BAB V SQUEEZE CEMENTING 5.1. Pengertian Salah satu faktor yang mempengaruhi kualitas konstruksi lubang sumur adalah sejauh mana kualitas semen yang digunakan. Maka untuk kepentingan tersebut perlu dilakukan studi laboratorium untuk mengetahui komposisi dan sifat fisik semen. Diharapkan dengan kualitas semen yang baik, konstruksi sumur dapat bertahan lebih dari 20 tahun. Pada umumnya operasi penyemenan bertujuan untuk: Melekatkan casing pada dinding lubang sumur Melindungi casing dari masalah-masalah mekanis sewaktu operasi pemboran seperti adanya getaran Melindungi casing dari fluida formasi yang bersifat korosif Memisahkan zona yang satu terhadap zona yang lain dibelakang casing Berdasarkan alasan dan tujuannya, penyemenan dapat dibagi dua, yaitu primary cementing, dan squee-ze cementing. Primary Cementing Merupakan penyemenan pertama kali yang dilakukan setelah pipa selubung diturunkan kedalam sumur. Penyemenan antara formasi dengan pipa selubung bertujuan untuk : 1. Melindungi formasi yang akan dibor dari formasi sebelumnya dibelakang pipa selubung yang mungkin bermasalah. 2. Mengisolasi formasi tekanan tinggi dari zona dangkal sebelumnya. 3. Melindungi daerah produksi dari water-bearing sands. Squeeze cementing adalah untuk menyempurnakan dan menutup rongga-rongga yang masih ada setelah primary cementing. Ada empat metode squeeze cementing yang saat ini digunakan, yaitu : a. Braden Head Squeeze,
Metode ini di gunakan dengan cara menempatkan cement slurry di depan perforasi dan di sebut balancing plug setelah slurry dicampur, slurry kemudian di pompa ke dalam tubing dan di ikuti oleh sejumlah fluida work over yang sudah di hitung sehingga membentuk suatu keseimbangan (kesamaan tinggi) kolom slurry di dalam tubing dan annulus. Tubing di angkat di atas cement slurry dan tubing di lakukan sirkulasi balik untuk membersihkan kelebihan cement. Tekan squeeze di berikan untuk menekan slurry ke dalam perforasi, setelah final squeeze pressure didapat, tubing kemudian di turunkan untuk sirkulasi balik kelebihan cement, sampai cement plug masih tinggal beberapa feet di atas perforasi. b. Packer squeeze, biasa dipakai bilamana : Perkiraan tekanan squeeze akan melebihi kekuatan casing Casing sudah tua dan bisa saja ada kebocoran diatas perforasi yang akan di squeeze Terdapat perforasi atau casing bocor yang pernah di perbaiki di atas perforasi yang akan di squeeze. Packer yang di pakai dari jenis retrievable packer yang di turunkan bersama tubing dan diset secara mekanikal. Pada metode ini retrievable packer atau retainer packer diturunkan hingga berada tepat diatas zoana yang akan di squeezed off. Retrievable packer,ditempatkan pada pipa bor. Retainer packer dijalankan dengan wire line dan diset dengan special setting kit. Jika volume total semen telah di squeezed off, maka semen berlebih harus dipompakan agar kembali sehingga tidak akan menyemen pipa bor. c. Hesitation Squeeze Metode ini secara khusus digunakan pada zona dengan bor digunakan dalam menempatkan semen sepanjang dihesitasi. d. Running Squeeze permeabilitas rendah. Sebuah pipa zone of interest dan bubur semen dipompa dan
5.2. Tujuan Squeeze Cementing Pada squeeze cementing tujuan utamanya adalah : 1. Menyempurnakan primary cementing ataupun untuk perbaikan terhadap hasil penyemenan yang rusak. 2. Mengurangi water-oil ratio, gas-oil ratio danwater-gas ratio 3. Menutup kembali zona produksi yang diperforasi apabila pemboran mengalami kegagalan dalam mendapatkan minyak. 4. Memperbaiki kebocoran pada pipa selubung 5. Menghentikan lost circulation yang terjadi pada saat 5.3. pemboran berlangsung Alat dan Bahan Pada melakukan squeeze cementing, alat yang digunakan adalah : 1. Cementing Unit adalah untuk merupakan memompakan proses penyemenan. suatu bubur unit semen pompa (slurry) yang dan mempunyai lumpur pendorong fungsi dalam
Gambar 4.1 Cementing Unit 2. Mixer Mixer yang dipertemukan umum dua digunakan aliran yaitu sekarang bubur ini semen adalah dan jet air mixer yang dimana ditentukan melalui venturi agar dapat mengalir dengan deras dan dapat menghasilkan turbulensi, yang dapat menghasilkan pencampuran yang baik dan benarbenar homogen. Gambar 4.2 Mixer
3. Cement Injector Head Gambar 4.3 Cement Injector Head 4. Cabin Control Room Gambar 4.4 Cabin Control Room 5. Cementing Pump berfungsi untuk memompa slurry semen.
