Analisa Lumpur Pemboran

DENSITAS, SAND CONTENT DAN PENGUKURAN

KADAR MINYAK PADA LUMPUR PEMBORAN

2.1. .... Tujuan Percobaan

1.      Menentukan densitas lumpur pemboran dengan menggunakan mud balance

2.      Mengenal material pembentuk lumpur pemboran serta fungsi utamanya.

3.      Menentukan kandungan pasir yang ada dalam lumpur pemboran

4.      Mengetahui besarnya kadar pasir (%) yang terkandung dalam lumpur pemboran

5.      Menentukan kadar minyak dan padatan yang terdapat dalam lumpur bor (emulsi).

2.2. .... Teori Dasar

2.2.1        Densitas Lumpur

        Lumpur memiliki peranan yang sangat besar dalam menentukan keberhasilan suatu operasi pemboran sehingga perlu diperhatikan sifat-sifat dari lumpur tersebut seperti densitas, viskositas, gel strength ataupun filtration loss. Densitas lumpur berhubungan langsung dengan fungsi lumpur bor sebagai penahan tekanan formasi. Dengan densitas lumpur yang terlalau besar akan menyebabkan lumpur hilang ke formasi (loss circulation), sedangkan apabila densitas lumpur bor terlalu kecil akan menyebabkan kick (masuknya fluida formasi ke dalam lubang sumur). Oleh karena itu, densitas lumpur harus disesuaikan dengan keadaan formasi yang akan dibor.

        Densitas lumpur dapat menggambarkan gradient hidrostatik dari lumpur bor dalam psi/ft. Namun, di lapangan umumnya dipakai satuan pound per gallon (ppg)

                    Dengan asumsi-asumsi sebagai berikut:

1.       Volume setiap material adalah additive :

Vs + Vml = Vmb

 

2.       Jumlah berat adalah additive, maka :

ρsVs + ρmlVml = ρmbVmb

 

Keterangan :

Vs = Volume solid, gallon

Vml= Volume lumpur lama, gallon

Vmb= Volume lumpur baru, gallon

ρs = densitas solid, ppg

ρml= densitas lumpur lama, ppg

ρmb= densitas lumpur baru, ppg

dari persamaan 1 dan 2 di dapat :

Karena zat pemberat (solid) beratnya adalah :

Ws = Vs x ρs

Bila dimasukkan ke persamaan 3 :

        % volume solid :

        % berat solid :

        Maka bila yang digunakan sebagai solid adalah barite dengan SG 4.3 untuk menaikkan densitas lumpur lama seberat ρml ke lumpur baru sebesar ρmb setiap bbl, lumpur lama memerlukan berat solid,

Sedangkan jika yang digunakan sebagai pemberat adalah bentonite dengan SG 2.5 maka untuk tiap barrel lumpur diperlukan :

2.2.2.       Sand Content

         Tercampurnya serpihan-serpihan formasi (cutting) ke dalam lumpur pemboran akan membawa pengaruh pada operasi pemboran. Serpihan-serpihan pemboran yang biasanya berupa pasir akan dapat mempengaruhi karakteristik lumpur yang disirkulasikan, dalam hal ini 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. Peralatan-Peralatan yang biasa digunakan disebut dengan ”Conditioning Equipment”, antara lain :

·    Shale shaker

       Fungsinya membersihkan lumpur dari serpihan-serpihan atau cutting yang berukuran besar. Penggunaan screen (saringan) untuk problematika padatan yang terbawa dalam lumpur menjadi salah satu pilihan dalam

solid control equipment. Solid/padatan yang mempunyai jari-jari yang lebih besar dari jari-jari screen akan tertinggal/tersaring dan dibuang, sehingga jumlah solid dalam lumpur bisa terminimalisasi. Jari-jari screen di set agar polimer dalam lumpur tidak ikut terbuang. Kerusakan screen bisa diperbaiki dan diganti.

Gambar 2.1 Shale Shaker

·    Degassser

Fungsinya membersihkan lumpur dari gas yang mungkin masuk ke lumpur pemboran. Peralatan ini sangat berfungsi pada saat pemboran menembus zona permeable, yang ditandai dengan pemboran menjadi lebih cepat, densitas lumpur berkurang dan volume lumpur pada mud pit bertambah.

·    Desander

        Fungsinya membersihkan lumpur dari partikel-partikel padatan yang berukuran kecil yang biasanya lolos dari shale shaker.

