KOLABORASI GEOLOGI DAN REKAYASA PEMBORAN MENGHADAPI ZONA TEKANAN ABNORMAL DI LADANG GAS ARUN, SUMATRA UTARA Oleh : R. M. RizaAtmadibrata Konsultan Geologi Abstrak Terjadinya tekanan abnormal di daerah ladang gas Arun, Sumatra Utara telah didokumentasikan secara detil disertai penjelasan mengenai asal usul kejadiannya. Metodologi untuk memprediksi dan mendeteksi dengan menggunakan data geologi dan enjiniring pemboran telah dikembangkan. Peta yang menunjukkan puncak tekanan abnormal telah dibuat dan pemanfaatannya berhasil dalam merencanakan pemboran sumur-sumur produksi dan daerah sekitarnya. Dengan memperbaharui data geologi dan enjiniring pemboran sebagai sumur baru yang telah dibor serta melanjutkan proses analisa data-data tersebut, zona-zona overpressured dapat diprediksi dengan tingkat akurasi yang lebih tinggi. Hal ini dapat meningkatkan lebih jauh tingkat keamanan dalam pelaksanaan kegiatan pemboran. 75
Abstrak Lapangan gas Arun ditemukan pada akhir tahun 1971, berada di pantai utara propinsi Aceh, Sumatra Utara. Reservoir batu gamping Arun adalah sebuah kumpulan terumbu karang yang mengarah dari Utara ke Selatan sepanjang kurang lebih 18,5 x 5 kilometer (Gambar 1). Tekanan abnormal muncul secara aktif di daerah ladang gas Arun Blok B. Interval overpressure ini sering terjadi pada kedalaman berkisar dari 4000 sampai 8000 kaki di bawah permukaan laut. Konsekuensinya, masalahmasalah dalam pelaksanaan pemboran seperti ancaman terhadap keselamatan pekerja, masalah pada lubang bor, penentuan titik lokasi pemasangan kaki pipa ukuran 13-3/8 inci, serta masalah-masalah lain di lapangan harus dapat diatasi. Untuk mengupas fenomena ini dilakukan penelitian secara detil dengan menggabungkan semua data yang tersedia. Disimpulkan bahwa overpressure terjadi di antara formasi Keutapang bagian Bawah hingga formasi Baong yang berumur Miocene Tengah hingga Atas. Metodologi untuk memprediksi saat pemboran menghadapi zona overpressure telah dikembangkan dengan menggunakan normalized ROP (ROPn) diselaraskan dengan pembacaan hasil dari data sonic log. Upaya ini menghasilkan tingkat keamanan optimum serta mengurangi risiko dalam pelaksanaan pemboran. Dengan memperbaharui data base dan melanjutkan analisa semua data baru yang ada maka tingkat akurasi yang tinggi di dalam memprediksi tekanan abnormal dapat tercapai. DISKUSI : Penyebab Dari Tekanan Abnormal (Abnormal Pressure) Overpressure merupakan suatu kondisi tekanan pori atau fluida yang melebihi tekanan hidrostatis pada air tawar (0,433 psi/ft) maupun air laut (0,51 psi/ft) (Dickinson, 1953). Kondisi overpressure dapat memicu terjadinya blow out (semburan lumpur) pada suatu kegiatan pemboran minyak dan gas bumi. Fenomena overpressure sangat berkaitan erat dengan kondisi hidrogeologi, karena menyangkut kondisi porositas batuan, reaksi fluida dan tekanan pori atau fluida. Istilah overpressured sering digunakan namun tidak diartikan secara tepat. Terminologi yang digunakan sebaiknya adalah abnormal pressure sebab ini mengimplikasikan proses keberangkatan dari kondisi gradien tekanan normal (hydrostatic). Tekanan abnormal, seperti misalnya kondisi dimana tekanan formasi lebih besar dari keterkaitannya dengan tekanan hidrostatik, acapkali cenderung terjadi pada daerah cekungan geosinklin berumur lebih muda, dimana proses pengendapan 76
