ANALISIS PARAMETER FISIKA TERHADAP PENGENDALIAN TEKANAN LUMPUR PENGEBORAN STUDI KASUS: PREVENSI KICK DAN BLOWOUT

Transkripsi

1 DOI: doi.or/ / ANALISIS PARAMETER FISIKA TERHADAP PENGENDALIAN TEKANAN LUMPUR PENGEBORAN STUDI KASUS: PREVENSI KICK DAN BLOWOUT Wenny Wahyuni 1,a), Lilik Hendrajaya 2,b) 1,2 Proram Studi Maister Fisika FMIPA Institut Teknoloi Bandun, Jl. Ganesa No 10, Bandun a) b) Abstrak Dalam pemboran penunaan lumpur pemboran, jenis bor, casin dan cementin merupakan suatu hal yan harus diperhatikan. Lumpur pemboran yan diinjeksikan ke dalam pipa bor harus disesuaikan denan keadaan formasi batuan yan ada di bawah permukaan tanah, dimana tekanan lumpur pemboran (tekanan hidrostatik) harus lebih besar dibandinkan tekanan dari fluida formasi. Tekanan hidrostatik berhubunan denan berat jenis lumpur, hal ini dapat dianalisa menunakan persamaan hidrostatik. Jika kontrol tekanan hidrostatik di annulus tidak dapat dijaa denan baik dan tekanan formasi melebihi tekanan lumpur pemboran, hal ini ditunjukkan denan perbedaan nilai tekanan lumpur yan diinjeksikan dan yan keluar melewati annulus tidak sama denan nol (P 0) maka fluida formasi akan naik kepermukaan. Sesuai denan penelitian yan telah dilakukan aliran fluida formasi dalam pemboran terjadi pada kedalaman 565, 577 dan 797 ft yan disebabkan karena adanya sirkulasi lumpur yan hilan, aliran fluida formasi tersebut ditakan sebaai kick, jika kick ini tidak dapat diatasi maka akan menakibatkan semburan liar (blowout). Kata-kata kunci: Kick, kehilanan sirkulasi, tekanan hidrostatik, tekanan pori. Abstract In the drillin proses mud drillin in use, type of drill bit, casin and cementin is a matter that must be considered. Mud drillin injected into the drill pipe must be adapted to conditions existin rock formations below round level, where the pressure of the mud drillin (hidrostatik pressure) must be reater than the formation pressure. Hidrostatik pressure associated with a mud weiht, it can be analyzed usin hydrostatic equation. If the control hidrostatik pressure in the annulus can not be maintained properly and the formation pressure exceeds the pressure of the drillin mud, as shown by the difference in pressure value mud injected and were out past the annulus is not equal to zero (P 0) then the formation fluid will rise to the surface. Accordin to research that has been carried, the flow of formation fluid in the drillin of occurred at depths of 565, 577 and 797 ft caused due to loss circulation of mud, the flow of formation fluids rearded as a kick, if the kick can not be resolved then it will result in blowout. Keywords: Kick, loss circulation, hidrostatik pressure, pore pressures. 1. Pendahuluan Pemboran merupakan suatu keiatan membuat luban di bawah permukaan bumi denan menunakan bit dan seperankat alat pemboran yan disebut denan RIG [1], bit dan RIG yan diunakan disesuaikan denan kondisi formasi daerah sumur yan akan dibor. Variabel yan menjadi perhatian dalam pemboran salah satunya adalah tekanan. Untuk menjaa kestabilan luban pemboran aar nantinya tidak terjadi kick atau bahkan blowout maka tindakan awal yan harus dilakukan yaitu dapat memprediksi tekanan pori dari formasi batuan denan menunakan seismik [2]. Prediksi tekanan pori dari data seismik jua dilakukan denan menentukan terlebih dahulu NCT dan kemudian menentukan tekanan pori dari formasi tersebut [3], selain menunakan data seismik para peneliti jua telah banyak memprediksi tekanan pori denan menunakan data well lo [4], denan data lo seperti DST, RFT, FIT dan LOT, tekanan formasi atau tekanan pori jua dapat diestimasi denan metode tekanan efektif dan minimum [5]. Selain tekanan pori formasi, tekanan hidrostatik jua harus diperhatikan, tekanan hidrostatik merupakan suatu tekanan yan dipenaruhi oleh tini kolom atau luban SNF2016-EPA-23

