Definisi Lumpur Pemboran

 Lumpur pemboran menurut API (American Petroleum Institute) didefinisikan sebagai fluida sirkulasi dalam operasi pemboran berputar yang memiliki banyak  variasi fungsi, dimana merupakan salah satu factor yang berpengaruh terhadap optimalnya operasi pemboran. Oleh sebab itu sangat menentukan keberhasilan suatu operasi pemboran

Secara umum, lumpur pemboran dapat dipandang mempunyai empat komponen atau fasa, yaitu ;

a.    fasa cair (air atau minyak); 75% lumpur pemboran menggunakan air.Istilah oil-base digunakan bila minyaknya lebih dari 95%.

b.  reactive solids, yaitu padatan yang bereaksi dengan air membentuk koloid (clay); dalam hal ini clay air tawar seperti bentonite mengisaqp (absorb) air tawar dan membentuk lumpur.

c.  inert solids (zat padat yang tak bereaksi); ini dapat berupa Barite (BaSO4) yang digunakan untuk menaikkan densitas lumpur. Selain itu, juga berasal dari formasi-formasi yang dibor dan terbawa lumpur, seperti chert, pasir atau clay-clay non swelling, sehingga akan menyebabkan abrasi atau kerusakan pompa.

d.  fasa kimia; merupakan bagian dari system yang digunakan untuk mengontrol sifat-sifat lumpur, misalnya dalam disperson (menyebarkan partikel-partikel clay) atau flocculation (pengumpulan partikel-partikel clay). Efeknya terutama tertuju pada peng ‘koloid’ an clay yang bersangkutan. Zat-zat kimia yang mendispersi (menurunkan viskositas/mengencerkan) misalnya : Quebracho, phosphate, sodium tannate, dll. Sedangkan zat-zat kimia untuk menaikkan viskositas, misalnya : C.M.C, starch, dan beberapa senyawa polimer.

Jenis – Jenis Lumpur Lemboran

ZABA dan DOHERTY (1970) mengklasifikasikan lumpur bor terutama berdasarkan fasa fluidanya : air (water base), minyak (oil base) atau gas, sebagai berikut :

I. Fresh Water Muds (lumpur air tawar)

a. Spud

b. Natural atau Native (alamiah)

c. Bentonite – treated

d. Phospate – treated

e. Organic coloid – treated

f. “Red” atau alkaline – tannate treated

g. Calcium muds

1. Lime – treated

2. Gypsum – treated

3. Calcium – (selain 1 & 2) - treated

II. Salt Water Muds (air asin)

a.   Unsaturated salt water

b.   Saturated salt water

c.   Sodium silicate

III. Oil in Water Emulsion

a.     Fresh Water (air tawar)

b.      Salt Water (air asin)

IV. Oil Base dan Oil Base Emulsion Muds

V. Gaseous Drilling Fluids

a. Udara atau Natural gas

b. Aerated Muds

Fresh Water Muds

Adalah lumpur yang fasa cairnya adalah air tawar dengan (kalau ada) kadar garam yang kecil (kurang dari 10000 ppm = 1 % berat garam). Jenis-jenis lumpur fresh water muds adalah : Spud Mud, Natural Mud, Bentonite – treated mud, Phosphate treated mud, Organic colloid treated mud, “Red” mud, Calcium mud, Lime treated mud, Gypsum treated mud dan Calcium salt.

a.      Spud Mud, adalah lumpur yang digunakan pada pemboran awal atau bagian atas bagi conductor casing. Fungsi utamanya adalah untuk mengangkat cutting dan membuka lubang di permukaan.

b.      Natural Mud, yaitu dibentuk dari pecahan-pecahan cutting dalam fasa cair, sifat-sifatnya bervariasi tergantung formasi yang di bor. Lumpur ini digunakan untuk pemboran yang cepat seperti pemboran pada surface casing.

c.      Bentonite – treated Mud, yaitu mencakup sebagian besar dari tipe-tipe air tawar. Bentonite adalah material paling umum yang digunakan untuk koloid inorganic yang berfungsi mengurangi filtrate loss dan mengurangi tebal mud cake. Bentonite juga menaikkan viscositas.

d.      Phospate treated Mud, yaitu mengandung polyphospate untuk mengontrol viscositas gel strength dan juga dapat mengurangi filtrate loss serta mud cake dapat tipis.

e.      Organic colloid treated Mud, terdiri dari penambahan pregelatinized starch atau carboxymethyl cellulose pada lumpur yang digunakan untuk mengurangi filtration loss pada fresh water mud.

f.     Red Mud, yaitu mendapatkan warnanya dari warna yang dihasilkan oleh treatment dengan cautic soda dan gueobracho (merah tua). Jenis lumpur ini adalah alkaline tannate treatment dengan penambahan polyphospate untuk lumpur dengan pH dibawah 10.

g.      Calcium Mud, yaitu lumpur yang mengandung larutan calcium (di sengaja). Calcium bisa ditambah dengan bentuk slake lime (kapur mati), semen, plaster (CaSO4) atau CaCl2.

Salt Water Mud

Lumpur ini digunakan terutama untuk membor garam massive (salt dome) atau salt stringer (lapisan formasi garam) dan kadang-kadang bila ada aliran air garam yang terbor. Filtrate loss-nya besar dan mud-cake-nya tebal bila tidak ditambah organic colloid, pH lumpur dibawah 8, karena itu perlu presentative untuk menahan fermentasi starch. Jika salt mudnya mempunyai pH yang lebih tinggi, fermentasi terhalang oleh basa. Suspensi ini bisa diperbaiki dengan penggunaan attapulgite sebagai pengganti bentonite. Adapun jenis-jenis lumpur salt water mud adalah : Unsaturated salt water mud, Saturated salt-water mud dan Sodium-Silicate muds.

Oil-In-Water Emultion Muds (Emultion Mud)

Pada lumpur ini, minyak merupakan fasa tersebar (emulsi) dan air sebagai sebagai fasa kontinu. Jika pembuatannya baik, filtratnya hanya air. Sebagai dapat digunakan baik fresh maupun salt water mud. Sifat-sifat fisik yang dipengaruhi emulsifikasi hanyalah berat lumpur, volume filtrat, tebal mud cake dan pelumasan. Segera setelah emulsifikasi, filtrate loss berkurang. Keuntungannya adalah bit yang lebih tahan lama, penetration rate naik, pengurangan korosi pada drillstring, perbaikan pada sifat-sifat lumpur (viskositas dan tekanan pompa boleh/dapat dikurangi, water loss turun, mud cake tipis) dan mengurangi balling (terlapisnya alat oleh padatan lumpur) pada drillstring. Viskositas dan gel lebih mudah dikontrol bila emulsifiernya juga bertindak sebagai thinner.

Fresh water oil-in-water emulsion muds adalah lumpur yang mengandung NaCl sampai 60,000 ppm. Lumpur emulsi ini dibuat dengan menambahkan emulsifier (pembuat emulsi) ke water base mud diikuti dengan sejumlah minyak yang biasanya 5 – 25% volume. Jenis emulsifier bukan sabun lebih disukai karena ia dapat digunakan dalam lumpur yang mengandung larutan Ca tanpa memperkecil emulsifiernya dalam hal efisiensi. Emulsifikasi minyak dapat bertambah dengan agitasi (diaduk).

Oil Base Dan Oil Base Emulsion Mud

Lumpur ini mengandung minyak sebagai fasa kontinunya. Komposisinya diatur agar kadar airnya rendah (3 – 5% volume). Relatif lumpur ini tidak sensitif terhadap kontaminan. Tetapi airnya adalah kontaminan karena memberi efek negatif bagi kestabilan lumpur ini. Untuk mengontrol viskositas, menaikkan gel strength, mengurangi efek kontaminasi air dan mengurangi filtrate loss, perlu ditambahkan zat-zat kimia.

Manfaat oil base mud didasarkan pada kenyataan bahwa filtratnya adalah minyak karena itu tidak akan menghidratkan shale atau clay yang sensitif baik terhadap formasi maupun formasi produktif (jadi ia juga untuk completion mud). Kegunaan terbesar adalah pada completion dan work-over sumur. Kegunaan lain adalah untuk melepaskan drillpipe yang terjepit, mempermudah pemasangan casing dan liner.

