pengaruh KCL dalam lumpur

7/26/2019 pengaruh KCL dalam lumpur

http://slidepdf.com/reader/full/pengaruh-kcl-dalam-lumpur 1/7

ROIDINDONESI

PENGARUH PENGGUNAAN ADITIF BARITE DAN

KCl UNTUK MENANGGULANGI PROBLEM SWELLING PADA

FORMASI SHALE

HASTIAR, AL-HAQIM, ALVIAN CHANDRA

JurusanTeknikPerminyakan, Universitas Peman!unan Nasi"na# $Veteran%

&"!yakarta

ABSTRAK

Desain lumpur pemboran sangat penting dalam suatu operasi pemboran,

karena sangat menentukan berhasil atau tidaknya pemboran tersebut. Jika

pemboran menembus formasi shale maka desain lumpur perlu diperlakukan khusus.

Formasi shale yang banyak mengandung mineral lempung yang reaktif terhadap air

yaitu mineral dari kelompok smectite (montmorillonite) dan vermicullite akan selalu

mengembang bila terinvasi oleh air dari luar. Proses pengembangan lempung ini

disebabkan oleh plate-plate dari lempung yang terikat secara lemah. uatan-

muatan ion yang tidak seimbang dan lemahnya ion-ion positif terikat oleh atom

pusatnya semakin mendukung kuatnya proses pengembangan lempung. Formasi

shale yang kemungkinan mengembang yang ditemui dalam operasi pemboranakan menimbulkan berbagai masalah yang merugikan. Permasalahan ini dimulai

dengan masuknya !ltrat lumpur ke dalam formasi shale yang kemudian diikuti

pengembangan lempung. Pengembangan lempung akan menimbulkan berbagai

masalah yang meliputi ketidakstabilan lubang pemboran (sloughing, caving) dan

formation damage. "al-hal tersebut diikuti berbagai masalah yang merugikan yaitu

ter#epitnya pipa pemboran, rheology lumpur pemboran yang tidak stabil dan lain-

lainnya. $ntuk mengatasi atau mengurangi pengembangan lempung, kita harus

mengetahui #enis dan komposisi dari mineral clay yang menyusun batuan shale

tersebut dan %at adiktif apa yang harus ditambahakan kedalam desain lumpur yang

akan dibuat.Dalam hal ini, aditif yang digunakann yaitu &' polimer didalam aterbase mud. Fungsi dari &' adalah sebagai penstabil shale dengan memperkaya ion

& *

dalam sistem lumpur.

I. PENDAHULUAN

Pemboran merupakan salah

satu bagian dari kegiatan yang

dilakukan didalam industri

perminyakan terutama pada saat

eksplorasi atau pengembangan.Fluida

pemboran atau lumpur

mempunyai peranan yang sangat



penting pada pelaksanaan pemboran

dan merupakan komponen utama

yang menentukan keberhasilan suatu

operasi pemboran. +leh karena itu

lumpur yang di gunakan harus

disesuaikan dengan keadaan kondisiformasi serta litologi batuan yang

akan ditembus dengan harapan agar

tidak mengalami permasalahan yang

signi!kan. alah satu masalah yang

sering timbul yaitu pada saat

pemboran menembus formasi yang

mengandung shale reaktif.

&etidakstabilan shale dapat

menyebabkan kesulitan pada

pemboran. danya kandungan shale

yang cukup tinggi terutama dari #enis

montmorillonite,karena sifatnya

sangat reaktif sekali terhadap air,

sehingga proses hidrasi shale pun

ter#adi dan menyebabkan te#adinya

pengembangan lempung (selling

clay). danya pengembangan

lempung dapat menimbulkan

masalahmasalah diantaranya

ketidakstabilan dinding lubang bor

yang nantinya dapat memper sempitdinding lubang bor dan

mengakibatkan pipa ter#epit. elain itu

kerusakan formasi #uga dapat ter#adi.

Pemboran ini dilakukan di o/

shore dengan kedalaman air laut 0122

m. Pemboran menembus trayek

03,451 in pada kedalaman 36122 in.

7ormal Pore Pressure8 2,91: psi;ft.