2 bor [6]. Apabila kedua tekanan ini tidak stabil saat pemboran maka akan timbul tekanan abnormal [7], tekanan abnormal atau kelebihan tekanan (overpressure) dapat diprediksi dari total stress sehina dapat menimbulkan loss pressure [8]. Loss pressure yan tidak seera diatasi akan dapat menimbulkan kick bahkan blowout. Kick merupakan suatu kejadian pada saat melakuan pemboran yan dapat menimbulkan bahaya yan sanat besar apabila tidak cepat diatasi. Kick terjadi apabila tekanan formasi lebih besar dibandinkan tekanan hidrostatik. Kick yan tidak bisa diatasi dapat menimbulkan blowout [9]. dari suatu formasi maka tekanan dan radien tekanan jua akan semakin besar, hal ini sesuai denan persamaan (1). Hubunan antara tekanan dan radien tekanan dapat dilihat dari ilustrasi yan ada pada ambar 1. Dari ambar 1 dapat kita perhatikan bahwa radien tekanan hirostatik tidak dipenaruhi oleh kedalamannya, hal ini khusus untuk daerah denan nilai densitas yan sama[3]. 2. Metode Penelitian Data yan diperlukan dalam menyelesaikan penilitian ini merupakan data sumur di lapanan X yan menalami kick dan loss circulation, data ini nantinya yan akan diolah denan mensubstitusikan variabel yan ada di data kedalam beberapa persamaan. Pada penelitian ini data yan diunakan adalah data lo dan jua menunakan laporan pemboran (daily report) sumur tersebut. Menentukan tekanan hidrostatik: Tekanan hidrostatik merupakan tekanan yan dipenaruhi oleh berat jenis fluida dalam suatu kolom, tekanan ini jua dipenaruhi oleh ketinian fluida yan terdapat di dalam kolom. Tekanan hidrostatik dapat dihitun denan menunakan persamaan: Dimana p h h (1) p h adalah tekanan hidrostatik (Pa), adalah densitas (k/m 3 ), kecepatan rafitasi (m/s 2 ) dan h adalah kedalaman (m). Penontrolan tekanan hidrostatik sanat pentin, tekanan hidrostatik ini diunakan untuk melihat tekanan lumpur yan berada di dalam pipa bor. Tekanan hidrostatik pada persamaan (1) dikonversi ke dalam satuan yan serin diunakan oleh dunia perminyakan seperti pada persamaan (2): p h 0, 052xMWxD (2) Nilai didapatkan dari hasil konversi satuan yan diunakan dalam dunia perminyakan. Dimana p adalah tekanan hidrostatik (psi), MW (mud weiht) merupakan berat dari lumpur yan diunakan saat pemboran (pp) dan D adalah kedalaman (ft). Tekanan hidrostatik memiliki radien tekanan, dimana pada umumnya radien tekanan akan selalu dipenaruhi oleh kedalamannya. Semakin dalam posisi h Gambar 1. Hubunan antara tekanan hidrostatik dan radien tekanan (modifikasi dari Stan Lee, 2010). Loss Circulation Loss circulation terjadi karena masuknya lumpur pemboran ke dalam pori formasi, hal ini diakibatkan karena adanya rekahan pada formasi saat dilakukan pemboran atau penunaan lumpur pemboran yan terlalu berat sehina menhasilkan tekanan yan terlalu besar. Hal seperti ini serin disebut denan overpressure. Loss circulatin ini dapat dihitun denan persamaan V Q (3) t Dimana Q adalah debit atau banyaknya fluida yan menalir persatuan waktu (m 3 /s), V adalah volume fluida m 3 dan t adalah waktu (s). Memprediksi tekanan pori Tekanan pori suatu formasi didapatkan denan menhubunkan tekanan pori denan overburden atau serin jua dikenal denan vertikal stress [7]. Overburden adalah suatu tekanan yan dihasilkan oleh abunan matriks batuan dan kandunan fluida yan ada disetiap titik pada kedalaman tertentu. Kedalaman yan diunakan dalam perhitunan overburden itu sendiri adalah kedalaman yan teak lurus permukaan atau serin dikenal denan TVD. Persamaan yan diunakan untuk mendapatkan tekanan vertikal yaitu: SNF2016-EPA-24