Oil base emulsion dan lumpur oil base mempunyai minyak sebagai fasa kontinu dan air sebagai fasa tersebar. Umumnya oil base emulsion mud mempunyai manfaat yang sama seperti oil base-mud, yaitu filtratnya minyak dan karena itu tidak menghidratkan shale/clay yang sensitif. Perbedaan utamanya adlah bahwa air ditambahkan sebagai tambahan yang berguna (bukan kontaminan). Air yang teremulsi dapat antara 15 – 50% volume, tergantung densitas dan temperatur yang diinginkan (dihadapi dalam pemboran). Karena air merupakan bagian dari lumpur, maka lumpur ini dapat mengurangi bahaya api, dan pengontrolan flow propertinya dapat seperti water base mud.

 Gaseous Drilling Fluid

Digunakan untuk daerah-daerah dengan formasi keras dan kering. Dengan gas atau udara dipompakan pada annulus, salurannya tidak boleh bocor.

Keuntungan cara ini adalah penetration rate lebih besar, tetapi adanya formasi air dapat menyebabkan bit balling (bit dilapisi cutting/padatan) yang merugikan. Juga tekanan formasi yang besar tidak membenarkan digunakannya cara ini. Penggunaan natural gas membutuhkan pengawasan yang ketat pada bahaya api. Lumpur ini juga baik untuk completion pada zone-zone dengan tekanan rendah.

Suatu cara pertengahan antara lumpur cair dengan gas adalah aerated mud drilling dimana sejumlah besar udara (lebih dari 95%) ditekan pada sirkulasi lumpur untuk memperendah tekanan hidrostatik (untuk lost circulation zone), mempercepat pemboran dan mengurangi biaya pemboran.

Additive Lumpur Pemboran

Additive lumpur pemboran adalah material-material yang ditambahkan untuk merawat lumpur agar sesuai sifat-sifatnya dengan yang dibutuhkan. Sifat-sifat yang dibutuhkan tersebut yaitu material pemberat lumpur, material pengental lumpur, material pengencer lumpur, filtration loss control agent dan lost circulation material.

Material Pemberat Lumpur

Material yang ditambahkan untuk menaikkan berat jenis lumpur atau disebut juga dengan weight material. Seperti : Barite atau Barium Sulfate, Calcium Carbonate untuk oil base mud dan Galena.

 

Material Pengental Lumpur

Zat kimia pengental lumpur merupakan bahan untuk menaikkan viskositas dari lumpur bor. Material ini termasuk viscosifier. Seperti : Wyoming bentonite, High Yielding Clay, Attapulgite clay untuk salt water mud dan Extra high yield bentonite.

Material Pengencer Lumpur

Zat kimia pengencer lumpur ini makdusnya adalah zat kimia yang digunakan untuk menurunkan viskositas lumpur bor atau disebut juga Thinner. Seperti : Chrome lignosulfonate, Alkaline lignite, Sodium Acid Pyrophospate, dll.

Filtration Loss Control Agent

Filtration Loss Control Agent maksudnya adalah bahan-bahan untuk mengurangi filtration loss dan menipiskan mud cake. Seperti : Pregelatinized Starch, Sodium Carboxymethylcellulose,  dll.

Lost Circulation Material

Bahan ini untuk menyumbat bagian yang menimbulkan lost circulation. Jadi bahan untuk menghentikan lost circulation. Seperti : Blended Fiber, Graded Mica, Ground walnut hulls, dll

Fungsi Lumpur Pemboran

Fungsi lumpur digunakan pada saat operasi pemboran berlangsung, antara lain ;

1.   Mengangkat cutting ke permukaan. Mengangkat cutting tergantung dari :

-        Kecepatan fluida di annulus

-        Kapasitas untuk menahan fluida yang merupakan fungsi dari densitas, aliran (laminer atau turbulen), viskositas. Umumnya kecepatan 100-120 fpm.

2.   Mendinginkan dan melumasi bit dan drill string. Panas dapat timbul akibat gesekan bit dan drill string yang kontak dengan formasi.

3.   Memberi dinding pada lubang bor dengan mud cake. Lumpur akan membuat mud cake atau lapisan zat padat tipis di permukaan formasi yang permeable (lulus air).

4.   Mengontrol tekanan formasi. Tekanan fluida formasi umumnya adalah di sekitar 0.465 psi/ft kedalaman. Diaman Persamaannya yaitu :

Pm = 0.052. ρm. D

Dimana :

Pm = tekanan static lumpur, psi

ρm  = densitas lumpur, ppg

D     = kedalaman, ft

5.   Membawa cutting dan material-material pemberat dapat menjadi suspensi bila sirkulasi lumpur dihentikan sementara.

6.   Melepaskan pasir dan cutting di permukaan

Kemampuan lumpur untuk menahan cutting selama sirkulasi dihentikan terutama tergantung dari gel strength. Bahwa cutting/pasir harus dibuang dari aliran lumpur, karena sifatnya yang sangat abrasive (mengikis) pada pompa, fitting dan bit. Untuk ini biasanya kadar pasir maksimal boleh ada sebesar 2%.

7.   Menahan sebagian berat drill pipe dan casing (Bouyancy effect)

8.   Mengurangi efek negatif pada formasi

9.   Mendapatkan informasi (mud log, sample log)

Dalam pemboran, lumpur kadang-kadang dianalisa untuk diketahui apakah mengandung hidrokarbon atau tidak (mud log), sedangkan sample log adalah menganalisa daripada cutting yang naik ke permukaan, untuk menentukan formasi apa yang di bor.

10.   Media logging

Pada penentuan adanya minyak atau gas serta zone-zone air dan juga untuk korelasi dan maksud-maksud lain, diadakan logging (pemasukan sejenis alat antara lain alat listrik atau gamma ray/neutron), seperti electric logging, yang mana memerlukan media penghantar arus listrik di lubang bor.

 Sifat-Sifat Lumpur Pemboran

Komposisi dan sifat-sifat lumpur sangat berpengaruh pada pemboran. Perencanaan casing, drilling rate dan completion dipengaruhi oleh lumpur yang digunakan saat itu.  Berikut sifat-sifat lumpur, yaitu :

Densitas  dan Sand Content

Densitas lumpur bor merupakan salah satu sifat lumpur yang sangat penting karena sebagai penahan tekanan formasi. Adanya densitas lumpur bor yang terlalu besar akan menyebabkan lumpur hilang ke formasi (lost circulation), sedangkan apabila terlalu kecil akan menyebabkan “kick”. Maka densitas lumpur harus disesuaikan dengan keadaan formasi yang akan dibor.

Dalam perhitungan asumsi-asumsi yang digunakan ;

1.    volume setiap material adalah additive :

2.    jumlah berat adalah additive, maka ;

keterangan :

Vs           = volume solid, bbl

Vml         = volume lumpur lama, bbl

Vm         = volume lumpur baru, bbl

ρs           = berat jenis solid, ppg

ρml         = berat jenis lumpur lama, ppg

ρmb       = berat jenis lumpur baru, ppg

Sand Content yaitu tercampurnya serpihan-serpihan formasi (cutting) ke dalam lumpur pemboran yang dapat membawa pengaruh pada operasi pemboran, karena akan menambah densitas lumpur yang disirkulasikan, sehingga akan menambah beban pompa sirkulasi lumpur. Oleh karena itu, setelah lumpur disirkulasikan harus mengalami proses pembersihan terutama menghilangkan partikel-partikel yang masuk ke dalam lumpur selama sirkulasi. Alat-alat ini biasanya disebut “Conditioning Equipment”, yaitu : Shale saker, degasser, desander dan desilter.

Penggambaran sand content dari lumpur pemboran adalah persen volume dari partikel-partikel yang diameternya lebih besar dari 74 mikron.

Viskositas dan Gel Strength

Viskositas dan gel strength merupakan bagian pokok dalam sifat-sifat rheology fluida pemboran, yaitu viskositas sebagai keefektifan pengangkatan cutting dan gel strength digunakan pada saat dilakukan round trip.

