0

MODUL I

DASAR PENGEBORAN LUBANG SUMUR

LAPORAN PRAKTIKUM

MATA KULIAH TEKNIK PENGEBORAN II

Nama : Sigit Purwito 12211010

Nur Fatonah 12210075

Tanggal Praktikum : 24 Januari 2014

Tanggal Penyerahan : 4 Februari 2014

Dosen : Dr. Ing. Bonar Tua Halomoan Marbun

LABORATORIUM TEKNIK PENGEBORAN

PROGRAM STUDI TEKNIK PERMINYAKAN

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2013/2014

1

DAFTAR ISI

Daftar Isi.....................................................................................................................................1

Daftar Gambar............................................................................................................................2

Daftar Tabel................................................................................................................................3

Bab I - Tujuan Praktikum...........................................................................................................4

Bab II – Pengolahan Data

2.1. Penentuan Geometri Lubang Sumur...........................................................................5

2.2. Perhitungan Volume Lumpur.....................................................................................6

2.3. Penentuan Jenis Casing dan Interval Casing..............................................................7

2.4. Penentuan Interval Penyemenan dan Volume Semen yang Dibutuhkan...................8

2.5. Membuat Diagram Sumur..........................................................................................9

2.6. Perhitungan Beban Maksimum Rig..........................................................................10

2.7. Non-Productive Time (NPT).....................................................................................10

Bab III – Analisis

3.1. Penentuan Geometri Lubang Sumur.........................................................................12

3.2. Lumpur Pemboran.....................................................................................................13

3.3. Casing Material..........................................................................................................14

3.4. Penyemenan...............................................................................................................14

3.5. Beban Maksimum Rig...............................................................................................14

3.6. Non-Productive Time (NPT).....................................................................................15

Bab IV - Kesimpulan

4.1. Kesimpulan.............................................................................................................16

4.2. Saran.......................................................................................................................17

Daftar Pustaka.........................................................................................................................18

2

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Casing Tree Desain..............................................................................................5

Gambar 2. Diagram Sumur....................................................................................................9

Gambar 3. Grafik NPT dan PT..............................................................................................11

3

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Data Proses Pengeboran Sumur..........................................................................6

Tabel 2. Data Perhitungan Volume Sumur.......................................................................7

Tabel 3. Panjang Casing...................................................................................................7

Tabel 4. Interval Penyemenan..........................................................................................8

Tabel 5. Volume Semen yang Dibutuhkan......................................................................9

Tabel 6. Perhitungan Rig Load.......................................................................................10

Tabel 7. Waktu Pengeboran............................................................................................10

Tabel 8. Data Geometri Lubang Sumur dan Ukuran Casing yang Dibutuhkan..............12

Tabel 9. Desain Ukuran Casing dan Lubang Sumur.......................................................16

4

BAB I

TUJUAN PRAKTIKUM

Tujuan dari dilaksanakannya praktikum modul ini yaitu mahasiswa diharapkan untuk :

1. Mampu memahami konsep dari pembuatan lubang sumur

2. Mampu menentukan desain lubang sumur dan casing

3. Mampu memahami perhitungan beban maksimum yang akan ditanggung rig

pengeboran

4. Mampu menentukan jumlah volume lumpur yang diperlukan selama pembuatan

sumur

5. Mampu menentukan interval penyemenan

6. Mampu membuat diagram sumur berdasarkan data yang ada

7. Mampu menghitung non-productive time (NPT) dalam proses pembuatan sumur

5

BAB II

PENGOLAHAN DATA

2.1. Penentuan Geometri Lubang Sumur

Sebelum dilakukan operasi pengeboran, kita harus memilih geometri lubang sumur

yang akan kita bor nantinya. Namun, sebelum itu kita harus memilih ukuran linernya dulu.