Fracture Pressure pada trayek 03,451

in 8 4512-9222 psi. Pemboran inimenembus formasi shale.

II. DASAR TEORI

<umpur pemboran merupakan

faktor yang penting dalam operasi

pemboran. &ecepatan pemboran,

e!sisensi, keselamatan dan biaya

pemboran sangat tergantung dari

desain lumpur pemboran yang dibuat

II.1. Fungsi Lumpu P!m"#$n

<umpur pemboran ini mempunyai

beberapa fungsi, diantaranya8

0. engangkat serbuk bor kepermukaanerbuk bor yang dihasilkan pada

aktu operasi pemboran harus segera

diangkat ke permukaan agar tidak

ter#adi penumpukan serbuk bor di

dasar sumur. &apasitas pengangkatan

serbuk bor tergantung dari beberapa

faktor antara lain= kecepatan aliran di

anulus, viskositas plastik, yield point

lumpur pemboran dan slip velisity dari

serbuk bor yang dihasilkan.3. engimbangi tekanan formasi$ntuk keselamatan pemboran,

tekanan formasi yang tinggi #uga

harus diimbangi dengan tekanan

hidrostatik yang tinggi, sehingga

tekanan hidrostatik lumpur lebih besar

dari tekanan formasi. ecara efektif

perbedaan antara tekanan hidrostatik

lumpur dengan tekanan formasi harus

sama dengan nol, tetapi dalampraktek harganya sekitar 022 322

psi. $ntuk mengontrol tekanan

tersebut dilakukan dengan mengatur

berat lumpur.4. endinginkan serta melumasi bit

dan drill stringPerputaran pahat dan drillstring

terhadap formasi akan

menghasilkan panas sehingga

dapat mempercepat keausan pahat

dan drillstring. elain panas yangditimbulkan akibat gesekan #uga

panas berasal dari formasi itu

sendiri, dimana semakin dalam

formasi yang dibor temperatur #uga

semakin tinggi. Dengan adanya

lumpur pemboran maka panas



tersebut dapat ditransfer keluar

dari lubang bor.9. embersihkan dasar lubang bor

Pembersihan dasar lubang bor

dilakukan dengan menggunakan

>uida yang encer pada shear ratetinggi saat meleati no%%le pada

pahat. ni berarti baha >uida yang

kental kemungkinan besar dapat

digunakan untuk membersihkan

lubang bor, #ika >uida tersebut

mempunyai sifat shear thinning

yang baik. Dan pada umumnya,

>uida dengan kandungan padatan

yang rendah merupakan >uida

yang paling baik untuk

membersihkan dasar lubang bor.1. embantu dalam evaluasi formasi

ifat !sik dan kimia lumpur

pemboran berpengaruh terhadap

program ell logging. Pada saat

tertentu diperlukan informasi

tentang kandungan hidrokarbon,

batas air-minyak, dan lainnya

untuk korelasi, maka dilakukan ell

logging, yaitu memasukkan

sonde;alat kedalam sumur. <umpurdalam hal ini berfungsi sebagai

media ell logging.:. elindungi formasi produktif

Perlindungan formasi produktif

sangat penting. +leh karena itu,

pengendapan mud cake pada

dinding lubang bor dapat

mengi#inkan operasi pemboran

terus ber#alan dan tidak

menyebabkan keruskan formasi

produktif.5. embantu stabilitasi formasi

Pada lubang bor sering di#umpai

adanya problem stabilitas yang

disebabkan oleh fenomena

geologi , seperti %ona rekahan,

formasi lepas, hidrasi clay, dan

tekanan tinggi. <umpur pemboran

harus mampu pengontrol problem

tersebut, sehingga lubang bor

tetap terbuka dan proses

pemboran dapat terus dilan#utkan.II.%. K#mp#n!n D$s$ Lumpu

P#m"#$necara umum lumpur pemboran

mempunyai empat komponen

dasar, yaitu 6 8

0. &omponen 'air

3. &omponen Padat ?eaktif

4. &omponen Padat nnert

9. &omponen dditive;Pengontrol

K#mp#n!n C$i

&omponen cair adalah suatu

material yang diperlukan dalam

pembuatan sistem lumpur (mu' ase)

yang nantinya akan menentukan #enis

sistem lumpur. &omponen cair dapat

berupa air atau minyak. ir dapat pula

dibagi men#adi dua yaitu air taar dan

air asin.

