Lumpur pemboran

TECHNOLOGI LUMPUR PEMBORAN

 Pengantar 

Lumpur Pemboran (Drilling Fluid, Drilling Mud) merupakan salah satu sarana pentingdalam operasi pemboran sumur-sumur minyak dan gas bumi untuk mencapai target yangdirencaanakan. Ia berupa larutan (suspensi) berbagai bahan kimia dan mineral didalam air atau minyak dengan komposisi tertentu, sehingga nampak seperti lumpur dan karena itudiberi nama lumpur pemboran. Lumpur bor ini bekerja dengan jalan disirkulasikan meng-gunakan pompa lumpur (Mud Pump) yang kuat, masuk kedasar lubang melalui pipa bor dan naik kepermukaan melalui annulus (ruang antara pipa bor dan dinding sumur) sambilmembawa tahi bor (cuttings). Dipermukaan terdaapat tangki-tangki pengendap dan alat-alat pemisah (Solid Control Equipment) untuk memisahkan dan membersihkan lumpur dari cuttings, untuk kemudian disrkulasikan kembali kedalam lubang bor. Tekanan dari pompa oleh lumpur ditransformasikan menjadi energi hydraulik yang dipakai untuk men- jalankan fungsi fungsi external seperti mengankut cutting, membersihkan bit, memutar mud motor dalam pemboran berarah. Disamping itu lumpur juga memiliki potensi energiyang berasal dari bahan-bahan kimia dan mineral yang dikandungnya (potensi fisiko-kimia) untuk menjalankan fungsi internal seperti menigkatkan kekentalan, berat jenis(tekanan hydrostatis), enkapsulasi (mencegah disinegrasi), gel strength (mencegah pengendapan cutting) dsb.

FungsiUtama Lumpur Bor 

1.     
Mengangkat cutting dari dalam lubang bor dan mengendapkannya ketika dipermukaan.

Cutting/kotoran harus diangkat dan dibersihkan dari dasar lubang bor agar mata bor beserta rangkaiannya tidak terjepit akibat penumpukan cutting di dalam lubang. Kemudian cutting tersebut akan diendapkan di settling sump atau bak pengendapan Lumpur yang ada (dibuat) di permukaan tanah.

2.      Mendinginkan mata bor/bit.

Salah satu effect dari putaran dan tekanan yang dialami mata bor adalah terjadinya panas. Jika tidak ada pendingin, maka mata bor akan terbakar.

3.      Meminimalkan gesekan antara pipa bor dengan dinding lubang bor.

 Lumpur pemboran mengisi lubang annulus, yaitu ruangan antara rangkaian pipa bor dengan dinding lubang. Jadi lumpur akan berfungsi sebagai lubrikasi atau pelumas sehingga mengurangi gesekan antara pipa dengan dinding lubang bor.

4.      Menahan dinding lubang bor agar tidak runtuh.

 Agar dinding lubang bor tidak runtuh maka tekanan lubang bor harus lebih besar dari pada tekanan formasi. Jika tekanan dari formasi lebih besar dari tekanan lubang bor, maka dinding lubang bor akan runtuh (collapse). Lumpur pemboran akan menjaga agar tekanan lubang bor lebih besar dari tekanan formasi.

5.      Sebagai media informasi.

 Dari sirkulasi & cutting yang keluar, kita bisa mengetahui formasi batuan yang dibor.

6.      Menahan cutting agar tidak mengendap ke dasar lubang bor ketika sirkulasi berhenti.

 Pada saat sirkulasi berhenti, misalnya saat mengambil inner tube atau menyambung pipa maka Lumpur pemboran akan menahan/menghambat pengendapan kembali kotoran/cutting ke dasar lubang bor. Kecepatan pengendapan cutting ini tergantung dari kekentalan lumpur pemboran, berat jenis cutting dan besar butir cutting tersebut.