Pengukuran viskositas dilakukan dengan menggunakan alat Marsh Funnel. Viskositas ini adalah jumlah detik yang dibutuhkan lumpur sebanyak 0.9463 liter (1 quart) untuk mengalir keluar dari corong Marsh Funnel.

Penentuan harga shear stress dan shear rate yang masing-masing dinyatakan dalam bentuk penyimpangan skala penunjuk  (dial reading) dan RPM motor pada Fann VG viscometer, harus diubah menjadi harga shear stress dan shear rate dalam satuan dyne/cm2 dan detik-1 agar diperoleh harga viskositas dalam satuan cp (centipoise).

Filtrasi dan Mud Cake

Ketika terjadi kontak antara lumpur pemboran dengan batuan porous, batuan tersebut akan bertindak sebagai saringan yang memungkinkan fluida dan partikel-partikel kecil melewatinya. Fluida yang hilang ke dalam batuan tersebut disebut “filtrate”, sedangkan lapisan partikel-partikel besar tertahan dipermukaan batuan disebut “filter cake”.

Apabila filtration loss dan pembentukan mud cake tidak dikontrol maka ia akan menimbulkan berbagai masalah, baik selama operasi pemboran maupun dalam evaluasi formasi dan tahap produksi. Mud cake yang tipis merupakan bantalan yang baik antara pipa pemboran dan permukaan lubang bor. Mud cake yang tebal akan menjepit pipa pemboran sehingga sulit diangkat dan diputar sedangkan filtratnya akan menyusup ke formasi dan dapat menimbulkan damage pada formasi.

Alat yang digunakan untuk menentukan filtration loss adalah Filtration Loss LPLT.    

Kontaminasi Lumpur Pemboran

Salah satu penyebab berubahnya sifat fisik lumpur adalah adanya material-material yang tidak diinginkan (kontaminan) yang masuk kedalam lumpur pada saat operasi pemboran sedang berjalan. Kontaminasi yang sering terjadi adalah :

1. Kontaminasi Sodium Chlorida (NaCl):

Kontaminasi ini terjadi saat pemboran menembus kubah garam (salt dome)

2. Kontaminasi Gypsum dan

3. Kontaminasi Semen

LUMPUR PEMBORAN

Lumpur pemboran dapat didefinisikan sebagai semua jenis fluida (cairan-cairan berbusa,

gas bertekanan) yang dipergunakan untuk membantu operasi pemboran dengan membersihkan

dasar lubang dari serpih bor dan mengangkatnya kepermukaan, dengan demikian pemboran

dapat berjalan dengan lancar. Lumpur pemboran yang digunakan sekarang pada mulanya berasal

dari pengembangan penggunaan air untuk mengangkat serbuk bor. Kemudian dengan

berkembangnya teknologi pemboran, lumpur pemboran mulai digunakan. Selain lumpur

pemboran, digunakan pula gas atau udara sebagai fluida pemboran.

2.1 Fungsi Lumpur Pemboran

Pada awal penggunaan pemboran berputar, fungsi utama fluida pemboran hanyalah

mengangkat serpih dari dasar sumur ke permukaan. Tetapi saat ini fungsi utama lumpur

pemboran adalah:

1.            Pengangkatan Serpih Bor (Cutting Removal)

Lumpur yang disirkulasi membawa serpih bor menuju permukaan dengan adanya pengaruh

gravitasi serpih cenderung jatuh, tetapi dapat diatasi oleh daya sirkulasi dan kekentalan lumpur.

Dalam melakukan pemboran serbuk bor (cutting) dihasilkan dari pengikisan formasi oleh pahat,

harus dikeluarkan dari dalam lubang bor. Hal ini berdasarkan atas keberhasilan atau tidaknya

lumpur untuk mengangkat serbuk bor. Apabila serbuk bor tidak dapat dikeluarkan maka akan

terjadi penumpukan serbuk bor didasar lubang, jika hal ini terjadi maka akan terjadi masalah

seperti terjepitnya pipa oleh serbuk bor.

Serbuk bor dapat diangkat jika lumpur mempunyai kemampuan untuk mengangkatnya.

Kemampuan serbuk bor untuk terangkat hingga kepermukaan tergantung yield point lumpur itu

sendiri. Jika lumpur sudah memiliki yield point yang memadai maka dengan melakukan sirkulasi

serbuk bor dapat terangkat keluar bersama–sama dengan lumpur untuk dibuang melalui alat

pengontrol solid (Solid Control Equipment) berupa shale shaker, desander, mud cleaner, dan

centrifuge.

2 Mendinginkan dan Melumasi Pahat

Panas yang cukup besar terjadi karena gesekan pahat dengan formasi maka panas itu harus

dikurangi dengan mengalirkan lumpur sebagai pengantar panas kepermukaan. Semakin besar

ukuran pahat, semakin besar juga aliran yang dibutuhkan. Kemampuan melumasi dan

mendinginkan pahat dapat ditingkatkan dengan menambahkan zat–zat lubrikasi (pelincir)

misalnya : minyak, detergent, grapite, asphalt dan zat surfaktan khusus, serbuk batok kelapa

bahkan bentonite juga berfungsi sebagai pelincir karena dapat mengurangi gesekan antara

dinding dan rangkaian bor.

3. Membersihkan Dasar Lubang (Bottom Hole Cleaning)

Ini adalah fungsi yang sangat penting dari lumpur bor, lumpur mengalir melalui corot pahat (bit

nozzles) menimbulkan daya sembur yang kuat sehingga dasar lubang dan ujung–ujung pahat

menjadi bersih dari serpih atau serbuk bor. Ini akan memperpanjang umur pahat dan akan

mempercepat laju pengeboran.

Laju sembur (jet velocity) minimum 250 fps untuk tetap menjaga daya sembur yang kuat kedasar

lubang. Laju sembur yang optimal sebaiknya harus memperhitungkan kekuatan formasi atau

daya kemudahan formasi untuk dibor (formation drillability). Kalau laju sembur terlalu besar

pada formasi yang lunak, dan akan mengakibatkan pembesaran lubang (hole enlargement)

karena kikisan semburan. Sedangkan pada formasi keras akan terjadi pengikisan pahat dan

menyia–nyiakan horse power

4. Melindungi Dinding Lubang Supaya Stabil

Lumpur bor harus membentuk deposit dari ampas tapisan (filter cake) pada dinding lubang

sehingga formasi menjadi kokoh dan menghalang-halangi masuknya fluida (filtrat) kedalam

formasi. Kemampuan ini akan meningkat jika fraksi koloid dari lumpur bertambah, misalnya

dengan menambahkan attapulgite atau zat kimia yang dapat meningkatkan pendispersian

padatan. Dapat pula dengan menambahkan zat–zat poliner sehingga viskositas dari filtrat (air

tapisan) meningkat, dengan demikian mobilitas filtrat didalam filter cake dan formasi akan

berkurang.

5. Menjaga atau Mengimbangi Tekanan Formasi

Pada kondisi normal gradien tekanan normal : 0.465/ft, 0.107-ksc/ft. Berat dari kolom lumpur

yang terdiri dari fase air, partikel–partikel padat lainnya cukup memadai untuk mengimbangi

tekanan formasi. Tetapi jika menjumpai daerah yang bertekanan abnormal dibutuhkan materi

pemberat khusus (misal : XCD-polimer) yang mempunyai berat jenis tinggi untuk menaikkan

tekanan hidrostatis dari kolom lumpur agar dapat mengimbangi dan menjaga tekanan formasi.

Besarnya tekanan hidrostatik tergantung dari berat jenis fluida yang digunakan dan tinggi kolom

yang dapat dihitung dengan persamaan :

Hp = 0.052 x Mw (ppg) x D = Psi

= 0,00695 x Mw (pcf) x D = Psi

dimana :

Hp = Tekanan hidrostatic lumpur, psi.

Mw = Densitas lumpur, ppg/pcf

D = Kedalaman, ft.