batu serpih terjadi sangat cepat dan pengendapan batu pasir sangat sedikit. Kehadiran tekanan abnormal di daerah cekungan Sumatra Utara adalah dampak dari sangat cepatnya proses pengendapan batu serpih formasi Baong yang tebal dan massive secara terus menerus disertai dengan tekanan gradien geotermal yang tinggi (Gambar 2) Penelitian terdahulu mengindikasikan bahwa mineral lempung di dalam batu serpih yang dipengaruhi oleh tingginya temperatur menyebabkan suatu perubahan diagenetik. Mineral smectite berubah menjadi silika (illite) disertai dengan proses pelepasan air pada lempung. Mineral silika (illite) tersebut memberikan efek penutupan pada saluran interstitial, cenderung menurunkan permeabilitas dan menahan air yang terperangkap dalam batu serpih tersebut. Pentingnya memprediksi tekanan Abnormal Ketidak siapan mengantisipasi munculnya tekanan abnormal dapat mengakibatkan kendala dalam pelaksanaan pemboran. Di sisi lain, penting pula untuk tidak berlebihan mengantisipasi tekanan reservoir. Kondisi ketidak seimbangan antara penggunaan fluida yang lebih besar pada lubang bor daripada tekanan formasi pada reservoir, dapat mengakibatkan lost circulation yang mengakibatkan rusaknya dinding pada lubang bor, sehingga menghilangkan rekam jejak litologi dan contoh batuan (cutting sample). Oleh sebab itu adalah penting untuk memprediksi rezim tekanan secara akurat dalam melaksanakan pemboran suatu sumur. Kegiatan memprediksi tekanan abnormal sebaiknya dilakukan pada tahap awal perencanaan pemboran dan data mengenai tekanan tersebut sebaiknya direevaluasi setelah kedalaman akhir tercapai. Evaluasi data tekanan ini dilakukan saat kegiatan pemboran berlangsung, agar dapat mengenali dan memprediksi kecenderungan abnormal di lapangan. Normalizaed rate of penetration method. (ROPn) Adalah suatu metoda kuantitatif untuk mendeterminasi tekanan pori dengan menggunakan sebuah parameter yaitu normalized rate of penetration (ROPn) memakai satuan ukuran kaki perjam (ft/ hr) dikorelasi terhadap hasil pembacaan akustik dalam satuan μ detik per kaki (μ sec/ ft). Korelasi ROPn ini telah lama diaplikasikan di lapangan gas Arun. Nilai akustik caprock (batuan penutup) dari batu serpih formasi Baong dan tingginya tekanan, dipertimbangkan sebagai parameter pendukung yang akurat untuk digunakan. ROPn diplot pada kertas semi-log dalam satuan kaki perjam (ft/hr) dikorelasi terhadap log skala horizontal serta kedalaman sumur (ft-tvd) pada skala linier. Tekanan pori kuantitatif yang merupakan hasil plot ditumpangkan dengan hasil pembacaan tekanan 77
akustik (Gambar 3). Hasil plot tersebut tidak terbatas pada hasil batu serpih semata, tetapi memperlihatkan suatu indikasi mewakili keseluruhan litologi, yang dapat ditetapkan dengan menggunakan log litologi yang merupakan hasil analisa cutting sample dan open hole logs. Pada prakteknya ROPn plot tersebut ditumpangkan dengan data shale compaction trend base line, dimulai dari base line hingga mengindikasikan kondisi tekanan abnormal. Data ROPn menghasilkan suatu base line yang lebih konsisten dibandingkan dengan hasil perekaman log listrik (Gambar 8). Pada dasarnya metode ROPn in menghasilkan sebuah alat korelasi bagi para ahli geologi dan sebagai suatu diagnostic capability (kemampuan diagnostik) guna mengelola kesulitan pemboran di saat menghadapi kondisi tekanan abnormal di daerah-daerah yang berisiko tinggi. Kolaborasi ahli geologi dan rekayasa pemboran Untuk menentukan kedalaman titik puncak zona tekanan abnormal saat pemboran dibutuhkan kerja sama antara ahli geologi dan rekayasa pemboran. Dengan menggabungkan parameter geologi dan rekayasa pemboran, penentuan puncak zona tekanan abnormal dapat diputuskan dengan tepat serta mengoptimalkan titik kedalaman kedudukan pipa. Gambar 4 memperlihatkan beberapa parameter untuk diamati saat menghadapi interval kritis dalam mendeteksi zona tekanan abnormal, yaitu : - Hydrostatic pressure - Formation pressure - dc exponent (ROP dengan parameter pemboran) - Shale density - Differential flowline temperature - Ditch gas - Cutting sample Evaluasi akhir dapat ditingkatkan apabila ahli geologi memiliki pemahaman terhadap prinsip-prinsip yang dianut berdasarkan semua parameter di atas, digabungkan dengan seluruh data yang relevan serta akurat ataupun melalui interpretasi terhadap litologi secara deskriptif. Peta puncak tekanan abnormal Prediksi terhadap hasil puncak dari tekanan abnormal setiap sumur di ladang gas Arun telah dipetakan. Untuk menghasilkan peta ini beberapa tahapan perlu dilakukan. Seluruh sumur vertikal yang mewakili daerah tertentu dikorelasikan, karena setiap daerah memiliki tipe kurva ROPn log yang khas. Untuk membantu proses korelasi digunakan 6 penampang lintasan meliputi seluruh lapangan (Gambar 5). Ke 6 penampang lintasan ini digunakan sebagai rujukan untuk sumur-sumur baru yang akan dibor pada wilayah sekitar cluster lapangan gas Arun. 78
