

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

1. Mengendalikan tekanan formasi.

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

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

4. Melumasi dan mendinginkan rangkaian pipa pemboran.

5. Menahan padatan dari formasi dan melepaskannya dipermukaan.

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

1. Mengendalikan Tekanan Formasi Tekanan formasi umumnya adalah sekitar 0,465 psi/ft.

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

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

Pembersihan lubang bor adalah fungsi pokok dari lumpur pemboran. Fungsi ini juga paling sering dilalaikan dan salah dinterpretasikan. Serbuk bor biasanya mempunyai SG sekitar 2,3 samapai 3,0 dan rata-rata adalah 2,5. Jika serbuk bor lebih berat dari lumpur, maka serbuk bor akan jatuh dengan kecepatan yang disebut dengan kecepatan slip. Kecepatan slip dari serbuk bor dalam aliran fluida, dipengaruhi secara langsung oleh sifat fisik lumpur antara lain kekentalan fluida. Jadi jika kecepatan lumpur di annulus dibatasi oleh kemampuan pompa atau pembesaran lubang, maka lumpur perlu dikentalkan untuk mengurangi kecepatan slip serbuk bor agar lubang bor tetap bersih.

Keberhasilan pengangkatan juga dipengaruhi oleh luasan permukaan atau bentuk daripada partikel serbuk bor, semakin besar luasan dari partikel, maka gaya angkat fluida meneruskan tenaga dorong dari pompa akan semakin bagus sehingga kecepatan slip serbuk bor juga bisa dikurangi dengan memperbaiki sifat-sifat fisik lumpur, disamping itu juga mengoptimalkan tekanan pemompaan. Bentuk fisik daripada partikel serbuk bor tergantung juga kepada jenis formasi yang ditembus. Pada aliran laminer kecepatan fluida pada sisi dinding lubang bor sangatlah kecil sehingga efek torsi mudah terjadi karena ujung alirannya yang parabolik, hal ini akan menyebabkan serbuk bor mudah jatuh lagi ke dasar lubang bor, ini akan dapat menghambat berhasilnya pengangkatan serbuk bor. Pengangkatan serbuk bor akan mendapatkan hasil yang lebih bagus dengan menggunakan aliran turbulen, karena distribusi kecepatannya datar bukan parabolik seperti pada aliran laminer. Kekurangannya adalah mudah terjadi pengikisan lubang bor bila formasi yang ditembus tidak kompak, hal ini akan mengakibatkan runtuhnya dinding lubang bor yang menyebabkan semakin mengendapnya serbuk bor dan tidak terangkatnya serbuk bor dengan baik. Lumpur dasar air dapat dikentalkan dengan menambahkan bentonite, dengan menambahkan banyak padatan, dengan flokulasi padatan atau dengan additif khusus. Jadi ada beberapa pilihan, dan penentuan pilihan tergantung dari tujuan lain yang ingin dicapai. Bentonite adalah pilihan yang murah, tetapi jika ada masalah hilang air, maka harus ditambah pengencer untuk mencegah flokulasi. Hasil yang didapat mungkin hanyalah sedikit penambahan pada kapasitas pengangkatan dan masalah dalam lubang tetap terjadi. Penambahan banyak padatan akan menaikkan densitas, pilihan ini tidak dianjurkan jika tidak digunakan untuk tujuan mengontrol tekanan. Penerapan flokulasi lumpur adalah pilihan yang mudah dan murah, tetapi juga dibatasi oleh masalah hilang air. Additif khusus mungkin merupakan pilihan yang paling tepat, tetapi hal ini akan menaikkan biaya lumpur.Lumpur pemboran yang baik untuk pembersihan dasar sumur apabila memiliki karakteristik mengencer akibat gesekan (shear thining) yang baik, karena semakin bersih lubang bor berarti semakin bagus pula pengangkatan serbuk bornya sampai kepermukaan.

