Analisa Lumpur Pemboran

PENDAHULUAN I.

SISTEMATIS PEMBORAN

Sistim pemboran putar (rotary drilling) saat ini sudah maju sedemikian rupa. Diawal sistim rotary drilling Lumpur dimaksudkan untuk mengangkat serbuk bor (cuttings) dari dasar sumur ke permukaan saja. Tetapi dengan majunya teknologi, Lumpur mempunyai banyak fungsi dalam dunia pemboran dalam mengatasi problemaproblema pemboran. Lumpur bor merupakan cairan yang berbentuk lumpur, dibuat dari percampuran zat cair, zat padat dan zat kimia. Zat cair disini sebagai bahan dasar agar lumpur yang terjadi dapat dipompakan. Zat padat ada dua macam yaitu untuk memberikan kenaikkan berat jenis dan untuk membuat lumpur mempunyai kekentalan tertentu. Sedangkan zat kimia dapat berupa zat padat maupun zat cair yang bertugas untuk mengontrol sifat-sifat lumpur agar sesuai dengan yang dinginkan. Sifat-sifat lumpur harus disesuaikan dengan kondisi lapisan yang akan ditembus. Karena lapisan-lapisan atau formasi-formasi yang akan ditembus atau dilalui oleh lumpur adalah bermacam-macam atau berubah-ubah, maka kita selalu mengubah-ubah sifat lumpur dengan menambahkan zat kimia yang sesuai. Untuk itu sifat-sifat lumpur harus selalu diukur, baik lumpur yang mau masuk ke dalam lubang maupun lumpur yang baru keluar dari dalam sumur. Di tinjau dari zat cair pembentuk lumpur, maka lumpur pemboran dapat dibedakan menjadi dua, yaitu air dan minyak. Lumpur berfasa air atau water base mud, mempunyai fase yang kontinu adalah air. Sedangkan lumpur berfase minyak mempunyai fasa yang kontinu adalah minyak. Pada lumpur berfasa minyak kalau terdapat air, fasa airnya merupakan fasa yang teremulsi. Lumpur ini lebih dikenal dengan Emulsion mud atau Oil in water emulsion mud atau disebut juga dengan Inverts Mud.

STT MIGAS BALIKPAPAN

1

II.

FUNGSI LUMPUR BOR

Sekarang lumpur mempunyai fungsi bermacam-macam, yaitu: 1. Mengangkat cuttings dari dasar lubang ke permukaan. 2. Menahan dinding lubang agar jangan runtuh selama pemboran berlangsung. 3. Melumasi dan mendinginkan bit dan rangkaian pemboran. 4. Mengontrol tekanan formasi. 5. Menahan cuttings dan material pemberat selama sirkulasi berhenti agar jangan turun. 6. Sebagai media logging. 7. Sebagai media informasi. 8. Sebagai tenaga penggerak. 9. Menahan sebagaian berat rangkaian pemboran. Pemboran menghasilkan lubang dan serpih bor (cuttings). Cuttings harus diangkat ke permukaan segera mungkin dan sebersih mungkin dari dasar lubang. Dengan jalan mensirkulasikan lumpur dari permukaan ke dalam lubang sumur dan kembali ke permukaan, cuttings akan terangkat disaat lumpur berjalan dari dasar lubang ke permukaan. Selama pemboran berlansung dihindari agar dinding lubang jangan runtuh. Kalau runtuh maka rangkaian pemboran akan terjepit. Ini merupakan problema dalam dunia pemboran. Lumpur membentuk lapisan pada dinding lubang dan lumpur memberikan tekanan ke dinding lubang. Dengan ini maka dinding lubang dapat terhindar dari keruntuhan buat sementara. Untuk lubang yang sudah cukup dalam dinding lubang cenderung untuk runtuh, sehingga harus dipasang casing. Bit yang selalu bersentuhan dengan formasi disaat sedang membor, akan cepat aus bila tidak ada yang mendinginkan. Dengan adanya sirkulasi lumpur maka bit akan didinginkan . Lumpur juga bertindak sebagai pelumas, sehingga putaran dari rangkaian pemboran akan lebih baik.

STT MIGAS BALIKPAPAN

2

Formasi yang ditembus mempunyai tekanan. Adakalanya tekanan formasi tinggi dan adakalanya pula tekanan formasi lemah. Bila tekanan formasi tinggi, lumpur harus dapat melawan tekanan tersebut, sehingga tidak ada aliran fluida dari formasi, kalau tidak maka akan terjadi blowout. Sebaliknya bila tekanan formasi adalah rendah, maka tekanan yang diberikan oleh lumpur harus dikurangi pula agar formasi tidak pecah. Disaat menambah drill pipe atau saat mencabut rangkaian sirkulasi dari lumpur dihentikan, cutting yang berada dalam perjalanan di annulus menuju permukaan juga akan berhenti. Disaat ini lumpur harus dapat menahan cutting tersebut agar jangan turun ke dasar lubang, sebab kalau turun, cutting akan menjepit rangkaian pemboran. Dalam memperkirakan karakteristik formasi sering menggunakan logging listrik. Lumpur disini bertindak sebagai pengantar aliran listrik dari peralatan logging yang diturunkan kedalam lubang sumur ke formasi yang diselidiki. Dengan demikian dapat dikatakan lumpur sebagai media logging. Lumpur yang menghantarkan suatu informasi dari lapisan yang tembus, yaitukarena cutting merupakan lapisan yang ditembus. Selain dari itu lumpur dapat memberikan informasi bahwa telah terjadi kick (gejala sebelum blowout) pada sumur tersebut. Oleh sebab itu maka lumpur dapat disebut sebagai media informasi. Diwaktu pembelokan lubang pada pemboran berarah, digunakan suatu alat yang disebut dengan dyna drill. Rangkaian pemboran disini tidak berputar, hanya bitlah yang berputar . Tenaga untuk memutar berasal dari lumpur. Untuk lebih memberikan gambaran tentang fungsi lumpur. liat gambar berikut. Lumpur memberikan gaya yang apung, menurut hukum Archimedes benda yang berada dalam cairan akan berkurang beratnya sebesar zat cair yang dipisahkan benda tersebut. Jadi rangkaian pemboran dalam lumpur akan berkurang beratnya.

STT MIGAS BALIKPAPAN

3

III KOMPONEN LUMPUR BOR. Lumpur terdiri dari tiga kelompok komponen, antara lain :  Zat Cair.  Zat Padat.  Zat Kimia. Ketiga kelompok komponen ini dicampur sedemikian rupa sehingga didapatkan lumpur pemboran yang sesuai dengan keadaan formasi yang akan ditembus.  Zat Cair Lumpur Bor Zat cair dari lumpur bor merupakan fasa dasar dari lumpur, yang mana dapat berupa air atau minyak. Dapat berupa air tawar maupun air asin, hal ini tentu disesuaikan dengan lokasi setempat, manakah yang mudah didapat, dan juga disesuaikan dengan formasi yang akan ditembus. Kalau fasa cair itu berupa minyak yang sudah diolah (refined oil). Minyak ini harus mempunyai sifat: o Anniline Number yang tinggi. Anniline number merupakan suatu angka yang menunjukkan kemempuan untuk melarutkan karet. Makin tinggi aniline number suatu minyak maka kemampuan melarutkan karet makin kecil. Dalam operasi pemboran minyak peralatan yang dilewati lumpur berupa karet , seperti pada pompa lumpur, packer, plug untuk penyemenan dan lain-lain. o Flash Point yang tinggi. Flash point adalah suatu angka yang menunjukkan dimana minyak akan menyala. Makin rendah flash point suatu minyak, maka penyalaan akan cepat terjadi, atau minyak akan cepat terbakar. Pour Point yang rendah. o Pour point adalah suatu angka yang menunjukkan pada temperature berapa minyak akan membeku. Jadi kita tidak menginginkan Lumpur cepat mambeku. STT MIGAS BALIKPAPAN

4

o Molekul minyak yang stabil, dengan kata lain tidak mudah terpecah-pecah. o Mempunyai bau serta flourescensi yang berbeda dengan minyak mentah (crude oil). Kalau tidak demikian maka akan sulit nanti untuk menyelidiki apakah minyak berasal dari bahan dasar lumpur.  Zat Padat Lumpur Bor. Zat padat lumpur bor ada dua macam, yaitu: i. Reactive Solid. ii. Inert Solid.  Reactive Solid. Padatan yang bereaksi dengan zat cair lumpur bor disebut dengan reactive solid. Padatan ini membuat Lumpur menjadi kental atau berbentuk koloid. Sebagai contoh dalam kehidupan sehari-hari sebagai reactive solid adalah susu. Susu bila dicampurkan dengan air akan membuat air susu yang berbentuk koloid. Dalam Lumpur bor yang bertindak sebagai reactive solid adalah botonite. Yang mana bila bontonite bercampur dengan air maka terbentuk Lumpur bor yang berbentuk koloid. Air yang bercampur dengan bontonite ini adalah air tawar. Bila sebagai bahan dasar air laut maka sebagai reactive solid adlah attapulgite, dalam attapulgite dapat bereaksi dengan air asin maupun dengan air tawar.  Inert Solid. Inert solid merupakan padatan yang tidak bereaksi dengan zat cair Lumpur bor. Dalam kehidupan sehari-hari pasir yang diaduk dengan air kalau kita diamankan beberapa saat, akan turun ke dasar bejana dimana kita mengaduknya. Disini pasir disebut dengan inert solid. Di dalam Lumpur bor inert solid berguna untuk menambah berat atau berat jenis dari Lumpur, yang tujuannya untuk menahan takanan dari formasi. Sebagai contoh yang umum digunakan sebagai inert solid dalam Lumpur bor adalah barite. STT MIGAS BALIKPAPAN

5

IV. SIFAT LUMPUR. Sifat-sifat dari Lumpur bor diatur sedemikian rupa sehingga tidak minimbulkan problema diwaktu pemboran berlansung. Kalau selama pemboran berlangsung terjadi perubahan sifat-sifat dari Lumpur maka dilakukan perbaikan-perbaikan dengan segera dengan menambahkan zat-zat kimia. Sifat-sifat Lumpur bor tersebut adalah sebagai berikut: 1. Berat jenis (Mud Weight). 2. Viskositas (Viscosity). 3. Gelstrength. 4. Water Loss. 5. Sand Content. 6. CL Content. 7. Resistivity. 4.1.

Berat Jenis. Berat jenis Lumpur bor (mud weight) sangat besar pengaruhnya dalam

mengontrol tekanan formasi. Sebab dengan menaikkan berat jenis Lumpur bor maka tekanan Lumpur akan naik pula. Hal ini diperlukan dalm hal formasi bertekanan tinggi. Seperti disebutkan dalam halaman sebelumnya barite merupakan padatan yang umum digunakan untuk menaikkan berat jenis Lumpur bor. Selain dari barite adalah sebagai berikut: a. Galena. b. Ilmenite. c. Ottawa Sand. Umumnya juga dalam dunia pemboran berat jenis Lumpur dinyatakan dalam bentuk Specific Gravity (SG). Specific Gravity adalah perbandingan berat jenis Lumpur bor dengan berat jenis air tawar.

STT MIGAS BALIKPAPAN

6

Secara matematis dinyatakan sebagai berikut:

SG =

γ ……………………………………………………………………….(1) γw

Dimana : SG

=

γ

= Berat jenis Lumpur bor, berat per vol.

γw

Specific Gravity, tanpa satuan.

=

Berat jenis air tawar, yang biasanya adalah 8.33 pound per gallon, atau 1.0 gr/cc, atau 1.0 kg/1 ltr.

Dalam merencanakan selalu harus dibuat berat jenis dari Lumpur memberikan tekanan hidrostatis Lumpur yang lebih besar dari tekanan formasi yang akan ditembus. Hubungan berat jenis Lumpur dengan tekanan hidrostatis adalah sebagai berikut: Ph = γ

h

………………………………………………………………….(2)

Dimana: Ph = tekanan hidrostatis Lumpur bor untuk kedalam h.

Ini merupakan persamaan yang umum. Dilapangan sering di pakai persamaan: Ph = 0.052. γ. h

…………………………………………………………(3)

Dimana: Ph = dalam satuan psi, dan h dalam satuan ft, serta berat jenis Lumpur

dalam

satuan ppg. 0.052 merupakan factor konversi yang dapat dicari sebagai berikut: lb

Ph = gal x ft x =

7.48 gal ft 2 x ft 3 144 in 2

7.48 lb 144 in 2

STT MIGAS BALIKPAPAN

7

= 0.0519 psi, dibulatkan menjadi

0.052 psi.

Catatan : 1 ft3 = 7.48 gal 1 ft2 = 144 in2 Rumus lapangan untuk mencari tekanan hidrostatis yang lain adalah : Ph =

γ xh 10

…………………………………………………………………(4)

Dimana Ph dalam suatu ksc, berat jenis dalam satuan gr/cc dan h dalam meter. Faktor konversi 10 dapat dicari seperti cara di atas. Tekanan Pfr

Ph

Kedalaman Gb- 5. Gambaran tekanan hidrostatis vs kedalaman

Contoh soal : Gradient tekanan formasi adalah 0.55psi/ft. safety untuk kelebihan adalah

STT MIGAS BALIKPAPAN

8

Berapakah berat jenis Lumpur yang diberikan. Penyelesaian : Tekanan formasi adalah 0.55 psi/ft x D ft = 0.55 D psi Tekanan hidrostatis

1.08 x 0.05 D psi = 0.594 psi 0.594 D psi = 0.052 x γ x D ft

γ

= 11.42 ppg

Tekanan formasi dapat dinyatakan dalam bentuk gradient tekanan. Pf

= Gf x D …………………………………………………....(5)

Dimana : Pf

= tekanan formasi, psi.

Gf = gradient tekanan formasi, psi/ft. D

= kedalaman, ft. Untuk gradient tekanan formasi antara 0.433 psi/ft sampai dengan 0.465

psi/ft, formasi dikatakan bertekanan normal. Bila gradient tekanan lebih besar dari 0.465 psi/ft, formasi bertekanan abnormal, dan lebih kecil dari 0.433 psi/ft bertekanan sub normal. Tekanan hidrostatis Lumpur yang diberikan oleh Lumpur harus melebihi tekanan formasi. Kelebihan ini berkisar antara 2% sampai dengan 10% dari tekanan formasi. Kalau lebih besar lagi, harus jangan lebih besar dari tekanan rekah formasi. Karena bila tekanan Lumpur lebih besar dari tekanan rekah formasi, formasi akan rekah. Jadi tekanan hidrostatis Lumpur harus berada diantara tekanan rekah formasi dan tekanan formasi. Untuk lebih jelasnya lihat gambar berikut, yang mana dapat dilihat tekanan hidrostatis Lumpur berada diantara tekanan rekah dan tekanan formasi untuk setiap kedalaman sumur.

STT MIGAS BALIKPAPAN

9

4.1.1. Pengukuran Berat Jenis Lumpur Bor. Di lapangan berat jenis Lumpur bor diukur dengan menggunakan suatu alat yang disebut dengan Mud Balance. Bagian-bagian dari Mud Balance adalah sebagai berikut : i. Mangkok beserta tutupnya (cup). ii. Lengan bersekala (balance arm). iii. Anak timbangan (rider). iv. Gelas pengatur level (level glass). v. Penyangga (base and fulcrum). Prosedur pengukuran berat jenis adalah sebagai berikut :  Isi mangkok sampai penuh dan tutup. Pastikan bahwa ada Lumpur yang keluar dari lubang penutup, supaya pasti dalam mangkok betul-betul penuh berisi Lumpur.  Tutup lubang mangkok dengan jari, cuci Lumpur yang ada pada penutup dan lengan mud balance. Ini agar Lumpur yang ditimbang betul-betul yang berada dalam mangkok.  Letakkan diatas penyangga. Atur rider sampai posisi lengan betulbetul horizontal.  Baca berat jenis Lumpur yang ditunjukkan oleh rider. Pada lengan bersekala dapat terbaca berat jenis dalam satuan ppg, ataupun dengan satuan gr/cc. Juga ada yang menyatakan SG dari Lumpur. Peralatan ini harus dikalibrasi secara periodik, cara melakukan kalibrasi adalah sebagai berikut : 1.

Isi mangkok dengan air tawar.

2.

Tutup dan bersihkan.

3.

Tepatkan rider pada angka 8.33 ppg atau 1.0 gr/cc.

STT MIGAS BALIKPAPAN

10

4.

Atur anak timah yang terdapat pada ujung lengan sampai posisi lengan betul-betul level (mendatar).

Gambar-6. •

Cup (Cangkir).

•

Balance Arm (lengan bersekala)

•

Rider (Anak timbangan)

•

Level Glass (Gelas pengatur level)

•

Tutup cangkir

•

Pengatur kalibrasi.