Baru setelah kita tentukan ukuran linernya, dengan menggunakan casing tree design maka kita

akan dapatkan geometri sumur lainnya yang akan kita bor seperti yang ditunjukkan oleh

Gambar 1. Dalam hal ini, akan dibor suatu sumur hingga kedalaman 2900 m. Di sini dipilih

ukuran liner sebesar 5”. Di bawah ini, bagan yang berada dalam garis warna merah merupakan

geometri sumur yang akan digunakan pada operasi pengeboran.

Gambar 1 Casing Tree Design

6

Di bawah ini didapatkan data proses pengeboran sumur yang akan kita lakukan :

Tabel 1 Data Proses Pengeboran Sumur

Proses

Kedalaman

(m)

Waktu

(days)

Rig Move, Jack Up,

Preload 50 2

Drive 16" Conductor 200 2

NU Diverter 1

Drill 14 3/4" hole 1000 2

11 3/4" Surface Casing 1,2

10 5/8" hole 1700 2

9 5/8" casing 1,2

8 1/2"" hole 2450 4

7" casing 1,2

6 1/8" hole 2900 4

5" liner 2

TD Loging 3,1

Testing 6

Abandon well 3

Release rig 1

Weather downtime 5% 1,7

Rig downtime 10% 3,6

Total: 41

2.2. Perhitungan Volume Lumpur

Untuk menentukan volume lumpur di permukaan, dapat diperkirakan dari volume

mud tank yang akan digunakan. Untuk menghitung parameter lain yang digunakan dalam

penentuan volume lumpur keseluruhan menggunakan persamaan di bawah ini :

𝑀𝑢𝑑 𝑖𝑛 ℎ𝑜𝑙𝑒𝑠 (𝑏𝑏𝑙𝑠) = 0,000971 𝑥 𝑑2 𝑥 3,281 𝑥 ℎ … … … … … … … … … . . (1)

𝑀𝑢𝑑 𝑙𝑜𝑠𝑠𝑒𝑠 (𝑏𝑏𝑙𝑠) = 𝑀𝑢𝑑 𝑖𝑛 ℎ𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑥 𝑆𝑎𝑓𝑒𝑡𝑦 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 … … … … … … … … . (2)

𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑚𝑢𝑑 (𝑏𝑏𝑙𝑠) = 𝑚𝑢𝑑 𝑖𝑛 ℎ𝑜𝑙𝑒𝑠 + 𝑚𝑢𝑑 𝑜𝑛 𝑠𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒 + 𝑚𝑢𝑑 𝑙𝑜𝑠𝑠𝑒𝑠 … (3)

7

Keterangan :

d = diameter lubang (in)

h = interval kedalaman lubang (m)

Safety factor yang digunakan dalam perhitungan kali ini yaitu 2.

Dengan mensubstitusikan angka-angka yang ada pada Tabel 1 dan menggunakan persamaan

(1), (2), dan (3) maka didapatkan hasil perhitungan sebagai berikut :

Tabel 2 Data Perhitungan Volume Lumpur

Hole Selection Interval

m

Time

days

Volumes

Hole

bbls

Losses

bbls

Surface

bbls

Total

bbls

14,75 800 2 554,4973666 1108,995 500 2163,492

10,625 700 2 251,7568974 377,6353 0 629,3922

8,5 750 2 172,6333011 258,95 1500 1931,583

6,125 450 4 53,78363614 80,67545 0 134,4591

Total 2700 10 1032,671201 1826,255 2000 4858,927

Dari hasil perhitungan data di atas diketahui jumlah volume lumpur yang dibutuhkan

seluruhnya yaitu 4858,927 bbls.