·          Desilter

Fungsinya sama dengan desander tetapi desilter dapat membersihkan lumpur dari partikel-partikel yang berukuran lebih kecil. Penggunaan desilter dan mud cleaner harus dioptimalisasi oleh beberapa faktor seperti : berat lumpur, biaya fasa liquid, komposisi solid dalam lumpur, biaya fasa liquid, biaya logistik yang berhubungan dengan bahan kimia dan lain-lain. Biasanya berat lumpur yang dikehendaki sekitar 10.8  biasanya lebih praktis dengan menggunakan mud cleaner dibandingkan dengan penyaringan dengan screen terkecil. Selain itu penggunaan mud cleaner
lebih praktis juga lebih murah

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

Dimana :

n      = kandungan pasir

Vs   = Volume pasir dalam lumpur

Vm  = Volume lumpur

2.2.      Peralatan dan Bahan

2.2.2.      Peralatan

·     Mud balance

·     Retort kit

·     Multi mixer

·     Wetting agent

·     Sand Content Set

·     Gelas ukur 500 cc

                                       

             

              Gambar 2.9 Wetting Agent                                        Gambar 2.10 Gelas Ukur500cc

                                 

2.2.3.      Bahan

·        Barite

·        Bentonite

·        Aquades   

2.3               

2.4              Prosedur Percobaan

1.                   Densitas Lumpur

a)   Mengkalibrasi perPeralatanan mud balance sebagai berikut :

Ø   Membersihkan perPeralatanan mud balance

Ø   Mengisi cup dengan air hingga penuh, lalu tutup dan dibersihkan bagian luarnya. Keringkan dengan kertas tissue.

Ø   Meletakkan kembali mud balance pada kedudukan semula

Ø   Rider ditempatkan pada skala 8.33 ppg

Ø   Mengecek pada level glass bila tidak seimbang atur calibration screw sampai seimbang

b)             Menimbang beberapa zat yang digunakan.

c)             Menakar air 350 cc dan dicampur dengan 22.5 gr bentonite. Caranya air dimasukkan dalam bejana lalu dipasang multi mixer dan bentonite dimasukkan sedikit demi sedikit setelah multi mixer dijalankan. Selang beberapa menit setelah dicampur, bejana diambil dan isi cup mud balance dengan lumpur yang telah dibuat.

d)             Cup ditutup dan lumpur yang melekat pada dinding bagian luar dan tutup cup dibersihkan.

e)             Meletakkan balance arm pada kedudukan semula, lalu mengatur rider hingga seimbang. Baca densitas yang ditunjukkan oleh skala.

f)               Ulangi langkah lima untuk komposisi campuaran yang berbeda.

2.                    Sand Content

a)   Isi tabung gelas ukur dengan lumpur pemboran dan tandai. Tambahkan air pada batas berikutnya. Tutup mulut tabung dan kocok dengan kuat.

b)   Tuangkan campuran tersebut ke saringan. Biarkan cairan mengalir keluar melalui saringan. Tambahkan air ke dalam tabung, kocok dan tuangkan kembali ke saringan. Ulangi hingga tabung menjadi bersih. Cuci pasir yang tersaring pada saringan untuk melepaskan sisa lumpur yang melekat

c)   Pasang funnel pada sisi atas sieve. Dengan perlahan-lahan balik rangkaian tersebut dan masukkan ujung funnel ke dalam gelas ukur hanyutkan pasir ke dalam tabung dengan menyemprotkan air melalui saringan hingga semua pasir tertampung dalam gelas ukur. Biarkan pasir mengendap. Dari skala yang ada pada tabung, baca persen volume dari pasir yang mengendap.

d)    Catat sand content dari lumpur dalam persen volume.

2.5.            Data dan Hasil Percobaan

Data hasil percobaan adalah sebagai berikut :

Tabel 2.1

Data Densitas dan Sand Content Hasil  Percobaan

No	Lumpur dasar	Bentonite	Barite ( gram )	Calcium Carbonate (gram)	Densitas (ppg)	Sand Content (% Volume)
	Air (cc)
1	350	25	0		8.65	0.50
2	350	25	2		8.70	0.50
3	350	25	5		8.75	0.50
4	350	25		10	8.75	0.75
5	350	25		15	8.80	0.75