 Karakeristik Lumpur Bor 

 Berbagai aditif sengaja ditambahkan kedalam lumpur untuk menghasilkan karakteristik (properties) tertentu yang diperlukan untuk menjalankan fungsinya. Lumpur bor harus bersifat thixotropis yaitu bersifat encer (cair) bila diaduk atau dipompa dan bila adukan/ pompa berhenti lumpur akan membentuk sifat seperti agar-agar (gel). Sifat ini diperlukankalau sirkulasi terhenti karena kerusakan pompa misalnya, cuttings tetap tersangga tidak turun kedasar sumur dan meyebabkan pipa terjepit.Karakteristik utama lumpur yang diperlukan untuk menjalankan fungsinya adalah MudWeight (berat jenis) yang akan memberikan tekanan hydostatis kepada lumpur yang di- perlukan untuk mengimbangi tekanan formasi agar tidak terjadi blow-out ataupun hilangsirkulasi. Untuk itulah ditambahkan Barit sebagai bahan pemberat (weighting materials).Lumpur pemboran juga mempunyai karakeristik filtrasi tertentu dimana bila ia kontak dengan dinding lubang bor sebagian air dari lumpur tersebut akan tersaring menembusdinding tersebut, sedangkan partikel partikel padatnya akan membentuk lapisan tipis(filter cake) yang menempel pada dinding lubang dan mencegah filtrat menembus lebih jauh kedalam formasi. Ini berguna agar dinding lubang tidak mudah gugur karena proses pembasahan.Kekentalan (viscositas ) juga harus dimiliki ole lumpur bor agar ia mampu mengangkutcutting kepermukaan. Gel strength juga merupakan karakteristik lumpur yang pentingyang mempengaruhi kemampuan membersihkan lubang dan mencegah pengendapandrill cuttings kedasar lubang.Kadar padatan (solid content) terutama yang bersifat bentonitik (clay solids) yang berasaldari cutting yang terdispersi kedalam lumpur sangat berpengaruh terhadap kecepatan pemboran, pemakaian pahat, serta waktu pemboran. Solid content secara keseluruhankecuali memperlamabat kecepatan bor, juga merangsang terjadinya jepitan pipa,menaikkan berat jenis yang tidak perlu serta menyebabkan kerusakaan pada formasi.Itulah sebabnya peralatan pebbersih (solim control equipment) seperti shale shaker,desander, desilter harus berfungsi maksimal agar program lumpur dapat berhasil.Dengan kata lain lumpur bor harus memiliki sifat alir (rheologi) dan filtrasi yangdibutuhkan untuk menjalankan fungsinya.

Type-typeLumpur Pemboran.

Sesuai dengan lithologi dan stratigrafi yang berbeda-beda untuk setiap lapangan, sertatujuan pemboran yang berbeda-beda (eksplorasi, pengembangan, kerja ulang) kitamengenal type/ sistim lumput yang berbeda-beda pula.seperti:

1.      Sistim Lumpur Tak Terdispersi (Non Dispersed).Termasuk diantaranya lumpur tajak untuk permukaan dan sumur dangkal dengantreatment yang sangat terbatas.

2.              Sistim Lumpur Terdispersi untuk sumur yang lebih dalam yang membutuhkan berat jenis yang lebih tinggi atau kondisi lubanh yang problematis. Lumpur perludidispersikan menggunakan dispersant seperti senyawa Lignosulfonat, Ligniteserta Tannin

3.              Lime Mud (Calcium Treated Mud), sistim Lumpur yang mengandalkan ion-ionCalcium untuk melindungi lapisan formasi shale yang mudah runtuh karena me-nyerap air.

4.      Sistim Lumpur Air Garam yang mengandalkan larutan garam (NaCl, KCl)) untuk mengurangi pembasahan formasi oleh air.

5.      Sistim Lumpur Polymer yang mengandalkan polymer-polymer seperti PolyAcrylate, Xanthan Gum, Cellulosa untuk melindungi formasi dan mencegahterlarutnya cuttings kedalam lumpur bor. Sistim ini dapat ditingkatkan kemam- puannya dengan menambahkan daram KCl atau NaCl, sehingga sistim ini disebutSalt Polymer System.

6.      Oil Base Mud. Untuk membor lapisan formasi yang sangat peka terhadap air,digunakan sistim lumpur yang menggunakan minyak sebagai medium pelarut.Bahan-bahan kimia yang dipakai haruslah dapat larut atau kompatibel denganminyak., berbeda dengan bahan kimia yang larut dalam air. Sistim Lumpur iniSistim Lumpur ini sangat handal melindungi desintefrasi formasi, tahan suhutinggi, akan tetapi kecuali mahal juga kurang ramah lingkungan.

7.      Sistim Lumpur Synthetis menggunakan fluida sintetis dar jenis ester, ether, dan poly alha olefin, untuk menggantikan minyak sebagai medium pelarut. Lumpur ini sekwaalitas dengan Oil Based Mud, ramah lingkungan, akan tetapi dianggapteralu mahal.