6. Menahan Serpih / Serbuk Bor dan Padatan Lainnya Jika Sirkulasi Dihentikan

Kemampuan lumpur bor untuk menahan atau mengapungkan serpih bor pada saat tidak ada

sirkulasi tergantung sekali pada daya agarnya (gel strengt). Daya agar adalah suatu sifat fluida

thixotropis yang mempunyai kemampuan mengental dan mengagar jika didiamkan (static

condition) dan kembali lagi mencair jika diaduk atau digerak–gerakkan. Sifat pengapungan atau

penahan serpih didalam lumpur sangat diinginkan untuk mencegah turunnya serpih kedasar

lubang atau menumpuk di anulus yang akan memungkinkan terjadinya rangkaian bor terjepit.

Tetapi daya agar ini tidak boleh terlalu tinggi supaya mengalirnya kembali lumpur tidak

membutuhkan tekanan awal yang terlalu besar.

7. Sebagai Media Logging

Data-data dari sumur yang diselesaikan sangat penting untuk dasar evaluasi sumur yang

bersangkutan, juga penting untuk dasar pembuatan program dan evaluasi sumur-sumur yang

akan di bor selanjutnya. Data-data tersebut diatas didapat dari analisa cutting dan pengukuran

langsung dengan wire logging. Untuk itu lubang bor harus bersih dari cutting.

8. Menunjang (Support) Berat Dari Rangkaian Bor dan Selubung

Makin dalam pengeboran, maka berarti makin panjang pula rangkain pipa atau casing, sehingga

beban yang harus ditahan menara rig akan bertambah besar, dengan adanya bouyancy effect dari

lumpur akan menyebabkan beban efektif menjadi lebih kecil sehingga dengan kemampuan yang

ada mampu melakukan pengeboran yang lebih dalam. Faktor yang mempengaruhi dalam hal ini

adalah berat jenis dari lumpur.

9. Menghantarkan Daya Hidrolika Kepahat

Lumpur pemboran adalah media untuk menghantarkan daya hidrolika dari permukaan kedasar

lubang. Daya hidrolika lumpur harus ditentukan didalam membuat program pengeboran

sehingga laju sirkulasi lumpur dan tekanan permukaan dihitung sedemikian agar pendayagunaan

tenaga (power) menjadi optimal untuk membersihkan lubang dan mengangkat serpih bor.

Kemampuan untuk membersihkan serbuk bor dari bit itu didapat karena adanya tenaga hidrolik

yang harus disalurkan dari permukaan menuju bit melalui media lumpur yang disebut sebagai

Bit Hydraulic Horsepower

10. Mencegah dan Menghambat Laju Korosi

Korosi dapat terjadi karena adanya gas-gas yang terlarut seperti oksigen CO2, dan H2S. Juga

karena pH lumpur yang terlalu rendah atau adanya garam-garam di dalam. Untuk menghindari

hal - hal tersebut diatas, ke dalam lumpur dapat ditambahkan bahan – bahan pencegah korosi

atau diusahakan untuk mencegah pencemaran yang terjadi.

2.2 Sifat-Sifat Penting Lumpur Pemboran

Dalam suatu operasi pemboran semua fungsi lumpur pemboran haruslah berada dalam kondisi

yang baik sehingga operasi pemboran dapat berlangsung dengan baik. Hal ini dapat dicapai

apabila sifat lumpur selalu diamati dan dijaga secara kontinyu dalam setiap tahap operasi

pemboran. Selain hal tersebut di atas pengukuran dan pengamatan sifat - sifat kimia juga harus

dilakukan dengan seksama.Hal ini dimaksudkan untuk menjaga kestabilan sifat – sifat lumpur

pemboran.

2.2.1 Berat Jenis

Sifat ini berhubungan dengan tekanan hidrostatik yang ditimbulkan oleh suatu kolom lumpur,

karenanya harus selalu di jaga guna mendapatkan tekanan hidrostatik yang sesuai dengan

tekanan yang dibor. Lumpur yang terlalu ringan akan menyebabkan enterusi fluida formasi

kedalam lubang dan hal ini akan menyebabkan kerontokan dinding lubang, kick dan blow out.

Lumpur yang terlalu berat akan dapat menyebabkan problema Lost Circulation.

2.2.2 Rheology dan Gel – Strength

1.      Viscositas

Viscositas adalah tahanan terhadap aliran atau gerakan yang penting untuk laminar flow. Alat

untuk mengukur viscositas lumpur ialah Marsh Funnel.

2.      Plastic Viscosity (Pv)

Plasctic viscosity merupakan tahanan terhadap aliran yang disebabkan oleh gesekan antara

sesama benda padat didalam lubang bor dan merupakan salah satu parameter kenaikan solid

yang ada dalam lumpur.

3.      Yield Point (Yp)

Yield point merupakan tahanan terhadap aliran yang disebabkan oleh gaya elektrokimia antara

padatan – padatan, cairan – cairan dan padatan – cairan.

4.      Gel – Strength

Gel – strength adalah sifat dimana benda cair menjadi lebih kental bila dalam keadaan diam, dan

makin lama akan bertambah kental. Sifat ini dikenal juga sebagai sifat “THIXOTOPIC”.

2.2.3 Sand Content

Penentuan kadar pasir pada lumpur pemboran adalah untuk mencegah abrasi

Pada pompa dan peralatan pengeboran lainnya, juga untuk mencegah penebalan mud cake dan

drill pipe sticking.

2.2.4 Solid Control

Kandungan solid di dalam lumpur bila tidak dikontrol dengan baik akan mempunyai akibat

– akibat yang buruk antara lain :

         Memperlambat peneteration rate

         Susah mengatur sifat – sifat rheologi

         Bit dan peralatan lainnya cepat aus.

         Treatment menjadi lebih mahal.

Solid dapat berasal dari penambahan weighting agent dapat pula berasal dari drilled cutting

formasi.

2.2.5 Alkalinity Filtrate

Tujuan pemeriksaan alkalinity filtrate adalah untuk mengetahui kontaminan – kontaminan

terhadap lumpur. Kontaminan – kontaminan ini dapat berasal dari formasi yang di bor maupun

dari air yang digunakan untuk pembuatan lumpur.

2.2.6 Fluid (Water) Loss

Bila suatu campuran padat – cair, seperti lumpur berada dalam kontak dengan media porous

seperti dinding lubang bor dengan adanya tekanan yang bekerja padanya, makan akan terjadi

perembesan zat cair kedalam media porous tesebut.

2.2.7 PH

PH menyatakan konsentrasi dari gugus hidroxil (OH¯) yang terdapat dalam lumpur yang akan

mempengaruhi kereaktifan bahan – bahan kimia yang digunakan dalam lumpur.

2.3 Komposisi Lumpur Pemboran

Komposisi dari lumpur pemboran disusun dari berbagai bahan kimia yang masing-masing

mempunyai fungsi secara individual, dan diharapkan saling bekerja secara sinergik untuk

mendapatkan sifat-sifat lumpur yang di harapkan Bahan-bahan kimia penyusun lumpur tidak

hanya berfungsi tunggal melainkan dapat berfungsi ganda. Fungsi pertama disebut primary

fungtion sedangkan fungsi keduanya disebut secondary fungtion.

Lumpur pemboran yang paling banyak digunakan adalah lumpur pemboran dengan bahan

dasar air (water base mud) dimana air sebagai fasa cair kontinyu dan sebagai pelarut atau

penahan materi–materi didalam lumpur.

Empat macam komposisi atau fasa yang umum digunakan di dalam lumpur pemboran

adalah sebagai berikut :

1.      Fasa cair (air atau minyak)

2.      Reactive solids (padatan yang bereaksi dengan air membentuk koloid )

3.      Inert solids (zat padat yang tidak bereaksi)

4.      Fasa kimia

Dari keempat komponen ini dicampurkan sedemikian rupa sehingga didapatkan lumpur

pemboran yang sesuai dengan keadaan formasi yang ditembus.

2.3.1 Fasa Cair

Fasa cair adalah komponen utama lumpur pemboran. Fungsi dari fasa cair adalah sebagai

fasa dasar yang dapat menyebabkan lumpur dapat mengalir. Disamping itu bila bereaksi dengan

reaktif solid akan membentuk koloid yang viscositasnya tertentu sehingga lumpur dapat

mengangkat serpih bor. Fasa cair yang digunakan disesuaikan dengan kondisi lapangan dan

kondisi formasi yang yang dibor. Fasa cair yang biasa digunakan adalah air tawar, air garam,

minyak dan emulsi antara minyak dan air.