2.3. Penentuan Jenis Casing dan Interval Casing

Panjang casing yang akan digunakan dapat ditentukan dengan menggunakan

persamaan di bawah ini :

𝑙𝑒𝑛𝑔𝑡ℎ 𝑜𝑓 𝑐𝑎𝑠𝑖𝑛𝑔 (𝑚) = ℎ𝑜𝑙𝑒 𝑑𝑒𝑝𝑡ℎ 𝑥 (1 + %𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑛𝑔𝑒𝑛𝑐𝑦) … … . . … . . . (4)

𝑙𝑒𝑛𝑔𝑡ℎ 𝑜𝑓 𝑙𝑖𝑛𝑒𝑟 (𝑚) = (𝑜𝑝𝑒𝑛 ℎ𝑜𝑙𝑒 + 200)𝑥 (1 + %𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑛𝑔𝑒𝑛𝑐𝑦) … . . . . (5)

Dengan menggunakan persamaan di atas, didapatkan data sebagai berikut :

Contingency yang digunakan yaitu 20%

Tabel 3 Panjang Casing

Casing Length

m

16" J55 240

8

11 3/4" J55 1200

9 5/8" N80 2040

7" N80 2940

5" N80 780

2.4. Penentuan Interval Penyemenan dan Volume Semen yang Dibutuhkan

2.4.1. Perhitungan Interval Penyemenan

Untuk Surface Casing

Bottom cement : Kedalaman lubang

Top cement : 50 m (kedalaman sub-surface)

Untuk casing lainnya

Bottom Cement : Kedalaman lubang

Top Cement : Kedalaman semen sebelumnya – 200 m

Liner

Bottom Cement : Kedalaman lubang

Top Cement : Kedalaman lubang - panjang liner

Dari aturan di atas, didapatkan interval semen seperti berikut :

Tabel 4 Interval Penyemenan

Casing Hole Size

m

Cement Interval

Bottom

m

Top

m

11,75” 14,75 1000 50

9,625” 10,625 1700 800

7” 8,5 2450 1500

5” 6,125 2900 2120

2.4.2. Perhitungan Volume Semen yang Dibutuhkan

Untuk menentukan volume semen yang dibutuhkan menggunakan persamaan berikut:

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 = 0,000971𝑥(𝑑ℎ𝑜𝑙𝑒2 − 𝑑𝑐𝑎𝑠𝑖𝑛𝑔

2 )𝑥(𝐷𝑡𝑜𝑝 − 𝐷𝑏𝑜𝑡𝑡𝑜𝑚)𝑥3,281𝑥 (1 +%𝑒𝑥𝑐𝑒𝑠𝑠

100) … . (6)

Dengan menggunakan persamaan (7) didapatkan hasil sebagai berikut :

9

Tabel 5 Volume Semen yang Dibutuhkan

Casing Hole Size

(m)

Cement Interval

Excess%

Volume

Cement

(bbls)

Bottom

(m)

Top

(m)

11,75 14,75 1000 50 100 481,2227936

9,625 10,625 1700 800 40 81,28698827

7 8,5 2450 1500 25 87,95935495

5 6,125 2900 2120 15 35,76600603

Total 686,2351428

Sehingga dapat diketahui bahwa volume lumpur yang dibutuhkan dalam operasi pengeboran

tersebut yaitu 686,2351428 bbls.

2.5. Membuat Diagram Sumur

Berdasarkan geometri casing yang sudah kita pilih, maka dapat dibuat Diagram Sumur

seperti berikut :

Gambar 2 Diagram Sumur

10

2.6. Perhitungan Beban Maksimum Rig

Untuk menentukan jumlah beban maksimum yang ditopang oleh rig digunakan rumus berikut,

dimana total load merupakan beban terberat yang harus diangkat rig.

𝑟𝑖𝑔 𝑙𝑜𝑎𝑑 =𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑙𝑜𝑎𝑑

𝑛 𝑥 (𝑛 + 2) … … … … … … … … … … … … … (7)

Tabel 6 Perhitungan Rig Load

Casing Casing Weight

(lbm/ft)

Depth

(m)

Total

Weight

(lbm)

Rig Load

(lbm)

16" J55 200 200 131240 157488

11 3/4" J55 47 1000 154207 185048,4

9 5/8" N80 40 1700 223108 267729,6

7" N80 23 2450 184884,35 221861,2

5" N80 15 780 38387,7 46065,24

2.7. Non-Productive Time (NPT)

NPT didefinisikan sebagai waktu ketika yang didesain dan di kenyataannya tidak

sesuai. Akibatnya, biaya pengeboran tidak sesuai dengan yang telah ditentukan dari awal.