3. Memberi dinding Pada Lubang Bor Dengan Mud Cake.

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

a. Sifat koloid drilling mud dengan bentonite.

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

4. Melumasi dan Mendinginkan Pahat.

Panas yang ditimbulkan terjadi karena gesekan pahat serta drillstring dengan formasi. Konduksi formasi umumnya kecil, sehingga sukar sekali menghilangkan panas dalam waktu cepat, tetapi umumnya dengan adanya aliran lumpur telah cukup untuk mendinginkan sistem serta melumasi pahat. Umur pahat bisa lebih lama sehingga biaya pergantian pahat bisa ditekan, karena dengan tertembusnya formasi yang cukup keras, kalau tidak terlumasi dengan baik, bit akan cepat tumpul sehingga daya tembusnya menjadi lambat dan memperlambat proses pemboran. 5. Menahan Padatan Dari Formasi dan Melepaskannya di Permukaan. Lumpur pemboran yang baik mempunyai sifat tixotropi yang menyebabkan partikel-partikel padatan dapat dibawa sampai kepermukaan, dan menahannya didalam lumpur selama sirkulasi berhenti. Kemampuan lumpur untuk menahan serbuk bor selama sirkulasi dihentikan terutama tergantung terhadap gel strength, dengan cairan menjadi gel tekanan terhadap gerakan serbuk bor kebawah dapat dipertinggi. Serbuk bor dapat ditahan agar tidak turun kebawah, karena bila ia mengendap dibawah bisa menyebabkan akumulasi serbuk bor dan pipa akan terjepit. Selain itu ini akan memperberat kerja pompa untuk memulai sirkulasi kembali. Tetapi gel yang terlalu besar akan berakibat buruk juga, karena akan menahan permbuangan serbuk bor dipermukaan (selain pasir). Penggunaan alat seperti desander dan shale shaker dapat membantu pengambilan serbuk bor dari lumpur dipermukaan. Patut ditambahkan bahwa pasir harus dibuang dari lumpur karena sifatnya yang abrassive pada pompa, sambungan-sambungan

g dari dalam lubang bor dan mengendapkannya ketika dipermukaan. Cutting/kotoran harus diangkat dan dibersihkan dari dasar lubang bor agar mata bor beserta rangkaiannya tidak terjepit akibat penumpukan cutting di dalam lubang. Kemudian cutting tersebut akan diendapkan di settling sump atau bak pengendapan Lumpur yang ada (dibuat) di permukaan tanah.

2. Mendinginkan mata bor/bit. Salah satu effect dari putaran dan tekanan yang dialami mata bor adalah terjadinya panas. Jika tidak ada pendingin, maka mata bor akan terbakar.

3. Meminimalkan gesekan antara pipa bor dengan dinding lubang bor. Lumpur pemboran mengisi lubang annulus, yaitu ruangan antara rangkaian pipa bor dengan dinding lubang. Jadi lumpur akan berfungsi sebagai lubrikasi atau pelumas sehingga mengurangi gesekan antara pipa dengan dinding lubang bor.

4. Menahan dinding lubang bor agar tidak runtuh. Agar dinding lubang bor tidak runtuh maka tekanan lubang bor harus lebih besar dari pada tekanan formasi. Jika tekanan dari formasi lebih besar dari tekanan lubang bor, maka dinding lubang bor akan runtuh (collapse). Lumpur pemboran akan menjaga agar tekanan lubang bor lebih besar dari tekanan formasi.

5. Sebagai media informasi. Dari sirkulasi & cutting yang keluar, kita bisa mengetahui formasi batuan yang dibor.

6. Menahan cutting agar tidak mengendap ke dasar lubang bor ketika sirkulasi berhenti. Pada saat sirkulasi berhenti, misalnya saat mengambil inner tube atau menyambung pipa maka Lumpur pemboran akan menahan/menghambat pengendapan kembali kotoran/cutting ke dasar lubang bor. Kecepatan pengendapan cutting ini tergantung dari kekentalan lumpur pemboran, berat jenis cutting dan besar butir cutting tersebut.