3 dd (4) obv b dimana obv merupakan tekanan overburden (psi), b adalah densitas dari bulk pada setiap kedalaman (pp) dan dd adalah perubahan kedalaman (ft). Densitas bulk dapat dihitun denan persamaan b ( 1) (5) fl dimana adalah densitas rain dari formasi (k/m 3 ), adalah densitas fluida yan menauni pori fl dari formasi (k/m 3 ) dan adalah porositas dari batuan (%). Porositas batuan merupakan kemampuan suatu formasi batuan untuk menampun fluida. Porositas batuan berantun pada volume bulk batuan dan volume rain (butiran) dari batuan tersebut. Dimana b Vb V (6) V b K D s (7) oe. V adalah volume bulk (m 3 ), V adalah volume rain (butiran), o adalah porositas permukaan dan K adalah nilai konstanta deklinasi porositas. Denan mensubstitusikan persamaan (6) dan (4) kepersamaan (3) maka diperoleh rumus menetukan tekanan overburden yan dihubunkan denan porositas formasi batuan. KDs KDs ov 1 oe floe dd (8) Overburden menurut hukum Terzahi dapat ditentukan oleh penjumlahan tekanan efektif yan dihasilkan dari matrik batuan dan tekanan pori yan ditentukan dari fluida yan terdapat diantara matrik dari suatu batuan (Terzahi dan Peck, 1968). Besarnya overburden dapat dilihat berdasarkan rumus: Dimana eff ovb p (9) eff p merupakan tekanan effektif (Psi) dan p merupakan tekanan pori dari suatu batuan (Psi). p Pada ambar 2 diperlihatkan hubunan antara tekanan overburden, tekanan effektif dan tekanan pori batuan Gambar 2. Skema hubunan tekanan overburden, tekanan pori dan efektif stress(hendri Yanto (2011),modifikasi Stan Lee, 2010) Penanalisaan Kick dan Loss pressure Terjadinya kick pada saat dilakukan pemboran diakibatkan oleh masuknya fluida formasi kedalam luban pemboran, hal ini dikarekan tekanan formasi lebih besar dibandinkan denan tekanan lumpur pemboran. Masuknya fluida formasi ke dalam luban pemboran dapat terjadi karena beberapa faktor, diantaranya yaitu saat pemboran terdapat fluida formasi yan menyusup kedalam luban pemboran sehina menakibatkan penurunan tekanan dari lumpur pemboran (tekanan hidrostatik). Faktor lain yan dapat menakibatkan masuknya fluida formasi ke dalam luban pemboran dapat diakibatkan karena loss circulation pada saat pemboran, loss circulation ini bisa diakibatkan karena faktor berat lumpur yan terlalu besar atau terjadi rekahan pada saat pemboran, sehina lumpur pemboran masuk ke dalam formasi batuan. Dari kasus yan ada di sumur X kick yan terjadi saat pemboran diakibatkan oleh adanya loss circulation, hal ini terdeteksi denan jumlah sirkulasi dari lumpur pemboran, dimana jumlah lumpur pemboran yan dimasukkan tidak sama denan jumlah lumpur pemboran yan keluar, pada sumur tersebut tercatat bahwa loss circulation parsial terjadi pada kedalaman 515 hina 556. Setelah dilakukan observasi terdeteksi adanya lumpur yan loss sebanyak 0.56 BPM. Tepatnya pada kedalaman 565 tersebut terjadi loss circulation total. Lumpur baru disiapkan sebanyak 90 barel (BBLS). Pada kedalaman 565 saat dilakukan observasi, ternyata terdapat aliran fluida formasi di dalam sumur. Data yan tercatat di permukaan adalah SICP sebesar 75 psi sedankan SIDP tidak terbaca. 3. Hasil dan Pembahasan Dari penelitian yan dilakukan di BOB PT. Bumi Siak Pusako Pertamina Hulu pada sumur X di dapatkan perubahan tekanan hidrostatik denan menunakan persamaan (2) untuk setiap kedalam dan variasi dari berat jenis lumpur. SNF2016-EPA-25