Gambar 4.5 Cementing Pump 6. Mud Balance Gambar 4.6 Mud Balance Dalam melakukan operasi penyemenan, bahan yang digunakan adalah campuran semen + additive + air. Additive yang biasa digunakan adalah 1. Accelerator Additive ini berfungsi untuk mempercepat proses pengerasan semen dan menaikkan harga strength semen. Biasanya digunakan pada sumur sumur yang dangkal. Accelerator yang biasa dipakai adalah : Kalsium Klorida ( 2 4% ) Sodium Klorida ( sampai 10% )
2. Light Weight Additive Additive ini berfungsi untuk membuat bubur semen lebih ringan. Digunakan untuk penyemenan pada formasi yang lemah dan tidak kuat menahan berat kolom semen. 3. Heavy Weight Additive Additve ini berfungsi untuk pemberat bubur semen. Digunakan untuk penyemenan pada formasi yang memiliki tekanan cukup tinggi, sehingga tekanan dalam kolom semen mampu mengimbangi tekanan formasi. 4. Retarder Additive ini berfungsi untuk memperlambat proses pengerasan semen. Biasanya digunakan pada sumur sumur dalam dan penyemenan kolom yang panjang. Retarder yang biasa digunakan adalah : Lignosulfonat, Kadar 0.1 1.5% BWOC Efektif sampai 250oF Dapat bertahan hingga 600oF jika ditambah dengan sodium borate CMHEC, polisakarid yang terbentuk dari kayu, efektif sampai temperature 250oF. 5. Extender Additive ini berfungsi untuk menaikkan volume semen. Extender yang biasa digunakan adalah : Bentonite bersifat menghisap air sehingga volume suspense semen dapat menjadi 10 kalinya. tidak dianjurkan untuk temperatur diatas 230oF. Sodium silikat. Pozzolan, terbentuk dari aluminium dan silika. Expanded Perlite, berasal dari batuan vulkanik. Gilsonite, terjadi pada mineral aspal. 6. Weighting Agent Additive ini berfungsi untuk menaikkan densitas suspense semen. Weighting agent yang biasa digunakan adalah : Hematite. Ilmenite. Barite. 7. Dispersants Additive ini berfungsi untuk mengurangi viskositas suspensi semen. Dispersants yang sering dipakai adalah polymelamine sulfonat dan polynaphtalene sulfonate. 8. Fluisd Loss Control Agent Additive ini berfungsi mencegah hilangnya fasa liquid ke formasi. Fluid loss control agent yang biasa digunakan adalah :
polymer CMHEC latex 9. Loss Circulation Control Agents Additive ini berfungsi mengontrol hilangnya suspensi semen ke dalam formasi yang berrongga. Yang termasuk dalam loss circulation control agents adalah : Gilsonite Cellophane flakes. Gypsum Nut shells 10. Special Additive Yang termasuk dalam special additive adalah : Silika, digunakan untuk temperature tinggi dan dapat menjaga strength dari semen agar tetap stabil. Mud Kill, menetralisir suspensi semen dari zat zat kimia lumpur pemboran. Radioactives Tracers, memudahkan operasi logging dalam menentukan posisi semen dan kualitas semen. Antifoam agent, mencegah hilangnya tekanan pemompaan karena adanya foam. Semen (Portland) mempunyai 4 komponen utama, yaitu : Tricalcium silicate (3CaO SiO2 ) Dinotasikan sebagai C3S yang dihasilkan dari kombinasi CaO dan SiO2 da merupakan komponen terbanyak dalam Portland semen, sekitar 