MATERIAL LUMPUR PEMBORAN

1. Komposisi Material Lumpur Pemboran

Lumpur Pemboran merupakan faktor yang sangat penting dalam menjalankan suatu operasi pemboran, yang mempengaruhi kelancaran, efisiensi, keselamatan dan pembiayaan pemboran tersebut. Dalam praktikum ALP dianalisa pengaruh penambahan zat aditif serta adanya kontaminasi pada Lumpur Pemboran terhadap densitas, viscositas, gel strength, kadar minyak, kadar padatan, filtrate loss, ketebalan mud cake, komposisi kimia serta kapasitas tukar kation. 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.
2. Fungsi Lumpur Pemboran
Fungsi lumpur digunakan pada saat operasi pemboran berlangsung, antara lain ;
a. Mengangkat cutting ke permukaan.
b. Mendinginkan dan melumasi bit dan drill string
c. Memberi dinding pada lubang bor dengan mud cake
d. 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
e. Membawa cutting dan material-material pemberat dapat menjadi suspensi bila sirkulasi lumpur dihentikan sementara.
f. Melepaskan pasir dan cutting di permukaan
g. 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%.
h. Menahan sebagian berat drill pipe dan casing (Bouyancy effect)
i. Mengurangi efek negatif pada formasi
j. Mendapatkan informasi (mud log, sample log)
k. Media logging
3. 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 :
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

Densitas lumpur harus disesuaikan dengan kondisi dan sifat dari formasi yang akan ditembus, bila densistas lumpur terlalu besar akan mengakibatkan terjadinya loss cirkulation, sedangkan bila densitas terlalu kecil akan menyebabkan blow out. Dalam pengukuran densitas dengan mud balance harus diperhatikan :
1. Berat per Volum komponen penyusun lumpur.
2. Pengadukan yang merata.
3. Isi lumpur dalam mud balance harus mewakili lumpur yang diukur.
4. Kebersihan disekitar cup dan balance arm.
Densitas lumpur yang dibuat juga diperhitungkan dalam persamaan hidrostatik lumpur (pH) sehingga diharapkan pH sama dengan P formasi. Jika tidak memenuhi syarat tersebut maka densitas lumpur harus disesuaikan lagi dengan berbagai aditif. Selain itu penambahan pasir juga dapat meningkatkan % sand content sekaligus densitasnya. Pada penentuan kadar cairan tapisan dengan retort kit yang menggunakan steel wool dan wetting agent.
Pada percobaan dengan menggunakan mursh funnel untuk mengukur viscositas kinematik lumpur dasar yang ditambahkan CMC (aditif untuk meningkatkan gel strength dan viscositas dan juga masih berhubungan dengan tekanan hidrostatis lumpur). Penambahan CMC mempengaruhi peningkatan waktu alir, shear stress, viscositas plastic, yield point dan gel strengthnya. Viscositas lumpur pemboran berpengaruh terhadap pengangkatan cutting, sirkulasi lumpur, penetration rate, pressure lossdan penahanan cutting supaya tidak mengendap.Hubungan antara gel strength dan viscositas adalah semakin tinggi viscositas akan semakin tinggi pula gel strengthnya, hal ini disebabkan karena sifat kedua lumpur tersebut berhubungan langsung dengan gaya tarik menarik antar partikel-partikel clay dalam lumpur
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 :
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 :
atau
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
Filtration loss adalah kehilangan sebagian fase cair dari lumpur yang masuk kedalam formasi selama lumpur disirkulasikan. Penambahan aditif yang berupa PAC-L menyebabkan lumpur dasar semakin turun filtrat, tebal mud cake, pH, tetapi jika ditambahkan spersen pH akan stabil. Selain itu PAC-L dan spersene berfungsi sebagai pengontrol filtration loss, menipiskan terjadinya mud cake. Filtration loss dapat menyebabkan damage dan problem produksi karena filtration loss apabila bertemu clay maka ia akan mengembang dan menghimpit pipa bor sehingga sulit diputar dan diangkat, selain itu problem skin atau pengurangan permeabilitas efektif oil atau gas yang berkurang disekitar lubang bor sehingga produksi tersendat-sendat atau tidak lancar. Mud cake yang tebal juga akan menambah problem pada lubang bor karena ketebalanya dapat membuat pipa bor terhimpit dan susah digerakkan. Filtration loss dan mud cake adalah dua kejadian yang saling berhubungan erat baik waktu kejadian dan sebab akibat sehingga pengukuranya dilakukan bersamaan. Apabila keduanya tidak terkontrol maka perlu dilakukan kerja ulang.
Sifat atau komposisi lumpur secara langsung akan mempengaruhi sifat lumpur itu sendiri dengan mengetahui sifat-sifat kimia lumpur yang meliputi harga pH, alkalinitas, kesadahan serta kandungan ion-ion tertentu, kita dapat memperoleh gambaran tentang sifat-sifat fisik dari lumpur tersebut. Percobaan Alkalinitas ini mempunyai prinsip dasar dalam analisanya yaitu dengan titrasi, mereaksikan dan menggabungkan suatu larutan dengan larutan yang lain yang telah diketahui konsentrasinya (larutan standar ).
Masuknya material-material yang tidak kita inginkan kedalam lumpur pemboran (kontaminasi) akan menyebabkan berubahnya sifat-sifat fisik lumpur pemboran. Kontaminant lumpur bentonit oleh garam akan menyebabkan kenaikan viscositas, yield point, gel strength dan filtration loss. Hal ini disebabkan oleh proses flokulasi akibat adanya ion Na yang cukup tinggi, penurunan pH juga dapat terjadi dengan naiknya kandungan garam.
Reaksi pertukaran kadang-kadang bersamaan dengan terjadinya swelling, dimana swelling adalah pengembangan clay yang disebabkan oleh pengembangan air pada permukaan partikel-partikelnya, sehingga menyebabkan peningkatan volume 10 kali atau bahkan lebih.Swelling ini dapat dianalisa dengan menggunakan alat Geonor Ash.
4. Additive Lumpur Pemboran
Additive lumpur pemboran adalah material-material yang ditambahkan untuk merawat lumpur agar sesuai sifat-sifatnya dengan yang dibutuhkan.
a. 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. BENTONIT
Terdapat di daerah: Ponorogo, Pacitan, Trenggalek, Tulungagung, Malang, ngawi
Cadangan: ± 39.939.237 M³
Sifat fisik: Warna abu-abu / kuning kecoklatan, gelas, berbutir sedang, terbentuk karena proses hidrotermal, terdapat 2 jebis:
Na-Bentonit dan Ca-Bentonit
Komposisi kimiawi: SiO2, Al203, H2O, Fe2O3, Na2O, CaO, MgO, K2O
Kegunaan: Sebagai bahan Lumpur pemboran, pencegah kebocoran pada bangunan sipil basah, campuran pembuatan cat, lateks dan tinta cetak, bahan penyerap, zat perekat, pellet makanan ternak.
Keterangan: Ada dua jenis bentonit, bentonit Ca memiliki derajat pengembangan yang kecil sekali dan bentonit Na bersifat mengembang bila terkena air. Bentonit di Jawa Timur adalah dari jenis bentonit Ca.

B. 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.

C. 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.


D. 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.

E. 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.

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


Ingin dalam bentuk PDF? silahkan download disini.