Drilling Liner (Application 5)

Fractures with highly different pore pressure causing
– Downhole Blowouts
– Downhole Kicks
Solution: Run Liner while Drilling
– Kick / Loss Control
– Hole Protected
– Liner at Desired Position
Open Requirements:
– Immediate Cementing Option
(Cement through motor or new method to be designed)

Drilling Liner (Application 4)

Deep Water Shallow Water Flow
– Washed out top hole Section
– Casing Erosion

Solution: Run Liner while Drilling
– Hole Protected
– Liner at Desired Position

Open Requirements:
– Immediate Cementing Option
(Cement through motor or new method to be designed)
– >= 20” DL Tool Sizes
– Liner Hangers (current .max.=16”)

Drilling Liner (Application 3)

Unconsolidated formations
– Unconsolidated Sands
– Horizontal Wellpath

Solution: Run Liner while Drilling
– Hole Protected
– Liner at Desired Position
Open Requirements:
– Directional Drilling Capability
(to be designed)

Pertamina EP Temukan Gas di Sumur Matindok

Jakarta, IEW – PT Pertamina EP (Eksplorasi dan Produksi) kembali menemukan gas 12 juta kaki kubik per hari (MMSCFD) melalui sumur pemboran Matindok 2 (MTD-2) di Lapangan Matindok, Sulawesi Tengah. Penemuan tersebut menambah potensi gas yang bisa diproduksikan dari Lapangan Matindok. “Sebelumnya, dari sumur MTD-1 ditemukan hasil sebanyak Sembilan MMSCFD,” kata M. Harun, Manager Humas Pertamina EP, di Jakarta, Jumat (03/04/2009).

Menurut dia, Pertamina EP akan menambah dua sumur tambahan yakni MTD-3 dan 4 pada tahun 2010-2011. Rencana pengembangan (plan of development/POD) Matindok telah disetujui Badan Pelaksana Hulu Minyak dan Gas Bumi (BP Migas) pada 24 Desember 2008. “Hasil gas Matindok akan dikirim ke Kilang Donggi Senoro LNG yang dioperasikan PT DS LNG pada tahun 2012-2013,” kata Harun.

Dari total komitmen, lanjut Harun, pasokan Matindok sebesar 85 MMSCFD, dipenuhi dari Donggi sebesar 50 MMSCFD, Matindok 20 MMSCFD, dan Maleo Raja 15 MMSCFD.

Produksi gas Pertamina EP mengalami pertumbuhan yang signifikan dalam tiga tahun terakhir. Pada tahun 2006, produksi gas mencapai 955 MMSCFD, tahun 2007 naik menjadi 980 MMSCFD, dan tahun 2008 meningkat lagi menjadi 1.003 MMSCFD. “Tahun 2009 Pertamina EP menargetkan produksi gas mencapai 1.123 MMSCFD,” kata Harun.

Produksi minyak Pertamina EP juga mengalami peningkatan sejak 2003 dengan tingkat pertumbuhan rata-rata (Capital Average Gross Ratio/CAGR) mencapai 3,1 persen dari level produksi 95,6 ribu barel per hari (MBOPD) di 2003 menjadi 102,2 MBOPD tahun 2006.

Tahun 2007, produksi minyak naik 6,7 persen menjadi 110,3 MBOPD dan kembali naik tahun 2008 menjadi 116,6 MBOPD. Menurut Harun, pada 2009, Pertamina EP menargetkan tingkat pertumbuhan
produksi minyak sebesar 6,2 persen dengan target produksi 125,5 MBOPD.

Pengenalan Minyak dan Gas Bumi

“Minyak bumi merupakan salah satu material penting yang kita punyai. Setiap hari kita menggunakan minyak dan gas untuk berbagai macam kebutuhan.”

Minyak dan gas juga menyediakan lapangan kerja yang besar di seluruh dunia. Sepuluh dari seribu orang bekerja didalam industri minyak dan gas.