K#mp#n!n P$&$' R!$('i)

Padatan ini bereaksi dengan

sekelilingnya (sistem) membentuk

koloidal. 'lay air taar seperti

bentonite menyerap air taar danmembentuk lumpur. Jumlah barel

lumpur yang dihasilkan dari satu ton

clay agar viskositasnya 01 cp, disebut

@ yie#'A. $ntuk bentonite yield-nya

kira-kira 022 bbl;ton.

K#mp#n!n P$&$' N#n*R!$('i)

&omponen padat non-reaktif

adalah komponen padat yang tidak

bereaksi (inert ) terhadap sistem

lumpurnya atau komponen pemberat,seperti barite (Ba+9), galena (Pb)

dan bi#i besi atau ore (Fe3+4).

K#mp#n!n A&&i'i+! ,"$-$n (imi$

&omponen additive merupakan

bagian dari sistem yang digunakan

untuk mengontrol sifat-sifat lumpur

bor. Bahan kimia tersebut pada



umumnya digunakan untuk

mengontrol8 viskositas, !ltration loss,

p", densitas

II./. Si)$'*Si)$' Fisi( Lumpu

P!m"#$n

ifat !sik <umpur yangterpenting yang dikontrol pada setiapoperasi sumur migas dan panas bumiada tiga, yaitu80. Densitas3. ?heologi (sifat aliran)4. Filtration <ossD!nsi'$s

Pengontrolan densitas lumpurpada hakekatnya adalah mencegah#"( "ut , dan kadang-kadang #ugadigunakan untuk men#aga stabilitas

lubang bor. <umpur yang terlalu beratdapat menyebabkan ter#adinya #"st sir)u#ati"n, sedangkan, lumpur yangterlalu ringan dapat menyebabkanmasuknya >uida formasi ke dalamlubang bor (ki)k ) dan #ika tidak segeradiatasi akan menyebabkan ter#adinyasemburan liar (#"( "ut ).R-!#l#gi ,Si)$' Ali$n

Pengontrol rheologi diperlukanuntuk mengangkat serbuk bor()uttin!) pada saat pemboran

berlangsung. Dalam terminologylapanga minyak, istilah @sifat aliranA(*"( +r"+erties) dan @visk"sitasAadalah merupakan ungkapan umumyang digunakan untukmenggambarkan perilaku lumpurpemboran dalam keadaan bergerak.

Ciskositas menun#ukkankekentalan lumpur dalam aliran, dangel strength menun#ukkan kekentalanlumpur dalam kondisi diam padaperiode aktu tertentu. ecara ilmiah,

viskositas adalah suatu konstantaantara shear stress dan shear rateuntuk >uida 7etonian, seperti air,tetapi tidak berlaku untuk lumpurpemboran. $ntuk >uida pemboran,perbandingan antara shear stress danshear rate berkurang dengan naiknyashear rate.

Penggunaan utama plasticviscosity yang diukur dalam centipoises, adalah untuk menun#ukkanpengaruh kandungan padatanterhadap kekentalan lumpur. Plasticviscosity diperoleh dengan

mengurangkan dial reading :22 rpmdengan 422 rpm pada viscometer.Besarnya plastic viscosity dipengaruhioleh kandungan padatan, ukuranpadatan, dan temperatur. ukarmengatakan baha lumpur berattertentu harus mempunyai viskositastertentu #uga, karena faktor ukuranpadatan berpengaruh.

ield point adalah suatu hargayang menun#ukkan kemampuanlumpur untuk menahan padatan-

padatan pada saat lumpur disirkulasi.. ield point ditentukan secarakuantitatif dengan penguranganpembacaan 422 rpm dengan plasticviscosity.