Mud Balance

4.1.2. Perhitungan Berat Jenis Lumpur. Sebagaimana dijelaskan pada halaman-halaman sebelumnya, Lumpur dibuat dari zat cair ditambah dengan zat padat serta dikontrol oleh penambahan zat kimia. Kalau Lumpur yang dibuat dari air tawar ditambah dengan bentonite, berlaku suatu volume sebagai berikut : Vw + Vbt =

Vm …………………………………………..…….(7)

STT MIGAS BALIKPAPAN

11

Dimana : Vw

= volume air

Vbt =

volume bentonite

Vm =

volume Lumpur yang terjadi.

Untuk jelasnya liat pada gambar berikut. Disitu terlihat dua kondisi. Kondisi komponen lumpur yang diperlihatkan terpisah antara air dan bentonite, dengan arti kata lumpur belum diaduk, dan yang kedua yang sudah menjadi lumpur.

Bentonite

Lumpur

Air

(1)

(2)

Gb-7. Gambaran lumpur air dengan bentonite. Persamaan berat, juga berlaku disini. Gw +

Gbt

=

Gm ………………………………………….….(8)

Dimana : Gw = berat air Gbt = berat bentonite Gm = berat Lumpur yang terjadi. Persamaan berat dapat diubah bentuknya menjadi : Vw γ w + Vbt γ bt = Vmγ m

STT MIGAS BALIKPAPAN

……………………………(9)

12

Dimana : γw = berat jenis air tawar, biasanya 8.33 ppg atau 1.0 gr/cc

γbt = berat jenis bentonite

γ m = berat jenis Lumpur yang terjadi. Contoh soal : Buatlah suatu Lumpur bentonite dari air tawar. Bila berat jenis bentonite adalah 21.6ppg. Berapa volume bentonite dan air yang harus disediakan agar didapat 2000 bbl Lumpur yang mempunyai berat jenis 10 ppg.

Penyelesaian : Dari persamaan 7, maka : Vw + Vbt = 2000

Vw = 2000 – Vbt

Dari persamaan (9), (2000 – Vbt) 8.33 + Vbt (21.6) = 2000 (10) Vbt = 251.7 bbl Vbt = 2000 – 251.7 = 1748.3 bbl. Jadi untuk soal diatas diperlukan bentonite 251.7 bbl, dan air sebanyak 1748.3 bbl. Umumnya bentonite dinyatakan dalam jumlah sack, satu sack bentonite adalah 94 lb. Sehingga untuk contoh soal diatas jumlah bentonite yang diperlukan adalah : lb

= 521.7 bbl x 21.6 gal x =

42 gal sack x bbl 94 lb

251.7 x 21.6 x 42 sack 94

= 2429.17 sack = 2430 sack STT MIGAS BALIKPAPAN

13

Apabila berat jenis Lumpur perlu dinaikan maka ditambahkan barite kedalamnya. Lihat gambar berikut :

Barite Lumpur yang terjadi

Lumpur Lama

Gb-8. Gambaran menaikkan berat jenis Lumpur.

Lumpur lama dan barite yang ditambahkan tampak pada kondisi pertama, dan Lumpur baru yang terjadi dilihat/tampak pada kondisi yang kedua. Bila volume Lumpur lama adalah Vm1, dengan berat jenis m1. Volume barite yang ditambahkan adalah Vbr, dengan berat jenis br. Lumpur yang terjadi dengan volume Vm2 dan berat jenisnya m2. Analog dengan persamaan sebelumnya berlaku persamaan: Vm1 + Vbr = Vm2 ……………………………………(10) Dan Vml γ ml +Vbr γ br = Vm2 γ m 2

Contoh soal : Bila Lumpur pada soal sebelumnya dinaikkan berat jenisnya menjadi 12 ppg, berapa sack barite yang harus ditambahkan?

(1 sack barite 100 lb, SG 4.3 )

Berapa volume Lumpur yang terjadi ? Penyelesaian : Menurut persamaan 10. 2000 +

Vbr = Vm2

STT MIGAS BALIKPAPAN

14

Sesuai dengan persamaan 11. 2000 (10) +

Vbr (4.3 x 8.33) = (2000 +

Vbr) 12

2000 (12 −10)

Vbr = ( 4.3 x 8.33 −12)

Vbr =

167.93 bbl

Barite yang ditambahkan, 13 lb

42 gal

= 167.93 bbl x 4.3 x gal x bbl sack

= 252639.31 lb x 100 lb = 2526.38 sack = 2527 sack. Volume Lumpur yang terjadi adalah

= 2000 + 167.9 = 2167.9 bbl

Dalam perhitungan Lumpur sering juga dilakukan perhitungan tentang prosentase padatan dalam bentuk volume atau dalam prosentase berat padatan dalam Lumpur. Prosentase volume padatan dalam Lumpur adalah :

% Vol solid =

Vs x 100 % ………………………………………….(12) Vm

Dimana Vs adalah volume padatan yang ada dalam lumpur. Sedangkan prosentase berat padatan dalam lumpur :

% Brt solid =

Vs γ s x 100% …………………………………….(13) Vm

STT MIGAS BALIKPAPAN

15

Kalau digabung persamaan (12) dengan (13) maka, γs % Brt Solid = % vol solid x m …………………………………(14) γ

4.2. Viskositas Lumpur Bor. Secara fisika viskositas dikatakan merupakan tahanan terhadap aliran yang disebabkan adany gesekan antar partikel dari fluida yang mengalir. Pada Lumpur bor seiring dengan yang disebutkan diatas dikatakan bahwa viskositas Lumpur merupakan tahanan terhadap aliran Lumpur disaat bersirkulasi, yang mana disebabkan oleh pergerakan antar partikel-partikel dari Lumpur bor. Viskositas menyatakan kekentalan dari Lumpur bor, dimana viskositas Lumpur memegang peranan dalam pengangkatan serbuk bor ke permukaan. Makinkental Lumpur, maka pengangkatan cuttings makin baik. Kalau Lumpur tidak cukup kental maka pengangkatan cuttings kurang sempurna, dan akan mengakibatkan cuttings tertinggal di dalam ludang dan dapat menyebabkan rangkaian pemboran akan terjepit. Akan tetapi bila Lumpur bor mempunyai viskositas yang besar sekali maka dapat mengakibatkan problema pula dalam operasi pemboran. Akibat viskositas Lumpur yang tinggi adalah sebagai berikut : a. Cuttings terutama pasir sukar dilepaskan dipermukaan. Sehingga pasir akan ikut lagi bersirkulasi ke dalam lubang. Hal ini akan mengakibatkan berat jenis Lumpur naik, tekanan sirkulasi Lumpur naik, dan mengakibatkan formasi pecah. Selain dari itu kita kenal bahwa pasir mempunyai sifat yang mengikis (abrasive). Kalau pasir terikut lagi bersirkulasi maka peralatan-peralatan yang dilaluinya akan cepat rusak karena terkikis oleh pasir. b.

Dengan naiknya viskositas Lumpur maka pressure loss akan naik pula, hal ini akan menyebabkan bertambah besar daya pemompaan karena pemompaan yang naik.

c.

Viskositas Lumpur yang besar akan mengundang blowout dikarenakan oleh terjadinya swab effect dan squeeze effect disaat mencabut dan menurunkan rangkaian pemboran.

STT MIGAS BALIKPAPAN

16

d.

Viskositas yang besar akan memperbesar torsi disaat melakukan pemboran, dan akan memperlambat laju pemboran.

Melihat kerugian-kerugian yang ditimbulkan oleh viskositas yang terlalu tinggi atau terlalu rendah, maka melakukan pengukuran-pengukuran viskositas secara periodik, diwaktu Lumpur mau masuk ke dalam sumur maupun Lumpur yang kembali dari dalam lubang. Peralatan-peralatan untuk mengukur viskositas adalah sebagai berikut : i.

Marsh Funnel.

ii.

Fann VG Meter.

iii.

Stormer Viskositas.

4.2.1. Marsh Funnel Viskositas yang diukur menggunakan marsh funnel adalah viskositas relatif .dimana dibandingkan viskositas Lumpur dengan viskositas air tawar. Peralatan-peralatan yang dipakai untuk menentukan atau mengukur viskositas dengan cara marsh funnel adalah sebagai berikut: 

Corong (Funnel)



Cangkir (cup)



Stopwatch Mud dimasukkan ke dalam corong sebanyak 1500 cc, dan tutup ujung

corong dengan jari. Masukkan ke dalam cangkir sambil menghidupkan stopwatch. Setelah volume Lumpur didalam cangkir mencapai 946 cc, matikan stopwatch. Waktu mulai stopwatch dihidupkan sampai volume Lumpur mencapai 946cc didalam cangkir dicatat sebagai viskositas dari Lumpur. Satuan yang digunakan adalah detik. Peralatan yang digunakan diatas perlu dikalbrasi dengan mengunakan air tawar. Bila dengan cara yang sama dengan menggunakan viskoitas Lumpur didapatkan viskositasnya 26detik= 0.5 detik, dinyatakan bahwa peralatan adalah pada corong ada

STT MIGAS BALIKPAPAN

17

yang tersumbat. Dalam operasi pemboran viskositas Lumpur yang baik berkisar antara 36 sampai dengan 45 detik marsh funnel. 4.2.2. Fan VG Meter Fan VG Meter maupun Storner viscometer merupakan alat yang digunakan uantuk mengukur viskositas plastic dari limpur bor. Prinsipnya adalah berapa torsi yang dihasilkan bila Lumpur diaduk dengan kecepatan tertentu. Masukan Lumpur kedalam tabung, rotor sleeve ditenggelamkan ke dalam Lumpur. Putar sleeve ebesar 600 RPM sampai jarum pembacaan menunjukan angka yang konstan, dan dicatat angkanya. Kemudian lakukan pula untuk putaran 300 RPM. Selisih pembacaan dengan putaran 600 RPM dan 300 RPM merupakan viskositas plastic dari Lumpur. Dalam operasi pemboran sering kali viskositas dari Lumpur naik, hal ini dikarenakan oleh :  Flukulasi  Padat tertentu banyak di dalam Lumpur Diwaktu menembus formasi clay ataupun formasi yang batuannya berupa padatan yang relative, viskositas akan naik. Ini disebabkan oleh bertambah besarnya daya tarik menarik atau gaya tarik menarik antar partikel didalam lumpur, sehingga air semakin terjebak, inilah yang disebut Flokulasi. Selain dari itu Flokulasi terjadi juga akubat lumpur terkontaminasi oleh gypsum, anhydrite atau semen. Bila menenbus lapisan formasi begini, kita harus tambahkan bahan-bahan kimia untuk menurunkan viskositas yang disebut dengan Thinner. Banyaknya padatan yang terdapat tidak relative dapat meneikan viskositas lumpur, karena padatan yang relative terikat oleh padatan yang relative. Kalau kenaikan viskositas karena hal ini maka penggulanganya adalah dengan penambahan air ke dalam lumpur.

STT MIGAS BALIKPAPAN

18

Jadi kalau kita memperkirakan formasi yang akan ditembuss akan menaikan maka harus menambahkan bahan secara periodik (bahan untuk menurunkan viskositas), diwaktu menembus formasi tersebut. Bahan-bahan yang dikelompokkan kedalam thinner adalah sebagai berikut : 1. Solid Acid Pyro Phosphate 2. Sodium Tetra Phosphate 3. Sodium Hexa Metha Phosphate 4. Quebracho 5. Myrthan 6. Spersene (chrome ligni sulfonate) 7. Processed Lignite 8. Calcium Ligno Sulfonate 9. Chrome Lignite 10. Alkaline Tannnate Kalau viskositas limpur bor terlalu kecil maka dapat ditambahkan : 1. Bentonite 2. Sodium Carboxy Methyl Cellulose (CMC) 3. Attapulgite 4. Kapur 5. Semen 6. Minyak 4.3. Gelstrenght Diwaktu Lumpur bersirkulasi besaran yang berperan adalah viskositas. Sedangkan diwaktu sirkulasi berhenti yang memegang peran adalah Gelstrength. Lumpur akan mengagar atau menjadi gel saat tidak ada sirkulasi. Hal ini disebabkan oleh gaya tarik menarik antara partikel-partikel padatan Lumpur. Gaya mengagar inilah yang disebut dengan Gelstrength. Diwaktu Lumpur berhenti melakukan sirkulasi, Lumpur harus memiliki Gelstrength yang dapat menahan cuttings

STT MIGAS BALIKPAPAN

19

dan material pemberat Lumpur agar jangan turun. Akan tetapi kalau gelstrength terlalu tinggi akan menyebabkan terlalu berat kerja Lumpur untuk memulai sirkulasi kembali. Walaupun pompa mempunyai daya yang kuat pompa tdak boleh memompakan Lumpur debgan daya yang besar. Karena Formasi bisa Pecah. Misalnya sirkulasi berhenti disaat penggantian bit. Agar formasi idak pecah di dasar lubang, maka sirkulasi dilakukan secara bertahap. Dan sebelum melakukan Sirkulation Rotary table diputar terlebih dahulu untuk memecah gel. Tahap-tahap yang bisa dilakukan adalah sebagai berikut : 

Turunkan rangkaian sepertiga kedalaman, lakukan sirkulasi dengan memutar rotary terlebih dahulu.

 

Kemudian lakukan hal yang sama untuk dua per tiga kedalaman. Yang terakhir lakukan hal yang sama bila bit sudah mencapai hamper kedasar lubang.

Mudah –mudahan dengan cara begitu gel sudah pecah dan tenaga yang diperlukan untuk sirkulasi kembali dari Lumpur tidak begitu besar. Dan Formasi tidak Pecah. Gelstrength dapat diukur dengan menggunakan Stormer Viscosimeter, dengan cara sebagai berikut :  Masukkan Lumpur kedalam lubang, aduk dengan kecepatan tinggi selama 10 detik.  Diamkanselama 10 detik, adula lagi dengan kecepatan 3 rpm, awasi kenaikan pembacaab sampai jarum bergetar.  Pembacaan merupakan gelstrength Lumpur untuk 0menit dengan satuan lb/100 ft2.  Aduk lagi Lumpur dan diamkan selama 10 menit.  Putar lagi sleeve 3 rpm, dan lakukan pembacaan seperti diatas, dan laporkan sebagai gelstrength sepuluh menit.

STT MIGAS BALIKPAPAN

20

Dengan menggunakan shearometer, gelstrength Lumpur dapat juga ditentukan. Masukkan shearometer kedalam Lumpur dengan posisi tegak secara bebas sampai sekala berapa shearometer bisa masuk, ini menunjukan gelstrength Lumpur boryang dinyatakan dalam satuan lb/100ft. Ini merupakan gelstrength Lumpur untuk nol menit. Untuk gelstrength 10 menit adalah sebagai berikut : •

Setelah Lumpur diaduk didiamkan selama 10 menit, kemudian lakukan pengukuran seperti diatas. Hasilnya merupakan gelstength 10 menit, dalam satuan lb/100ft2.