2.3.2 Reactive Solids

Padatan ini bereaksi dengan sekelilingnya untuk membentuk koloidal. Dalam hal ini clay

air tawar seperti bentonite mengisap (absorp) air tawar dan membentuk lumpur. Istilah “yield”

digunakan untuk menyatakan jumlah barrel lumpur yang dapat dihasilkan dari satu ton clay agar

viskositas lumpurnya 15 cp.

Bentonite digunakan antara lain sebagai bahan dasar lumpur pemboran, pada dasarnya

Bentonite dibuat dari bahan lempung ( clay ) yang besifat Na-Monntmorillonite dan Ca-

Monntmorillonit. Na-Monntmorillonite sangat baik digunakan sebagai bahan dasar lumpur

pemboran karena mampu mengembang ( Swelling ) sampai 8 kali jika direndam dalam air.

Kemampuan mengembang yang cukup besar, akan membentuk suatu larutan dengan viscositas

yang cukup besar, hal ini penting untuk membersihkan dasar lubang sumur dan juga membentuk

suatu lapisan dinding yang elastic yang akan melindungi dinding lubang agar tidak runtuh.

Bentonite merupakan gabungan lempung ( Clay ) yaitu kumpulan mineral dan bahan bahan

seperti illit, kaolinit, siderite dan terbanyak adalah montmorillnite ( 85 – 90 % ) dan logam alkali

tanah.

Untuk salt water clay (attapulgite), swelling akan terjadi baik di air tawar atau di air asin

dan karenanya digunakan untuk pemboran dengan “salt water muds”. Baik bentonite atau

attapulgite akan memberikan kenaikan viskositas pada lumpur. Untuk oil base mud, viskositas

dinaikkan dengan penaikan kadar air dan penggunaan asphalt.

2.3.3 Inert Solids

Inert solid adalah padatan yang tidak bereaksi dengan air dan dengan komponen lainnya

dalam lumpur, dimana material ini tidak tersuspensi. Fungsi utama dari material ini adalah

berkaitan erat dengan densitas lumpur berguna untuk menambah berat ata berat jenis dari

lumpur, yang tujuannya untuk menahan tekanan dari tekanan formasi dan tidak banyak

pengaruhnya dengan sifat fisik lumpur yang lain. Material inert ini antara lain adalah barite atau

barium sulfate (BaSO4), besi oxida (Fe2O3), calcite atau calsium sulfate (CaSO4) dan galena

(PbS), dimana kebanyakan dari zat-zat ini berfungsi sebagai material pemberat.

Inert solid dapat pula berasal dari formasi-formasi yang dibor dan terbawa oleh lumpur

seperti chert, pasir atau clay-clay non swelling, padatan seperti ini bukan disengaja untuk

menaikkan densitas lumpur dan perlu dibuang secepat mungkin (dapat menyebabkan abrasi dan

kerusakan pompa).

Sebagai contoh yang umum digunakan sebagai inert solid dalam lumpur bor, adalah :

• Barite (BaSO4)

• Oksida Besi (Fe2O3)

• Kalsium Karbonat (CaCO3)

• Galena (PbS)

2.3.4 Fasa Kimia

Zat kimia merupakan bagian dari sistem yang digunakan untuk mengontrol sifat – sifat

lumpur misalnya menyebarkan partikel- partikel clay (disepertion), menggumpalkan partikel –

partikel clay (flocculation) yang akan berefek pada pengkoloidan partikel clay itu sendiri.

Banyak sekali zat kimia yang dapat digunakan untuk menurunkan kekentalan, mengurangi water

loss, mengontrol fasa kolid yang disebut dengan surface active agent.

Zat kimia yang dapat menurunkan kekentalan dan mendispersi partikel clay biasa disebut

thiner. Thiner yang dapat menurunkan kekentalan atau mengencerkan partikel clay diantaranya

adalah :

1.      Quobracho (dispersant)

2.      Phosphate

3.      Sodium Tannate (kombinasi caustic soda dan tannium)

4.      Lignosulfonate

5.      Lignite

Sedangkan zat-zat yang dapat menaikkan kekentalan antara lain :

1.      C.M.C

2.      Starch

3.      Drispac

Zat-zat kimia tersebut diatas bereaksi dan mempengaruhi lingkungan sistem lumpur

tersebut, misalnya dengan menetralisir muatan – muatan listrik clay, menyebabkan dispertion

dan lain sebagainya.

2.4 Jenis Lumpur Pemboran

Pada umumnya lumpur pemboran dibagi dalam dua sistem, yaitu lumpur bor dengan bahan

dasar air (water base mud) dan lumpur bor dengan bahan dasar minyak (oil base mud). Lumpur

bor berdasarkan fasa cairnya yaitu air dan minyak dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

1. Water base mud

Lumpur jenis ini yang paling banyak digunakan, karena biayanya relatif murah. Lumpur ini

terbagi atas fresh water mud dan salt water mud, dan apabila dilihat dari komposisinya lumpur

ini terbagi lagi sebagai berikut :

a) Gel spud mud

Komposisinya adalah sebagai berikut :

- 20 – 25 lb/bbl bentonite

- 0.25 – 0.5 lb/bbl caustic soda

Lumpur ini digunakan pada awal pemboran dimana pemeliharaannya dengan cara menjalankan

desander dan desilter secara terus menerus selama sirkulasi lumpur.

b) Lignosulfonate mud

Lumpur ini adalah salah satu jenis fluida pemboran yang serba guna, dan dalam prakteknya

lumpur ini akan menajadi optimal bilamana beberapa syarat penting harus kita perhatikan, antara

lain :

         Berat Jenis tinggi ( > 14ppg )

         Tahan Panas ( 121 – 150o )

         Toleransi padatan yang tinggi

         Tapisan yang rendah ( < 10 cc )

         Toleransi terhadap garam, anhydrite, gypsum

         Tahan kontaminasi semen

Komponen dasarnya meliputi air tawar atau air asin, bentonite, Chrome Lignosulfonat, lignite,

caustic soda, CMC, atau modified Starch. Ada beberapa faktor yang harus diperhatikan di dalam

penggunaan lumpur Lignosulfonat :

         Sifat inhibitive akan rusak paa suhu 300o F

         Sifat pengontrolan laju tapisan akan rusak pada temperatur 350o F

         Pada temperatur > 400o F lignosulfonat akan pecah

         Viscositas akan berkurang seiring kenaikan temperatur

         Lignosulfonate tidak efektif dalam menstabilkan shale

         Filtrat lumpur Lignosulfonat dianggap mempinya peranan merusak formasi yang produktif

         Lumpur Lignosulfonat yang sudah terkontaminasi semen akan mengental

Tergolong lumpur medium sampai berat, temperatur kerja 250 – 300 °F, mempunyai toleransi

tinggi terhadap konsentrasi garam, anhidrit gipsum dan semen.

Komposisinya adalah sebagai berikut :

- Bentonite 20 – 25 lb/bbl

- Spersene 2 lb/bbl

- Xp – 20 1 lb/bbl

- Barite secukupnya sesuai dengan kebutuhan

c) Polimer mud

Komposisinya adalah sebagai berikut :

- Menggunakan air tawar

- 0.25 lb/bbl soda ash

- Bentonite

- Caustic soda

d) Sea water mud

Adalah lumpur lignosulfonate yang mempergunakan prehydrated bentonite untuk dasar

pengental didalam air asin, formulasinya berkisar 2 ppb caustic soda, 1.5 ppb kapur (lime), 2-4

ppb lignosulfonate, 1-2 ppb lignite dan larutan prehydrated bentonite secukupnya. Biasanya

alkalinity pf 1.3-3.00 cc dijaga dengan caustic soda, pm 3.0-8.0 cc dengan kapur dan tapisan

dipembuat lumpur. Konsentrasi garam dalam air laut berkisar 30-35,000 ppm dengan berbagai

ion-ion lain (Mg+2, Ca+2).