4 Gambar 3. Grafik variasi kedalaman terhadap tekanan Dari data di atas dapat dilihat bahwa tekanan hidrostatik semakin meninkat denan bertambahnya kedalaman, berat lumpur yan diunakan terdapat perbedaan pada beberapa kedalaman, hal ini dikarenakan pada saat pemboran disesuaikan denan jenis formasi yan akan dilalui oleh bit pemboran. Dari data di sumur X pada kedalaman 565 mulai terjadi loss circulation. Saat dilakukan proses pemboran loss circulation terjadi pada kedalaman-kedalaman tertentu. Data loss circulation tersebut dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel 1. Data debit lumpur yan hilan (Loss Circulation) loss circulation. Di bawah ini diberikan skema penanalisaan kick pada sumur X. Dari ambar 4 dapat dijelaskan bahwa saat dilakukan proses pemboran yan normal maka dapat dilihat dari ambar 4a, dimana jumlah dari lumpur yan dimasukkan dan yan keluar harus memiliki jumlah yan sama. Tetapi apabila saat pemboran terjadi fracture pada formasi, maka dapat menakibatkan lumpur pemboran masuk ke dalam pori-pori batuan formasi. Lumpur yan masuk ke dalam pori batuan menakibatkan berkurannya tini lumpur dalam kolom, seperti yan terdapat pada ambar 4b, berkurannya tini lumpur dalam kolom tersebut menakibatkan tekanan hidrostatik turun. Karena adanya lumpur yan hilan menakibatkan P f > P h, karena tekanan formasi lebih besar dibandin tekanan hidrostatik lumpur maka fluida formasi masuk ke dalam luban pemboran, hal diperlihatkan pada ambar 4c. Depth (ft) Loss sirkulasi (BPM) Perhitunan loss circulation menunakan observasi lapanan lansun, loss circulation ini diperoleh denan teknik pemompaan lumpur kedalam luban pemboran kemudian dihitun berapa lumpur yan hilan setiap menitnya, sehina didapatkan debit lumpur yan hilan setiap menitnya. loss circulation ini diatasi denan metode LCM (Loss Circulation Material). Metode ini adalah metode menambahkan material pemberat pada lumpur pemboran. Dari data yan telah didapatkan, setelah terjadinya loss sirkulasi maka terdapat aliran fluida formasi di dalam sumur pemboran, aliran fluida ini merupakan faktor yan dapat menyebabkan kick. Penanalisaan Kick Kick pada kasus sumur X berdasarkan data dan perhitunan yan dilakukan diakibatkan karena adanya Gambar 4. Skema pemboran hina terjadi kick Terjadinya loss circulation dan flowin pada sumur X terdeteksi pada kedalam 565, 577 dan 797 pada sumur Y tersebut, hal ini terlihat karena adanya berkurannya lumpur pemboran yan keluar dari annulus dan terdapat aliran di dalam luban. Penananan yan dilakukan yaitu penutupan BOB di annular dan melakkan metode LCM, metode LCM ini dilakukan aar berat lumpur bertambah dan dapat menutup rekahan yan terjadi akibat proses pemboran. Material pemberat yan ditambahkan kedalam lumpur pemboran yaitu fracsale M dan F serta CaCO 3 M dan F. selain itu jua dilakukan penambahan bentonite. SNF2016-EPA-26

5 4. Kesimpulan Daftar Acuan Permasalan flowin atau adanya aliran fluida dalam luban sumur pemboran diprediksi terjadi karena adanya fracture (rekahan) formasi yan menakibatkan lumpur masuk kedalam pori dan membuat tekanan hidrostatik berkuran. Apabila aliran dalam fluida formasi tidak dapat diatasi denan seera, maka aliran ini akan menimbulkan kick. Metode Loss Circulation Material (LCM) atau menambahkan material pemberat ke dalam sumur dilakukan untuk menhilankan loss circulation dan menutup rekahan yan terjadi sebelumnya. Denan perubahan berat dari lumpur pemboran tersebut maka loss circulation dapat diatasi. Pada kasus sumur X, material yan diunakan untuk menhentikan loss circulation adalah penambahan bentonite, fracsale M dan F serta CaCO 3 M dan F. Metode LCM berhasil dilakukan disumur tersebut, sehina flowin dapat diatasi dan kick tidak sempat terjadi. Ucapan Terimakasih Terimakasih saya ucapkan kepada BOB. PT. Bumi Siak - Pusako Pertamina-Hulu yan telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk melakukan observasi lapanan dan penambilan data penelitian. [1] Neal A. Drillin Enineerin A Complete Well Planin Approach. Tulsa, Oklahoma (1985) [2] R. Ramadian. Prediksi Tekanan Pori denan Menunakan Data Seismik 3D dan Data Sumur Untuk Menoptimalkan Proram Peneboran di Area-K, Cekunan Sumatera Tenah. Fakultas MIPA. Jakarta (2010). Tesis [3] H. Yanto. Prediksi Kecepatan Pori denan menunakan Data Kecepatan Seismik : Studi Kasus, Lapanan X Laut Dalam Selat Makasar. Fakultas MIPA. Jakarta (2011). Tesis [4] J. Zhan. S. Pore Pressure Prediction from Well Los: Methods, Modification, and Approaches. 108 (2011) [5] A. Berry, W. Utama. Estimasi Tekanan Formasi Menunakan Tekanan Efektif dan Tekanan Minimum denan Kalibrasi Data Lo (DST, RFT, FIT dan LOT): Studi Kasus Lapanan NN#. volume 5, nomor 1 Januari 2009 [6] Rubian, H. Well Enineerin and Construction (2004) [7] Adam T B Jr, Keith K M, Martin E C, F.S. Youn Jr. Applied Drillin Enineerin. Richardson, TX (1986), ISBN [8] Ozkale, A. Overpressure Prediction by Mean Total Stress Estimate Usin Well Los for Compressional Environments with Strike-Slip or Reverse Faultin Stress State. Petroleum Eneneerin. Texas A&M University (2006). Thesis [9] Grace, R.D. Blowout and Well Control Handbook. USA (2003) SNF2016-EPA-27

6 SNF2016-EPA-28