40-45% untuk semen yang lambat proses pengerasannya, dan 60-65% untuk semen yang cepat proses pengerasannya. Komposisi ini memberikan strength yang terbesar pada awal pengerasan. Dicalcium Silicate (2CaO SiO2) Dinotasikan sebagai C2S yang juga dihasilkan dari kombinasi CaO dan SiO 2, memberi pengaruh terhadap strength semen akhir. C2S menghidrasi sangat lambat sehingga tidak berpengaruh dengan setting time semen, tetapi sangat berpengaruh dalam kekuatan semen lanjut dan kadarnya tidak lebih dari 20%. Tricalcium Aluminate (3CaO Al2 O3 ) Dinotasikan sebagai C3A yang terbentuk dari reaksi CaO dan AL2O3 kadarnya 15% untuk high early Strength dan 3% untuk terhadap kandungan sulfate, namun berpengaruh terhadap rheologi suspense dan membantu proses pengerasan awal semen. Tetracalcium Aluminoferrite (4CaO AL2O3 Fe2o3) Dinotasikan sebagai C3AF yang terbentuk dari reaksi CaO2Al2O3 dan Fe2O3. Kadarnya tidak boleh lebih dari 24% untuk semen yang tahan terhadap kandungan sulfate
tinggi. Penambahan oksida besi yang berlebihan akan menaikan kadar C4AF dan menurunkan kadar C3A dan menurunkan panas hasil reaksi /hidrasi C2S dan C3S. Menurut API, semen dibagi ke beberapa kelas yaitu : a. Kelas A Semen kelas A ini digunakan dari kedalaman 0 (permukaan) sampai 6000 ft dan pada temperatur hingga 170oF. Semen ini terdapat dalam tipe biasa (ordinary type) saja dan lebih murah dari kelas semen yang lain. b. Kelas B Semen kelas B digunakan dari kedalaman 0 sampai 6000 ft dan tersedia dalam jenis yang tahan terhadap kandungan sulfat menengah dan tinggi (moderate dan high sulfate resistant) c. Kelas C Semen kelas C digunakan dari kedalaman 0 sampai 6000 ft dan mempunyai sifat high-early strength (proses pengerasan cepat). Semen ini tersedia dalam jenis, moderate dan high sulfate resistant. d. Kelas D Semen kelas D digunakan untuk kedalaman dari 6000 ft sampai 10000 ft dan untuk kondisi sumur yang mempunyai tekanan dan temperatur tinggi. Semen ini tersedia juga dalam jenis moderate dan high sulfate resistant. e. Kelas E Semen kelas E digunakan untuk kedalaman dari 10000 ft sampai 14000 ft, dan untuk kondisi sumur yang mempunyai tekanan dan temperatur tinggi. Semen ini tersedia juga dalam jenis moderate dan high sulfate resistant.
f. Kelas F Semen kelas F digunakan dari kedalaman 10000 ft sampai 16000 ft dan untuk kondisi sumur yang mempunyai tekanan dan temperatur tinggi. Semen ini tersedia juga dalam jenis high sulfate resistant. g. Kelas G Semen kelas G digunakan dari kedalaman 0 samapai 8000 ft dan merupakan semen dasar. Bila ditambahkan retarder semen ini dapat dipakai untuk sumur yang dalam dan range temperatur yang cukup besar. Semen ini tersedia dalam jenis moderate dan high sulfat resistant. h. Kelas H Semen kelas H digunakan dari kedalaman 0 samapai kedalaman 8000 ft dan merupakan pula semen dasar. Dengan penambahan accelerator dan retarder, semen ini dapat digunakan pada range kedalaman dan temperatur yang besar. Semen ini hanya tersedia dalam jenis moderate sulfat resistant.