4.4. Yield Point Yield point merupakan angka yang menunjukan shearing stress yang diperlukan untuk mensirkulasikan Lumpur kembali. Dengan kata lain Lumpur tidak akan dapat bersirkulasi sebelum diberikan shearing stress sebesar Yield Point. Yield point sangat penting diketahui untuk perhitungan hidrolika Lumpur. Dimana yield point mempangaruhi kehilangan tekanan diwaktu Lumpur bersirkulasi. Untuk menentukan yield point Lumpur bor dapat digunakan stomer viscometer ataupun Fann VG Meter. Caranya adalah sebagai berikut: Sama seperti pengukuran viskositas plastic dari Lumpur dimana dicatat hasil pembacaan setelah diputar dengan 600 rpm dan 300 rpm. Selisih dari pembacaan 300 rpm dengan viskositas plastic adalah point dari Lumpur. Viskositas plastik, gelstrength dan yield point dari lumpur dikelompokan sebagai sifat rheologi ari lumpur. 4.5. Filtration Loss Sebagai mana disebutkan pada halaman-halaman sebelumnya, bahwa Lumpur terdiri dari komponen padat dan komponen cair. Karena pada umumnya dinding lubang sumur mempunyai pori-pori, komponen cair dari lumpurakan masuk ke dalam dinding lubang bor. Zat cair yang masuk ini disebut dengan filtrat. Padatan dari lumpur akan menempel pada permukaan dari dinding lubang. Bila padatan yang menempel ini sudah

STT MIGAS BALIKPAPAN

21

cukup menutuppori-pori dinding lubang maka cairan yang masuk ke dalam formasi dinding lubang juga berhenti. Bila cairan lumpur yang masuk kedalam formasi dinding lubang sumur akan menyebabkan akibat-akibat negatif. Diwaktu penyemenan mud cake yang tebal kalau tidak terkikis akan menyebabkan ikatan semen dengan dinding lubang tidak baik. Hal ini akan menyebabkan adanya channling semen. Oleh sebab itu filtration loss perlu dibatasi. Dimana selalu dilakukan pengukuran-prngukuran tentang filtration loss dan mud cake Lumpur bor. 4.5.1. Pengukiran filtration Loss dan Mud Cake Alat yang mengukur filtration loss dan mud cake yang umum adalah standart filter press. Pralatan-pralatannya adalah sebagai berikut :  Mud cup  Gelas ukur  Tabung sumber tekanan  Kertas saringan Mud cup mempunyai komponen-komponen sebagai berikut : 

Tutup atas yang mempunyai pressure inlet tempat masukannya tekanan



Cell, yang merupakan tempat Lumpur yang diukur



Penutup bawah

Cara pengukuran filtration loss adalah sebagai berikut:  Isi mud cup dengan Lumpur, tututp  Hubungkan dengan summer tekanan. Umumnya tekanan yang diberikan adalah 100 psi  Biarkan 30 menit  Baca filtrate yang terpampang pada gelas ukur  Buka mud cup dan ukur cake yang terbentuk diatas kertas saringan

STT MIGAS BALIKPAPAN

22

Agar filtration loss dan mud cake tidak membuat problema maka dibatasi filtration loss maksimum 6.5 cc., dan tebal mud cake maksimal 2mm.  Pregelatinized starch  Sodium corboxy methyl cellulose  Sodium poly crylate  Non fermenting starch  Minyak V. JENIS LUMPUR BOR Penamaan Lumpur bor berdasarkan bahan dasar pembutannya. Sehingga jenis Lumpur bor dapat dikelompokkan sebagai berikut :  Water Base Mud  Oil Base Mud  Emulsion Mud 5.1. Water Base Mud Bila bahan dasar atau komponen cair dari Lumpur adalah air, maka Lumpur disebut dengan Water base Mud. Air yang digunakan dapat berupa air tawar maupun air asin. Lumpur yang mempunyai bahan dasarnya air tawar disebut dengan Fresh Water Mud. Dan bila air asin Lumpurnya disebut dengan Salt Water Mud. Fresh waterMud dapat dibedakan sebagai berikut :  Natural Mud  Spuld Mud  Bentonite Treated Mud  Phosphate Treated Mud  Organic Colloid Treated Mud  Red Mud

STT MIGAS BALIKPAPAN

23

5.2. Oil Base Mud Sebagai fasa yang continue atau sebagai bahan cair dari 5%. Kalau air yang ada dalam oil base lebih besar dari 5%, maka sifat dari Lumpur tidak stabil. Oleh sebab itu bila menggunakan oil base mud, diperlikan tangki yang tertututp, agar kalau hujan ataupun embun malam hari tidak akan berubahkesetabilan sifat dari Lumpur. Penggunaan oil base mud ini baru dilaksanakan apabila water base mudtidak sanggup menghadapi problema yang ada. Sebagai contoh diwaktu menembus formasi yang sangat sensitive terhadap air, misalnya formasi shale. Formasi shale runtuh terus walaupun sudah dirawat dengan penambahan zat-zat kimia. Lumpur diganti dengan oil base mud, karena minyak tidak merupakan cairan yang diisap oleh formasi shale. Lumpur ini mahal harganya, oleh sebab itu seperti dikatakan diatas Lumpur ini digunakan kalau keadaan memaksa. Kerugian lain yang mungkin timbul, adalah dari api. Karena Lumpur ini agak mudah terbakar. Kebaikan lain dari Lumpur ini adalah sebagai berikut :  Water loss atau filtration loss kecil  Mud cake tipis  Torsi serta pelumasan baik 5.3. Water In Oil Emulsion Mud Fasa yang continue pada Lumpur ini adalah minyak, dan air merupakan fasa yag teremulsi. Air bisa mencapai 30% volume. Adanya air cukup besar dalam Lumpur ini akan mengurangi bahaya api. Agar emulsi yang terbentuk akan baik, maka ditambahkan juga zat-zat kimia yang disebut dengan emulsifier BAB II DENSITAS, SAND CONTENT DAN PENGUKURAN KADAR MINYAK PADA LUMPUR BOR 2.1. TUJUAN PERCOBAAN 1. Mengenal material pembentuk lumpur pemboran serta fungsi-fungsi utamanya. 2. Menentukan densitas lumpur pemboran dengan menggunakan alat mud balance.

STT MIGAS BALIKPAPAN

24

3. Menentukan kandungan pasir dalam lumpur pemboran. 4. Mengetahui besarnya kadar pasir (%) yang terkandung dalam lumpur pemboran. 5. Menentukan kadar minyak dan padatan yang terdapat dalam lumpur pemboran (emulsi). 6. 2. 2. DASAR TEORI 2.2.1. Densitas Lumpur Lumpur sangat besar peranannya dalam menentukan berhasil tidaknya suatu pemboran, sehingga perlu diperhatikan sifat-sifat dari lumpur tersebut, seperti densitas, viskositas, gel strength, atau filtration loss. Komposisi dan sifat-sifat lumpur sangat berpengaruh pada pemboran. Perencanaan casing, drilling rate dan completion dipengaruhi oleh lumpur yang digunakan saat itu. Densitas lumpur bor merupakan salah satu sifat lumpur yang sangat penting, karena peranannya berhubungan langsung dengan fungsi lumpur bor sebagai penahan tekanan formasi. Adanya densitas lumpur bor yang terlalu besar akan menyebabkan lumpur hilang ke formasi (lost circulation), apabila densitasnya terlalu kecil akan menyebabkan kick (masuknya fluida formasi ke lubang sumur). Maka densitas lumpur harus disesuaikan dengan keadaan formasi yang akan dibor. Densitas lumpur dapat menggambarkan gradien hidrostatis dari lumpur bor dalam psi/ft. Tetapi dilapangan biasanya dipakai satuan ppg (pound per gallon). Asumsi-asumsi : 1. Volume setiap material adalah additive : Vs + Vml = Vmb ……………………………………(2 – 1) 2. Jumlah berat adalah additive, maka : ds x Vs + dml x Vml = dmb x Vmb …………(2 – 2) Keterangan : Vs

= volume solid, bbl. Vml

= volume lumpur lama, bbl

Vmb

= volume lumpur baru, bbl

ds

= berat jenis solid, ppg

STT MIGAS BALIKPAPAN

25

dml dmb

= berat jenis lumpur lama, ppg = berat jenis lumpur baru, ppg

Dari persamaan (1) dan (2) didapat : Vs =

(dmb − dml) x Vml …………………………(2 – 3) (ds − dmb)

• Karena zat pemberat (solid) beratnya adalah : Ws = Vs x ds Bila dimasukkan kedalam persamaan (2 – 3) Ws =

(dmb − dml) x (ds x Vml) ………………(2 – 4) (ds − dmb)

• % volume solid : Vs (dmb − dml) x 100 = x 100 …………….(2 – 5) Vmb (ds − dml)

• % berat solid : ds x Vs ds (dmb − dml) x 100% = x 100 ……… (2 – 6) dmb x Vmb dml (ds − dml)

Maka bila yang digunakan sebagai solid adalah barite dengan SG=4,3, untuk menaikkan densitas dari lumpur lama seberat dml ke lumpur baru sebesar dmb setiap bbl lumpur lama memerlukan berat solid, Ws sebanyak : Ws = 684 x

(dmb − dml) ………………………….(2 – 7) (35,8 − dmb)

Keterangan : Ws = berat solid / zat pemberat, kg barite/bbl lumpur. Sedangkan jika yang digunakan sebagai zat pemberat adalah bentonit dengan SG =2,5 maka untuk tiap barrel lumpur diperlukan : Ws = 398 x

(dmb − dml) ……………………..…...(2 – 8) (20,8 − dmb)

Dimana Ws = kg bentonite / bbl lumpur lama. 2.2.2.

Sand Content

Tercampurnya serpihan-serpihan formasi (cutting) ke dalam pemboran akan membawa pengaruh pada operasi pemboran. Serpihan-serpihan pemboran yang biasanya

STT MIGAS BALIKPAPAN

26

berupa pasir akan dapat mempengaruhi karakteristik lumpur yang disirkulasikan, dalam hal ini akan menambah densitas lumpur yang telah mengalami sirkulasi. Bertambahnya densitas lumpur yang tersirkulasi ke permukaan akan menambah beban pompa sirkulasi lumpur. Oleh karena itu setelah lumpur disirkulasikan harus mengalami proses pembersihan terutama menghilangkan partikel-partikel yang, masuk ke dalam lumpur selama sirkulasi. Alat-alat ini, yang biasanya disebut “Conditioning Equipment”, adalah: •

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

•

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

• Desander Fungsinya untuk membersihkan lumpur dari partikel-partikel padatan yang berukuran kecil yang bisa lolos dari shale shaker. • Desilter Fungsinya sama dengan desander, tetapi desilter dapat membersihkan lumpur dari partikel-partikel yang berukuran lebih kecil.

Penggambaran sand content dari lumpur pemboran adalah merupakan prosen volume dari partikel-partikel yang diameternya lebih besar dari 74 mikron. Hal ini dilakukan melalui pengukuran dengan saringan tertentu. Jadi rumus untuk menentukan kandungan pasir (sand content) pada lumpur pemboran adalah : n =

Vs x 100 Vm

…………………………..…………(2 – 9) Dimana : n

= kandungan pasir

Vs = volume pasir dalam lumpur Vm = volume lumpur

STT MIGAS BALIKPAPAN

27

2.3. ALAT DAN BAHAN 2.3.1 Alat 1. Mud Balance. 2. Retort kit. 3. Multi Mixer. 4. Wetting agent. 5. Sand Content set. 6. Gelas Ukur 500 cc 2.3.2 Bahan 1. Barite. 2. Bentonite 3. Air Tawar (Aquadest)

Gb. 2.1 Mud Balance

STT MIGAS BALIKPAPAN

28

Gb. 2.2 Retort kit

Gb. 2.3 Sand Content set.

2.4.

PROSEDUR PERCOBAAN

STT MIGAS BALIKPAPAN

29

2. 4. 1. Densitas Lumpur 1. Mengkalibrasi peralatan mud balance sebagai berikut : o Membersihkan peralatan mud balance. o Mengisi cup dengan air sampai penuh, lalu ditutup dan dibersihkan bagian luarnya. Mengeringkan dengan kertas tissue. o Meletakkan kembali mud balance pada kedudukan semula. o Rider ditempatkan pada skala 8,33 ppg. o Mencek pada level glass, bila tidak seimbang, mengatur calibration screw sampai seimbang. 2. Menimbang beberapa zat yang digunakan, sesuai petunjuk asisten. 3. Menakar air 350 cc dan dicampur dengan 22.5 gr bentonite. Caranya air dimasukkan ke dalam bejana, lalu dipasang pada multi mixer dijalankan, selang beberapa menit setelah dicampur, bejana diambil dan mengisi cup mud balance dengan lumpur yang telah dibuat. 4. Cup ditutup dan lumpur yang melekat pada dinding bagian luar dan tutup

cup

dibersihkan sampai bersih. 5. Meletakkan balance arm pada kedudukannya semula, lalu mengatur rider hingga seimbang. Membaca densitas yang ditunjukkan oleh skala. 6. Langkah 5 diulang untuk komposisi campuran yang diberikan oleh asisten. 2.4.2

Sand Content

1. Mengisi tabung gelas ukur dengan lumpur pemboran dan tandai. Menambahkan air pada batas berikutnya. Menutup mulut tabung dan kocok dengan kuat. 2. Menuangkan campuran tersebut ke saringan. Biarkan cairan mengalir keluar melalui saringan. Menambahkan air kedalam tabung, kocok dan tuangkan kembali ke saringan. Mencuci pasir yang tersaring pada saringan untuk melepaskan dari sisa-sisa lumpur yang melekat. 3. Memasang funnel tersebut pada sisi atas dari sieve. Dengan perlahan-lahan balik rangkaian peralatan tersebut dan masukkan ujung funnel kedalam gelas ukur. Hanyutkan pasir kedalam tabung dengan menyemprotkan air melalui saringan hingga

STT MIGAS BALIKPAPAN

30

semua pasir tertampung ke dalam gelas ukur.Biarkan pasir mengendap. Dari skala yang ada pada tabung, baca prosen volume dari pasir yang mengendap. 4. Mencatat sand content dari lumpur dalam prosen volume. 2.4.3

Penentuan Kadar Cairan Tapisan

1. Mengambil himpunan retort keluar dari insulator block, keluarkan mud chamber dari retort. 2. Mengisi upper chamber dengan steel wall. 3. Mengisi mud chamber dengan lumpur dan menempatkan kembali tutupnya, membersihkan lelehan lumpurnya. 4. Menghubungkan mud chamber dengan upper chamber, kemudian menempatkan kembali ke dalam insulator. 5. Menambahkan setetes wetting agent pada gelas ukur dan menempatkan di bawah kondensator. 6. Memanaskan lumpur sampai tak terjadi kondensasi lagi yang ditandai dengan matinya lampu indikator. 7. Mencatat dan menghitung : -

% volume minyak = ml minyak x 10

-

% volume air = ml air x 10

-

% volume padatan = 100 – (ml minyak + ml air) x 10

-

Gram minyak = ml minyak x 0,8

-

Gram lumpur = lb/gall x 1,2

-

Gram padatan = gram lumpur – (gram minyak + gram air)

-

Ml padatan = 10 – (ml minyak + ml air)

-

Specific gravity padatan rata-rata = gram padatan / ml padatan

-

% berat padatan = Gram padatan / gram lumpur) x 100

STT MIGAS BALIKPAPAN

31

2. 5. PERHITUNGAN 1. Densitas : Lumpur dasar

: 350 ml air + 22,5 Bentonite

Densitas lumpur dasar + 1 gr barite

: 8,65 ppg

2. Sand Content : Penambahan pasir sebesar 8.5 gr menghasilkan sand content 0.25 % 3. Kadar cairan lapisan : Volume minyak

: 0,3 ml

Volume air

:9

% volume minyak

: 0,3 ml x 10 = 3%

% volume air

:9

% volume padatan gr minyak : ml minyak x 0.8

ml

ml x 10 = 90% : 100- (90+3)= 7%

= 0.3ml x 0.8 = 0.24 gram

gr lumpur : lb/gallon lumpur x 1.2

= 8.6 lb/gall x 1.2 = 10.32 gram

gr padatan : gr lumpur – (gr minyak + gr air) = 10.32 – (0.24 + 9) = 1.08 gr ml padatan : 10 – (ml minyak + ml air)

=10 – (0,3ml +9 ml) = 0.7 gram

SGpadatan rata-rata : gr padatan / ml padatan

=

% berat padatan

=

STT MIGAS BALIKPAPAN

1.08 gram = 1.54 0.7 ml  1.08   ×100% = 10.47%  10,32 

32

2.6. HASIL PERCOBAAN 2.6.1 Data dan Gambar Grafik Tabel 2.1. Data Densitas, Sand Content, Dan Pengukuran Kadar Minyak Lumpur Bor (Additive Barite)

Add

LD Plug

Air,cc

Bento nite gr

Berat

Bari ρ te

ppg

Sand

Kdr

Kdr

Kdr

Kdr

Pasir

Content

Solar

Oil

Pdtn,

air,

(gr)

(%)

(ml)

(%)

(%)

(ml)

A

350

22.5

gr 0

B

350

22.5

1

8.6

1.5

0.25

1.5

1

14

C

350

22.5

2

8.7

2

0.25

2

1

29.31 7.3

D

350

22.5

3

8.7

2.5

0.25

2.5

1

25.34 7.7

F

350

22.5

4

8.7

3

0.25

3

1.5

17.44 8.4

G

350

22.5

5

8.7

3.5

0.25

3.5

2

34.95 7.4

H

350

22.5

6

8.7

4

0.25

4

2

22.86 7.6

I J

350 350

22.5 22.5

7 8

8.73 8.79

4.5 5

0.2 0.25

4.5 5

2 2.3

11.03 9 15.02 8.57

STT MIGAS BALIKPAPAN

8.5

1

0.25

1

1

6.2

9.6 8.5

33

Tabel 2.2. Data Densitas, Sand Content, & Pengukuran Kadar Minyak Lumpur Bor (Additive Air)

LD Bent Plug

Air,c onite ,

K

350

gr 22.5

L

350

M

Ad d

ρ

Air

ppg

cc

Berat

Sand

Kdr

Kdr

Kdr

Kdr

pasir

Cont

Solar

Oil

Pdtn,

air,

(gr)

(%)

(ml)

(%)

(%)

(ml)

2

8.65

5.5

0.25

5.5

2

25

7.3

22.5

3

8.7

6

0.2

6

1

23

7.6

350

22.5

4

8.7

6.5

0.25

6.5

2

12.26 9

N

350

22.5

5

8.6

7

0.22

7

2

13

8.6

O

350

22.5

6

8.83

7.5

0.27

7.5

1

25

6.5

P

350

22.5

7

8.5

8

0.3

8

2.5

20

7.75

R

350

22.5

8

8.65

8.5

0.25

8.5

3

10.47 9

S T

350 350

22.5 22.5

9 10

8.65 8.65

9 9.5

1 0.5

9 9.5

2 2

20.54 6.6 25.5 7.2

2.7. PEMBAHASAN

STT MIGAS BALIKPAPAN

34

Dalam operasi pemboran, densitas lumpur sangat penting karena salah satu fungsinya sebagai penahan tekanan formasi. Densitas merupakan berat per satuan volume. Besarnya densitas lumpur harus disesuaikan dengan keadaan formasi untuk mencegah serendah mungkin terjadinya lost circulation dan kick, serta mengoptimalkan laju penembusan. Pengukuran densitas dilakukan dengan alat Mud Balance, yang awalnya telah dikalibrasi dengan aquadest (8.33 ppg). Dari percobaan yang dilakukan, didapatkan densitas lumpur 8.6 ppg. Faktor yang mempengaruhi pengukuran densitas dengan menggunakan peralatan Mud Balance antara lain : 1.

