An Introduction to Well Integrity Handbook

FREE DOWNLOAD AN INTRODUCTION TO WELL INTEGRITY

There has been a significant technological evolution in the drilling industry during the past 30years. The early platforms on the Norwegian Continental Shelf were designed for wells with a reach of 3 km from the platform. To cover a large reservoir often several platforms were required. Examples are Statfjord A, B and C, and Gullfaks A, B and C. As these platforms were very expensive, alternative solutions were pursued such as subsea installations and extended reach wells. Today it is possible to reach targets 12 km from the platform. One new platform can replace three old platforms from a reservoir coverage point of view.

Unit Mud Logging Adalah (Pengertian dan Fungsi)

Mud logging adalah analisa secara kontinyu terhadap lumpur pemboran untuk menyellidiki adanya kandungan minyak atau gas dari formasi yang sedang dilakukan suatu pemboran. Metode ini digunakan dalam pemboran eksplorasi kerena mud logging ini merupakan pemeriksaan secara kuantitatif pertama kali dilakukan untuk mendeteksi adanya minyak dan gas dalam lapisan formasi.

Tujuan utama mud logging adalah untuk mengetahui berbagai parameter pengeboran, parameter formasi sumur yang sedang dibor dan pemantauan aktifitas perkerjaan rig pengeboran.

Perusahaan jasa mud logging biasanya dikontrak oleh perusahaan minyak atau oil company untuk memulai aktivitas dengan baik, bekerjasama dengan perwakilan perusahaan minyak, geologi, pengagas rig, dan pihak pihak perusahaan jasa lainnya yang berada dilapangan tersebut. 

BACA JUGA :
Tugas Drilling Engineer
Leak off Test Adalah
Personil dan Tugas Pemboran Minyak

Mud logging unit memantau semua aktivitas, parameter pengeboran dan memberitahukan kepada pihak company man bila ada gejala - gejala yang tidak normal, agar tidak terjadi masalah pada lubang bor. 

Secara umum, berikut adalah tugas - tugas dari engineer dari perusahaan jasa mud logging unit.

• Mengambil sampel serbuk bor (cutting) dan menganalisanya (jenis formasi batuan atau litologi), apakah batuan mengandung hidrokarbon, yang output dibuat dalam bentuk mud log dan presure log.
• Mengamati dan mengukur kadar gas (dengan alat gas chromatograph) yang terkandung atau terbawa di dalam lumpur pengeboran.
• Mencatat dan merekam semua parameter selama aktivitas pengeboran , catatan dan rekaman  pengeboran ini sangat penting bagi rekan company man, drilling engineer dan geologist, karena data tersebut merupakan representatif dari lubang sumur
• Dalam situasi sumur yang sedang bertingkah aneh - aneh biasanya engineer mud logging unit akan mengetahui terlebih dahulu melalui peringatan dari instrumen (sensor - sensor) yang ada di mud logging unit. Setelah itu biasanya engineer akan memberitahu driller atau mud engineer atau pihak - pihak terkait lainnya untuk memverifikasi tentang apa yang mungkin sedang dihadapi selama aktivitas pengeboran
• Menganalisa masalah lubang dengan data parameter yang sudah terekam.
• Memeliharaan dan perbaikan instrumen (sensor - sensor MLU).
• Membuat laporan harian mengenai aktivitas selama pemboran berlangsung dilapanagan tersebut.
• Membuat dan mengatur informasi data parameter dalam bentuk laporan akhir pemboran lubang sumur tersebut secara teknis.
• Menghitung optimasi hidrolika optimum dan baik, perencanaan sistem hidrolika yang tepat dapat menurunkan kemungkinan terjadi masalah lubang sumur dan mempercepat laju pengeboran.

Pengamatan, perekaman dan pencatatan semua parameter drilling dilakukan baik saat driling ataupun pencabutan pipa, tiap lima menit atau jika terjadi perubahan paramater hal ini untuk mengetahui lebih cepat apabila tengah terjadi perubahan paramater atau memudahkan pencarian data apabila suatu ketika terjadi masalah lubang bor. Adapun parameter yang perlu dicatat atau direkam atau diamati adalah

• Kedalaman
• RPM (Rate per Minute)
• WOB (Weight of bit)
• ROP (Rate of Penetration)
• GPM Lumpur
• Tekanan Pipa
• Torsi
• Hook load (beban pipa)
• Komposisi Gas 
• Total volume pit
• Volume penambahan atau penguranan lumpur

Jadi selama proses pengeboran berlangsung MLU adalah mata selama proses pengeboran berlangsung. Merupakan emergency respon plan system (ERP) atau juga berfungsi sebagai early warning sistem bila akan terjadi kondisi - kondisi yang berpotensi mendatangkan masalah yang tidak normal.