Eel strength adalah merupakansuatu harga yang menun#ukkankemampuan lumpur untuk menahanpadatan-padatan pada saat lumpurtidak disirkulasi. Faktor yangmenyebabkan terbentuknya gelstrength yaitu adanya gaya tarik

menarik dari partikel-partikel atauplat-plat clay seaktu tidak adanyasirkulasi lumpur.III. METODOLOGI PENELITIAN

pengu#ian ini dilakukan dalamskala laboratorium di laboratoriumnalisa <umpur PemboranPerminyakan $P7 Ceteran ogkarta.ifat-sifat re"#"!y lumpur yang akandigunakan sebagai parameterpengu#ian berdasarkan case yangdiberikan.III.1. B$-$n 0$ng Digun$($n

• ir aar

• Barite

• Bentonite

• &'l

III.%. Al$' 0$ng &igun$($n

• ud Balance (pengukuran

Densitas)



• Ciscometer Fann CE

(pengukuran ield Point dan Eeltrenght)

• p" meter

.4. P$$m!'!*p$$m!'! $ng&iu(u

• Densitas

• Plastic Ciskositas

• ield Point

• Eel trength

• p"

I2. PEMBAHASANP!-i'ung$n

• P" G 2,213 H I H CD

0322 G 2,213 H I 3451 ftI G K,53 ppg

• I G :69 H

G :69 H

G 3K,45 gramH$sil P!n!li'i$n

ir 8 412 ml

Bentonite 8 33,1 gr

ud Balance 8 6,: ppg

Berat Barite 8 3K,45 gram

Plastic Ciscosity 8 0,1 ield Point 8 4,1

Eel trength 02A 8 0,2 lb;022 ft3

Eel trength 02L 8 9,3 lb;022 ft3

&'l 8 1 gram

D!nsi'$sBerdasarkan kedalaman sumur

yang akan di tembus yaitu 3415 ft,

maka densitas lumur yang dibutuhkan

sebesar K,53 ppg. Dengan

penambahan barite sebesar 3K,45 grmaka akan meningkatkan densitas

lumpur sesuai dengan yang

diharapkan. Pengaturan densitas

lumpur sangat penting agar dapat

mengimbangi tekanan formasi agar

tidak ter#adi kick atau loss circulation.2is(#si'$s

Berdasarkan hasil pengamatan

terhadap viskositas, terlihat ter#adi

penurunan viskositas plastik akibat

penambahan konsentrasi &'l dalam

lumpur pemboran. "al ini dapat

di#elaskan dengan ditambahkannya&'l dalam lumpur yang kemudian

terurai men#adi ion & * dan 'l-, dimana

ion & * akan menggantikan ion 7a*

atau molekul air akan terikat dalam

plate-plate lempung dan 'l- akan

menarik molekul-molekul air dari

plate-plate lempung. Dengan demikian

gaya tolak-menolak antar plate-plate

akan turun dan plate-plate clay akan

menggumpal dengan melepaskan air

bebas di luar gumpalan-gumpalan

tersebut. danya air bebas inilah

yang menurunkan viskositas lumpur.

Proses >okulasi ini dapat #uga disebut

sebagai berkurangnya sifat

mengembang dan dispersi lumpur.

G!l S'!ng'-

Eel strength adalah gaya tarik

menarik antar plate-plate lempung

untuk membentuk suatu padatan

dalam kondisi statik. Eel strengthlumpur akan bertambah besar dengan

bertambahnya aktu (tak terbatas)

sehingga gel strength 02 menit lebih

besar dari gel strength 02 detik.

Penambahan &'l akan menurunkan

gel strength, baik itu gel strength 02

detik maupun gel strength 02 menit.

Eel strength yang rendah akan

menyebabkan terendapkannya cutting

bila pompa dihentikan. 0i!l& P#in'

ield point adalah gaya tarik

menarik antar partikel-partikel

lempung dalam kondisi dinamik. ield

point seperti halnya gel strength

lumpur akan turun dengan

ditambahkanya &'l.



pH Lumpu

Penambahan &'l yang

merupakan garam normal (p" &'l

sekitar 5) akan menurunkan p"

lumpur dasar.