Pengadukan yang merata

2.

Kebersihan dari peralatan Mud Balance

3.

Berat per volume komponen penyusun lumpur

4.

Isi lumpur dalam mud balance harus mewakili lumpur yang dibuat Salah satu fungsi dari lumpur pemboran adalah menahan tekanan formasi. Karena

lumpur memiliki densitas juga memiliki tekanan hidrostatik sehingga diharapkan tekanan hidrostatik lumpur (Ph) sama dengan tekanan formasi (Pf). Grafik Penambahan Barite vs Densitas, terlihat adanya kecenderungan untuk meningkat. Hal itu menunjukkan bahwa penambahan Barite akan menambah densitas dari lumpur. Sehingga Barite dapat dikatakan sebagai additive yang berfungsi menambah densitas dari lumpur dan secara langsung mempengaruhi tekanan hidrostatik dari lumpur yang dinyatakan dengan persamaan : Ph = 0.052 x ρ x h Dimana : Ph

= Tekanan Hidrostatik, psi/ft

ρ

= densitas lumpur, ppg

h

= kedalaman, ft

Sedangkan pada grafik Penambahan air Vs Densitas ada kecenderungan stabil menurun, hal itu menunjukkan bahwa penambahan air dapat menurunkan densitas lumpur. Dalam percobaan Sand Content, penambahan 3,5 gr pasir didapatkan % sand content sebesar 0.25. Semakin tinggi nilai sand content dari lumpur pemboran, artinya

STT MIGAS BALIKPAPAN

35

semakin besar pula akumulasi pasir yang terdapat dalam lumpur tersebut. Berarti, semakin banyak pasir yang ditambahkan, maka akan menaikkan sand content dan densitas dari lumpur pemboran. Hanya saja, bila pasir yang bersifat korosif terakumulasi dalam jumlah banyak akan menimbulkan masalah pada peralatan produksi, pompa, maupun bit, berupa korosi. Untuk mengantisipasi hal tersebut, biasanya digunakan sand control yang berfungsi untuk menghalangi pasir masuk ke dalam sumur pemboran. Percobaan penentuan kadar tapisan dengan menggunakan retort kit, dilakukan dengan cara menganalisa lumpur pemboran, dengan memasukkan lumpur tersebut ke dalam mud chamber, dan diletakkan ke insulator. Kemudian memanaskan lumpur tersebut sampai gelas ukur terisi filtrat. Dari percobaan diperoleh kadar minyak 3 % dan kadar air 9 ml dengan penambahan solar pada lumpur sebanyak 8.5 ml dan satu tetes emulsifying agent, berat padatan yang diperoleh dalam prosen sebesar 10.47 %. Dalam retort kit ada steel wall yang berfungsi sebagai pemanjang jalannya uap sehingga terjadi kondensasi yang sempurna.

2.8. KESIMPULAN 1. Dari percobaan didapat :

STT MIGAS BALIKPAPAN

36

2.

o

Densitas lumpur

= 8.65

ppg

o

Volume minyak

= 0.3

ml

o

Volume air

=9

ml

o

% volume air

= 90

%

o

% volume padatan = 22

%

o

% volume oil

%

o

% berat padatan

o

gram minyak

o

gram lumpur

= 10,32 ppg

o

gram padatan

= 1.08

gr

o

ml padatan

= 0.25

ml

o

Sand Content

= 0.25

=3

= 10.47 % = 0,24

gr

Lumpur pemboran berfungsi sebagai penahan tekanan formasi. Densitas yang besar menghasilkan tekanan hidrostatik yang besar. Begitu pula sebaliknya, jika tekanan hidrostatik lebih besar dari pada tekanan formasi, maka akan terjadi lost circulation. Sedangkan apabila tekanan hidrostatik lebih kecil dari tekanan formasi, maka akan terjadi “kick” (masuknya fluida formasi ke dalam lubang bor).

3.

Pada umumnya bahan dasar lumpur, antara lain : a) Air

: Merupakan bahan dasar.

b) Bentonite : Bahan dasar lumpur yang berasal dari clay. c) Barite 4.

: Bahan pemberat.

Densitas lumpur harus disesuaikan dengan keadaan formasi yang akan dibor agar dapat melakukan fungsinya secara optimal.

5.

Densitas lumpur yang terlalu besar akan menyebabkan lumpur pemboran hilang ke formasi (lost circulation), dan apabila terlalu kecil akan menyebabkan masuknya fluida formasi ke lubang bor (kick).

6.

Penambahan additive dapat menambah/ mengurangi densitas lumpur. Penambahan Barite dapat menaikkan densitas, sedangkan penambahan air menurunkan densitas lumpur.

STT MIGAS BALIKPAPAN

37

7.

Semakin tinggi prosentase sand content, semakin besar pula akumulasi pasir yang terdapat dalam lumpur tersebut.

Jawaban Soal Modul 1. Diketahui hasil percobaan sebagai berikut: Komposisi Lumpur

Densitas (ppg) 8,65 8,70 8,75 8,75 8,80

Lumpur dasar LD+2 gr Barite LD+5 gr Barite LD+10 gr CaCO3 LD+15 gr Barite

Sand content (%) 0,5 0,5 0,5 0,75 0,75

Dilihat dari hasil percobaan diatas, Barite dan CaCO 3 mempunyai fungsi yang sama, yaitu sebagai additive (material pemberat) yang digunakan untuk meningkatkan densitas lumpur. CaCO3 biasanya digunakan pada lumpur dasar minyak (oil base mud), sedangkan Barite untuk water base mud. 2. Jika saya bekerja sebagai mud engineer pada suatu operasi pemboran, maka material yang akan saya pilih adalah barite, karena kandungan pasirnya kecil, inert solid, dan ekonomis untuk meningkatkan densitas lumpur. 3. Diketahui :

ρm 1 (ρ air )

SG Bentonite Ditanya : Solusi :

= 8,33 ppg = 2,6

SG Barite = ? ρm 2 (ρ lumpur )

= ρair x SG Bentonite = 8,33 x 2,6

= 21,658 ppg

ρm 2 − ρm1 ρm1 × SG Barite − ρm 1

Vs Vm1

=

0,5

= 8,33 × SG Barite − 8,33

4,165 x SGBarite SGBarite

STT MIGAS BALIKPAPAN

21,658 − 8,33

= 13,328 + 4,165 = 4,2

38

4. Ya, termasuk API Barite Sebab, API Barite, SG = 4,2 (min) 5. Pengukuran kadar pasir dilakukan karena kandungan pasir membawa pengaruh pada operasi pemboran. Serpih-serpih pemboran yang biasanya berupa pasir akan dapat mempengaruhi karakteristik Lumpur yang disirkulasikan, Dalam hal ini akan menambah densitas Lumpur yang telah mengalami sirkulasi. Jika densitas lumpur bertambah, maka beban sirkulasi lumpur akan bertambah juga. Cara untuk mengatasi masalah dalam operasi pemboran dengan membersihkan lumpur yang telah disirkulasikan dengan conditioning equipment yang terdiri dari shale shaker, degasser, desander, dan desilter. 6. Hematite mempunyai harga SG antara 4,9–5,3 sedangkan Ilminite dari 4,5–5,11 dengan kekerasan masing-masing 2 kali lebih besar dari Barite. Kelebihan kedua additive tersebut yaitu akan cenderung meningkatkan filtrat loss dan mud cake, selain itu dengan SG yang lebih besar dibanding Barite, maka additive ini dapat menaikkan densitas lebih besar. Kekurangan kedua additive tersebut yaitu komplain pengotoran/ perubahan warna yang serius pada kulit dan pakaian yang disebabkan penurunan dalam penggunaan Hematite sebagai material pemberat. 7. Galena mempunyai SG sekitar 7,5 dan dapat digunakan untuk membuat Lumpur dengan densitas yang lebih dari 19 ppg. Material ini jarang digunakan sebagai density control additive dan hanya digunakan untuk masalah pemboran khusus karena SG Galena tinggi sehingga meningkatkan densitas mencapai >19 ppg. Apabila Galena digunakan pada kondisi standard, maka akan mengakibatkan terjadinya Loss Circulation. Oleh karena itu, Galena hanya digunakan dalam situasi darurat misalnya saat terjadi kick, dimana untuk mengatasinya perlu menaikkan densitas Lumpur. Dalam hal ini Galena digunakan sebagai material pemberat.

8. Diketahui :

Vml

= 200 bbl

dml

= 11 ppg

dmb

= 11,5 ppg

STT MIGAS BALIKPAPAN

39

1 ppg

= 0,12 gr/cc

dbarite

= 4,2 gr/cc = 4,2 gr/cc x 1 ppg/0,12 gr/cc = 35 ppg.

Ditanya : Ws (jumlah Barite) dlm lb = ? Solusi :

Ws =

dmb − dml × (ds × Vml) dl − dmb

Ws =

11.5 −11 × (35lb/gal × 200bbl × 4.2gal/bbl) 35 −1.5

Ws = 625.53 lb

BAB III PENGUKURAN VISKOSITAS DAN GEL STRENGTH 3.1. TUJUAN PERCOBAAN 1. Menentukan viskositas relatif lumpur pemboran dengan menggunakan Marsh Funnel. STT MIGAS BALIKPAPAN

40

2. Menentukan viskositas nyata (apparent viscosity), plastic viscosity, yield point, dan gel strength lumpur pemboran dengan menggunakan Fann VG Meter. 3. Memahami rheology lumpur pemboran. 4. Memahami efek penambahan thinner dan thickener pada lumpur pemboran. 3.2. DASAR TEORI Viskositas dan gel strength merupakan bagian yang pokok dalam sifat rheology fluida pemboran. Pengukuran sifat-sifat rheology fluida pemboran sangat penting mengingat efektifitas pengangkatan cutting merupakan fungsi langsung dari viskositas. Sifat gel pada lumpur juga penting pada waktu round trip yaitu saat operasi pemboran dihentikan sementara untuk mengganti bit misalnya. Gel strength menunjukkan kemampuan fluida untuk menahan cutting dalam waktu tertentu agar tidak mengendap. Viskositas dan gel strength merupakan sebagian dari indikator baik tidaknya suatu lumpur. Rheology dari lumpur pemboran ini mengikuti model rheology Bingham Plastic, untuk fluida non-newtonian ini merupakan model yang paling sederhana. Fluida nonnewtonian adalah fluida yang mempunyai viskositas yang tidak konstan, bergantung besarnya shear rate yang terjadi. Fluida non-newtonian memperlihatkan yield stress suatu jumlah tertentu dari tahanan dalam yang dibutuhkan agar fluida mengalir seluruhnya. Viskositas yang diukur dengan marsh funnel adalah waktu dalam detik yang dibutuhkan oleh 0,9463 liter fluida untuk mengalir keluar dari corong marsh funnel. Untuk fluida non-newtonian data yang didapat dari marsh funnel tidak dapat memberikan gambaran lengkap dari rheology suatu fluida, maka biasa digunakan untuk membandingkan fluida yang baru dengan kondisi sekarang.

Viskositas plastik (plastic viscosity) sering kali digambarkan sebagai bagian dari resistensi untuk mengalir yang disebabkan oleh friksi mekanik. Yield point adalah bagian resistensi untuk mengalir yang merupakan akibat dari gaya tarik-menarik antar partikel,

STT MIGAS BALIKPAPAN

41

gaya ini disebabkan oleh muatan-muatan pada permukaan partikel terdispersi dalam fasa fluida. Gel strength dan yield point adalah gaya tarik-menarik dalam suatu sistem lumpur jika gel strength adalah gaya tarik-menarik yang statik, maka yield point merupakan gaya tarik-menarik pada suatu keadan dinamik. 3.2.1. Penentuan Harga Shear Stress Dan Shear Rate Harga shear stress dan shear rate yang masing-masing dinyatakan dalam bentuk penyimpangan skala penunjuk (dial reading) dan RPM motor, harus diubah menjadi harga shear stress dan shear rate dalam satuan dyne/cm 2 dan detik1 agar diperoleh harga viskositas dalam satuan cp (centipoise). Adapun persamaan tersebut sebagai berikut : γ : 1.074 RPM................................................................(3 – 1) τ : 5.077 C.....................................................................(3 – 2) dimana :

γ

: shear rate, sekon -1

τ

: shear stress, dyne/cm2

C

: dial reading, derajat

RPM : revolution per minute dari rotor. 3.2.2. Penentuan Harga Viskositas Nyata (Apparent Viscosity) Viskositas nyata (µa) untuk setiap harga shear rate dihitung berdasarkan : τ

µa = γ ×100 ..................................................................(3 – 3) µa =

(300 × C) ...............................................................(3 – 4) RPM

3.2.3. Penentuan Plastic Viscosity Dan Yield Point Untuk menentukan plastic viscosity (µ p) dan yielt point (Yp) dalam fielt unit digunakan persamaan Bingham Plastic berikut : τ 600 −τ 300

µp = γ 600 −γ 300 .........................................................(3 – 5) Dengan memasukkan persamaan (1) dan (2) kedalam persamaan (5) didapat : µp = C600 – C300..............................................................(3 – 6)

STT MIGAS BALIKPAPAN

42

Yb = C300 - µp.................................................................(3 – 7) Dimana : µp Yb

= plastic viscosity, cp = yielt point Bingham, lb/100 ft2

C600 = dial reading pada 600 RPM, derajat C300 = dial reading pada 300 RPM, derajat 3.2.4. Penentuan Harga Gel Strength Harga gel strength dalam 100 lb/ft 2 diperoleh secara langsung dari pengukuran dengan alat Fann VG. Simpangan skala penunjuk akibat digerakkannya rotor pada kecepatan 3 RPM, langsung menunjukkan harga gel strength 10 detik atau 10 menit dalam 100 lb/ft2. 3.3. PERALATAN DAN BAHAN  Peralatan : 1. Marsh Funnel. 2. Timbangan. 3. Gelas ukur 500 cc. 4. Fann VG Meter. 5. Mud Mixer. 6. Cup Mud Funnel.  Bahan : 1. Bentonite. 2. Air tawar (aquadest).

STT MIGAS BALIKPAPAN

43

Gb. 3.1 Marsh Funnel.

Gb. 3.2 Fann VG Meter.

STT MIGAS BALIKPAPAN

44

Gb. 3.3 Mud Mixer.

3.4. PROSEDUR PERCOBAAN 3.4.1. Membuat Lumpur Prosedur pembuatan lumpur sama dengan prosedur pembuatan lumpur pada percobaan satu. Komposisi lumpur yang akan dibuat ditentukan oleh asisten. 3.4.2. Cara Kerja Dengan Marsh Funnel 1.

Menutup bagian bawah marsh funnel dengan jari tangan. Tuangkan lumpur bor melalui saringan sampai menyinggung bagian bawah saringan (1,5liter).

2.

Setelah menyediakan bejana yang telah tertentu isinya (1 quart = 946ml) pengukuran dimulai dengan membuka jari tadi sehingga lumpur mengalir dan ditampung dalam bejana tadi.

3. Mencatat waktu yang diperlukan (detik) lumpur untuk mengisi bejana yang tertentu isinya tadi. 3.4.3. Mengukur Shear Stress Dengan Fann Vg 1.

Mengisi bejana dengan lumpur sampai batas yang ditentukan.

2.