Perhitungan NPT ini perlu untuk dilakukan dengan tujuan untuk mengurangi waktu dan biaya

yang terbuang dalam operasi pengeboran selanjutnya.

Dengan melakukan perhitungan NPT, dapat diperoleh data sebagai berikut :

Tabel 7 Waktu Pengeboran

Proses

Waktu

(days)

Rig Move, Jack Up, Preload 2

Drive 16" Conductor 2

NU Diverter 1

Drill 14 3/4" hole 2

11 3/4" Surface Casing 1,2

10 5/8" hole 2

9 5/8" casing 1,2

11

8 1/2"" hole 4

7" casing 1,2

6 1/8" hole 4

5" liner 2

TD Loging 3,1

Testing 6

Abandon well 3

Release rig 1

Weather downtime 5% 1,7

Rig downtime 10% 3,6

Total: 41

Gambar 3 Grafik NPT dan PT

Non Productive Time (days)

23%

Productive Time (days)

77%

Non Productive Time (days) Productive Time (days)

12

BAB III

ANALISIS

3.1. Penentuan Geometri Lubang Sumur

Dalam penentuan geometri lubang sumur dan penentuan ukuran casing yang akan kita

pakai, kita gunakan casing tree design seperti yang tertera pada Gambar 1. Dalam gambar

tersebut terdapat beberapa ukuran casing dan ukuran lubang casing yang umum digunakan.

Ada garis yang lurus yang kontinu dan ada juga garis lurus yang putus-putus.

Garis yang kontinu merupakan ukuran casing dan ukuran lubang yang biasanya

digunakan dalam lubang sumur yang besar. Penggunaan geometri lubang sumur dan ukuran

casing sesuai dengan alur garis yang kontinu ini biasanya dilakukan pada sumur yang pertama

kali dibor atau sumur eksplorasi ataupun sumur yang masih memiliki data pemboran yan masih

sedikit. Karena lubangnya lebih besar, semen dan lumpur yang dibutuhkan juga lebih banyak.

Tentu saja, biaya casing lebih mahal. Namun, pengangkatan cutting pada lubang yang besar ini

lebih optimal sehingga kemungkinan terjadinya stuck pipe kecil. Biaya pemboran secara

keseluruhan menjadi lebih mahal.

Garis yang putus-putus menunjukkan geometri lubang sumur dan ukuran casing yang

biasa digunakan pada sumur dengan ukuran lubang lebih kecil. Hal ini biasa dilakukan untuk

sumur yang telah mempunyai banyak data. Biaya casing yang dikeluarkan lebih murah. Karena

lubang sumur kecil maka semen dan lumpur yang diperlukan lebih sedikit, pengangkatan

cutting kurang optimal sehingga kemungkinan terjadinya stuckpipe lebih besar. Secara

keseluruhan biaya operasi pemboran sumur tersebut bisa lebih murah.

Dalam pemboran ini, kita juga menggunakan liner. Alasan dari penggunaan liner ini

yaitu untuk menghemat biaya. Selain itu, liner dimasukkan bersamaan dengan drillpipe

sehingga waktunya juga lebih pendek. Ketika dilakukan penyemenan, liner ini dapat diputar

sehingga dapat mempercepat cement displacement.

Berikut geometri lubang sumur dan ukuran casing yang akan kita gunakan :

Table 8 Data Geometri Lubang Sumur dan Ukuran Casing yang Digunakan

Diameter

Depth

(m)

Conductor Casing 16" 200

13

Hole 14 3/4"

Surface Casing 11 3/4" 1000

Hole 10 5/8"

Intermediate Casing 9 5/8" 1700

Hole 8 1/2"

Production Casing 7" 2450

Hole 6 1/8"

Liner 5" 2900

Alasan pemilihan ukuran lubang ataupun casing sebenarnya banyak pertimbangan,

tetapi dalam praktiku kali ini kita asumsikan dengan lubang yang lebih sempit maka biaya yang

diperlukan dapat lebih hemat. Sehingga dalam pemilihan geometri di atas, kami cenderung

memilih ukuran yang lebih kecil.