Formasi shale yang banyakmengandung mineral lempung yang

reaktif terhadap air yaitu mineral dari

kelompok smectite (montmorillonite)

dan vermicullite akan selalu

mengembang bila terinvasi oleh air

dari luar. Proses pengembangan

lempung ini disebabkan oleh plate-

plate dari lempung yang terikat secara

lemah. ekanisme dari luar yang

mendukung ter#adinya clay selling

adalah invasi air !ltrat lumpur yang

kemudian dihidrasi mineral clay dalam

formasi. Proses hidrasi ter#adi menurut

proses hidrasi osmosis. "idrasi

osmosis yang mempunyai peran lebih

besar dalam proses selling, dimana

dalam hidrasi osmosis shale akan

menyerap air dalam #umlah besar,

sehingga akan menyebabkan

lemahnya ikatan antar plat-plat

lempung dalam shale. &'l dalam airtaar akan terurai men#adi ion & * dan

'<-. Dalam menstabilkan mineral shale

ion-ion & * akan menggantikan

kedudukan ion 7a* dan dalam plate-

plate lempung ion-ion & * akan terikat

#auh lebih kuat dibandingkan ikatan

antar ion 7a* dengan plate lempung

atau antar plate lempung dengan air,

sehingga daya tolak menolak antar

plate-plate lempung dalam air akanberkurang atau ikatan antar plate-nya

akan senakin kuat.

2. KESIMPULAN0. Dari hasil percobaan didapatkan

data sebagai berikut 8ir 8 412 mlBentonite 8 33,1 gr

ud Balance 8 6,: ppgBerat Barite 8 3K,45 gramPlastic Ciscosity 8 0,1

ield Point 8 4,1Eel trength 02A 8 0,2 lb;022

ft3

Eel trength 02L 8 9,3 lb;022

ft3

&'l 8 1 gramp" 8 K

3. Berdasarkan case yang

diberikan, tekanan formasi

sebesar 0264 psi maka tekanan

hidrostatik yang diperlukan

sebesar 022 - 322 psi diatas

tekanan formasi hal ini

dimaksudkan agar tidak ter#adi

kick sehingga desain lumpur

yang dibutuhkan sebesar K,53

ppg dengan penambahan barite

sebesar 3K,45 gram.4. elain itu, formasi yang

ditembus yaitu formasi shale

yang dapat menyebabkan

problem selling yang akan

mengakibatkan ter#epitnya pipa

pemboran, rheology lumpur

pemboran yang tidak stabil,ketidakstabilan lubang

pemboran (sloughing, caving)

dan formation damage. $ntuk

mengatasi hal ini, maka

diperlukan penambahan &'l

dalam desain lumpur.9. Penambahan &'l menyebabkan

ter#adinya penurunan sifat

rheologi lumpur maka dari itu

untuk mencegah problem

pemboran lain yang tidak

diinginkan, diperlukan

penambahan %at aditif yang

berfungsi menstabilkan sifat

rheologi lumpur2I. REKOMENDASI



Dari case yang diberikan, kami

merekomendasikan

penambahan barite untuk

mengimbangi tekanan formasi

agar tidak ter#adi kick dan

penambahan &'l untukmengatasi selling pada

formasi shale serta

penambahan P"P untuk

menstabilkan sifat rheologi

lumpur.

REFERENCES

dam, 7eal J., 0K61, @Dri##in!

n!ineerin! A C"m+#ete .e##

P#annin! A++r"a)A, Penn Iell

Publishing 'ompany, ulsa,

+klahoma.

?ubiandini, ?udi ?.., 0KK1, @Diktat

/u#iaTeknik'anA#atPem"ranA,

" Patra, B, Bandung, Jaa

Barat.

MMM.., 3223, @Te Cevr"n Te0a)"

an' 1P Dri##in! 2#ui' Manua#A.

MMM..,

@1ukuPetun3ukPraktikumAna#isa

Lum+ur Pem"ranA,<aboratoriumnalisa emen dan

<umpur

JurusaneknikPerminyakan$niver

sitas Pembangunan 7asional

@CeteranA, ogyakarta.

Documents

pengaruh KCL dalam lumpur