Meletakkan bejana pada tempatnya, serta mengatur kedudukannya sedemikian rupa sehingga rotor dan bob tercelup ke dalam lumpur menurut batas yang telah ditentukan.

STT MIGAS BALIKPAPAN

45

3.

Menggerakkan rotor pada posisi High dan menempatkan kecepatan putar rotor pada kedudukan 600 RPM. Pemutaran terus dilakukan sehingga kedudukan skala (dial) mencapai keseimbangan. Mencatat harga yang ditunjukkan oleh skala.

4.

Pencatatan harga yang ditunjukkan oleh skala penunjuk setelah mencapai keseimbangan dilanjutkan untuk kecepatan 300, 200,100, 6 dan 3 RPM dengan cara yang sama seperti diatas.

3.4.4. Mengukur Gel Strength Dengan Fann Vg 1. Setelah selesai pengukuran shear stress, mengaduk lumpur dengan Fann VG pada kecepatan 600 RPM selama 10 detik. 2. Mematikan Fann VG, kemudian diamkan lumpur selama 10 detik. 3. Setelah 10 detik menggerakkan rotor pada kecepatan 3 RPM. Membaca simpangan maksimum pada skala penunjuk. 4. Mengaduk kembali lumpur dengan Fann VG pada kecepatan rotor 600 RPM selam 10 detik. 5. Mengulangi kerja diatas untuk gel strength 10 menit. (untuk gel strength 10 menit, lama pendiaman lumpur 10 menit). 3.5.PERHITUNGAN -

Waktu alir lumpur dalam Mursh Funnel = 62 detik

-

Pengukuran dengan Funn VG

-

Pengukuran Gel Strenght dengan Funn VG

-

1. Selama 10 detik

= 10

2. Selama 10 menit

=2

Plastic Viscosity (μp)

= C600 – C300 = 11 – 6 = 5 cp

-

Yield Point (Yp)

= C300 – μp =6–5

STT MIGAS BALIKPAPAN

46

= 1 lb/100ft² 3.6.

HASIL PERCOBAAN

3.6.1 Data dan Gambar Grafik Tabel 3.1 Pengukuran Viscositas dan Gel Strength Semua Plug

Lumpur Dasar Bentonit

Plug

Air

LD A B C D F G H I J

(ml) 350 350 350 350 350 350 350 350 350 350

e (gram) 22.5 22.5 22.5 22.5 22.5 22.5 22.5 22.5 22.5 22.5

K L M N O P R S T

350 350 350 350 350 350 350 350 350

22.5 22.5 22.5 22.5 22.5 22.5 22.5 22.5 22.5

MF addictive CMC-LV 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 Spersene 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5

(detik )

Fann VG PV

Yp

Gel Strength

34 37 39 37 48.6 48.6 62 55 58 73

6 5 10 6 7 7 14 11 10 12

2 5 5 8 14 16 12 18 12 24

10" 1 4 4 4 3 6 10 8 5 1

35 34 34 37 35 35.1 35.5 35.8 35

4.5 5 5 4 4 6 5 5 6

5 2.5 1 2 4 1 2 1 3

2 1.5 1 1 1 2 1 2 2

10' 4 13 21 19 19 12 23 25 19 27 8 5.5 3 3 2 4 2 1 7

3.7 PEMBAHASAN Dalam percobaan dengan menggunakan Mursh Funnel untuk mengukur viskositas kinematik lumpur dasar didapatkan waktu alir untuk penambahan 3.4 gr CMC pada

STT MIGAS BALIKPAPAN

47

lumpur dasar 35.5 detik. Waktu alir yang diukur menunjukkan kecepatan alir dari fluida pemboran dalam melewati Mursh Funnel yang menunjukkan viskositas kinematiknya. Pada percobaan pengukuran shear stress dengan alat Funn VG meter didapatkan data untuk lumpur dasar pada 300 RPM dial readingnya 6 dan pada 600 RPM dial readingnya 11, dengan viscositas plastic sebesar 5 cp. Dengan demikian dapat diamati bahwa penambahanCMC dapat menaikkan shear stress dan viscositas plastic karena tingkat viscositas kinematiknya tinggi., sedangkan penambahan spersene dapat menurunkan shear stress dan viscositas plastiknya karena tingkat viscositas kinematiknya rendah. Viscositas yang terlalu tinggi dapat menyebabkan penetration rate turun, pressure lost tinggi, sukar melepaskan gas dan cutting dari lumpur dipermukaan, sedangkan jika viscositasnya yang terlalu rendah dapat menyebabkan pengangkatan cutting tidak baik, material-material pemberat lumpur terendapkan sehingga akan terjadi penggerusan kembali oleh pahat yang mengakibatkan cepat tumpulnya mata pahat. Viscositas pada lumpur pemboran yang normal berkisar antara 36 – 45 detik. Dala percobaan diawali dengan mengkalibrasikan alat Marsh Funnel dengan air kemudian untuk mengukur viscositas relatif dari lumpur dasar juga mengukur viscositas relatif dari limpur yang telah dicampur dengan additive. Additive yang telah dicampurkan ke dalam lumpur dasar adalah spersene dan CMC. Dari hasil pencampuran dengan additive tersebut dapat dilihat (dari data percobaan) bahwa pencampuran lumpur dengan spersene yang berfungsi sebagai tinner(pemgencer) akan memprkecil harga viscositas relatif. Sedangkan pemcampuran CMC yang berfungsi sebagai thickiner (pengental) akan memperbesar harga viscositas relatif. Dalam pengukuran gel strenght dengan alat Funn VG meter didapatkan gel strenght untuk lumpur dasar sebesar 1 untuk 10 detik dan 2 untuk 10 menit. Dengan demikian zat additive CMC akan menaikkan gel strenght, sedangkan penambahan spersene akan menurunkan gel strenght terhadap lumpur dasarnya. Harga

gel

strenght

pada 10’ lebih besar dari gel strenght 10” karena dengan bertambahnya waktu pembentukan padatan dapat terjadi karena gaya tari-menarik antar partikel lebih banyak. Gel strenght yang terlalu kecil akan mengakibatkan terendapnya cutting/pasir pada saat sirkulasi berhenti, sedang gel strenght yang terlau tinggi mempersulit usaha pompa untuk memulai sirkulasi lagi.

STT MIGAS BALIKPAPAN

48

Pengukuran shear stress lumpur pemboran dilakukan dengan peralatan funn VG meter. Pengukuran ini dilakukan dengan memberikan putaran RPM terhadap lumpur yang akan di test dan membaca dial reading, dimana semakin kecil RPM yang diberikan maka semakin kecil pula simpangan yang terbaca pada dial reading, hal ini disebabkan karena sesuai dengan sifatnya yaitu apabila lumpur didiamkan maka partikel-partikel claynya akan menggumpal. 4.7. KESIMPULAN 1) Analisa yang dilakukan untuk lumpur pemboran yang diberi additive : )a Viskositas Relatif : ()1 300 RPM

=6

()2 600 RPM

= 11

)b Plastic Viscosity

= 5 cp

)c Yield Point

= 1 lb/100ft²

d) Gel Strength : i)

10”

=1

ii) 10’

=2

2) Penambahan CMC akan meningkatkan viskoitas, gel strength, shear stress, dan yield point. 3) Semakin lama Lumpur dasar + CMC didiamkan maka gel strengthnya akan meningkat. 4) Viskositas mempunyai hubungan yang setara dengan gel strength, densitas, dan tekanan hidrostatis Lumpur. JAWABAN MODUL No 1 2 3 4

μ

μ

YP

GS 10 “

GS 10”

Komposisi lumpur

relative

plastic

(lb/100ft

(lb/100ft

(lb/100ft

LD LD+2 gr dextrid LD+2,6 gr dextrid LD+3 gr bentonite

(cp) 52 61 50

(cp) 3,5 6 11 2

) 21,5 24 27 3,4

) 3 5 18 7

) 10 14 72 20

STT MIGAS BALIKPAPAN

49

5 1.

LD+9 gr bentonite

-

12

50

24

104

Dengan melihat data diatas, maksud penambahan dextrid kedalam Lumpur dasar dalah untuk merubah sifat rheologi fluida pemboran terutama dari Lumpur pemboran yaitu Lumpur dasar .Additive dextride yang ditambahkan berfungsi untuk meningkatkan viscositas dan gel strength dari Lumpur dasar sehingga efektifitas pengangkatan cutting di lubang bor seoptimal mungkun,sehingga tidak terjadi pengendapan pada dasar sumur yang dapat mengakibatkan kesukaran pada pemboran selanjutnya.

2.

Penambahan bentonite pada Lumpur dasar dapat mengakibatkan peningkatan gel strength dan penurunan viscositas serta yield point sehingga apabila gel strength terlalu besar maka Lumpur akan cepat

mengalami pergeseran dan dapat dan

meningkatkan pengendapan pada lubang sumur yang dapat menyulitkan sirkulasi Lumpur pada lubang sumur. 3.

Dari data diatas terlihat bahwa harga SG 10 menit selalu lebih besar dari SG 10 detik karena gel strength merupakan pembentukan padatan karena gaya tarik menarik antara plot-plt clay kalau didiamkan dan ini bukan sifat dalam aliran tapi dalam keadaan statis dimana clay dapat mengatur diri. Maka itu bertambahnya waktu akan meningkatkan gel strength. -

Relative viscosity (μrelative) ialah viskositas dari fluida Newtonian yang menunjukkan shear stress sama dengan shear rate.

-

Apparent viscosity (μp) ialah perbandingan antara shear stress dan shear rate yang tidak konstan,bervariasi terhadap shear stress.

-

Plastic viscosity (μp) ialah ukuran untuk menyatakan hambatan fluida untuk mengalir yang disebabkan oleh jumlah type dan ukuran dari prosentase padtan yang diberikan pada fluida, dinyatakan dalam dyne/sgcm.

-

Bingham yield point (Yb) ialah bagian dari resistensi untuk mengalir oleh gaya tarik menarik dari partikel yang dinamis. Gaya tarik menarik ini disebabkan oleh muatan-muatan pada permukaan partikel yang terdispersi dalam fasa fluida.

STT MIGAS BALIKPAPAN

50

BAB IV FILTRASI DAN MUD CAKE 4.1. TUJUAN PERCOBAAN 1. Mempelajari pengaruh komposisi Lumpur bor tehadap filtration loss dan mud cake. 2. Mengenal dan memahami alat-alatdan prinsip kerja Filter Press. 4.2.

DASAR TEORI Ketika terjadi kontak antara Lumpur pemboran dan batuan porous, batuan tersebut

akan bertindak sebagai saringan yang memungkinkan fluida dan partikel-partikel kecil melewatinya. Fluida yang hilang kedalam batuan disebut “filtrate”. Sedangkan lapisan partikel-partikel besar bertahan dipermukaan disebut “filter cake”. Proses filtrasi diatas

STT MIGAS BALIKPAPAN

51

hanya terjadi apabila terdapat perbedaan tekanan positif kearah batuan. Pada dasrnya ada 2 jenis filtaration yang terjadi selama pemboran yaitu static filtation dan dynamic filtration. Static filtration terjadi jika lumpur pemboran dalam keadaa diam, dan dynamic filtration terjadi ketika lumpur pemboran dalam keadaan disirkulasikan. Apabila filtration loss dan pembentukan mud cake tidak dikontrol, maka ia akan menimbulkan berbagai maslah, baik selama operasi pemboranmaupun dalam evaluasi formasi dan tahap produksi. Mud cake yang tipis akan merrupakan bantalan yang baik antara pipa dan permukaan lubang pemboran.mud cake yang tebal akan terjadi penyempitan lubang pemboran sehingga sulit diangkat dan diputar, sedangkan filtratnya akan menyusup ke formasi dan akan menyebabkan damage pada formasi. Dalam percobaan ini akan dilakukan pengukuran volume filtration loss dan tebal mud cake untuk static filtration. Standart prosedur yang digunakan adalah APIRP 13B untuk LPLT (low pressure low temperature). Lumpur ditempatkan dalam silinder sandar yang bagian dasrnya dilengkapi kertas saringan dan diberi tekanan sebesar 100 psi dengan lama waktu pengukuran 30 menit. Volume filtrate ditampung dengan gelas ukur dengan cubic centimeter (cc). Persamaan untuk volume filtrate dihasilkan dapat diturunkan dari persamaan darcy, persamaannya adalah sebagai berikut 1

Vf =

  cc 2  2k cm −1    A ∆ PT  µ      

Dimana : A : Filtration Area K : Permeabilitas Cake. Cc :Volume fraksi solid dalam mud cake. Cm: Volume fraksi solid dalam lumpur. P : Tekanan filtrasi. t

: Waktu filtrasi = viskositas filtrate.

Pembentukan mud cake dan filtration loss adalah 2 kejadian dalam pemboran yang berhubungan erat, baik waktu kejadiannya maupun sebab dan akibatnya. Oleh sebab itu maka pengukurannya dilakukan secara bersamaan.

STT MIGAS BALIKPAPAN

52

Persamaan yang umum digunakan untuk static filtration loss adalah : Q2 = Q1 x

t2  t  1

1

2   

Dimana : Q1 = fluida loss pada waktu t1 Q2 = fluida loss pada waktu t2

4.3. ALAT DAN BAHAN 4.3.1. Alat •

Filter Press

•

Mud Mixer

•

Stop watch

•

Gelas Ukur 50 cc

•

Filter Paper

4.3.2. Bahan •

Bentonite

•

Aquadest

•

PAC-L

•

Spresene

STT MIGAS BALIKPAPAN

53

Gb. 4.1 Filter Press

Gb. 4.2 Mud Mixer

4.4. PROSEDUR PERCOBAAN. 1.

Membuat lumpur : Memuat lumpur standar : 22,5 bentonite + 350 cc aquadest. Tambahkan additives sesuai dengan petunjuk assisten. Aduk selama 30 menit.

2.

Mempersiapkan alat filter press dan segera pasang filter paper serapat mungkin dan letakan gelas ukur dibawah slinder untuk menampung fluida filtrate

3.

Menuangkan campuran lumpur kedalam silinder dan segera tutup rapat. Kemudian alirkan udara dengan tekanan 100 psi.

4.

Segera mencatat volume filtrate sebagai fungsi dari waktu dengan stop watch. Interval pengamatan setiap menit pada 20 menit pertama, kemudian 5 menit untuk menit 20 selanjutnya. Catat juga volume filtrate pada menit 7,5.

STT MIGAS BALIKPAPAN

54

5.

Menghentikan penekanan udara, buangtekanan udara dengan silinder (bleed off) dan sisa lumpur dalam silinder dituangkan kembali kedalam breaker.

6.

Menentukan tebal mud cake yang terjadi dan ukur pH-nya

4.5. PERHITUNGAN - Tebal mud cake = 0.185 cm - PH

=9

- Volume filtrat

= 17 ml

 Lumpur Dasar I (LD + 7 gr PAC – L)

∑ Vabs − (n × V0 )

m=



Vcorr

= Vabs + (m√t)

to

= 5 +2.54(0)

= 0.5

t2

= 9.5 + 2.54 (1.414)

= 13.09

t4

= 11 + 2.54

= 16.08

t6

= 11.5 + 2.54 (2.449)

= 17.723

t7.5

= 12.3 + 2.54 (2.739)

= 19.26

t8

= 12.5 + 2.54 (2.828)

= 19.69

t10

= 13.2 + 2.54 (3.162)

= 21.23

t15

= 14 + 2.54

(3.87)

= 23.83

t20

= 16 + 2.54

(4.47)

= 27.35

t25

= 17 + 2.54

(5)

= 29.7

t30

= 18 + 2.54

(5.48)

= 31.92

Vtrue

= Vcorr - Vabs

to

=5

t2

= 13.09

–5

= 3.59

t4

= 16.08

– 11

= 5.08



∑ t

STT MIGAS BALIKPAPAN

=

140 − (11 × 5) = 2.54 33.414



(2)

-5

=0

55

t6

= 17.723 – 11.5

t7.5

= 19.26 – 12.3

= 6.96

t8

= 19.69 – 12.5

= 7.19

t10

= 21.23 – 13.2

t15

= 23.83 – 14

= 9.83

t20

= 27.35 – 16

= 11.35

t25

= 29.7 – 17

= 12.7

t30

= 31.92 – 18

= 13.95

No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

t 0 2 4 6 7.5 8 10 15 20 25 30

1/2

t 0 1.414 2 2.45 2.739 2.828 3.162 3.87 4.47 5 5.48

= 6.223

= 8.03

Vol.

Vol.