Bahan Kimia Lumpur 

Seperti kita ketahui, berbagai aditif berupa bahan kimia (baik yang diproduksi khususuntuk keperluan lumpur pemboran maupun bahan kimia umum) dan mineral dibutuhkanuntuk memberikan karakeristik pada lumpur pemboran. Bahan-bahan tesebut dapatdiklasifikasi sebagai berikut:

1.                Viscosifiers (bahan pengental) seperti Bentonite, CMC, Attapulgite dan polymer

2.                Weighting Materials (Pemberat): Barite, Calcium Carbonate, Garam2 terlarut.

3.                Thinners (Pengencer): Phosphates, Lignosulfonate, Lignite, Poly Acrylate

4.                Filtrat Reducers : Starch, CMC, PAC, Acrylate, Bentonite, Dispersant

5.                Lost Circulation Materials : Granular, Flake, Fibrous, Slurries

6.                Aditif Khusus: Flocculant, Corrosion Control, Defoamer, pH Control, Lubricant

Majalah World Oil setiap beberapa sekali tahun menerbitkan edisi khusus “DrillingFluids Products Files” yang memuat nama perusahaan, nama bahan kimia lumpur yangdiproduksi serta fungsinya masing-masing dari seluruh Dunia. Dalam Edisi tahun 2000tercatat lebih dari 100 perusahaan dengan ribuan merk dagang produk-produknya.Di Indonesia sebagian produk-produk itu diimport dan sebagian diproduksi dalam negeri.

MudEngineering dan Know How

 Nampak dari uraian diatas bahwa untuk membuat program, formulasi serta pengelolaanserta evaluasi performance lumpur pemboran diperlukan pengetahuan dan keahliantersendiri.

 

Mud Engineering adalah keahlian rekayasa dibidang lumpur pemboran yang berbasisilmu-ilmu geologi, kimia, mekanikan fluida dan perminyakan. Cabang Engineering initelah tumbuh bersama dengan keahlian-keahlian lain dalam industri pemboran minyak dan gas bumi dan proses alih teknologinya ke Indonesia sudah berjaalan sejak tahun tujuh puluhan. Disamping harus merekrut dan mendidik Mud Engineers, prusahaan lumpur  juga harus memiliki laboratorium baik untuk penyiapan program lumpur menggunakan pilot testing, monitoring kwalitas lumpur dilapangan maupun untuk meneliti kwalitas produk-produk yang akan dipakai.Pengetahuan tentang lumpur pemboran bukan hanya harus dikuasai oleh perusahaanLumpur (Service Company) tetapi juga oleh Oil Company serta Drilling Contractor. Perludiketahui bahwa meskipun Mud Company memiliki tangggung jawab yang besar, peralatan seperti Mud Pump, Solid Control Equipment adalah milik dan dioperasikanoleh Drilling Contractor. Program Lumpur dapat gagal apabila kedua pihak tersebut tidak memberikan kerjasama yang cukup.

Biaya Lumpur (Mud Cost)

Dibandingkan dengan jumlah biaya keseluruhan sebuah sumur, biaya lumpur hanyalah berkisar sekitar 8 – 10%. Biaya-biaya lain diantaranya:Sewa Menara Bor (Rig RentalCost), Pemakaian Pahat (Bit Cost), Pemakaian Pipa Serubumbung (Casing & TubingCost), Biaya Semen (Cementing Cost), Logging Cost dsb. Namun demikian lumpur dapat memberikan pengaruh sampai 60 – 70% terhadap jumlah biaya tersebut. Formulasi dan penanganan lumpur yang tidak benar dapat mengakibatkan biaya keseluruhan membengkak. Sebagai contoh, kadar padatan (solid content) yang tak terkontrol menyebabkan kendala-kendala sbb:

                                                                                                      

1.      Merangsang terjadinya stuck pipe (pipa terjepit) sehingga operasi pemboranterhenti dan Rig Rental Cost naik ditambah biaya melepasken jepitan,

2.      Berat jenis Lumpur naik melebihi yang diperlukan, kemungkinan terjadi lostcirculation yang juga akan menghentikan pemboran, menaikkan Rig Costditambah biaya pengatasannya makan yang cukup besar.

3.    Kecepatan pemboran rendah, biaya pemakaian pahat (bit Cost) naik.

 Performance Lumpur yang rendah bahkan dapat berakibat fatal, misalnya bila sampaiterjadi blow-out, atau pori-pori formasi tersumbat sehingga sumur tidak dapat diproduksi.