Pemboran dan Sistem Pemboran Minyak dan Gas

1. Tujuan Pemboran

     Tujuan utama dari operasi pemboran adalah membuat lubang secara cepat, murah, dan aman hingga menembus formasi produktif. Lubang hasil pemboran tersebut dinamakan “ lubang sumur “ (well bore), setelah dipasang pipa selubung (casing) dan disemen, maka langkah selanjutnya adalah memasang fasilitas peralatan produksi untuk memproduksikan minyak atau gas dari formasi produktif. 

      Untuk mendapatkan efisiensi yang besar dan hasil yang optimum, perlu adanya perencanaan yang sangat matang dan cermat dalam suatu kegiatan pemboran. Perencanaan yang dimaksud meliputi perencanaan peralatan pemboran yang akan digunakan, perencanaan lumpur dan hidrolikanya, perencanaan casing, perencanaan penyemenan dan perencanaan peralatan penunjang lainnya.

2. Sistem Peralatan Pemboran

      Menurut fungsinya, secara garis besar peralatan pemboran dapat dibagi menjadi lima sistem peralatan utama, yaitu sistem tenaga, sistem angkat, sistem putar, sistem sirkulasi, sistem pencegah sembur liar dan sistem penunjang.

a. Sistem Tenaga

      Sistem tenaga dalam operasi pemboran terdiri dari power suplay equipment, yang dihasilkan oleh mesin – mesin besar yang biasa dikenal dengan nama “prime mover” dan distribution equipment yang berfungsi untuk meneruskan tenaga yang diperlukan untuk mendukung jalannya kegiatan pemboran.

      Hampir semua rig menggunakan internal combustion engine, dimana penggunaan prime mover ditentukan oleh besarnya tenaga pada sumur yang didasarkan pada casing program dan kedalaman sumur. Tenaga yang dihasilkan prime mover besarnya berkisar antara 500 – 5000 Hp. Jumlah prime mover yang diperlukan dalam suatu operasi pemboran sangat bervariatif, tergantung dari jumlah tenaga yang diperlukan. Pada umumnya suatu operasi pemboran memerlukan dua atau tiga buah mesin. Sedangkan untuk pemboran yang lebih dalam memerlukan tenaga yang lebih besar, sehingga prime mover yang diperlukan dapat mencapai empat unit

4. Sistem Angkat

b.  Sistem angkat (hoisting system) merupakan salah satu komponen utama dari peralatan pemboran. Fungsi utama sistem ini adalah memberikan ruang kerja yang cukup untuk pengangkatan dan penurunan rangkaian pipa bor dan peralatan lainnya. Sistem angkat terdiri dari dua bagian utama, yaitu Supporting Structure dan Hoisting Equipment

 Supporting Structure.

     Supporting structure adalah konstruksi menara yang ditempatkan diatas titik bor. Fungsi utamanya adalah untuk menyangga peralatan – peralatan pemboran dan juga memberi ruang yang cukup bagi operasi pemboran. Supporting strucure terdiri dari drilling tower (derrick atau mast), sub structiure dan rig floor. Drilling tower atau biasa disebut menara pemboran dibagi menjadi tiga jenis, yaitu :

1.  Conventional atau standart derrick.

2.  Portable Skid Mast.

3.  Mobile atau trailer mounted type mast.

    Menara tipe standar (derrick) tidak dapat didirikan dalam satu unit, akan tetapi pendiriannya disambung bagian demi bagian. Menara jenis ini banyak digunakan pada pemboran sumur dalam dimana membutuhkan lantai yang luas untuk tempat pipa – pipa pemboran. Untuk memindahkan derrick ini harus dilepas satu persatu bagian kemudian dirangkai kembali di suatu tempat yang telah ditentukan letaknya.

      Menara tipe portable posisi berdirinya dari bagian yang dikaitkan satu dengan lainnya dengan menggunakan las maupun scrup. Tipe ini dapat juga didirikan dengan cara ditahan oleh telescoping dan diperkuat oleh tali–tali yang ditambatkan secara tersebar. Dibandingkan tipe derrick, tipe menara ini lebih murah, mudah dan cepat dalam pendiriannya, transportnya murah, tetapi dalam penggunaannya terbatas pada pemboran yang tidak terlalu dalam. 

