Teknik Pengeboran - Lumpur Bor
-
Upload
fajarrizki -
Category
Documents
-
view
84 -
download
5
Transcript of Teknik Pengeboran - Lumpur Bor
PENGANTAR LUMPUR PENGEBORAN (Drilling Fluid)
Outline
Mengenali komponen-komponen dari lumpur pengeboran Fasa cair Reactive solids Inert solids Fasa kimia
Memahami fungsi lumpur pengeboran Memahami rheology lumpur pengeboran Memahami sifat-sifat kimia lumpur pengeboran
DEFINISI FLUIDA BOR
• Fluida Bor adalah fluida yang digunakan untuk membantu kelancaran dalam mengebor batuan
• Karena sering menggunakan bahan tambahan (additive) yang berbeda-beda maka sering dikenal sebagai Lumpur Pengeboran
• Fluida bor secara umum terdiri dari suspensi padat yang dirubah menjadi fasa cair.
FUNGSI DRILLING FLUID
1. Mendinginkan, melicinkan dan mendukung Mata Bor & peralatan bor dalam lubang
2. Mengangkat Cutting 3. Mengisi celah-celah dinding bor dari
formasi batuan (Seal permeable formations)
4. Mengontrol tekanan formasi
FUNGSI DRILLING FLUID
6. Menjaga stabilitas dinding sumur 7. Meminimalkan Kerusakan formasi batuan 8. Mentransmisikan energi hidrolik kepada peralatan
di dalam lubang sumur 9. Media pelaksanaan logging sumur (evaluasi
formasi) 10. Mengontrol korosi (dalam batas-batas tertentu) 11. Membantu proses penyemenan dan penyelesaian
sumur
Fungsi spesifik Lumpur Bor
Mengangkat cutting ke permukaan. Hal ini dipengaruhi oleh Kecepatan fluida di annulus (umumnya kecepatan 100-120
fpm sudah cukup) Kapasitas untuk menahan fluida yang merupakan fungsi dari
densitas, aliran, dan viskositas. Mendinginkan dan melumasi bit dan drill string
Panas dapat timbul karena gesekan bit dan drill string dengan formasi.
Karena konduktivitas formasi kecil, panas ini tidak cepat hilang sehingga perlu didinginkan oleh lumpur.
Mengontrol Tekanan Formasi
Mengatasi Lost Circulation
Mengurangi Gesekan Rod – Dinding Lubang Bor
Komponen Lumpur pengeboran Pada mulanya orang hanya menggunakan air saja untuk mengangkat serpih pengeboran. Lalu dengan berkembangngnya pengeboran, lumpur mulai digunakan. Untuk memperbaiki sifat-sifat lumpur, zat-zat kimia ditambahkan dan akhirnya digunakan pula udara dan gas untuk pengeboran walaupun tetap bertahan. Secara umum lumpur pengeboran dapat dipandang mempunyai empat komponen atau fasa: a. Fasa cair (air atau minyak) b. Reactive solids, yaitu padatan yang bereaksi dengan air membentuk koloid (clay) c. Inert solids (zat padat yang tidak bereaksi) d. Fasa kimia
Komponen Lumpur pengeboran
Fasa Cair Minyak atau air (tawar atau asin) 75% lumpur pengeboran menggunakan air Apabila kandungan minyak dalam fasa cair lebih dari 95%,
maka lumpur disebut oil based Apabila kandungan minyaknya 50-70% dalam fasa kontinue,
lumpur disebut invert-emulsion. Reactive Solids
Clay air tawar (Bentonite) atau clay air asin (attapulgite) Jumlah barrel lumpur yang dapat dihasilkan dari satu ton
clay agas viskositas lumpur 15 cp disebut yield. Bentonite rata-rata memiliki yield 100.
Komponen Lumpur pengeboran
Inert Solids Barite (BaSO4) atau galena (bijih besi)
untuk menaikkan densitas lumpur. Berasal juga dari formasi yang dibor dan
terbawa lumpur. Padatan ini perlu dibuang secepat mungkin karena dapat menyebabkan abrasi dan kerusakan pompa dll)
Komponen Lumpur Pengeboran
Fasa Kimia Digunakan untuk mengontrol sifat-sifat
lumpur seperti dispersi, flokulasi, menurunkan viskositas, mengurangi water loss
Contoh zat yang digunakan untuk menurunkan viskositas adalah surfactant
Contoh zat yang menaikkan viscositas adalah CMC, Starch, dan beberapa senyawa polymer
Komponen Lumpur Pengeboran Bentonit/polimer
Sifat-sifat Lumpur Bor
Peningkatan Densitas Lumpur material dalam lumpur yang tidak diinginkan dapat dihilangkan dengan: a) Shale shaker: membersihkan lumpur dari cutting yang
berukuran besar. b) Degasser: membersihkan lumpur dari gas yang masuk. c) Desander: membersihkan lumpur dari padatan kecil
yang lolos dari shale shaker. d) Desilter: sama dengan desander, tetapi untuk padatan
yang lebih kecil.