Absolute Abs 5 9.5 11 11.5 12.3 12.5 13.2 14 16 17 18

Koreksi Corr 5 13.09 16.08 17.723 19.26 19.69 21.23 23.83 27.35 29.7 31.92

Vol. True TRUE 0 3.59 5.08 6.223 6.96 7.19 8.03 9.83 11.35 12.7 13.95

4.6. HASIL PERCOBAAN

STT MIGAS BALIKPAPAN

56

4.6.1 Data dan Gambar Grafik Tabel 4.1 Pengukuran Filtrasi dan Mud Cake Semua Plug

LD A B C D F G H I J

Lumpur Dasar Air Bentonite (ml) (gram) 350 22.5 350 22.5 350 22.5 350 22.5 350 22.5 350 22.5 350 22.5 350 22.5 350 22.5 350 22.5

K L M N O P R S T

350 350 350 350 350 350 350 350 350

Plug

22.5 22.5 22.5 22.5 22.5 22.5 22.5 22.5 22.5

Addictive Spersene 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 PAC-VC 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5

Filter Press MC F L (ml) (mc) 29 0.135 31.5 0.12 23 0.22 25.6 0.15 24 0.15 22.9 0.22 27 0.15 23.5 0.15 22 0.15 23 0.2 18.5 17 18 17.5 17 15.5 17 14 16

0.2 0.3 0.3 0.15 0.34 0.175 0.185 0.18 0.225

PH 9 9 9 10 10 9 9 10 10 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9

4.7 PEMBAHASAN Apabila sirkulasi darilumpur pemboran telah mencapai dasar lubang bor dan telah terjadi kontak antara lumpur pemboran dengan batuan reservoir, maka batuan reservoir akan secara otomatis bertindak sebagai saringan dari lumpur pemboran serta partikel- partikel kecil yang mungkin terlarut pada lumpur bor. Keadaan batuan reservoir yang bertindak sebagai saringan bagi lumpur pemboran terjadi

karena

sifat

porosity

dari

batuan

reservoir

tersebut

sehingga

memungkinkan fluida untuk melewatinya yang disebut dengan “ filtrate”. Namun

STT MIGAS BALIKPAPAN

57

karena sifatnya sebagai saringan, dimana hanya fluida dan partikel tertentu yang dapat melewatinya maka terdapat sebagian partkel yang tertahan di bagian atas batuan yang disebut “ filter cake” . Pengukuran filtration loss dan mud cake harus fiukur setiap saat agar tidakterjadi masalah pada saat operasi pemboran maupun selama evaluasi formasi dan tahap produksi. Mud cake yang tipis akan merupakan bantalan yang baik antara pipa pemboran dan permukaan lubang bor. Sedangkan mud cake yang tebal akan terjepit pipa pemboran sehingga sulit untuk diangkat dan diputar. Pada percobaan kali ini, kita menggunakan peralatan filter press untyuk mengetahui besarnya filtration loss dari lumpur pemboran. Prinsip yang digunakan pada peralatan filter press adalah cup dari filter press tersebut diumpamakan sebagai batuan reservoir yang berpori dimana pada cup mud tersebut diberi saringan (filter paper) dan kemudian diberi tekanan udara sebesar 100 psia agar fluida lumpur tersebut dapat keluar dan diukur sebagai fungsi waktu dan juga nantinya akan terbentuk endapan (mud cake) pada filter paper dalam cup mud yang kemudian diukur ketebalannya . selain itu kita juga menentukan besarnya ph dari lumpur pemboran tersebut dengan menggunakan ph paper.

4.8 KESIMPULAN 1. Berdasarkan percobaan yang dilakukan didapatkan hasil sebagai berikut : - Volume filtrat (Lumpur dasar + spersene)

= 17

- Tebal Mud Cake (Lumpur dasar + spersene) =0.185 - PH (Lumpur dasar + spersene)

STT MIGAS BALIKPAPAN

ml cm

=9

58

2. Pengukuran filtration loss dan mud cake dilakukan agar tidak terjadi problem saat proses pemboran serta dalam evaluasi formasi dan tahap produksi. 3. Semakin besar filtration loss maka semakin tebal mud cake yang terbentuk pada dinding sumur. 4. Pembentukan dan tebal tipisnya mud cake tergantung dari factor tekanan, temperature, dan kedalaman. 5. Filtration yang besar dan mud cake yang tebal mengakibatkan formasi pecah dan terjepitnya rangkaian drill string. Jawaban Pertanyaan Modul : 1. Volume Spurt loss adalah volume filtrat yang hilang / tersaring kedalam lapisan partikel yang permeable sebelum terbentuknya mud cake. 2. Perbedaan terjadi mungkin karena perbedaan ketelitian dalam pengamatan. 3. Fungsi bentonite : •

Untuk meningkatkan kemampuan pembersihan lubang.

•

Untuk mengurangi filtrate ke formasi yang permeable.

•

Menghindari loss circulation.

•

Untuk membentuk filter cake yang tipis.

Fungsi penambahan quebracho dan dextrid : •

Mengurangi filtration loss.

•

Memperkuat mud cake yang terbentuk.

4. Ada hubungan antara jumlah filtrate yang dihasilkan dengan tebal mud cake yang terbentuk, dimana semakin besar filtrate yang hilang/keluar maka semakin besar mud cake yang terbentuk. Mengantisipasi mud cake dan filtration loss hingga perlu penambahan additive serta zat kimia seperti :

STT MIGAS BALIKPAPAN

59

•

CMC

•

Gipsum

•

Koloid

•

Stresch

•

Sodium

5. Pengukuran pH dilakukan sebagai penunjuk zat kimia yang digunakan.

BAB V ANALISA KIMIA LUMPUR BOR 5.1. TUJUAN PERCOBAAN 1. Memahami prinsip-prinsip dalam analisa kimia dan penerapannya di lapangan. 2. Mengetahui alat dan bahan yang diperlukan dalam analisa kimia.

STT MIGAS BALIKPAPAN

60

3. Menentukan pH, alkalinitas, kesadahan total dan kandungan ion-ion yang terdapat dalam Lumpur. 5.2. DASAR TEORI Dalam operasi pemboran, pengontrolan kualitas lumpur pemboran harus terus menerus dilakukan sehingga lumpur bor tetap berfungsi dengan kondisi yang ada. Perubahan kandungan ion-ion tertentu dalam lumpur pemboran akan berpengaruh terhadap sifat-sifat fisik lumpur pemboran, oleh karena itu kita perlu melakukan analisa kimia untuk mengontrol kandungan ion-ion tersebut. Untuk mengontrol kandungan ionion tersebut untuk kemudian dilakukan tindakan-tindakan yang perlu dalam penanggulangannya. Dalam percobaan ini, akan dilakukan analisis kimia lumpur bor dan filtratnya, yaitu : analisa kimia alkalinitas, analisa kesadahan total, analisa kandungan ion klor, ion kalsium, ion besi, serta pH lumpur bor (dalam hal ini filtratnya). Alkalinitas berkaitan dengan kemampuan suatu larutan untuk bereaksi dengan suatu asam. Dari analisa alkalinitas ini kita bisa mengetahui konsentrasi hidroksil, bikarbonat dan karbonat. Pengetahuan tentang konsentrasi ion-ion ini diperlukan misalnya untuk mengetahui kelarutan batu kapur yang masuk ke system lumpur pada waktu pemboran menembus formasi limestone. Analisa kandungan ion klor (C1 -) diperlukan untuk mengetahui kontaminasi garam yang masuk ke dalam system lumpur pada waktu pemboran menembus formasi garam ataupun kontaminasi yang berasal dari air formasi. Air yang mengandung sejumlah besar ion Ca+2 dan Mg+2 dikenal sebagai Hard water atau air sadah. Ion-ion ini bisa berasal dari lumpur pada waktu member formasi gypsum (CaSO4.2H2O). Metode utama yang digunakan dalam analisa kimia lumpur pemboran adalah titrasi. Titrasi meliputi reaksi dari sample yang diketahui volumenya dengan sejumlah volume suatu larutan standar yang diketahui konsentrasinya. Konsentrasi dari ion yang kita analisa dapat ditentukan dari pengetahuan tentang reaksi yang terjadi pada waktu titrasi. 5.3. PERALATAN DAN BAHAN

STT MIGAS BALIKPAPAN

61

6.3.1

Peralatan : 1. Labu titrasi ukuran 250 ml dan 100 ml 2. Buret mikro 3. Pengaduk 4. Pipet dan pH paper

5.3.2. Bahan-bahan 1

Aquadest

2

Bentonite

3

Na2CO3

4

NaOH

5

CaCO3

6

H2SO4

5.4. PROSEDUR PERCOBAAN 5.4.1. Analisa Kimia Alkalinitas -

Membuat lumpur dengan komposisi sebagai berikut : 350 ml Aquadest + 22,5 gram Bentonite + 0.5 gram NaHCO 3 + 0,4 gram Aquadest NaOH + 0,2 gram CaCo3.

1. Mengambil 3 ml filtrat tersebut dan memasukkan ke dalam labu titrasi 250 ml kemudian menambahkan 20 ml Aquadest. 2. Menambahkan 2 tetes indikator phenolphytalein dan mentitrasi dengan H2SO4 hingga warna merah tepat hilang. Reaksi yang terjadi : OH- +

H+

→

H2O

CO3- +

H+

→

HCO3-

3. Mencatat volume pemakaian H2SO4 (P ml). 4. Pada larutan tritasi, menambahkan 2 tetes indicator metyl jingga. Dan mentitrasikan kembali dengan H2SO4 standar hingga berwarna jingga tua. Reaksi yang terjadi : HCO3- +

H+

→

H2O

+

CO2

5. Mencatat volume pemakaian H2SO4 total (M ml).

STT MIGAS BALIKPAPAN

62

Catatan, jika : 1. 2P > M menunjukkan adanya gugus ion OH- dan CO3-. 2. 2P = M menunjukkan adanya gugus ion CO- saja. 3. 2P < M menunjukkan adanya gugus ion CO3- dan HCO3-. 4. P = 0 menunjukkan adanya gugus ion HCO3- saja. 5. P = M menunjukkan adanya gugus ion OH- saja. 6. Menghitung : Total alkalinity =

M x Normalitas H 2 SO4 x 1000 ml filtrat

CO32- alkalinity (ada OH- ) =

( M − P ) x NH 2 SO4 x 1000 2− x BM CO3 ml filtrat

CO32- alkalinity (tanpa OH- ) = HCO3- alkalinity =

P x NH 2 SO4 x 1000 2− x BM CO3 ml filtrat

( M − 2 P ) x NH 2 SO4 x 1000 2− x BM HCO3 ml filtrat

5.4.2. Menentukan Kandungan Chlorida -

Membuat lumpur dengan komposisi sebagai berikut : 350 air + 22.5 gram Bentonite + 0.4 gram NaCl

1. Mengambil 2 ml filtrat lumpur tersebut , dan memasukkan ke dalam labu titrasi 250 ml. 2. Menambahkan 25 ml aquadest, sedikit serbuk MgO dan 3 tetes larutan K2CrO4 3. Menitrasi dengan AgNO3 standar sampai terbentuk endapan warna jingga 4. Mencatat volume pemakaian AgNO3 5. Menghitung kandungan chlorida : Konsentrasi CI- =

ml AgNO 3 x N AgNO 3 x 1000 x BA Clml Filtrat

5.5. PERHITUNGAN 5.5.1. Analisa Kimia Alkalinitas  Lumpur dasar = 350 ml aquades + 22.5 gr bentonite + 0.4 gr NaHCO 3 + 0.4 gr NaOH + 1 gr CaCO3

STT MIGAS BALIKPAPAN

63

Diketahui : H2SO4 pada filtrasi 1 volumenya = 3,2 ml (P) H2SO4 pada filtrasi 2 volumenya = 6,2 ml (M) Volume AgNO3

= 18.8 ml

Maka 2P > M menunjukan adanya ion OH- dan CO3 1. total alkalinity

=

M x Normalitas H 2 SO4 x 1000 6,2 x 0,002 x 1000

=

6,2 x 0,02 x 1000 3 ml

= 41.3 emp 2. CO3-2 Alkalinity ada OHppm CO3-2 =

=

( M − P) x N H 2 SO4 x 1000 BM ml filtrat

( 2 −3.2)0.02 x 1000 x 60 3 ml

= 1200 ppm

3. OH- Alkalinity ppm OH- =

=

( 2 P − M ) x N H 2 SO4 x 1000 x BM OH − ml filtrat

( 23.2 − 6.2) x 0.02 x 1000 x 17 3

= 22.67 ppm 5.5.2. Menentukan Kandungan Chlorida

STT MIGAS BALIKPAPAN

64

 Lumpur dasar = 350 ml air = 22.5 gr bentonite + 1.2 gr NaCL  Volume AgNO3 yang terpakai = 5.5 ml ppm C1-

=

ml AgNO3 x N AgNo3 x 1000 x BA CL − ml filtrat

=

18.8ml x 0.02 x 1000 x 35.5 2ml

= 6674 ppm 5.6. Hasil Percobaan 5.7. 1.1. Tabel Analisa Kimia Lumpur Bor Semua Plug

PLU G

NaHCO

Additive NaO CaCO

NaC

Total Alkal

CO32

OH-

3

H

3

l

i

A

0.4

0.4

0.2

0.2

45.33

1038

0

B

0.4

0.5

0.2

0.4

33.33

1160

0

C

0.4

0.6

0.2

0.6

D F G

0.4 0.4 0.4

0.7 0.8 0.9

0.2 0.2 0.2

H

0.4

1

I J

0.4 0.4

K L M

110.6

HCO3 -

650.6 7 325.3 3

Cl-

1242.5 1952.5

720

1473.3

0

2130

0.8 1 1.2

7 49.3 50.6 68

1200 1200 1600

0 0 0

2662.5 3763 4047

0.2

1.4

80

1040

158.3 181.3 249.3 770.66

0

3550

1.1 1.2

0.2 0.2

1.6 1.8

66.67 70.67

0 0

3260 7277.5

0.4

0.4

0.4

2

20

1120 1480 400.

113.3

0

5254

0.4 0.4

0.5 0.6

0.5 0.6

2.2 2.4

51.33 20

56.67 0

0 406.6

5064.7 4615

STT MIGAS BALIKPAPAN

2 1440 400

7 498.67 362.67

65

N

0.4

0.7

0.7

2.6

20

400

113.33

7 0

O

0.4

0.8

0.8

2.8

41.33

150

113.33

0

P R S

0.4 0.4 0.4

0.9 1 1.1

0.9 1 1.1

3 3.2 3.4

41.33 41.33 36

1200 1200 640

22.67 22.67 249.33

T

0.4

1.2

1.2

3.6

50.67

1440

0

0 0 0 162.6

5.7.

7

6922.5 5443.2 2 4970 6674 5690 6496.5

PEMBAHASAN Pengontrolan kualitas lumpur bor yang disirkulasikan harus tetap dilakukan pada

waktu pengeboran. Kandungan zat kimia yang terserta dalam lumpur yang telah disirkulasikan dapat mempengaruhi sifat-sifat lumpur pemboran. Data–data yang perlu diketahui meliputi tingkat alkalinitas, kesadahan total, kandungan ion Cl, ion Ca, ion Fe, serta pH lumpur bor. Dalam hal ini yang dianalisa hanyalah filtrat lumpurnya, dengan demikian kita dapat menginterpretasikan kondisi reservoir yang sebenarnya dengan konsentrasi zat additive tertentu. Reaksi kimia dipengaruhi oleh lingkungannya, yang pada prinsipnya reaksi kimia ini dipengaruhi oleh karakteristik pH lumpur. Penganalisaan kimia alkalinitas meliputi penetuan total alkalinity, CO3-2 alkalinity, OH- alkalinity, dan HCO3- alkalinity. Percobaan alkalinitas ini mempunyai prinsip dasar dalam analisanya yaitu dengan titrasi menggunakan larutan standar H2SO4 Titrasi tahap pertama 2.1 ml menggunakan indikator phenolptalein, titrasi tahap kedua 5 ml menggunakan indikator methyl orange.

STT MIGAS BALIKPAPAN

66

5.8.