2. Oil base mud

Lumpur ini mengandung minyak sebagai fasa kontinyunya, komposisinya diatur agar kadar

airnya rendah (3-5% volume). Relatif lumpur ini tidak sensitif terhadap contaminant. Tetapi

airnya adalah contaminant karena memberikan efek negatif bagi kestabilan lumpur ini. Untuk

mengontrol viskositas, gel strength, mengurangi efek kontaminasi air dan mengurangi filtrate

loss, perlu ditambahkan zat-zat kimia.

Faedah oil base mud didasarkan pada kenyataan bahwa filtratnya adalah minyak, karena itu

tidak akan menghidratkan shale atau clay yang sensitif baik terhadap formasi biasa maupun

formasi produktif. Kegunaan terbesar dari oil base nud ini adalah pada completion dan work over

sumur. Kegunaan yang lain adalah untuk melepaskan drill pipe yang terjepit , mempermudah

pemasangan casing dan liner. Oil base mud ini harus ditempatkan pada suatu tanki besi untuk

menghindarkan kontaminasi air. Rig harus dipersiapkan supaya tidak kotor dan bahaya api

berkurang.

Kerugian penggunaan oil base mud adalah :

- dapat mengkontaminasi lingkungan terutama untuk daerah operasi offshore.

- solid kontrol sulit dilakukan bila dibandingkan dengan water base mud.

- Elektrik logging tidak dapat dilakukan.

- Biayanya relatif lebih mahal.

3. Emulsion mud

Terbagi atas oil in water emulsion dan water in oil emulsion tergantung dari fasa apa yang

terdispersi. Fungsi lumpur ini adalah untuk menambah ROP, mengurangi filtration loss,

menambah pelumasan dan mengurangi torque, dimana lumpur ini banyak digunakan dalam

directional drilling. Komposisinya adalah lumpur dasar ditambah minyak mentah atau minyak

solar 2-15% atau lumpur dengan dasar minyak ditambahkan air 24-45% air.

2.5 Faktor Utama Dalam Pemilihan Lumpur Bor

Dalam menentukan lumpur bor yang akan digunakan dalam operasi pemboran harus

diperhatikan beberapa faktor utama untuk memilih lumpur bor tersebut, yaitu :

  Bahan dasar pembuatannya air tawar, air asin dan minyak.

  Sifat formasi yang akan ditembus.

  Problem yang akan terjadi dan yang berhubungan dengan lumpur diusahakan sekecil mungkin.

  Dibutuhkan atau tidaknya peralatan pengontrol padatan yang efektif.

  Kestabilan terhadap temperatur dan kontaminasi yang terjadi (misalnya semen, air tawar).

  Pengaruh terhadap total biaya pemboran.

2.6 Pemakain Polimer Pada Lumpur Dasar Air Tawar

Pemakaian polimer pada lumpur bor adalah yang dapat berfungsi sebagai

  Penggumpal ( flocculants )

Floculant berfungsi untuk mengikat cutting agar mudah dipisahkan dari

lumpur. Semua floculant tersusun dari polymer, contoh :

1.      PHPA : ( Partially Hidrolized Polyacril Amide )

2.      SPA : ( Sodium Poly Acrilate )

  Pemecah gumpalan ( deflocculants )

Bahan ini berfungsi untuk menurunkan viscositas dan pada umumnya mempunyai second

fungtion sebagai fluid loss reducer.

  Pengontrol kehilangan lumpur ( fluid loss control agent )

Bahan ini berfungsi sebagai viscofier seperti cmc dan pac – polymer,

sedangkan yang berfungsi sebagai thinner adalah lignite.penggunaan formulasi yang

menggunakan polymer hendaknya memeperhatikan temperatur, karena pada umumnya jenis –

jenis polymer tidak tahan temperatur tinggi.

  Pengental ( viscosifier )

Viscosifier adalah bahan yang digunakan untuk menaikkan viskositas yang biasanya mempunyai

secondary fungtion sebagai fluid loss reducer.

Ada dua macam viscosifier yaitu :

         Tipe clay mineral

         Tipe polymer seperti XCD polymer dan guard gum polymer

  Meningkatkan daya guna bentonite ( bentonite extender )

Polimer dengan anion tinggi mampu meningkatkan viskositas dan gel strength di dalam

konsentrasi padatan 4% dan konsentrasi <20 ppb. Polimer jenis ini mampu menempel pada ujung

– ujung lempung dan mengembang, sehingga luas permukaan akan bertambah dan dengan

sendirinya viskositas juga akan meningkat.

  Penstabil shale ( shale stabilization agents )

Bahan ini berfungsi untuk menstabilkan shale formasi agar tidak gugur kedalam lubang bor.

Dengan pola kerja adalah sebagai berikut :

         Pola Coating

Bahan akan menyelimuti partikel – partikel shale sehingga kontaknya dengan fluida dapat

dikurangi.

         Pola Osmosa

Pada pola ini mengandalkan garam – garam terlarut untuk mengabsorbsi air dari dalam shale.

  Penstabil pada suhu tinggi ( temperature stabilization )

Mengontrol rheologi lumpur pada temperatur tinggi, karena pada temperatur tinggi lumpur

biasanya akan terjadi gelation, yaitu naiknya viskositas lumpur jauh diatas normal, jadi pada

dasarnya bahan ini adalah defloculant untuk temperatur tinggi.

  Mencegah korosi ( corrosion inhibitor )

Bahan ini berguna untuk mencegah terjadinya korosi pada drill string maupun pada peralatan

pengeboran lainnya.

  Detergen

Detergen berfungsi untuk mencegah terjadinya balling oleh clay pada bit dan drill string. Di

samping itu juga berfungsi untuk menurunkan tegangan permukaan lumpur , sehingga cutting

lebih mudah diendapkan di settling pit.

  Lubricant

Lubricant adalah bahan untuk mengurangi gesekan / torsi antara rangkain pipa dengan dinding

lubang dan pada umumnya di buat dari senyawa – senyawa derivat fatty acid.

2.7 Kandungan Garam

Kandungan Cl‾ ditentukan untuk mengetahui kadar garam dari lumpur. Kadar garam dari

lumpur akan mempengaruhi interprestasi logging listrik. Kadar garam yang besar aka

menyebabkan daya hantarnya besar pula. Pembacaan resistivity dari cairan formasi akan

terpengaruh. Naiknya kadar garam dari lumpur disebabkan cutting garam yang masuk kedalam

lumpur disaat menembus formasi yang mengandung garam, dengan kata lain lumpur

terkontaminasi oleh garam.

2.8 Kontaminasi Lumpur Bor

Kontaminasi adalah suatu problem yang dapat muncul dengan gejala yang perlahan-lahan

ataupun dengan segera dan cepat, dan biasanya diamati suatu fluktuasi sifat-sifat lumpur yang

tadinya normal saja menjadi naiknya yield point, naiknya daya agar, viskositas yang berlebih dan

laju tapisan yang tidak terkontrol.

Kontaminan didefinisikan semua jenis zat (padat, cairan ataupun gas) yang dapat

menimbulkan pengaruh merusak terhadap sifat-sifat fisika atau kimiawi dari fluida pemboran.

Semua jenis lumpur mempunyai satu kontaminan umum yaiut padatan berat jenis rendah (Low

Solid Gravity), baik yang berasal dari serbuk bor ataupun dari pemakaian bentonite yang terlalu

berlebihan.

2.8.1 Kontaminasi Sodium Chlorida

Kontaminasi ini terjadi saat pemboran menembus kubah garam (salt dome), lapisan garam,

lapisan batuan yang mengandung konsentrasi garam yang cukup tinggi atau akibat air formasi

yang berkadar garam tinggi dan masuk kedalam sistim lumpur. Akibat adanya kontaminasi ini,

akan mengakibatkan berubahnya sifat lumpur seperti viscositas, yield point, gel strengt dan

filtration loss. Kadang-kadang penurunan pH dapat pula terjadi bersamaan dengan kehadiran

garam pada sistim lumpur.

2.8.2 Kontaminasi Gypsum dan Anhydrit

Hanya sedikit daerah didunia dimana tidak dijumpai formasi gypsum (CaSO4), pilihan yang

diambil dalam mengatasi ini adalah dengan mengendapkan ion Ca+2 atau merubah sisitim lumpur

kapur (dasar kalsium). Gejala mula-mula dari kontaminasi gypsum adalah viskositas yang tinggi,

daya agar tinggi dan laju tapisan bertambah.