Sifat-sifat Lumpur Bor
Viskositas dan Gel Strength Sifat gel dari lumpur sangat berguna
pada saat round trip Berdasarkan kelakuan viskositas-nya,
fluida dibagi menjadi 4 kategori, yaitu Newtonian, Bingham-plastic, Power Law dan Modified Power Law.
Fluida Newtonian memiliki viskositas yang konstan, tidak tergantung dari shear rate (dipengaruhi oleh laju alir)
Daya Alir (Rheologi) Lumpur
Viskositas plastik: bagian dari resistensi untuk mengalir yang disebabkan oleh friksi mekanik.
Yield Point: bagian dari resistensi untuk mengalir oleh gaya tarik-menarik antar partikel dalam kondisi dinamis.
Gel Strength: bagian dari resistensi untuk mengalir oleh gaya tarik-menarik antar partikel dalam kondisi statis.
Sifat-sifat Lumpur Bor
Filtrasi dan Mud Cake Ketika terjadi kontak antara lumpur pengeboran
dengan batuan berpori, batuan tersebut akan bertindak sebagai saringan yang memungkinkan fluida an partikel kecil melewatinya.
Fluida yang hilang ke dalam batuan disebut “filtrate.” Lapisan yang dibentuk oleh partikel yang tertahan di
dinding lubang bor disebut “mud cake.” Proses filtrasi terjadi jika tekanan di lubang bor lebih
besar dari tekanan formasi. Proses filtrasi dibedakan menjadi dua: static filtration
dan dynamic filtration.
Sifat-sifat Lumpur Bor Filtrasi dan Mud Cake (continued) Mud cake yang tipis merupakan
bantalan yang baik antara pipa pengeboran dan dinding lubang bor.
Mud cake yang tebal akan menjepit pipa pengeboran sehingga sulit diangkat dan diputar.
Filtrate yang banyak akan menimbulkan formation damage.
Sifat Lumpur pada P dan T yang Tinggi
• Temperatur yang tinggi dapat mengurangi efektivitas aditif yang ditambahkan untuk membentuk sifat lumpur, sehingga dapat menimbulkan masalah dalam kecepatan pengeboran, bit dan hole cleaning, kestabilan lubang bor dan lainnya.
• Temperatur tinggi dapat menyebabkan lumpur menjadi encer, sehingga viskositas plastisnya berkurang.
Analisa Kimia Lumpur pengeboran
• Analisa alkalinitas (keasaman). • Analisa kesadahan (ion Ca dan Mg). • Analisa ion Chlor (sehubungan dengan
kontaminasi oleh NaCl). • Analisa ion Calcium (kontaminasi oleh
gypsum yang dapat mempengaruhi sifat water loss dan gel strength).
• Analisa ion Besi (indikasi korosi).
Sifat-sifat Lumpur Bor
Kemampuan lumpur untuk melumasi bagian alat-alat pengeboran yang saling bersinggungan atau bergesekan pada saat pengeboran berlangsung.
Gesekan yang dapat terjadi: Metal-to-metal: antara drill string dan casing Metal-to-mineral: antara drill string dengan
dinding bor Mineral-to-mineral
Sifat pelumasan diperlukan untuk: memperpanjang umur peralatan (bit, casing, dll) Menurunkan torsi, drag dan side-wall sticking
Kontaminasi Lumpur pengeboran
• Kontaminasi Sodium Chlorida – Terjadi jika menembus kubah garam, lapisan garam atau lapisan dengan
air salinitas tinggi. – Dapat mengubah viskositas, yield point, gel strength dan pH
• Kontaminas Gypsum
– Terjadi saat menembus gypsum atau shale dan limestones yang mengandung gypsum.