2.6.     Pembahasan

2.6.1.      Pembahasan Praktikum

Dari percobaan diatas dapat kita lihat bahwa penambahan barite dan calcium carbonat akan memperbesar harga densitas lumpur. Hal ini dapat dilihat ketika penambahan barite 5 gram, maka densitas meningkat 0.10 menjadi 8.75. Penambahan barite kedalam lumpur tidak meningkatkan kandungan pasir, hal ini dapat dilihat dari % volume yang tetap menunjukkan sand content 50%. Namun, dengan penambahan calcium carbonat kedalam lumpur akan meningkatkan kandungan pasir dalam lumpur,meningkat sebesar 25%. Kemudian aplikasi di lapangan sendiri, pada saat awal pemboran mud engineer menggunakan lumpur dasar terlebih dahulu untuk menganalisa tekanan formasi, apabila terlalu kecil densitas lumpur maka akan ditambahkan barite namun kandungan pasir di lumpur tidak berubah. Mud engineer bisa menambahkan calcium carbonat ke dalam lumpur pemboran supaya densitas lumpur bertambah, namun kandungan pasir di lumpur juga meningkat. Dan harus disediakan desander di peralatan supaya pasir di lumpur pemboran bisa dikontrol.

2.6.2        Pembahasan Soal

1.      Apakah yang dimaksud dengan fluida pemboran dan lumpur pemboran?

·        Fluida pemboran adalah fluida yang diinjeksikan kedalam lubang bor yang berfungsi untuk membersihkan lubang pemboran.

·        Lumpur Pemboran adalah campuran fluida yang komplek yang terdiri atas zat kimia dan padatan yang secara terus – menerus dipompakan dan disirkulasikan dari mud pits ke lubang sumur.

2.      Sebutkan fungsi dari penggunaan lumpur pemboran ? ( minimal 5 )

1)                   Mengangkat cutting kepermukaan

Fungsi ini dihubungkan dengan viskositas lumpur itu sendiri. makin kental lumpur pemboran maka pengangkatan serbuk bor semakin baik.

2)                   Mengontrol tekanan formasi

Fungsi ini berhubungan dengan densitas lumpur pemboran. Adanya densitas lumpur bor yang terlalu besar akan menyebabkan lumpur hilang ke formasi ( loss circulation ). Sedangkan apabila densitas lumpur bor terlalu kecil akan menyebabkan kick ( masuknya fluida formasi ke lubang sumur ).

3)                   Mendinginkan dan melumasi bit dan drill string

Adanya gaya gesekan antara pahat dengan formasi batuan dapat mengakibatkan panas, maka dari itu lumpur pemboran yang juga memiliki komposisi air dapat mendinginkan. Sedangkan untuk melumasi pahat dan drill string, supaya Peralatan dapat dipakai tahan lama dan tidak mudah aus.

4)                   Membersihkan dasar lubang bor

Lubang bor yang terendapkan oleh serbuk bor dapat menyebabkan pipa pemboran terjepit dan waktu pemboran akan lebih lama dari yang direncanakan.

5)                   Melindungi formasi produktif

Karena formasi produktif biasanya pada sandstone, maka diupayakan agar formasi tersebut tidak runtuh

3.      Apa yang dimaksud dengan Plug-flow, Laminer-flow, Turbulen-flow?

Laminer flow adalah gerak partikel mengikuti lintasan yang teratur. Turbulen flow adalah gerakan partikel mengikuti lintasan yang tak teratur. Plug flow adalah semakin banyak jumlah gelembung yang bersatu membentuk gelembung yang lebih besar.

4.      Apa bedanya reactive solid dengan inert solid? Berikan contohnya!

·        Reactive solid adalah padatan yang bereaksi dengan zat cair lumpur bor, padatan ini membuat lumpur menjadi kental.

Contoh: bentonite, attpulgite

·        Inert solid adalah padatan yang tidak bereaksi dengan zat cair lumpur bor.

Contoh: barite

5.      Sebutkan dan jelaskan komponen dari fasa pembentuk lumpur pemboran ?

1)      Fasa Cairan

Fasa cair lumpur pemboran pada umumnya dapat berupa air, minyak, atau campuran air dan minyak.

2)      Fasa Padat

Fasa padat dibagi dalam dua kelompok, yaitu padatan dengan berat jenis rendah dan padatan dengan berat jenis tinggi. Padatan berat jenis rendah dibagi menjadi dua, yaitu

·        Reaktif Solid : Padatan yang bereaksi dengan air membentuk koloid (clay)

·        Innert solid : zat padat yang tak bereaksi.

3)      Fasa Additive

Fasa additive atau fasa kimia; merupakan bagian dari system yang digunakan untuk mengontrol sifat-sifat lumpur.

6.      Jelaskan mengapa pengontrolan densitas pada lumpur perlu dilakukan?

Karena adanya densitas lumpur bor yang terlalu besar akan menyebabkan lumpur hilang keformasi ( lost circulation ). Sedangkan apabila terlalu kecil akan menyebabkan kick, maka densitas leumpur harus disesuaikan dengan keadaan formasi yang akan di bor.