2.8.3 Kontaminasi Semen

Kemungkinan untuk kontaminasi semen itu selalu ada pada setiap sumur pemboran. Semen

tidak menjadi kontaminan hanya jika fluida yang dipakai air jernih, air garam, lumpur kalsium

dan lumpur minyak. Parah atau tidaknya kontaminasi ini tergantung pada faktor-faktor seperti

konsentrasi padatan dalam lumpur dan keras atau lunaknya semen pada lubang.

Gejala kontaminasi semen adalah viskositas yang tinggi, yield point yang abnormal, daya agar

yang besar dan tapisan yang tidak terkontrol, ini disebabkan reaksi ion Ca+2 dari semen dengan

lempung dan tingginya pH larutan.

2.9 Sistem Lumpur Non Disperse Dengan Padatan Rendah

Sistem lumpur non dispersi dengan padatan rendah dipergunakan untuk memperoleh laju

penembusan yang lebih cepat tanpa merusak stabilitas lubang bor. Hal ini dapat ditanggulangi

dengan pemakain bahan kimiadan cara – cara mekanis seperti :

-    Menjaga lumpur dengan kadar padatan rendah dengan total kumulatif

dibawah 6%.

-    Partikel koloid diperkecil di bawah 1 mikron.

Lumpur ini menggunakan bentonite dengan polimer untuk mencapai hasil yang

dikehendaki dan sifat kehilangan cairan yang terkontrol. Untuk pemberat lumpur ini dapat

dipakai barite.

Jika lumpur ini dibuat dengan komposisi yang tepat dan terus dipelihara maka pemakaian

dispersane atau pengencer dapat dihindarkan. Jika koloid dan keseluruhan kandungan tetap

dijaga dalam batas – batas yang dapat diterima maka pengaturan sifat – sifat aliran dapat dibuat

dengan memakai sistem polyacrylate.

Lumpur tersebut memberikan beberapa keuntungan diantaranya adalah dapat memudahkan

pembersihan padatan dengan kandungan rendah, meningkatkan daya hidrolik, mempercepat laju

penembusan, pemeliharaan yang mudah sehingga secara keseluruhan membuat pelaksanaan

operasi pemboran akan berjalan lebih efisien.

Pemakaian lumpur polimer non dispersi dengan padatan rendah sering digunakan pada

operasi pemboran dengan tingkat tinggi keberhasilan yang cukup tinggi. Dengan manfaat yang

terdapat dalam lumpur tersebut maka modifikasi dari lumpur ini menjadi tipe fluida pemboran

yang layak dipergunakan.

Faktor ekonomis dari pemakaian lumpur non dispersi dengan padatan rendah menjadi salah

satu faktor yang harus dipertimbagkan, terutama pada daerah dengan kemampuan laju

penembusan formasi 1 – 30 ft/jam. Dengan lumpur jenis ini maka laju penembusan akan

meningkat bahkan pada formasi batuan keras, sehingga dari segi biaya pemakaian lumpur ini

lebih menguntungkan.

Untuk penggunaan lumpur ini pada formasi sedang dengan laju penembusan ( 30 – 50

ft/jam ), didapat keuntungan pada usia pakai pahat bor, sehingga biaya pemboran dapat lebih

rendah.

Pada laju penembusan 50 – 75 ft/jam penggunaan lumpur ini akan memberikan nilai

keekonomisan yang cukup baik. Dengan catatan digunakannya menara bor ( rig ) yang memiliki

alat pengontrol padatan untuk membersihkan serbuk bor.

Pada kondisi luar biasa dengan kecepatan penembusan 75 – 200 ft / jam, lumpur polimer

non dispersi ini tidak dapat dipergunakan karena akan menghasilkan serbuk bor dalam jumlah

besar.

2.10 Sistem Lumpur Dispersi

Lumpur pemboran dispersi yang paling sederhana adalah lumpur air tawar yang tercampur

hidrat lempung secara alami apabila mata bor menembus formasi. Lumpur pemboran dispersi ini

disebut juga lumpur alami dan dipakai dalam pemboran dangkal atau untuk pemboran bagian

atas dari sumur yang dalam.

Pemboran dimulai dengan sirkulasi air tawar,dimana reaksi padatan lempung dalam

formasi yang sedang di bor menjadi hidrat dan menyebar ( dispersi ). Sifat kekentalan lumpur

pemboran juga diperlukan untuk pengangkatan serbuk bor kepermukaan.

Untuk meningkatkan viskositas, bentonite bisa ditambahkan sebagai pelengkap lempung,

dan jika peningkatan viskositas lebih cepat secara berlebihan maka lumpur pemboran diencerkan

dengan air. Pengencer ini terus berlanjut untuk tahap berikutnya sehingga menjadi tidak praktis

karena banyaknya volume lumpur yang perlu diperhatikan.

Tahap berikutnya adalah mempertahankan dan memlihara jenis lumpur tersebut dengan

membersihkan bebrapa padatan pemboran atau serbuk bor dengan perlengkapan mekanis dan

pengolahan bahan kimia.

Senyawa fosfat, asam sodium pyrofosfat, sodium tetrafosfat merupakan zat - zat utama

yang dipakai dalam mengontrol kondisi lumpur. Pengontrolan padatan pemboran didalam

lumpur dilakukan melalui penambahan bahan kimia ( additive) pengenceran lumpur dengan air

dan peralatan pembersih padatan bor.

Keuntungan Dan Kerugian Sistem Fluida Pemboran Disperse

Keuntungan dan kerugian yang didapat dengan menggunakan sistem fluida pemboran

disperse ( Lumpur Lignosulfonate ) antara lain :

   Keuntungan :

                          Mudah dalam pembuatan dan relatif lebih sedikit menggunakan bahan kimia.

                          Mempunyai efek penurunan laju penembusan ( karena memiliki banyak partikel yang

berukuran < 1 mikron ).

                          Sesuai untuk lumpur dengan berat jenis tinggi.

                          Dapat dipakai pada temperatur tinggi.

   Kerugian :

                          Tidak dapat dipakai pada pemboran formasi batuan yang keras.

                          Tidak dapat dipakai pada operasi pemboran yang cepat karena terlalu banyak serbuk bor yang

dihasilkan

Fungsi & Sifat-sifat LumpurPosted: April 14, 2011 in MUD DRILLING

0

1. TUJUAN

1. Mengenali komponen-komponen dari lumpur pemboran

- fasa cair

- reactive solids

- inert solids

- fasa kimia

2. Memahami fungsi-fungsi lumpur

3. Memahami rheology lumpur pemboran

- densitas

- sand content

- viscositas

- gel strength

- filtration loss

- mud cake

4. Memahami sifat-sifat kimia lumpur pemboran

5. Memahami pengaruh kontaminan terhadap sifat fisik lumpur pemboran

6. Memahami sifat-sifat pelumasan lumpur pemboran

7. Mengenali jenis-jenis lumpur pemboran

2. PENDAHULUAN

Secara umum, lumpur pemboran dapat dipandang mempunyai empat komponen atau fasa, yaitu ;

a. fasa cair (air atau minyak); 75% lumpur pemboran menggunakan air.

Istilah oil-base digunakan bila minyaknya lebih dari 95%.

b. reactive solids, yaitu padatan yang bereaksi dengan air membentuk koloid (clay); dalam hal ini

clay air tawar seperti bentonite mengisaqp (absorb) air tawar dan membentuk lumpur.

c. inert solids (zat padat yang tak bereaksi); ini dapat berupa Barite (BaSO4) yang digunakan

untuk menaikkan densitas lumpur. Selain itu, juga berasal dari formasi-formasi yang dibor dan

terbawa lumpur, seperti chert, pasir atau clay-clay non swelling, sehingga akan menyebabkan

abrasi atau kerusakan pompa.

d. fasa kimia; merupakan bagian dari system yang digunakan untuk mengontrol sifat-sifat

lumpur, misalnya dalam disperson (menyebarkan partikel-partikel clay) atau flocculation

(pengumpulan partikel-partikel clay). Efeknya terutama tertuju pada peng ‘koloid’ an clay yang

bersangkutan. Zat-zat kimia yang mendispersi (menurunkan viskositas/mengencerkan)

misalnya : Quebracho, phosphate, sodium tannate, dll. Sedangkan zat-zat kimia untuk menaikkan

viskositas, misalnya : C.M.C, starch, dan beberapa senyawa polimer.