3.2. Lumpur Pemboran

Volume lumpur yang dihitung adalah volume lumpur yang berada di anulus (terletak

diantara casing dan dinding lubang sumur), volume lumpur yang terpakai untuk lost

circulation, dan volume lumpur di permukaan. Volume lumpur di permukaan dapat dilihat pada

mud tank. Volume lumpur yang diperlukan untuk pemboran suatu sumur tidak boleh kurang

karena dapat menghambat operasi pemboran serta akan terhitung sebagai NPT karena waktu

yang dibutuhkan untuk melanjutkan operasi pemboran tersebut menjadi lebih lama sehingga

operasi pemboran yang terjadi menjadi tidak ekonomis. Bahkan, kita harus menyediakan

lumpur pemboran dengan volume lebih banyak dari volume lumpur yang diperlukan. Hal ini

dilakukan untuk mengantisipasi hal yang tidak kita inginkan yaitu lost circulation.

Dalam perhitungan mudd loss, kita asumsikan safety factor = 2. Alasan mengapa kita

menggunakan safety factor dalam perhitungan tersebut yaitu jika terjadi loss circulation

(kehilangan lumpur pemboran masuk ke dalam formasi) lumpur yang kita miliki masih dapat

digunakan untuk melakukan operasi pemboran secara utuh. Selain itu juga untuk antisipasi

terjadinya kejadian yang berada di luar prediksi kita. Untuk itu, kita gunakan safety factor.

Volume lumpur yang digunakan dalam sumur ini tiap sectionnya dapat dilihat pada

Tabel 2, dimana volume lumpur total yang dibutuhkan yaitu sebanyak 4858,927 bbls.

14

3.3. Casing Material

Pemilihan ukuran casing dan juga panjang casing yang harus disediakan dapat

ditunjukkan pada Tabel 3. Ukuran casing dan juga lubang sumur yang digunakan memiliki

pengaruh terhadap volume lumpur yang digunakan.

Perhitungan panjang casing dalam hal ini menggunakan percent contingency. Percent

contingency dalam hal ini merupakan pencegahan yang mengarah pada peralatan yang

digunakan. Percent contingency ini bertujuan sebagai jaga-jaga terjadi kerusakan pada casing,

untuk interval, dan juga untuk mengantisipasi adanya sifat formasi yang tidak kita inginkan.

Contingency yang kita pakai yaitu sebesar 20%.

3.4. Penyemenan

Pada operasi penyemenan, tidak semua ruang di annulus terisi oleh semen semua, ada

bagian top dan bottomnya. Nilai bottom dan top-nya sudah ada ketentuan tertentu seperti yang

telah ditunjukkan pada sub-bahasan 2.4.1 Nilai top dari semen merupakan batas atas dari

volume semen yang harus diinjeksikan pada koperasi penyemenan. Batas bawah dari semen

yang diinjeksikan berada pada kedalaman sejauh mana casing tersebut diturunkan.

Dalam perhitungan ini dimasukkan prosentase excess semen agar jumlah semen yang

diinjeksikan tidak kurang dari yang dibutuhkan. Apabila jumlah semen yang diinjeksikan

kurang maka harus dilakukan secondary cementing seperti squeeze cementing atau

recementing dan hal ini akan membuat waktu penyemenan semakin lama dan akan masuk ke

dalam NPT. Panjang interval semen dan volume semen yang digunakan dalam sumur ini

berikut dengan prosentase excess-nya yaitu tertera pada Tabel 5.

3.5. Beban Maksimum Rig

Untuk mengetahui beban maksimum rig maka kita harus mengetahui jenis casing yang

digunakan. Dengan begitu kita akan mengetahui berat casing sehingga dapat didapatkan beban

maksimum rig yang akan kita gunakan. Jenis dan berat casing berbeda-beda untuk ukuran yang

berbeda. Kita mendapatkan berat dan jenis casing ini dari buku Burgouyne, di sana terdapat

berbagai macam jenis dan berat casing untuk ukuran casing yang berbeda-beda.