Berikut ini merupakan alat - alat yang digunakan pada mud logging sensor

Drilling sensor

• Draw work sensor (Menghitung : Depth, WOB & ROP)
• Heavy sensor (Depth correction sensor on floating rigs)
• Pressure sensor (Menghitung : SPP & WHP)
• Rotary Torque Sensor (Menghitung : TRQ)
• Proximity sensor (Menghitung : RPM & SPM, Tipe : Fixed & Moveable)
• Mud Flow Paddle (Menghitung : Aliran Lumpur dalam Casing)

Mud Sensor

• Pit Level Sensor (Menghitung : Mud pit level, tipe : Floater & Sonic)
• Electromagnetic Flowmeter (Menghitung : Mud Flow in & out)
• Temperature Sensor (Menghitung : Temperatur lumpur in & out)
• Density sensor (Menghitung : Density lumpur)
• Resistivity Sensor (Menghitung : Resersistivity Lumpur)

Selain data cutting yang dianalisa, biasanya MLU juga meliputi penggunaan data dari Gas Chromatograph. Gas Chromatograph adalah instrumen analisis kimia untuk pemisahan bahan kimia dalam suatu sampel kompleks. 

Gas Chromatograph menggunakan tabung pendek beraliran yang dikenal sebagai kolom yang di dalamnya dialirkan gas (gas pembawa, fasa gerak) sambil membawa konstituen sampel yang mengalir dengan laju yang berbeda bergantung pada sifat fisika dan kimia komponen sampel tersebut serta interaksi spesifik dengan pengisi kolom yaitu fasa diam. Setelah sampel keluar di ujung kolom, hasil pemisahan dideteksi dan di-identifikasi secara elektronik. 

Fungsi fasa diam di dalam kolom untuk memisahkan komponen yang berbeda, mengakibatkan masing - masing keluar dari kolom pada saat yang berbeda & waktu retensi. Parameter lain yang dapat digunakan untuk mengubah urutan atau waktu retensi adalah laju aliran gas carrier, panjang kolom dan temperatur.

Demikian penjelasan singkat terkati unit mud logging dalam aktivitas pemboran minyak dan gas. Silahkan ditambahkan jika terdapat kekurangan. Terima kasih

Salam

Vanalive Insight

Tugas Seorang Drilling Engineer

Dalam perencaan pemboran sumur minyak dan gas seorang drilling engineer memegang peranan penting dalam merencanakan dari tahap awal dan akhir pada aktivitas pemboran sumur.

Sebagai Drilling engineer, kamu akan merencanakan, mengembangkan, dan mengawasi operasi yang diperlukan untuk mengebor sumur minyak dan gas. Drilling engineer akan terlibat mulai dari desain sumur awal hingga testing, completion, dan abandontment, dan akan bertanggung jawab atas biaya yang dikeluarkan untuk aktivitas tersebut. 

Secara umum tugas atau job desc dari seorang drilling engineer

Membuat Program Pemboran sumur bekerja sama dengan ahli Geofisika, Geologi, Reservoir dan Produksi

Dalam hal membuat program pemboran yakni dengan mempelajari Offset Data dengan mempelajari laporan pemboran sumur-sumur di sekitarnya untuk mengetahui adanya : zone tekanan tinggi, hilang sirkulasi, kerawanan lubang dsb, yang mungkin ditemukan selama pemboran sumur baru tersebut, agar selalu siap dengan bahan-bahan / langkah-langkah untuk menanggulanginya. 

Trayektori Lubang Sumur

Merencanakan trayektori lubang sumur yang digunakan untuk membuat lubang bor yang optimal. Terdapat bermacam - macam, seperti Vertical Drilling, Directional Drilling dan Horizontal Drilling

Desain BHA (Bottom Hole Assembly)

Merencakan bottom hole assembly yang akan digunakan untuk menembus target lapisan pemboran. Umumnya drilling engineer mereview konsep yang diberikan oleh servis engineer dalam desain BHA terkait skenario yang terbaik untuk digunakan

Pemilihan Pahat (Bit)

Dalam pemilihan jenis - jenis bit, drilling engineer berkoordinasi dengan tim geologi karna terkait dengan lapisan - lapisan yang akan ditembus selama aktivitas pemboran

Desain Lumpur 

Dalam desain lumpur pemboran, drilling engineer akan mereview tim servis engineer yang bertugas merencanakan jenis lumpur yang akan digunakan, sifat fisik dari lumpur tersebut. LIHAT FUNGSI LUMPUR PEMBORAN DISINI

Parameter Pemboran 

Hal ini terkait dengan perencanaan laju penembusan / rate of penetration. Laju penetrasi pengeboran atau rate of penetration diukur melalui perubahan relatif dari posisi blok dalam suatu rentan waktu. Terdapat banyak faktor yang memengaruhi nilai dari ROP diantaranya bahkan bisa jadi belum dikenal. Faktor tersebut dapat dikelompokan menjadi faktor lingkungan dan faktor terkendali 

• Faktor lingkunan seperti  kedalaman, properties formasi, tipe lumpur, density lumpur, tekanan lumpur, ukuran bit, 
• Faktor terkendali seperti perencaan bit, beban pada bit (weight of bit), kecepatan putar, laju alir, hidrolika mata bor, ukuran nozzel bit, geometri motor 

Ukuran bit dan geometri motor harus ditentukan di awal pengeboran dan tidak akan diganti selama proses pengeboran berlangsung. Driller hanya dapat mengubah parameter seperti weight of bit, kecepatan putar dan kecepatan hidrolika untuk mencapai rop yang optimum

Perencanaan Logging 

Tujuan dilaksanakannya Well Logging adalah untuk mendapatkan rekaman log yang detail mengenai formasi geologi dengan menggunakan alat ukur yang dimasukkan kedalam lubang sumur atau lubang bor untuk evaluasi formasi dan identifikasi ciri-ciri batuan di bawah permukaan.