Menurut API menara yang terbuat dari besi baja tercantum dalam standar 4A dan menara kayu tercantum standar 4B. Sedangkan untuk tipe mast termasuk dalam 4D. Ukuran menara pemboran yang penting ialah kapasitas, tinggi, luas lantai dan tinggi lantai bor. Ukuran kekuatan derrick dibagi berdasarkan dua jenis pembebanan, yaitu :

1.  Compressive Load

2.  Wind Load

c. Sistem Putar

       Fungsi utama dari sistem putar (rotary system) adalah untuk memutar rangkaian pipa bor dan juga memberikan beratan di atas pahat untuk membor suatu formasi. Rotary system terdiri dari tiga sub komponen, yaitu :

1. Rotary assembly.

Peralatan putar berfungsi untuk :

     1)  Memutar rangkaian pipa bor selama operasi pemboran berlangsung.

    2)  Menggantungkan rangkaian pipa bor yaitu dengan slip yang dipasang (dimasukkan) pada rotary table ketika disambung atau melepas bagian-bagian drill pipe.

Peralatan putar ditempatkan pada lantai bor di bawah crownblock diatas lubang, terdiri dari :

a)  Meja putar ( rotary table ).

b)  Top drive.

c)  Masterbushing.

d)  Kelly bushing.

e)  Rotary slip.

2. Rangkaian pipa pemboran.

        Rangkaian pipa bor menghubungkan antara swivel dan mata bor, berfungsi :

        1)  Menaik turunkan mata bor.

        2)  Memberikan beban diatas pahat untuk penembusan ( penetration ).

        3)  Meneruskan putaran ke mata bor dan 

        4)  Menyalurkan fluida pemboran yang bertekanan ke mata bor.

Rangkaian pipa bor, meliputi :

a)  Swivel.

b)  Kelly.

c)  Drill Pipe.

d)  HWDP.

e)  Drill Collar.

3. Mata bor atau bit.

     Mata bor merupakan peralatan yang langsung menyentuh formasi, berfungsi untuk menghancurkan dan menembus formasi, dengan cara memberi beban pada mata bor.

d. Sistem Sirkulasi

Sistem sirkulasi terdiri dari empat sub-komponen utama, yaitu :

1. Fluida Pemboran.
       Fluida pemboran adalah merupakan suatu campuran cairan (liquid) dari beberapa komponen yang terdiri dari : air (tawar atau asin), minyak, tanah liat (clay), bahan-bahan kimia (chemical additives), gas, udara, busa maupun detergen. Dilapangan fluida pemboran dikenal sebagai ” lumpur ”.
Dalam penentuan komposisinya ditentukan oleh kondisi lubang bor dan jenis formasi yang di tembus mata bor. Ada dua hal penting dalam penentuan komposisi lumpur pemboran, yaitu :
1) Semakin ringan dan encer suatu lumpur pemboran, semakin besar laju penembusan.
2) Semakin berat dan kental suatu lumpur pemboran, semakin mudah untuk mengontrol kondisi di bawah permukaan, seperti masuknya fluida formasi bertekanan tinggi (dikenal sebagai ” kick ”). Bila keadaan ini tidak dapat diatasi akan menyebabkan terjadinya semburan liar (blowout).

2. Tempat Persiapan.
      Ditempatkan pada sistem sirkulasi dimulai yaitu dekat pompa Lumpur. Tempat persiapan meliputi :
1) Mud house.
2) Steel mud pits / tanks.
3) Mixing hopper.
4) Chemical mixing barrel.
5) Bulk mud storage bins.
6) Water tanks.
7) Reserve pit.

3. Peralatan Sirkulasi.
       Peralatan sirkulasi merupakan komponen utama dalam system sirkulasi, turun kerangkaian pipa bor dan naik ke annulus membawa serbuk bor kepermukaan menuju conditioning area sebelum kembali ke mud pits untuk sirkulasi kembali. Peralatan sirkulasi terdiri dari beberapa komponen khusus :
1) Mud pit
2) Mud pump.
3) Pump dischange and return lines.
4) Stand pipe.
5) Rotary house.

4. Conditioning Area.
         Ditempatkan dekat rig. Area ini terdiri dari peralatan-perlatan khusus yang digunakan untuk “ clean up “ Lumpur pemboran setelah keluar dari lubang bor. Fungsi utama peralatan-peralatan ini adalah untuk membersihkan Lumpur bor dari serbuk bor (cutting) dan gas-gas yang terbawa. Ada dua metode pokok untuk memisahkan cutting dan gas. Pertama yaitu menggunakan prinsip gravitasi, dimana Lumpur dialirkan melalui shale shaker dan setling tanks. Kedua yaitu secara mekanik, dimana peralatan-peralatan khusus yang dipasang pada mud pits dapat memisahkan Lumpur dan gas. Peralatannya terdiri dari :
1) Settling tanks : merupakan bak terbuat dari baja digunakan untuk menampung lumpur bor selama conditioning.
2) Reserve pits : merupakan kolam besar yang digunakan untuk menmpung cutting dari dalam lubang bor dan kadang-kadang untuk menampung kelebihan lumpur bor.
3) Mud-gas separator : merupakan suatu peralatan yang memisahkan gas yang terlarut dalam lumpur bor dalam jumlah besar.
4) Shale shaker : merupakan peralatan yang memisahkan cuttings yang besar dari lumpur bor.
5) Desander : merupakan peralatan yang memisahkan butir-butir pasir dari lumpur.
6) Desilter : merupakan peralatan yang memisahkan partikel-partikel cutting yang berukuran paling halus dari lumpur.
7) Degasser : merupakan peralatan yang secara kontinyu memisahkan gas terlarut dari lumpur.