– Dapat mengubah viskositas, yield point, gel strength dan fluid loss
• Kontaminasi Semen – Terjadi karena penyemenan yang kurang sempurna – Dapat mengubah viskositas, yield point, gel strength, pH dan fluid loss
• Kontaminasi lainnya: Carbon-dioxide, Hydrogen Sulfide, dan
Oxigen
Pengeluaran padatan dari lumpur dgn Hydrocyclone
Jenis-Jenis Lumpur Bor
Fresh Water Muds Salt Water Muds Oil-in-Water Emulsion Muds Oil Base and Oil Base Emulsion
Muds Gaseous Drilling Fluids
Klasifikasi Lumpur Bor
JENIS-JENIS FLUIDA PENGEBORAN Terdapat 3 (tiga) kategori fluida pengeboran, yaitu:
1. Water-Based Muds (WBM dispersi dan non-dispersi), paling umum digunakan.
a) Terdiri dari bahan dasar yaitu Air---Lempung – Zat Kimia lain - diaduk hingga menjadi homogen.
b) Lempung (sebagai batuan disebut serpih ~ shale) yang paling sering digunakan adalah Bentonit
c) Dalam pengeboran minyak sering disebut sebagai “gel”. d) Zat kimia aditif (misl. potassium formate) yang ditambahkan ke
dalam sistem WBM diharapkan dapat memberikan dampak kepada:
• Pengendalian kekentalan . • Shale stability. • Meningkatkan kecepatan penembusan (drilling rate). • Mendinginkan dan melicinkan perlatan bor.
KANDUNGAN WBM
• Liquid water, karena sifatnya sebagai fasa yang kontinu dan digunakan untuk mendapatkan kondisi kekentalan awal (initial viscousity).
• Fraksi Reaktif untuk meningkatkan kekentalan. • Fraksi Inert untuk meningkatkan berat jenis lumpur. • Zat Kimia Aditif untuk menjaga sifat-sifat lumpur.
WBM WBM umumnya mengandung Bentonite clay (gel), dengan
bahan additive: 1. Barium sulfate (barite), 2. Calcium carbonate (chalk) atau hematite. 3. Bahan pengental lain, seperti: glycol,
carboxymethylcellulose dan starch. 4. Deflocculant biasanya ditambahkan untuk mengurangi
viskositas clay-based muds; – Anionic polyelectrolytes (tannic acid derivates such as
Quebracho) – Red mud (Quebracho-based mixture), adalah istilah untuk
warna merah pada asam/garam tannic; – Saat ini yang populer digunakan adalah lignosulfonates.
2. OIL BASE MUD (OBM)
• Oil-Based Mud (OBM), dapat berupa lumpur di mana base fluid-nya berasal dari turunan produk hidrokarbon seperti Minyak Diesel. Penggunaan OBM dapat disebabkan karena beberapa alasan, seperti: – Untuk meningkatkan lubrikasi – Meningkatkan ikatan lempung
• OBM juga lebih tahan terhadap panas, tanpa menguraikan sifat lumpur.
3. GASEOUS DRILLING FLUID
• Udara: Udara dimampatkan dan dipompa ke dalam lubang melalui annulus atau melalui drill string.
• Udara/Air: Hampir sama seperti di atas, di mana air ditambahkan untuk menambah viskositas, untuk membersihkan lubang, agar didapatkan pendinginan dan/atau untuk mengontrol debu.
• Udara/Polimer: Adalah formulasi khusus secara kimiawi, seringnya berupa jenis polimer tertentu yang ditambahkan ke dalam air + udara, dicampur sedemikian rupa agar didapatkan kondisi khusus. Polimer yang umum digunakan adalah busa.
Synthetic-based fluid (SBM)
• SBM adalah lumpur di mana base fluid-nya berbahan dasar Minyak Sintetik. SBM paling banyak digunakan pada pekerjaan pengeboran lepas pantai, karena memiliki sifat2 yang sama dengan OBM, tetapi tingkat toxicity-nya lebih rendah daripada OBM. Hal ini sangat penting, karena Pengeboran Offshore berada pada ruang yang terbatas dan tertutup.
JENIS-JENIS ZAT ADDITIVE • Bentonite: nama batuan untuk mineral montmorilonite, umumnya
ditambahkan kedalam air tawar untuk mendapatkan sifat-sifat lumpur yang alamni dari lempung murni;
• Attapulgite: merupakan salah satu jenis mineral lempung yang ditambahkan pada Salt-Water-Based Muds;
• Barite : Adalah nama mineral untuk kimia barium sulfate, memiliki nilai specific gravity yang tinggi, ditambahkan untuk memperberat lumpur; Pb dan Fe juga sering digunakan untuk melengkapi susunan kimianya;
• Chrome lignosulfonates: Adalah pengencer kimia yang saat ini sering digunakan untuk menurunkan viskositas lumpur;
• Polymers: adalah molekul hidrokarbon rantai panjang yang berfungsi sebagai peningkat viskositas lumpur;
KELEBIHAN - KEKURANGAN
LUMPUR BOR – AIR (CLEAN WATER)
BENTONITE/POLYMER
Lumpur Bor - Biopolimer
OBM
SHALE SHAKER
DRYER
DIAGRAM ALIR LUMPUR
MUD TANK SEDIMENTATION
Mud Pits dan Mud Pumps
Mud Pit