Beban maksimum rig yang kita gunakan tertera dalam Tabel 6. Dengan kita mengetahui

berat maksimum rig, kita dapat melakukan desain rig dengan optimal dengan memperhatikan

rig load sehingga operasi pemboran yang kita harapkan dapat berlangsung dengan baik.

15

3.6. Non-Productive Time (NPT)

Besarnya nilai NPT yaitu terdapat kurang lebih 9,3 hari terjadi non-productive time

yang diakibatkan adanya abandon well, rig downtime, weather downtime, serta release rig. Rig

downtime dan weather downtime adalah waktu yang tidak sesuai dengan desainnya. Hal-hal

yang dapat menyebabkan rig downtime yaitu kerusakan pada circulating system, hoisting

system, power system, BOP system, dan rotating system. Sedangkan hal-hal yang dapat

menyebabkan weather downtime yaitu adanya badai, angin yang terlalu kencang, ombak besar,

dan lain-lain. Pada Gambar 3 ditunjukkan grafik perbandingan prosentase NPT dan PT.

16

BAB IV

KESIMPULAN DAN SARAN

4.1. Kesimpulan

Kesimpulan dari praktikum kali ini yaitu :

1. Konsep pembuatan lubang sumur memerlukan perhitungan yang tepat pada jumlah

lumpur pemboran yang akan digunakan , casing material, cement material, serta beban

maksimum rig yang akan digunakan.

2. Desain lubang bor yang digunakan yaitu :

Tabel 9 Desain Ukuran Casing dan Lubang Sumur

Casing

(in)

Hole Size

(m)

11,75 14,75

9,625 10,625

7 8,5

5 6,125

3. Data rig load yang didapatkan yaitu seperti yang ditunjukkan oleh Tabel 6.

Casing Casing Weight

(lbm/ft)

Depth

(m)

Total

Weight

(lbm)

Rig Load

(lbm)

16" J55 200 200 131240 157488

11 3/4" J55 47 1000 154207 185048,4

9 5/8" N80 40 1700 223108 267729,6

7" N80 23 2450 184884,35 221861,2

5" N80 15 780 38387,7 46065,24

4. Jumlah volume lumpur pemboran yang dibutuhkan dalam operasi pemboran tersebut

yaitu sebanyak 686,2351428 bbls.

5. Interval penyemenan seperti yang tertera pada Tabel 4

Casing Hole Size

(m)

Cement Interval

Bottom

(m)

Top

(m)

11,75” 14,75 1000 50

17

9,625” 10,625 1700 800

7” 8,5 2450 1500

5” 6,125 2900 2120

6. Diagram sumur yang didapatkan yaitu seperti yang ditunjukkan Gambar 2.

7. NPT yang didapatkan dari proses pengeboran ini yaitu sebesar 9,3 hari.

4.2. Saran

Praktikum ini sangat perlu karena dapat melatih mahasiswa untuk melakukan sesuai

dengan tujuan praktikum pada saatnya nanti di lapangan. Namun, saran yang ingin kami

sampaikan yaitu sebaiknya modul praktikum jangan diberikan H-1 sebelum praktikum.

Bagaimana jika modul praktikum diberikan sekaligus semua modul seperti praktikum-

praktikum biasanya. Mungkin dengan begitu, mahasiswa dapat mengetahui sebenernya tujuan

dari kita praktikum hari itu mau menghitung apa.

18

DAFTAR PUSTAKA

1. Modul Praktikum Teknik Pemboran II, Program Studi Teknik Perminyakan ITB,2014

2. Burgoyne, Adam T. et al. 1991. “Applied Drilling Engineering”. SPE Textbook Series.

Richardson, TX.

3. American Petroleum Institute Specification 5CT. “Specification for Casing and

Tubing”. API