KESIMPULAN

1. Dari percobaan diperoleh : 

Total alkalinity

= 41.3 epm



CO32- alkalinity

= 1200 ppm



Kandungan OH-1 Alkalinity = 22.67 ppm



Ppm Cl-

= 6674 ppm

2. Prinsip Analisa Alkalinitas adalah Titrasi yaitu membandingkan larutan sampel dengan larutan yang telah diketahui konsentrasinya (larutan standart). Larutan standart yang dipakai adalah H2SO4 0.02 N. 3. Dengan diketahuinya sumber alkalinitas, maka dapat diketahui sifat – sifat kimia lumpur bor tersebut. 4. Analisa alkalinitas dapat menentukan konsentrasi hidroksil, bikarbonat, dan karbonat. 5.9. Jawaban Soal Modul 1. Alkalinitas Total

=

M x N H 2 SO 4 x 1000 MI Filtrat

=

3,4 x 0,02 x 1000 3

= 22,67 epm Kesadahan Total

=

ml.EDTA x M EDTA x 1000 MI Filtrat

=

18 x 0,01 x 1000 3

= 60 epm

Kesadahan Ca2+

=

ml.EDTA x M EDTA x 1000 MI Filtrat

=

8 x 0,01 x 1000 3

= 26,67 epm ppm Ca2+

STT MIGAS BALIKPAPAN

= epm Ca2+ x BA Ca

67

= 26,67 x 40 = 1066,8 ppm ppm Mg2+

= (epm(Ca2+ + Mg2+) – epm Ca2+) x BA Mg = ((26,67 + 26,67) – 26,67) x 24 = 640 ppm

Konsentrasi CI

=

ml AgNO 3 x N AgNO 3 x 1000 ml Filtrat

=

1 x 0,02 x 1000 3

= 233.3 ppm Konsentrasi ion Fe (I)

=

ml KMnO 4 x N KMnO 4 x 1000 x BA Fe MI Filtrat

=

7 x 0,01 x 1000 x 56 3

= 784 ppm

Konsentrasi ion Fe(II)

=

ml K 2 Cr2 O 4 x K 2 Cr2 O 4 x 1000 x BA Fe MI Filtrat

=

10 x 0,1 x 1000 x 56 56

= 5600 ppm

2. Penentuan alkalinitas berguna untuk mengetahui konsentrasi hidroksil,

bikarbonat

dan karbonat, sehingga dapat digunakan untuk mengetahui kelarutan batu kapur yang masuk ke sistem lumpur pada waktu pemboran menembus formasi limestone.  Penentuan kandungan ion Ca dan ion Mg berguna untuk mengetahui kesadahan air.

STT MIGAS BALIKPAPAN

68

 Penentuan kandunan ion CI berguna untuk mengetahui kontaminasi garam yang masuk ke sistem lumpur pada waktu pemboran menembus formasi garam atau kontaminasi garam yang berasal dari air formasi. Indikasi yang akan terjadi jika kandungan ion besi cukup tinggi adalah terjadinya korosi pada peralatan pemboran

BAB VI KONTAMINASI LUMPUR PEMBORAN 6.1. TUJUAN PERCOBAAN 1. Mempelajari sifat-sifat fisik lumpur akibat kontaminasi garam, gypsum dan semen. 2. Memahami cara penanggulangan kontaminasi lumpur. 6.2.

DASAR TEORI Sejak digunakannya teknik rotary drilling dalam operasi pemboran lapangan minyak,

lumpur pemboran menjadi sangat penting. Bahkan lumpur pemboran menjadi salah satu pertimbangan dalam mengoptimasikan operasi pemboran. Oleh sebab itu mutlaklah untuk memelihara atau mengontrol sifat-sifat fisik lumpur pemboran agar sesuai dengan yang diinginkan. Salah satu penyebabnya berubahnya sifat-sifat fisik lumpur adalah adanya materialmaterial yang tidak diinginkan ( kontaminan ) yang masuk ke dalam lumpur pada saat

STT MIGAS BALIKPAPAN

69

operasi pemboran sedang berjalan. Kontaminasi yang sering terjadi adalah sebagai berikut : 1. Kontaminasi Sodium Clorida Kontaminasi ini sering terjadi pada saat pemboran menembus kubah garam (salt dome), lapisan garam, lapisan batuan yang mengandung konsentrasi garam cukup tinggi atau akibat air formasi yang berkadar garam tinggi dan masuk ke dalam sistem lumpur. Akibat adanya kontaminasi ini, akan mengakibatkan berubahnya sifat lumpur seperti viscositas, yield point, gel strength dan filtration loss. Kadangkadang penurunan pH dapat pula terjadi bersamaan dengan kehadiran garam pada sistem lumpur.

2. Kontaminasi Gypsum Gypsum dapat masuk ke dalam lumpur pada saat pemboran menembus formasi gypsum, lapisan gypsum yang terdapat pada formasi shale atau limestone. Akibat adanya gypsum dalam jumlah yang cukup banyak dalam lumpur pemboran, maka akan merubah sifat fisik lumpur tersebut seperti viscositas plastik, yield point, gel strength dan fluid loss. 3. Kontaminasi Semen Kontaminasi semen dapat terjadi akibat operasi penyemenan yang kurang sempurna atau setelah pengeboran lapisan semen dalam casing, float collar dan casing shoe. Kontaminasai semen akan merubah viscositas plastik, yield point, gel strength, fluid loss dan pH lumpur. Selain dari ketiga kontaminasi di atas, bentuk kontaminasi yang lain yang dapat terjadi selama operasi pemboran adalah : a. Kontaminasi “Hard Water“ atau kontaminasi oleh air yang mengandung ion calsium dan magnesium yang cukup tinggi. b. Kontaminasi Carbon Dioxide. c. Kontaminasi Hydrogen Sulfide. d. Kontaminasi Oxygen

STT MIGAS BALIKPAPAN

70

Dalam praktikum ini akan dipelajari perubahan sifat lumpur akibat kontaminasi yang sering terjadi sekaligus cara penanggulangannya. 6.3. 

PERALATAN DAN BAHAN Peralatan o Fann VG o Mud mixer o Stop watch o Baroid Wall Building Tester o Neraca o pH indikator o Kompressor o Jangka Sorong o Filter Paper o Gelas Ukur



Bahan •

Aquadest 350 cc

•

Bentonite 22,5 gr

•

NaCl 7 gr

•

Semen

•

Gypsum

•

Soda Ash

•

Indikator EBT

•

Indikator Phenolphtalin

•

Indikator Methyl Jingga

•

EDTA Standar

•

Larutan Buffer pH 10

•

Asam Sulfat

STT MIGAS BALIKPAPAN

71

•

Monosodium Phospate

6.4.PROSEDUR PERCOBAAN Kontaminasi NaCl Membuat lumpur dasar dengan komposisi 22,5 gr bentonite + 350 cc aquadest. 1. Menambahkan NaCl sebanyak 7 gr ke dalam lumpur standar. 2. Mengukur viscositas dan gel strength dengan menggunakan Vann VG. Diperoleh dial reading pada 600 RPM dan 300 RPM, sehingga dapat dihitung Plastic Viscosity dan Yield Point. Kemudian dilakukan pengamatan untuk gel strength 10” dan 10’. 3. Memasukkan lumpur ke dalam alat filtration loss selama 30 menit dengan tekanan 100 psi. Air yang tertampung pada gelas ukur dicatat sebagai volume filtrat, dan diukur dengan kertas indicator pH untuk mengetahui pH lumpur. 4. Mengukur ketebalan mud cake yang menempel pada kertas saring dengan menggunakan jangka sorong.

6.5 PERHITUNGAN 6.5.1

Kontaminasi NaCl dengan Fann VG meter

- Lumpur dasar = Bentonite 22.5 gr + 350 cc aquades + 3 gr NaCl - C600 = 12 C300 = 7 - Plastic Viscosity / μp = C600 – C300 = 12-7 =5 - Yield Point

= C300 - μp = 7-5 = 2

- Gel Strength 10” Gel Strength 10’

= 10 =2

STT MIGAS BALIKPAPAN

72

6.5.2

Kontaminasi NaCl dengan Filter Press

- Lumpur dasar

= Bentonite 22.5 gr + aquades 350 cc + 3 gr NaCl

- Filtration Loss

= 23 ml

- Mud Cake

= 0.165 mm

- PH

= 10

6.6. Hasil Percobaan 6.6.1 Data dan Gambar Grafik Tabel 6.1 Kontaminasi Lumpur Pemboran Semua Plug

plug A B C D F G H I

kontaminan Nacl 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

Semen

Plastic Viscosity 5 5 4 5 5 6 5 5

STT MIGAS BALIKPAPAN

Kontaminasi Yeild Gel Streght point 7 10 14 17 15 11 10 13

10" 5 7 14 7 13 4 8 12

10' 16 25 36 33 18 22 37 42

Filtration

Mud

loss

cake

32.5 28 29 28 28.5 29 29 26.5

0.15 0.17 0.16 0.21 0.22 0.14 0.35 0.27

PH 9 9 11 9 9 9 9 8

73

J K L M N O P R S T

4.5 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5

6 5 5.5 5.5 4 7 6 5 5 5

10 2 3 3 3 2 2 2 4 3

5 1 1.5 1 1 1.5 3 2 1 1.5

23 2 8 8 8 5 13 10 11 14

29 24 26.2 25 29 27 27 23 25 26

0.255 0.15 0.2 0.22 0.16 0.275 0.185 0.165 0.175 0.155

9 10 10 9 10 9 10 10 10 10

6.7. PEMBAHASAN Pada setiap proses pemboran, hampir selalu terjadi kontaminasi- kontaminasi pada lumpur pemboran. Hal itu dapat mempengaruhi sifat fisik lumpur pemboran tersebut. Parameter-parameter yang berubah antara lain viscositas, gel strength, pH, dan ketebalan mud cake. Yang dimaksud dengan kontaminan yaitu material-material yang tidak diinginkan yang masuk ke dalam lumpur pemboran saat pemboran berlangsung. Kontaminan tersebut dapat berupa NaCl, Gypsum, Semen, dan lain-lain. Dalam percobaan dilakukan penambahan NaCl sebagai kontaminan. Di lapangan, adanya kandungan NaCl dalam lumpur pemboran dapat menurunkan pH. Penurunan pH dapat menyebabkan gangguan, dimana jika pH lumpur kurang dari 7 (cenderung asam) maka akan menyebabkan korosi pada peralatan pemboran. Untuk itu, diharapkan kontaminasi NaCl seminimal mungkin. Lumpur yang baik harus mempunyai pH 8 – 11. Dari percobaan diperoleh pH 9.

Kontaminasi NaCl ini biasanya terjadi sewaktu mengebor di lapisan garam / kubah garam maupun di lapisan dengan kandungan air formasi yang kadar garamnya

STT MIGAS BALIKPAPAN

74

tinggi. Untuk menanggulanginya sebaiknya menggunakan salt water based mud atau oil based mud. Dari grafik Penambahan NaCl vs Mud cake dapat dilihat bahwa grafik menunjukkan kecenderungan untuk naik. Hal itu menunjukkan bahwa semakin banyak kontaminasi oleh NaCl/ semakin banyak NaCl yang ditambahkan akan menyebabkan mud cake semakin tebal. Demikan juga pada grafik penambahan NaCl vs Filtration loss, menunjukkan kecenderungan naik, dimana semakin banyak NaCl yang ditambahkan maka filtration loss-nya akan semakin banyak. Untuk percobaan ini diperoleh volume filtrat 30’ adalah 29 ml. Dalam keadaan di lapangan, perubahan tebal mud cake menjadi suatu masalah. Apabila mud cake terlalu tebal maka akan menyebabkan pipa terjepit. Dari percobaan yang dilakukan, ketebalan mud cake yang diperoleh adalah 0.14 mm. Kontaminasi NaCl juga dapat mempengaruhi viscositas dan gel strength lumpur. Dalam aplikasinya di lapangan apabila nilai dari Gel Strength terlalu besar dapat mempersulit sirkulasi lumpur pemboran, juga akan menambah beban pompa sirkulasinya serta mempersulit pemisahan cutting. Sedangkan bila gel strength terlalu kecil, maka lumpur tidak dapat menahan cutting pada saat round trip. Dari percobaan diperoleh harga gel strength 10” adalah 7 lb/100ft 2, sedangkan untuk 10’ ialah 25 lb/100ft2.

6.8. KESIMPULAN 1. Dari percobaan diperoleh hasil sebagai berikut: 

Plastic Viscosity (μp) Untuk lumpur dasar + 1 gr NaCl : μp = 5 cp



Yield Point (Yp , lb/100ft2) Untuk lumpur dasar +1 gr NaCl : Yp = 2 lb/ft2



Gel Strength (lb/100ft2)

STT MIGAS BALIKPAPAN

75

Jenis Lumpur 

Lumpur dasar + 1 gr NaCl Filtration Loss 30’ = 23 ml



Tebal mud cake

= 0.165 mm



pH

= 10

Gel Strength Gel Strength 10” 2

10 ‘ 10

2. Kontaminasi terhadap lumpur pemboran sering terjadi pada saat pemboran berlangsung. Zat kontaminan tersebut antara lain : NaCl, gypsum, semen, hard water, karbon dioksida, hydrogen sulfida. 3. Kontaminasi lumpur pemboran dapat menyebabkan perubahan terhadap pH, viscositas plastic, gel strength, filtration loss, dan tebal mud cake.

Jawaban Soal Modul 1. Dari data di atas dapat disimpulkan sebagai berikut : a. Kontaminasi NaCl NaCl merupakan garam yang terbentuk pada lapisan batuan yang terjadi pada batuan dangkal. Air garam yang terendapkan akan membentuk endapan garam akibat dari evaporasi yang dipengaruhi oleh suhu dan temperatur. Dampaknya tyerhadap lumpur pemboran :  Gel strength meningkat (jumlah yang sedikit) dan berlaku sebaliknya pada jumlah yang besar.  Filtration loss meningkat.  Mud cake akan semakin tebal (meningkat) pada lumpur dasar 7,5 gram, ketebalan mud cake menjadi 3 kali lipat apabila dibandingkan dengan lumpur dasar.  Dial reading akan menurunkan viscositas plasticnya dan menaikkan viscositas nyatanya. b.

Kontaminasi Gypsum

STT MIGAS BALIKPAPAN

76

Merupakan hasil evaporasi air laut yang terjadi pada laut dangkal dengan rumus (CaSO4.2H2O). Gypsum memiliki sifat-sifat menyerat, kekerasannya 2 kali lebih besar dibandingkan NaCl.  Meningkatkan gel strength.  Filtration loss mengalami peningkatan.  Mud cake meningkat (tergantung dari jumlah gypsum yang dicampurkan).  Pada pembacaan dial reading, kontaminasi gypsum dapat merubah sifat – sifat fisik lumpur tertentu baik viscositas plastic, viscositas nyata, dan yield point. c.

Kontaminasi Semen Terjadi akibat operasi penyemenan yang kurang sempurna atau setelah penyebaran lapisan semen dalam casing float collar dan casing shoe. Kontaminasi akan merubah viscositas, yield point, gel strength, fluid loss, dan pH lumpur.  Dapat meningkatkan gel strength dan viscositas.  Peningkatan titration loss (tidak begitu besar jika dibandingkan dengan kontamisasi NaCl dan gypsum).  Peningkatan dial reading pada pembentukan semen yang terlalu banyak seperti peningkatan viscositas plastic dan yield point.

2. Yang terjadi jika sumur TB – 01 tidak ditanggulangi : a.

Viscositas  Viscositas lumpur yang tinggi (Pada kontaminasi anhidrit, gypsum, semen, garam yang dinetralisirkan gaya tolak menolak antar muatan negatif di permukaan clay).  Penetration rate turun.  Pessure loss tinggi.  Pressure surgoss yang berhubungan dengan loss circulation dan swelling yang berhubungan dengan blow out.  Sukar melepaskan gas dan cutting dari lumpur di permukaan.

b.

Gel Strength

STT MIGAS BALIKPAPAN

77

• GS yang terlalu kecil Pengendapan cutting atau pasir saat sirkulasi berhenti. • GS yang terlalu tinggi Memperslit kerja pompa pada saat mulai bersirkulasi kembali. c.

Water Loss (Filtration Loss)  Water loss terlau besar.  Formation damage (bagi formasi dan lumpur).  Lumpur kehilangan cairan.

d. Mud Cake  Mud cake yang besar.  Memperkecil diameter lubang bor.  Kenaikan pressure loss dan Memperbesar pressure surgoss/swelling 3. Langkah – langkah untuk menanggulangi setiap jenis kontaminan : a. Kontaminasi Gypsum  Penambahan CaSO4 pada rate yang terkontrol, maka viskositas dan gel strength yang berhubungan dengan kontaminan ini dapat dibatasi.  Ditambah ion Ca+2 agar tidak akan terjadi pengentalanlebih lanjut.  Menambahkan preventif untuk mencegah kontaminasi. b. Kontaminasi Garam Diatasi dengan cara pengenceran lalu didispersi, namun sebelumnya dinaikkan pH nya dengan cartic. c. Kontaminasi Semen • Melakukan penyemenan yang sempurna. • Pengenceran viscositas lumpur dengan penambahan air/thinner (zat kimia yang tanpa menimbulkan problem tertentu) begitu juga yang dilakukan untuk penurunan gel strength. • Apabila tejadi kenaikan filter loss maka perlu adanya : − Penambahan koloid − Stroch STT MIGAS BALIKPAPAN

78

− CMC Driscoss (CMC tidak dianjurkan pada kontaminsi NaCl) − Minyak − Q-Broxin (baik untuk dinamik maupun static loss)

BAB VII PENGUKURAN HARGA MBT (METHYLENE BLUE TEST) 7.1 TUJUAN PERCOBAAN 1. Untuk menentukan kemampuan clay dalam mengikat kation dari suatu larutan. 2. Menentukan harga CEC (Cation Exchange Capacity) atau KTK (kapasitas Tukar Kation) suatu sampel bentonite. 7.2 DASAR TEORI Seperti kebanyakan metode pertukaran kation, tes dengan menggubnakan methylene blue digunakan untuk mengukur total kapasitas pertukaran kation dari suatu sistem clay, dimana pertukaran kation tersebut tergantung dari jenis dan kristal salinitasi mineral, pH larutan, jenis kation yang dipertukarkan dan konsentrasi kandungan mineral yang terdapat dalam clay.