e.  Sistem Pencegah Semburan Liar
      Sistem pencegahan sembur liar (blow out preventer) dipasang untuk menahan tekanan dari lubang bor. Peralatan ini disediakan pada operasi pemboran karena peramalan tekanan tidak selalu memungkinkan.
     Apabila formasi mempunyai tekanan yang besar dan kolom lumpur tidak dapat mengimbanginya maka akan terjadi “kick”, yaitu intrusi fluida formasi yang bertekanan tinggi yang masuk ke dalam lubang bor. Kick yang tidak terkendali dapat mengakibatkan terjadinya blow out. Jadi blow out selalu diawali dengan adanya kick.
Blow Out Preventer (BOP) system berfungsi untuk menutup ruang annular antara drill pipe dan casing bila terjadi gejala kick. Sistem peralatan ini bekerja secara pneumatic (biasanya dipakai dengan menggunakan udara dan gas) dan secara mekanik.

Analisa Densitas, Sand Content dan Kadar Minyak pada lumpur Bor

PENGUKURAN DENSITAS, SAND CONTENT DAN KADAR MINYAK PADA LUMPUR BOR

(ANALISA BERDASARKAN HASIL PRAKTIKUM)

                Salah satu faktor yang menentukan keberhasilan suatu operasi pemboran adalah ketepatan dalam penggunaan lumpur pemboran. Lumpur mempunyai banyak fungsi dalam menunjang suatu operasi pemboran, diantaranya adalah untuk mengimbangi tekanan yang dihasilkan oleh formasi. Tekanan yang berasal dari dalam formasi harus diimbangi oleh  tekanan hidrostatik. Besarnya tekanan hidrostatik dipengaruhi oleh densitas dan kedalaman.

                Untuk mengubah tekanan hidrostatik dalam suatu operasi pemboran dilakukan dengan merubah densitas lumpur menggunakan suatu zat additive. Dalam percobaan yang dilakukan oleh plug kami menggunakan air. Dari percobaan yang dilakukan diperoleh densitas sebesar 8,5 ppg.

                Dari grafik 2.1 dapat dilihat bahwa densitas air cenderung turun, ini disebabkan oleh air akan memberikan pengaruh pada lumpur yang menyebabkan lumpur semakin cair, sehingga tekanan hidrostatik lumpur berkurang karena densitas lumpur berkurang. Hal ini menunjukan bahwa penambahan air dapat menurunkan densitas lumpur. Sedangkan densitas untuk barite cenderung naik, ini dapat disimpulkan bahwa semakin banyak barite dalam lumpur, semakin besar densitasnya dan semakin besar pula tekanan hidrostatiknya. Sehingga barite adalah zat additive yang berfungsi benambah densitas dan meningkatkan tekanan hidrostatik lumpur.

                Dalam percobaan sand content, penambahan 20 pasir didapatkan % sand contant sebesar 1 %. Semakin tinggi nilai sand content dari lumpur pemboran, artinya semakin besar pula akumulasi pasir yang terdapat dalam lumpur tersebut.

Dilihat dari grafik 2.2 sand content semakin meningkat, ini menandakan bahwa semakin banyak pasir maka semakin tinggi % sand content. Aplikasi dari percobaan ini adalah untuk mencegah timbulnya masalah pada pompa, bit, berupa abrasi yang diakibatkan pasir yang bersifat terakumulasi dalam jumlah banyak.

Untuk mengantisipasi masalah tersebut, digunakan conditioning area untuk memisahkan padatan-padatan dan gas yang ikut dalam lumpur pada saat lumpur disirkulasikan, yang meliputi shale shaker,desender,desilter, degeser.

                Dalam percobaan penentuan kadar minyak, penambahan solar menyebabkan tingginya % kadar minyak dalam lumpur. Dari grafik 2.3 dapat dilihat bahwa semakin besar penambahan solar, semakin tinggi % kadar minyaknya. Ini menandakan bahwa semakin besar jumlah minyak  yang dijumpai di formasi, semakin tinggi kadar minyak dalam lumpur.