5.4. Cara Kerja Pada squeeze cementing, tahap operasi yang dilakukan adalah : 1. Melakukan pressure test line dalam melakukan pressure line test permukaan menggunakan air dengan kondisi master valve pada injector head tertutup. Test ini dilakukan untuk mengetahui ada tidaknya indikasi kebocoran treating line permukaan dari pumping unit menuju injector head, jika ada kebocoran pada treating line dapat diketahui dari turunnya tekanan pada pressure gauge. 2. Melakukan Injectivity test Menginjeksikan air formasi ke dalam lubang sumur melalui string (tubing) dengan mengatur rate pemompaan di kabin yang nantinya akan menunjukkan kemampuan batuan formasi untuk melewatkan fluida dari lubang bor. Test ini dilakukan pada kondisi valve annulus pada wellhead tertutup sehingga aliran akan menuju ke lubang perforasi yang akan di semen. Jika tekanan di pressure gauge tidak mengalami kenaikan mengindikasikan bahwa formasi tersebut loss, dalam artian semen tidak membentuk cake, sehingga diperlukan additive pada semen yang diperlukan untuk mengatasi loss tersebut. jika tekanan pada pressure gauge menunjukkan kenaikan yang konstan terhadap rate pemompaan maka dapat diketahui besarnya volume slurry yang masuk ke formasi, pada formasi tight slurry akan membentuk cake yang dapat menutup zona perforasi pada formasi. 3. Menghitung volume slurry semen 4. Mixing slurry semen 5. Memompa water head (spacer)
bertujuan untuk membersihkan lubang bor dari fluida formasi yang terdapat di bawah string dengan menggunakan fresh water agar slurry semen tidak terkontaminasi langsung dengan fluida formasi. 6. Memompa slurry 7. Memompa water behind sama dengan water head, berupa fresh water yang berfungsi mengimbangi ketinggian water head dan memisahkan slurry semen dengan air displacement yang berupa air formasi. 8. Memompa displacement berfungsi untuk menyeimbangkan semen di tubing dan semen yang berada di annulus. 9. Mencabut string berfungsi agar string tidak tersemen. 10. Melakukan squeeze cementing dilakukan dengan fill up sumur menggunakan air formasi dan membuka valve annulus di permukaan. Jika terdapat air yang keluar melalui lubang annulus maka mengindikasikan bahwa lubang sumur telah terisi penuh, kemudian menutup kembali valve annulus dipermukaan. Setelah kita melakukan fill up, kita melakukan squeeze dengan memperhatikan kenaikkan tekanan hingga tekanan tersebut tetap. Pengurangan dari volume brine water pada tanki dapat mengindikasi jumlah slurry semen yang telah masuk ke dalam formasi. 11. Wait on cement Persamaan untuk menghitung volume slurry semen minimal yang digunakan : V 1= ID Perfo 2 ( ) panjang penetrasi ( ft ) jumlah lubang perforasi 1029.4 V 2= ID Bor ( ) OD Casing ( ) 3.281 panjang zona perforasi(m) 1029.4 V 3= ID Casing2 ( ) 3.281 panjang zona perforasi(m) 1029.4 2 2
2 ID Casing ( ) V 4 dan V 5= 3.281 panjang zona V 4 dan panjang zona V 5(m) 1029.4 Volume slurry semen=v 1+ V 2+V 3+V 4 +V 5 Displacement W H W B W H V5 V2 V1 V3 V4 Untuk mendapatkan volume water behind dan water head kita harus mengetahui capacity tubing, annulus dan casing dengan persamaan : capacity tubing= ID Tubing2 3.281 1029.4
2 Capacity Annulus= 2 ID Casing OD Casing 3.281 1029.4 2 Capacity Casing= ID Casing 3.281 1029.4 Setelah kita mengetahui volume slurry, kemudian kita dapat menentukan kapasitas slurry semen, kapasitas water head dan water behind yang kita butuhkan menggunakan persamaan : Kapasitas Slurry Semen= Kapasita s Waterhead= Volume Slurry Semen Tinggi Zona Perforasi Volume Slurry Capacity Annulus Kapasitas Waterbehind=TinggiWaterhad Capacity Tubing Volume displacement dapat ditentukan menggunakan persamaan : Volume Displacement=Tinggi Waterbehind Capacity Tubing Jumlah string yang akan dicabut dapat ditentukan menggunakan persamaan : Jumlah String yang dicabut=kapasitas Slurry Semen+Tinggi Waterhead Saat string dicabut, terjadi penurunan tinggi slurry semen yang dapat di tentukan menggunakan persamaan : Penurunantinggi slurry= Volume Slurry Semen ID Casing