Berapa banyak kita menemukan kegiatan dan barang yang menggunakan minyak dan gas ?

Ya, hampir semua kegiatan membutuhkan energi, minyak dan gas merupakan sumber energi yang bisa digunakan pada berbagai sektor industri.

Pembentukan Minyak bumi

Berjuta-juta tahun yang lalu, pada cekungan atau basin yang berupa laut yang diisi oleh kehidupan organisme laut baik hewan maupun tumbuhan mikro, seperti plankton. Plankton-plakton yang mati akan tenggelam dan terakumulasi di dasar basin. Seiring berjalanya waktu maka organisme yang telah mati dan tenggelam di dasar basin akan terkubur oleh pengendapan lapisan pasir dan shale. Selama jutaan tahun organisme mati tersebut akan terkubur semakin dalam. Karen pengaruh suhu dan tekanan maka organisme mati tersebut akan terurai membentuk senyawa kimia yang disebut kerogen. Proses pematangan ini terus berlanjut dan kerogen tersebut akan termaturasi membentuk hidrokarbon. Proses pematangan yang sempurna akan membentuk kerogen menjadi minyak serdangkan jika proses pematangan ini terlalu lama maka yang terbentuk adalah gas.

“Bagaimana kita bisa mengambil minyak dan gas ke permukaan bumi??? “

Dari proses pematangan minyak bumi didalam batuan sumber (source rock) minyak akan bermigrasi naik ke atas karena adanya tekanan bouyancy, Proses migrasi ini akan mengisi batuan reservoar yaitu batuan yang porus. Kemudian akan terjebak dan terakumulasi karena diatas batuan resevoar tersebut redapat batuan penyekat atau sealing. Ada beberapa tipe perangkap atau jebakan minyak bumi, antara lain jebakan struktur (anticline) dan jebakan stratigrafi.

Dari minyak dan gas yang terjebak pada reservoar, kita dapat mengambil dengan cara mengebor tepat pada posisi jebakan terebut. Karena pengaruh tekanan dari dalam bumi yang besar maka minyak dan gas yang berbentuk liquit akan mengalir keluar melewati lubang bor tersebut. Minyak bumi yang keluar tersebut masih mengandung bermacam-material seperti air dan lempung, maka harus dipisahkan dahulu sebelum dikirim ke kilang-kilang minyak. Proses pemindahan minyak dan gas dari daerah ditemukan sampai ke kilang-minyak dapat dilakukan dengan cara mengalirkan lewat pipa-pipa, selain itu dapat pula dipindahkan dengan cara diangkut menggunakan kapal, truck, kereta api dan kendaraaan lainnya.

Proes pembentukan minyak bumi berdasar teori organik

Mungkin ngga ada yang menyangka sebelumnya bahwa secara alami minyak bumi yang ada secara alami ini dibuat oleh alam ini bahan dasarnya dari ganggang. Ya, selain ganggang, biota-biota lain yang berupa daun-daunan juga dapat menjadi sumber minyak bumi. Tetapi ganggang merupakan biota terpenting dalam menghasilkan minyak. Namun dalam studi perminyakan (yang lanjut dan bikin mumet itu) diketahui bahwa tumbuh-tumbuhan tingkat tinggi akan lebih banyak menghasilkan gas ketimbang menghasilkan minyak bumi. Hal ini disebabkan karena rangkaian karbonnya juga semakin kompleks.. Misal methan yang ada di Planet Saturnus, dan juga Titan. Karena di alnet-planet itu tidak (belum) diduga ada gas metana-nya walaupun tidak bisa dihuni mahluk seperti di bumi”

Setelah ganggang-ganggang ini mati, maka akan teredapkan di dasar cekungan sedimen. Keberadaan ganggang ini bisa juga dilaut maupun di sebuah danau. Jadi ganggang ini bisa saja ganggang air tawar, maupun ganggang air laut. Tentusaja batuan yang mengandung karbon ini bisa batuan hasil pengendapan di danau, di delta, maupun di dasar laut. Batuan yang mengandung banyak karbonnya ini yang disebut Source Rock (batuan Induk) yang kaya mengandung unsur Carbon (high TOC-Total Organic Carbon).