Dalam menentukan kadar cairan lapisan, digunakan weting agent yang berfungsi untuk memperjelas batas air dan minyak karena weting agent berfungsi sebagai demulsifier yang dapat menaikan tegangan antar muka dua cairan yang tidak saling campur. Sedangkan fungsi steel wall yang ada pada chamber yaitu untuk mempercepat terjadinya kondensasi.

                Aplikasi lapangan dari percobaan ini adalah untuk mengetahui apakah proses pemboran telah mencapai formasi produktif  melalui pengamatan pada lumpur pemboran. Selain itu juga dapat menentukan volume minyak dan volume air yang dapat digunakan  untuk menentukan % berat padatan. Berat padatan dalam lumpur diharapkan seminimal mungkin karena padatan tersebut dapat mengerus alat-alat pemboran yang digunakan, dan juga  bisa menambah densitas yang mengakibatkan pemboran terhambat.

  

Grafik 2.1.  Additive Vs Densitas 

Grafik 2.2.  Penambahan Pasir Vs Sand Content 

Grafik 2.3. Volume Solar Vs Kadar Minyak

Tekanan Perekahan

Dalam pelaksanaan perekahan hidrolik, pertama-tama perlu dilakukan orientasi secara menyeluruh tentang  rekahan yang akan dibuat. Masalah pertama adalah model rekahan yang akan dibuat tersebut apakah rekahan horizontal ataukah vertikal. Biasanya perekahan horizontal memang dilakukan namun bila berhadapan dengan dengan formasi yang cukup dalam maka yang dilakukan adalah perekahan vertikal, dan jenis perekahan inilah yang biasanya dilakukan. Tekanan dasar sumur (Bottom Hole Pressure) merupakan variabel yang dapat dipakai untuk membedakan antara perekahan horizontal ataukah vertikal. Tekanan dasar sumur (BHP) diukur selama proses perekahan berlangsung.

Dalam perekahan hidrolik, tekanan awal yang diberikan harus cukup untuk menghancurkan atau merekahkan suatu formasi dan seterusnya harus mampu mengembangkan rekahan yang telah ada tersebut. Pertama kali suatu rekahan dibentuk, fluida di dalamnya akan berfungsi sebagai pendesak, memberikan gaya pada rekahan agar dapat terus berkembang. Suatu rekahan akan lebih mudah dilakukan dengan menggunakan fluida penetrasi (fluida perekah) berviskositas rendah daripada  fluida non-penetrasi berviskositas tinggi

underbalance yang disebabkan akibat Phidrostatik < Pformasi

Rekah kerut (mud cracks)

        Struktur sedimen ini terbentuk karena danau atau rawan atau laut dangkal yang mengalami proses penguapan sehingga menjadi kering, sehingga pada umumnya membentuk retakan polygonal.Struktur ini dapat dipakai sebagai petunjuk lingkungan pengendapan yaitu di darat

MUD CRACKS

MUD CRACK

RAINDROP IMPRESSION

Analisa Fluida Reservoir

         Fluida yang dihasilkan oleh sumur produksi dapat berupa gas, minyak, dan air. Analisa Fluida Reservoir adalah tahapan analisis setelah minyak mentah atau crude oil diambil dari sumur. Tujuan dari percobaan ini adalah untuk menentukan kualitas minyak yang nantinya akan berpengaruh terhadap harga dari minyak yang dihasilkan pada suatu reservoir produksi tersebut. Minyak mentah atau crude oil merupakan komponen senyawa hidrokarbon yang terbentuk di dalam bumi, yang berupa cairan, gas, dan padatan, karena tergantung dari komposisi mineralnya serta pengaruh dari tekanan dan temperaturnya. Senyawa hidrokarbon dapat digolongkan menjadi beberapa golongan di antaranya :

·         Golongan Parafin.

·         Golongan Naftalen.

·         Golongan Aromatik.

            Fluida formasi dari suatu lapisan produktif punya nilai ekonomis adalah minyak bumi atau crude oil, yang sering disebut dengan Fluida Reservoir. Fluida reservoir merupakan cairan yang terperangkap dalam suatu trap di mana cairan tersebut berasal dari source rock yang bermigrasi ke lapisan yang lebih porous (misal : sandstone atau carbonate). Cairan yang terperangkap tersebut terhalang oleh suatu cap yang menghalangi minyak bermigrasi ke permukaan. Cairan formasi dapat juga berasal dari kubah garam (salt dome) yang mempunyai kadar air formasi NaCl yang lebih tinggi. Tekanan statik dan temperatur reservoir merupakan faktor penentu besarnya fluida reservoir yang didapat jika lapisan tersebut diproduksikan.