7.      Ada empat hal yang mempengaruhi pengangkatan cutting ke permukaan, sebutkan !

Kecepatan fluida di annulus, kapasitas untuk menahan fluida, viskositas, dan gel strenght.

8.      Apa yang terjadi pada opersai pemboran,jika lumpur pemboran bersifat asam?

Lumpur cenderung bersifat asam, maka rangkaian  drillstring  dan peralatan sirkulasi lainnya akan mudah terkena korosi.

9.      Jelaskan apa pengaruh serpih-serpih sand pada operasi pemboran ?  dan bagaimana cara mengatasinya dalam operasi pemboran ?

Pengaruh dari serpih-serpih sand pada operasi pemboran adalah dapat mempengaruhi karakteristik lumpur yang disirkulasikan. Jika densitas lumpur bertambah, maka beban sirkulasi lumpur akan bertambah juga. Cara untuk mengatasi masalah  dalam operasi pemboran dengan  membersihkan lumpur yang akan disirkulasikan dengan conditioningequipment yang terdiri dari shale shaker, degasser, desander, dan desilter. 

10.  Sebutkan hal-hal yang terjadi akibat sand content yang terlalu besar!

·        Dapat mempengaruhi karakteristik lumpur yang akan disirkulasikan.

·        Meningkatkan densitas lumpur sehingga akan menambah beban pompa sirkulasi lumpur.

11.  Suatu saat saudara berada dilokasi pemboran.pada saat bit mencapai kedalaman 1600 ft, saudara harus menaikkan densitas 250 bbl lumpur dari 14 ppg menjadi 20 ppg dengan menggunakan Barrite (SG=4.2) dengan catatan bahwa volume akhir tidak dibatasi. Hitung jumlah Barrite yang dibutuhkan (dalam lb)!

 = 20 ppg

 = 14 ppg

 = 250 bbl

       = 250 x 42 = 10500 gallon

SG = 4.2

  = 4.2  x 8.33

      = 34986 ppg

Ditanya :

W = …

   Jawab :

   Ws =

       = 14700

       = 324079,52

12.           Mengapa bentonite digunakan sebagai bahan dalam pembuatan fresh water mud? Apa keunikan/kekhususan yang dimiliki bentonite dibandingkan dengan material-material clay lainnya yang menyebabkan bentonite biasa digunakan sebagai bahan dasar pembuatan fresh water base mud?

      Karena selain benonite dapat mengurangi filtration loss,juga dapat mengurangi tebal mud cake dan juga dapat menaikkan viscositas.

13.                     Sebutkan 5 material/bahan kimia/merk dagang produk yang termasuk kedalam weighting agent materials(masing-masing mahasiswa harus berbeda).

1) Hi-Dense R No.4                                   4) Surfaktan

      2) Baroid R 41                                           5) M-I BAR

      3) Dolomite

14.              Sebutkan peralatan-peralatan pemboran yang disebut dengan “Conditioning Equipment” dan jelaskan masing-masingnya!

·        Shale shaker

Fungsinya membersihkan lumpur dari serpihan-serpihan atau cutting

yang berukuran besar.        

·        Degasser

Fungsinya membersihkan lumpur dari gas yang mungkin masuk ke

lumpur pemboran.

·        Desander   

Fungsinya membersihkan lumpur dari partikel-partikel padatan yang

berukuran kecil yang biasanya lolos dari shale shaker.

·        Desilter

Fungsinya sama dengan desanser tetapi desilter dapat membersihkan

lumpur dari partikel-partikel yang berukuran kecil.

2.7.            Kesimpulan

1.      Apabila dibandingkan keduanya, barite dan calcium carbonat, dengan harga densitas yang sama tetapi menghasilkan kandungan pasir yang berbeda, yaitu calcium carbonat menghasilkan kandungan pasir yang lebih banyak.

2.      Penambahan barite dan calcium karbonat adalah untuk menambah densitas lumpur pemboran.

3.      Dengan menambahkan dua additive yang berbeda dengan jumlah yang sama (pada lumpur yang berbeda), barite menaikkan densitas lumpur lebih besar dibandingkan calcium carbonat.

4.      Berat jenis lumpur pemboran diukur dengan alat timbangan lumpur (mud balance) yaitu semacam alat penimbang yang disatu ujungnya berskala dan ujungnya yang lainnya terdapat mangkuk tempat akan di tentukan densitasnya.

5.      Jika Harga densitas yang terlalu besar mengakibatkan lost circulation,namun apabila terlalu kecil bisa menyebabkan kick.