Proses pembentukan carbon dari ganggang menjadi batuan induk ini sangat spesifik. Itulah sebabnya tidak semua cekungan sedimen akan mengandung minyak atau gasbumi. Kalau saja carbon ini teroksidasi maka akan terurai dan bahkan menjadi rantai carbon yang tidak mungkin dimasak.

Proses pengendapan batuan ini berlangsung terus menerus. Kalau saja daerah ini terus tenggelam dan terus ditumpuki oleh batuan-batuan lain diatasnya, maka batuan yang mengandung karbon ini akan terpanaskan. Tentusaja kita tahu bahwa semakin kedalam atau masuk amblas ke bumi, akan bertambah suhunya. Ingat ada gradien geothermal ? (lihat penjelasan tentang pematangan dibawah).

Reservoir (batuan Sarang)

Ketika proses penimbunan ini berlangsung tentusaja banyak jenis batuan yang menimbunnya. Salah satu batuan yang nantinya akan menjadi batuan reservoir atau batuan sarang. Pada prinsipnya segala jenis batuan dapat menjadi batuan sarang, yang penting ada ruang pori-pori didalamnya. Batuan sarang ini dapat berupa batupasir, batugamping bahkan batuan volkanik.

Proses migrasi dan pemerangkapan

Minyak yang dihasilkan oleh batuan induk yang termatangkan ini tentusaja berupa minyak mentah. Walaupun berupa cairan, minyakbumi yang mentah ciri fisiknya berbeda dengan air. Dalam hal ini sifat fisik yang terpenting yaitu berat-jenis dan kekentalan. Ya, walaupun kekentalannya lebih tinggi dari air, namun berat jenis minyakbumi ini lebih kecil. Sehingga harus mengikuti hukum Archimides. Inget kan si jenius yang menurut hikayat lari telanjang ? Sambil berteriak, “Eureka .. eureka !!”. Demikianlah juga dengan minyak yang memiliki BJ lebih rendah dari air ini akhirnya akan cenderung ber”migrasi” keatas.

Ketika minyak tertahan oleh sebuah bentuk batuan yang menyerupai mangkok terbalik, maka minyak ini akan tertangkap atau lebih sering disebut terperangkap dalam sebuah jebakan (trap).
Proses pematangan batuan induk (Source rock)

Untuk sedikit lebih canggih dalam memahami proses pembentukan migas, dongeng berikut ini menjelaskan hanya masalah pematangannya.

Seperti disebutkan diatas bahwa pematangan source rock (batuan induk) ini karena adanya proses pemanasan. Juga diketahui semakin dalam batuan induk akan semakin panas dan akhirnya menghasilkan minyak. Tentunya ada donk hubungan antara kedalaman dengan pematangan ? Ya tentusaja.

Proses pemasakan ini tergantung suhunya dan karena suhu ini tergantung dari besarnya gradien geothermalnya maka setiap daerah tidak sama tingkat kematangannya.

Daerah yang dingin adalah daerah yang gradien geothermalnya rendah, sedangkan daerah yang panas memiliki gradien geothermal tinggi.

Dalam gambar diatas ini terlihat bahwa minyak terbentuk pada suhu antara 50-180 derajat Celsius. Tetapi puncak atau kematangan terbagus akan tercapai bila suhunya mencapai 100 derajat Celsius. Ketika suhu terus bertambah karena cekungan itu semakin turun dalam yang juga diikuti penambahan batuan penimbun, maka suhu tinggi ini akan memasak karbon yang ada menjadi gas!

Cekungan-cekungan sedimen di Indonesia itu tergambar dalam gambar disebelah kiri ini.