            Dengan teknik analisis dan perhitungan yang baik pada proses pengolahan minyak akan didapatkan hasil yang baik pula. Hasil analisis crude oil juga sangat dipengaruhi oleh cara atau metode pengambilan sample fluida. Karena fluida yang dihasilkan oleh sumur produksi dapat berupa gas, minyak, dan air. Adapun metode pengambilan sample tersebut ada dua cara, yaitu :

1.      Bottom hole sampling

Contoh fluida diambil dari dasar lubang sumur. Hal ini bertujuan agar didapat sample yang lebih mendekati kondisi di reservoir.

            2.      Surface sampling

         Pengambilan sample dilakukan di permukaan. Cara ini biasanya dilakukan pada wellhead atau pada                 separator.

SLICKLINE TOOL OF WELL TESTING

Shifting tool

Shifting tool Otis BO selectve

Blind Box

Blow Out Preventer (BOP)

BottomHole Fluid sampling

Computer-software

Connection Lubricator

Cross over Slickline unit

Diesal flat Bed truck

Double Drum Slickline Unit

EMR Gauge

Equalizing prong PXX

Gauge Cutter

GO Devil Slickline Unit

Hydraulic jar

Hydraulic Power Open Loop system

Impression Block

Tool down 

Flare

       Slickline is more commonly used in production tubing. The wireline operator monitors at surface the slickline tension via a weight indicator gauge and the depth via a depth counter 'zeroed' from surface, lowers the downhole tool to the proper depth, completes the job by manipulating the downhole tool mechanically, checks to make sure it worked if possible, and pulls the tool back out by winding the slickline back onto the drum it was spooled from. The slickline drum is controlled by a hydraulic pump, which in turn is controlled by the 'slickline operator'.

           Slickline comes in different sizes and grades. The larger the size, and higher the grade, generally means the higher line tension can be pulled before the line snaps at the weakest spot and causes a costly 'fishing' job. Due to downhole tools getting stuck because of malfunctions or 'downhole conditions' including sand, scale, salt, asphaltenes, and other well byproducts settling or loosening off the pipe walls because of agitation either by the downhole tools or a change in downhole inflow, sometimes it is necessary to pull hard on the tools to bring them back uphole to surface. If the tools are stuck, and the operator pulls too hard, the line will snap or pull apart at the weakest spot, which is generally closer to surface as the further uphole the weak point in the line is, the more weight it has to support (the weight of the line).

          Weak spots in the line can be caused by making the circle around the counter wheel, making a bend around a sheave, a kink in a line from normal use (when rigging up the equipment extra line must be pulled out from the truck to give enough slack when the pressure control lubricator is picked up - this leaves line coiled on the often rutted ground, and sometimes it snags and kinks the line).

Fluida Hidrokarbon Minyak Berat (Black Oil)

MINYAK BERAT 

Minyak berat adalah Minyak yang banyak mengandung unsur Hidrokarbon atau Jenis fluida reservoir yang disebut low-shrinkage atau minyak biasa dari pada minyak ringan . Minyak Berat yang dicirikan memiliki rasio produksi gas-minyak awal 2000 scf / STB  atau kurang.

Contoh Minyak Berat

 Menghasilkan gas-minyak rasio akan meningkat selama produksi saat tekanan reservoir minyak turun di bawah tekanan bubble-ponit. Minyak stok-tank biasanya akan memiliki gravitasi bawah 45 API. 

Stock-tank gravitasi minyak akan sedikit menurun seiring waktu sampai akhir dalam kehidupan reservoir ketika akan meningkat. Minyak stok-tank sangat gelap, menunjukkan adanya hidrokarbon berat, sering hitam, kadang-kadang dengan balutan kehijauan, atau cokelat.

                   Diagram fase dari minyak berat yang khas dengan garis isotermal dari pengurangan tekanan reservoir, 123, dan kondisi permukaan separator)Diagram fase dari minyak berat yang khas dengan garis isotermal dari pengurangan tekanan reservoir, 123, dan kondisi permukaan separator)

 Jika tekanan reservoir berada pada titik 2, minyak berada pada titik gelembung dan dikatakan jenuh. 

Minyak mengandung gas terlarut sebanyak itu bisa terus menerus. Penurunan tekanan akan melepaskan gas untuk membentuk fase gas bebas pada reservoir.

Kata undersaturated digunakan dalam pengertian ini untuk menunjukkan bahwa minyak bisa dilarutkan oleh gas lagi jika gas yang lebih banyak hadir.