STT MIGAS BALIKPAPAN

79

Kemampuan pertukaran kation didasarkan atas urutan daeri kekuatan ikatan-ikatan ion-ion berikut ini: Li+ < Na+ < H+ < NH4+ < Mg2+ < Ca2+ < Al3+ Harga pertukaran kation yang paling besar dimiliki oleh mineral allogenic (pecahan batuan induk), sedangkan yang palingf kecil dimiliki oleh mineral authogenic (proses kimia). Kapasitas tukar kation dari beberapa jenis mineral clay dapat dilihat pada tabel 71. Sedangkan laju reaksi pergantian kation tergantung pada jenis kation yang dipertukarkan sdan jenis serta kadar mineral clay (konsentrasi kation). Adapun hal yang menyebabkan mineral clay memiliki kapasitas tukar kation adalah: 1. Adanya ikatan yang pitus disekelilingi sisi unit silika alumina, akan menimbulkan muatan yang tidak seimbang sehingga agar seimbang kembali (harus bervalensi rendah) diperlukan penyerap kation. 2. Adanya subtitusi aluminium bervalensi tiga didalam kristal untuk silika equivalent, serta ion-ion bervalensi rendah terutama magnesium didalam struktur tetrahedral. 3. Penggantian hidrogen yang muncul dari gugusan hidroksil yang muncul oleh kation-kation yang dapat ditukar-tukarkan (exchangeable). Untuk faktor ini masih disangsikan kemungkinannya karena tidak mungkin terjadi pertukaran hidrogen secara normal. Tabel 7-1. Kapasitas tukar kation dari beberapa jenis mineral clay1,2

Jenis Mineral Clay Kaoline Halloysite. 2H2O Halloysite. 4H2O Montmorillonite Illite Vermiculite Chlorite Spiolite-attapulgite

STT MIGAS BALIKPAPAN

Kapasitas Tukar Kation, meg./100gram 3-15 5-10 10-40 80-150 10-40 100-150 10-40 20-30

80

Reaksi pertukaran kation kadang-kadang bersamaan dengan terjadinya swelling. Jika permukaan clay kontak langsung dengan air dan menganggap bahwa suatu plat clay terpisah dari matriksnya, maka ion-ion yang bermuatan positif (kation) akan meninggalkan plat tersebut. Karena molekul air adalah polar maka molekul air akan ditarik balik oleh kation yang terlepas maupun oleh plat clay, dan molekul air yang bermuatan positif akan ditarik oleh plat claynya sendiri, sehingga keseluruhan clay akan mengembang.

7.3 PERALATAN DAN BAHAN 7.3.1 Peralatan : • Timbangan • Gelas ukur 50 cc • Gelas erlemenyer 250 cc • Magnet batang • Hot plate • Multi magnetiser • Pipet • Buret tritration • Kertas saring • Stop watch 7.3.2 Bahan : • Bentonite • Aguadest • H2SO45N

STT MIGAS BALIKPAPAN

81

• Methylene Blue 7.4 Prosedur Percobaan 1. Menimbang 1 gram clay sudah siap untuk dianalisa, mesh 270 (baik sudah teraktifasi maupun sebelum teraktifasi) kedalam erlemeyer flask 250 cc. 2. Kemudian menambahkan 50 cc Aguadest dan diaduk dengan magnetisir sambil ditetesi katalisator asam sulfat 5N sebanyak 10 tetes. 3. Kemudian mendidihkan diatas hotplate selama 10 menit sambil diaduk. 4. Menitrasi sampel tersebut denga penambahan larutan methylene blue setiap 5 cc dan diaduk selama 30 detik dan kemudian ambil sampel dengan pipet dan meneteskan diatas kertas Whatman sampai terdapat lingkaran dua warna biru yang berbeda (biru muda dan biru tua). 5. Setelah terjadi dua warna lingkaran biru tua dan biru muda selanjutnya mengocok manual selama lebih kurang 2 menit, apakah warna tersebut berubah atau hilang. Jika tidak ada perubahan berarti titrasi sudah berakhir. 6. Jika setelah mengocok 2 menit dua lingkaran tersebut berubah, maka lakukan kembali langkah pada nomer empat dan seterusnya. 7.

Kemudian mencatat pertukaran kation dari larutan tersebut yang besarnya sama dengan jumlah cc dari larutan methylene blue dalam satuan meq/100 gram.

7.5 PERHITUNGAN DAN HASIL PERCOBAAN a. Lumpur = 1 gr indobent + 50 cc aquades MEQ

Volume MBT yang dipergunakan = 100 gr =

105 100

= 1.05 b. Lumpur = 1 gr A3 + 50 cc aquades MEQ

Volume MBT yang dipergunakan = 100 gr

STT MIGAS BALIKPAPAN

82

=

75 100

= 0.75 7.7 PEMBAHASAN Cation Exchange Capacity (CEC) atau kapasitas tukar ion (KTK) adalah kemampuan yang dimiliki mineral clay untuk mempertukarkan kation-kationnya dari Ca montmorilonite menjadi Na montmorilonite. Dari deret ukuran kekuatan ikatan ion-ion, Ca sulit untuk bertukar ion daripada Na karena ikatan ion Ca lebih besar. Kalau clay yang kita gunakan sebagai lumpur (bentonite adalah termasuk mineral clay) banyak mengandung Ca, maka akan banyak mengembang bila ketemu air, dan apabila tidak terkontrol maka dalam lubang bor terjadi problem pipe sticking (pipa terjepit). Apabila lumpur yang kita gunakan mengandung Na, maka pengembangan clay normal. Dari hasil percobaan untuk methylen blue test didapatkan harga KTK : 1.05 meq/gr untuk indobent dan 0.75 meq/gr. Harga ini merupakan harga KTK untuk bentonite dagang yang telah dimurnikan dan distandarkan. Makin besar harga KTK, maka makin besar pula pertukaran antar kation dan ruang kosongnya diisi oleh air. Apabila kita ingin meneliti KTK dari bentonite yang diperoleh dari alam maka perlu dibakukan lagi cara kerjanya yaitu dengan penambahan Hidrogen Peroxyde (H2O2) guna mengubah zat-zat organik yang ada dalam Bentonite tersaebut saperti Lignite, Ligronulfolates, dan lain-lain. 7.7. KESIMPULAN 1. Dari percobaan MBT didaapatkan harga KTK : a. Indobent

= 1.05 meq/gr

b. A3

= 0.75 meq/gr

2. Penggunaan Indobent atau A3 tergantung dari jenis formasi dan komposisi lumpur

STT MIGAS BALIKPAPAN

83

3. CEC atau KTK digunakan untuk mengetahui kemampuan yang dimiliki minearal Clay untuk pertukaaran katiun-kationnya dari Ca Monmorilonite menjadi Na Monmorilonite

BAB VIII PEMBAHASAN UMUM Lumpur pemboran merupakan faktor yang sangat penting dalam menjalankan suatu operasi pemboran, yang mempengaruhi kelancaran, efisiensi, keselamatan dan pembiayaan pemboran tersebut. Dalam praktikum ALP dianalisa pengaruh penambahan zat aditif serta adanya kontaminasi pada lumpur pemboran terhadap densitas, viscositas, gel strength, kadar minyak, kadar padatan, filtrate loss, ketebalan mud cake, komposisi kimia serta kapasitas tukar kation. Densitas lumpur harus disesuaikan dengan kondisi dan sifat dari formasi yang akan ditembus, bila densistas lumpur terlalu besar akan mengakibatkan terjadinya loss cirkulation, sedangkan bila densitas terlalu kecil akan menyebabkan blow out. Dalam pengukuran densitas dengan mud balance harus diperhatikan : 1.

Berat per Volum komponen penyusun lumpur.

2.

Pengadukan yang merata.

3.

Isi lumpur dalam mud balance harus mewakili lumpur yang diukur.

STT MIGAS BALIKPAPAN

84

4.

Kebersihan disekitar cup dan balance arm.

Densitas lumpur yang dibuat juga diperhitungkan dalam persamaan hidrostatik lumpur (pH) sehingga diharapkan pH sama dengan P formasi. Jika tidak memenuhi syarat tersebut maka densitas lumpur harus disesuaikan lagi dengan berbagai aditif. Selain itu penambhan pasir juga dapat meningkatkan % sand content sekaligus densitasnya. Pada penentuan kadar cairan tapisan dengan retort kit yang menggunakan steel wool dan wetting agent. Pada percobaan dengan menggunakan mursh funnel untuk mengukur viscositas kinematik lumpur dasar yang ditambahkan CMC (aditif untuk meningkatkan gel strength dan viscositas dan juga masih berhubungan dengan tekanan hidrostatis lumpur). Penambahan CMC mempengaruhi peningkatan waktu alir, shear stress, viscositas plastic, yield point dan gel strengthnya. Viscositas lumpur pemboran berpengaruh terhadap pengangkatan cutting, sirkulasi lumpur, penetration rate, pressure lossdan penahanan cutting supaya tidak mengendap.Hubungan antara gel strength dan viscositas adalah semakin tinggi viscositas akan semakin tinggi pula gel strengthnya, hal ini disebabkan karena sifat kedua lumpur tersebut berhubungan langsung dengan gaya tarik menarik antar partikel-partikel clay dalam lumpur Filtration loss adalah kehilangan sebagian fase cair dari lumpur yang masuk kedalam formasi selama lumpur disirkulasikan. Penambahan aditif yang berupa PACL menyebabkan lumpur dasar semakin turun filtrat, tebal mud cake, pH, tetapi jika ditambahkan spersen pH akan stabil. Selain itu PAC-L dan spersene berfungsi sebagai pengontrol filtration loss, menipiskan terjadinya mud cake. Filtration loss dapat menyebabkan damage dan problem produksi karena filtration loss apabila bertemu clay maka ia akan mengembang dan menghimpit pipa bor sehingga sulit diputar dan diangkat, selain itu problem skin atau pengurangan permeabilitas efektif oil atau gas yang berkurang disekitar lubang bor sehingga produksi tersendat-sendat atau tidak lancar. Mud cake yang tebal juga akan menambah problem pada lubang bor karena ketebalanya dapat membuat pipa bor terhimpit dan susah digerakkan. Filtration loss dan mud cake adalah dua kejadian yang saling berhubungan erat baik waktu kejadian dan sebab akibat sehingga pengukuranya dilakukan bersamaan. Apabila keduanya tidak terkontrol maka perlu dilakukan kerja ulang. STT MIGAS BALIKPAPAN

85

Sifat atau komposisi lumpur secara langsung akan mempengaruhi sifat lumpur itu sendiri dengan mengetahui sifat-sifat kimia lumpur yang meliputi harga pH, alkalinitas, kesadahan serta kandungan ion-ion tertentu, kita dapat memperoleh gambaran tentang sifat-sifat fisik dari lumpur tersebut. Percobaan Alkalinitas ini mempunyai prinsip dasar dalam analisanya yaitu dengan titrasi, mereaksikan dan menggabungkan suatu larutan dengan larutan yang lain yang telah diketahui konsentrasinya (larutan standar ). Masuknya material-material yang tidak kita inginkan kedalam lumpur pemboran (kontaminasi) akan menyebabkan berubahnya sifat-sifat fisik lumpur pemboran. Kontaminant lumpur bentonit oleh garam akan menyebabkan kenaikan viscositas, yield point, gel strength dan filtration loss. Hal ini disebabkan oleh proses flokulasi akibat adanya ion Na yang cukup tinggi, penurunan pH juga dapat terjadi dengan naiknya kandungan garam. Reaksi pertukaran kadang-kadang bersamaan dengan terjadinya swelling, dimana swelling adalah pengembangan clay yang disebabkan oleh pengembangan air pada permukaan partikel-partikelnya, sehingga menyebabkan peningkatan volume 10 kali atau bahkan lebih.Swelling ini dapat dianalisa dengan menggunakan alat Geonor Ash.

STT MIGAS BALIKPAPAN

86

BAB IX

KESIMPULAN UMUM 1. Lumpur pemboran adalah fluida yang dirancang khusus untuk operasi pengeboran sehingga operasi pengeboran tercapai hasil yang diinginkan. 2. Fungsi lumpur pemboran adalah : • Membersihkan dasar lubang bor dan serbuk bor. • Mengankat serbuk bor ke permukaan • Mendinginkan serta melumasi pahat dan drillstring • Membantu stabilitas formasi • Mengontrol tekanan formasi • Membantu dalam evaluasi formasi produktif • Melindungi formasi produktif 3. Komposisi lumpur dasar berbahan dasar air menurut standar API (American Petroleum Institute) adalah 350 ml aquadest + 22,5 gram bentonite. 4. Penambahan barite akan menambah densitas dari lumpur pemboran.

STT MIGAS BALIKPAPAN

87

5. % sand content mengindikasikan banyaknya pasir yang terkjandung dalam lumpur pemboran. 6. Banyaknya minyak dari formasi yang masuk dalam lumpur akan memperkecil volume air tetapi menurunkan % padatan. 7. Viscositas dan gel strength harus disuaikan dengan keadaan formasi.Viscositas yang yterlalu besar menyebabkan cutting sukar lepas pada conditioning area.Dan jika viscositas terlalu kecil akan menyebaban pressure loss, cake dan loss circulation. 8. Filtration loss dan pembentukan mud cake yang tidak dikontrol dapat menyebabkan masalah, baik selama pemboran maupun dalam evaluasi formasi dan juga tahap produksi.Filtration yang terlalu besar menyebababkan terjadinya kerusakan formasi dan lumpur akan kehilangan banyak cairan.Mud cake yang tebal akan menjepit pipa pemboran sehingga sulit diangkat dan diputar.

9. Akibat adanya ion HCO3 dan CO3= dalam lumpur pemboran antara lain : • Yield point meningkat • Gel strength meningkat • pH meningkat 10. Kontaminasi Sodium Chlorida kedalam sistem lumpur terjadi selama pemboran menembus kubah garam, evaporasi atau lapisan yang mengandung air garam.Cara mengatasi kontaminasi ini yaitu dengan penjenuhan lumpur dengan garam pada saat pemboran menembus zona garam. 11. Kapasitas tukar kation adalah harga yang menyatakan banyaknya kation yang dapat dipertukarkan dalam satuan berat equivalen ditambah berat sample.

STT MIGAS BALIKPAPAN

88

DAFTAR PUSTAKA 1. Lapeyrouse, J Norton., “Formulas andcalculation for Drilling, Production and Workover”, Gulf Publishing Co., Paris, 1992. 2. Pane, Zuhni., “Panduan Pengelol Lumpur Bor dalam Kegiatan Migas dan Panasbumi” Dinas Lindungan Lingkungan, EDP-BPPKA, Pertamina., Jakarta, 1994. 3. Gatlin, C., “Petroleum Engineering-Drilling and Well completion”, Prentice Hall Inc., Englewood Cliffs, New York,1950. 4. Lummus, James L.,J.J. Azaz, “Drilling Fluids Optimization. A Practical Field Approach”, Pen-Well Publishing Co., 1986. 5. Mc. Cray and Cole, “Oil Well Drilling Technology”, University of Oklahoma Press, Norman, 1960. 6. Monicard, R.P., :Drilling Mud and Cement slurry Rheology Manual”, Gulf Publishing Co., Edition Technique, Paris, 1982. 7. Moore,P.L., “Drilling Practice Manual”, The Petroleum Publishing Co., Tulsa,1974.

STT MIGAS BALIKPAPAN

89

8. Roger, W.T., “Composition and Properties of Oil Well Drilling Fluids, Gulf Publishing Co., Houston, Texas, 1963. 9. Walter,Putu, “Drilling Fluid Engineering Manual”, Magcobar Operation, oil Field Product Division Dresser Industries Inc., Houston, 1972.

STT MIGAS BALIKPAPAN

90