3. FUNGSI LUMPUR PEMBORAN

Fungsi lumpur digunakan pada saat operasi pemboran berlangsung, antara lain ;

1. Mengangkat cutting ke permukaan. Mengangkat cutting tergantung dari :

- Kecepatan fluida di annulus

- Kapasitas untuk menahan fluida yang merupakan fungsi dari densitas, aliran (laminer atau

turbulen), viskositas. Umumnya kecepatan 100-120 fpm.

2. Mendinginkan dan melumasi bit dan drill string

Panas dapat timbul akibat gesekan bit dan drill string yang kontak dengan formasi.

3. Memberi dinding pada lubang bor dengan mud cake

Lumpur akan membuat mud cake atau lapisan zat padat tipis di permukaan formasi yang

permeable (lulus air).

4. Mengontrol tekanan formasi

Tekanan fluida formasi umumnya adalah di sekitar 0.465 psi/ft kedalaman.

Persamaan : Pm = 0.052. ρm. D

Dimana :

Pm = tekanan static lumpur, psi

ρm = densitas lumpur, ppg

D = kedalaman, ft

5. Membawa cutting dan material-material pemberat dapat menjadi suspensi bila sirkulasi

lumpur dihentikan sementara.

6. Melepaskan pasir dan cutting di permukaan

Kemampuan lumpur untuk menahan cutting selama sirkulasi dihentikan terutama tergantung dari

gel strength. Bahwa cutting/pasir harus dibuang dari aliran lumpur, karena sifatnya yang sangat

abrasive (mengikis) pada pompa, fitting dan bit. Untuk ini biasanya kadar pasir maksimal boleh

ada sebesar 2%.

7. Menahan sebagian berat drill pipe dan casing (Bouyancy effect)

8. Mengurangi efek negatif pada formasi

9. Mendapatkan informasi (mud log, sample log)

Dalam pemboran, lumpur kadang-kadang dianalisa untuk diketahui apakah mengandung

hidrokarbon atau tidak (mud log), sedangkan sample log adalah menganalisa daripada cutting

yang naik ke permukaan, untuk menentukan formasi apa yang di bor.

10.Media logging

Pada penentuan adanya minyak atau gas serta zone-zone air dan juga untuk korelasi dan maksud-

maksud lain, diadakan logging (pemasukan sejenis alat antara lain alat listrik atau gamma

ray/neutron), seperti electric logging, yang mana memerlukan media penghantar arus listrik di

lubang bor.

4. SIFAT-SIFAT LUMPUR PEMBORAN

Komposisi dan sifat-sifat lumpur sangat berpengaruh pada pemboran. Perencanaan casing,

drilling rate dan completion dipengaruhi oleh lumpur yang digunakan saat itu. Berikut sifat-sifat

lumpur, yaitu :

1. Densitas dan Sand Content

Densitas lumpur bor merupakan salah satu sifat lumpur yang sangat penting karena sebagai

penahan tekanan formasi. Adanya densitas lumpur bor yang terlalu besar akan menyebabkan

lumpur hilang ke formasi (lost circulation), sedangkan apabila terlalu kecil akan menyebabkan

“kick”. Maka densitas lumpur harus disesuaikan dengan keadaan formasi yang akan dibor.

Dalam perhitungan asumsi-asumsi yang digunakan ;

1. volume setiap material adalah additive :

Vs + Vml = Vmb

2. jumlah berat adalah additive, maka ;

ρs x Vs + ρml x Vml = ρmb x Vmb

keterangan :

Vs = volume solid, bbl

Vml = volume lumpur lama, bbl

Vm = volume lumpur baru, bbl

ρs = berat jenis solid, ppg

ρml = berat jenis lumpur lama, ppg

ρmb = berat jenis lumpur baru, ppg

Sand Content yaitu tercampurnya serpihan-serpihan formasi (cutting) ke dalam lumpur

pemboran yang dapat membawa pengaruh pada operasi pemboran, karena akan menambah

densitas lumpur yang disirkulasikan, sehingga akan menambah beban pompa sirkulasi lumpur.

Oleh karena itu, setelah lumpur disirkulasikan harus mengalami proses pembersihan terutama

menghilangkan partikel-partikel yang masuk ke dalam lumpur selama sirkulasi. Alat-alat ini

biasanya disebut “Conditioning Equipment”, yaitu : Shale saker, degasser, desander dan desilter.

Penggambaran sand content dari lumpur pemboran adalah persen volume dari partikel-partikel

yang diameternya lebih besar dari 74 mikron. Jadi rumus yang digunakan untuk menentukan

kandungan pasir (sand content) pada lumpur pemboran adalah :

n = (Vs/Vm) x 100

dimana :

n = kandungan pasir, %

Vs = volume pasir dalam lumpur, bbl

Vm = volume lumpur, bbl

2. Viskositas dan Gel Strength

Viskositas dan gel strength merupakan bagian pokok dalam sifat-sifat rheology fluida pemboran,

yaitu viskositas sebagai keefektifan pengangkatan cutting dan gel strength digunakan pada saat

dilakukan round trip.

Pengukuran viskositas dilakukan dengan menggunakan alat Marsh Funnel. Viskositas ini adalah

jumlah detik yang dibutuhkan lumpur sebanyak 0.9463 liter (1 quart) untuk mengalir keluar dari

corong Marsh Funnel.

Penentuan harga shear stress dan shear rate yang masing-masing dinyatakan dalam bentuk

penyimpangan skala penunjuk (dial reading) dan RPM motor pada Fann VG viscometer, harus

diubah menjadi harga shear stress dan shear rate dalam satuan dyne/cm2 dan detik-1 agar

diperoleh harga viskositas dalam satuan cp (centipoise). Adapun persamaan yang digunakan :

ζ = 5.077 x C γ = 1.704 x N

dimana :

ζ = shear stress, dyne/cm2

γ = shear rate, detik-1

C = dial reading, derajat

N = revolution per minute RPM motor dari rotor

Untuk menentukan harga plastic viscosity (μp) dan yield point (Yp), yaitu :

μp = (ζ600- ζ300) : (ᵞ600-ᵞ300) atau μp = C600-C300

Yp = 300- μp

dimana :

μp = plastic viscosity, cp

Yp = yield point Bingham, lb/100ft2

C600 = Dial reading pada 600 RPM, derajat

C300 = Dial reading pada 300 RPM, derajat

3. Filtrasi dan Mud Cake

Ketika terjadi kontak antara lumpur pemboran dengan batuan porous, batuan tersebut akan

bertindak sebagai saringan yang memungkinkan fluida dan partikel-partikel kecil melewatinya.

Fluida yang hilang ke dalam batuan tersebut disebut “filtrate”, sedangkan lapisan partikel-

partikel besar tertahan dipermukaan batuan disebut “filter cake”.

Apabila filtration loss dan pembentukan mud cake tidak dikontrol maka ia akan menimbulkan

berbagai masalah, baik selama operasi pemboran maupun dalam evaluasi formasi dan tahap

produksi. Mud cake yang tipis merupakan bantalan yang baik antara pipa pemboran dan

permukaan lubang bor. Mud cake yang tebal akan menjepit pipa pemboran sehingga sulit

diangkat dan diputar sedangkan filtratnya akan menyusup ke formasi dan dapat menimbulkan

damage pada formasi.

Alat yang digunakan untuk menentukan filtration loss adalah Filtration Loss LPLT.

5. KONTAMINASI LUMPUR PEMBORAN

Salah satu penyebab berubahnya sifat fisik lumpur adalah adanya material-material yang tidak

diinginkan (kontaminan) yang masuk kedalam lumpur pada saat operasi pemboran sedang

berjalan. Kontaminasi yang sering terjadi adalah :

1. Kontaminasi Sodium Chlorida (NaCl)

Kontaminasi ini terjadi saat pemboran menembus kubah garam (salt dome)

2. Kontaminasi Gypsum

3. Kontaminasi Semen