Setiap penampang lintasan memiliki karakteristik mewakili daerahnya. Hasil evaluasi ROPn setiap sumur disesuaikan dengan data sonic atau conductivity logs sehingga puncak tekanan abnormal dapat ditentukan. Data ROPn dalam satuan kaki perjam (ft/hr) dikorelasikan terhadap accoustic logs pada formasi Baong di sumur-sumur daerah cluster di lapangan gas Arun. Dari data ini karakteristik kurva ROPn terhadap accoustic log dapat dikembangkan (Gambar 6). Memprediksi tekanan pada sumursumur baru Guna mengurangi risiko blow out (semburan lumpur) atau masalahmasalah yang dihadapi selama kegiatan pemboran, rekomendasi pra pemboran harus dipersiapkan sebelum pelaksanaan dimulai. Untuk itu dibutuhkan prediksi atau antisipasi kedalaman dari zona tekanan abnormal, estimasi tekanan pori, berat lumpur yang akan digunakan, dan penentuan kedalaman optimum pemasangan pipa. Dengan menggunakan peta tekanan normal maka kita dapat memprediksi parameter-parameter tersebut secara akurat dan membuat sumur baru secara aman. Pada kasus sumur eksplorasi, puncak zona tekanan abnormal dan tekanantekanan pori dapat diprediksi dengan cara memplot data yang dihasilkan dari data seismik velocity (Gambar 7). Garis interval velocity ditumpangkan pada kertas grafik two cycle dalam ukuran micro seconds per foot versus kedalaman dalam ukuran kaki (foot). Dengan menumpangkannya secara horizontal hingga base line tekanan normal itu berpotongan dengan nilai dari tekanan normal terakhir pada interval velocity, nilai tekanan abnormal dapat diprediksikan sebelum sumur dibor. (Gambar 9). Estimasi tekanan-tekanan pori menggunakan seismic interval velocity pressure reader (dalam satuan pon per galon setara berat lumpur). Setelah sumur dibor, data prediksi dan hasil faktual dibandingkan untuk direvisi guna memperbaiki metoda prediksi di masa mendatang [Ucapan terima kasih] Terima kasih kepada R. Hanschitz, R. Barton, A. Aziz, M. Abdullah, A. Sulaeman, D. Muslim dan semua pihak yang telah membantu kelancaran pelaksanaan tulisan ini. DAFTAR PUSTAKA (1) Atmadibrata, R., 1988, Top of Abnormal Pressure Zone Prediction in the Arun Field, North Sumatra, PIT. IAGI., XVII 1988. (2) A. Azis, L.H. Bolt, 1984, Occurrence and Detection of Abnormal Pressures from Geological anad Drilling Data, North Sumatra Basin, IPA Annual Convention, 1984. 79
(3) Ashby, Jr. F.H., 1984. Pore Pressure Analysis Seismic Interval Transit Time Method, Mobil Oil Exploration & Producing Southeast Inc., internal report, unpublished. (4) Aziz, Azrul, 1983, Geopressure Zone South Lhok Sukon A Field, Mobil Oil indonesia Inc., internal report, unpublished. (5) Bolt, L.H., 1983, Normalized Penetration Rate Method of Determining Abnormal Pore Pressure and Equivalent Accoustical Shale Compaction Values Current with Bit, Mobil Oil Indonesia Inc., internal report, unpublished. (6) McClure, L.J., 1977, Drill Abnormal Pressure Safely Manual, Copyright Leo J. McClure, printed in 1977, USA. (7) Penebaker, E.S., 1968, An Engineering Interpretation of Seismic Data, SPE Paper 2165, presented in 43 rd Annual Fall Meeting of SPE, Houston Texas, September 1968. (8) Singh, I and Ford, C.N., 1982, The Occurrence, Causes and Detection of Abnormal Pressure in the Malay Basin, OSEA, 1982 Conference, Singapore. 80