Desain Casing

Casing adalah suatu pipa baja yang di letakan ke dalam lubang sumur pemboran minyak yang bertujuan untuk melindungi lubang sumur dari berbagai ketidak stabilan yang terjadi di dalam lubang sumur pemboran. Casing harus direncanakan agar mampu menahan semua gaya yang bekerja padanya, gaya-gaya yang umum diperhitungkan dalam perencanaan casing adalah External Pressure, Internal Pressure dan Tension Load

Desain Penyemenan

Pada umumnya operasi penyemenan bertujuan untuk melekatkan casing pada dinding lubang sumur, melindungi casing dari masalah-masalah mekanis sewaktu operasi pemboran (seperti getaran), melindungi casing dari fluida formasi yang bersifat korosi dan untuk memisahkan zona yang satu terhadap zona yang lain di belakang casing.

Rencana kebutuhan material pemboran

Rencana kebutuhan material pemboran berkaitan dengan rencana kegiatan pemboran yang mana akan memerlukan material yang banyak namun harus tetap ekonomis. material material ini nantinya juga akan berpengaruh dalam upaya pencegahan dan penanggulanan problem problem yang mungkin terjadi selama aktivitas pemboran berdasarkan offset data sumur lainya.

Komplesi

Well completion adalah persiapan atau penyempurnaan sumur untuk diproduksikan. setelah pemboran telah mencapai formasi yang merupakan terget terakhir dan pemboran telah selesai, maka sumur perlu dipersiapkan untuk diproduksikan. Pada well completion, dilakukan pemasangan alat-alat dan perforasi apabila diperlukan dalam usahanya untuk mengalirkan hidrokarbon ke permukaan. Tujuannya adalah untuk menyerap hidrokarbon secara optimal. Pada perencanaan komplesi ini akan bekerja sama dengan tim produksi

BACA JUGA : 

TAHAPAN PERFORMASI SUMUR MINYAK DAN GAS

INVASI CAIRAN DAN PADATAN PADA LUBANG SUMUR PERMBORAN

Selain tugas teknis, Drilling Engineer juga memiliki tugas non teknis seperti : 

• Menyiapkan Rencana Kerja dan Syarat-Syarat (RKS) serta dokumen-dokumen kontrak yang berhubungan dengan pekerjaan pemboran. 
• Menyiapkan Rencana Kebutuhan Material (RKM) sumur pemboran. 
• Menyiapkan dan melaksanakan Technical Meeting. 
• Menyiapkan dan melaksanakan Pre Spud Meeting. 
• Memonitor dan mengevaluasi pelaksanaan pemboran dengan aktif sehingga program pemboran dilaksanakan dengan baik. 
• Mengevaluasi kinerja pemboran sebagai pembelajaran untuk rencana pemboran sumur berikutnya.
• Memonitor agar pelaksanaan pemboran berwawasan keselamatan lingkungan 
• Menyiapkan ”contigency plan”bila terjadi penyimpangan dari rencana program pemboran.
• Berorientasi kepada optimalisasi biaya pemboran

Demikianlah secara ringkas tugas dari seorang drilling engineer, tugas yang banyak ini juga sebanding dengan income yang akan diraih seorang drilling engineer. Tapi ingat pendapatan besar memerlukan tanggung jawab yang besar.

Silahkan buat rekan rekan yang ingin menambahkan, penulis dengan senang hati menerima masukan atau saran maupun tambahan dari rekan rekan semua. sekian 

Salam

Vanalive Insight

Leak Off Test (LOT) Adalah

Leak off test adalah tes yang dilakukan untuk menentukan tekanan formasi atau tekanan rekah formasi, biasanya dilakukan segera setelah pengeboran di bawah casing shoe yang baru. Selama pengujian, sumur ditutup dan fluida dipompa ke dalam lubang sumur secara bertahap untuk meningkatkan tekanan di dalam formasi. Pada tekanan tertentu, fluida akan memasuki formasi, atau bocor, baik bergerak melalui jalur permeabel di dalam batuan atau dengan menciptakan ruang dengan memecah batuan.

Kenapa perlu dilakukan leak off test pada formasi

1. Untuk menemukan tekanan rekah formasi dan mengkonversi menjadi penentuan mud weight maksimum yang dapat digunakan pada bagian lubang yang akan dibor. 
2. Mengetahui bahwa gradient rekah pada casing shoe tidak selalu menjadi titik terlemah.
3. Menententukan apakah casing shoe perlu di-squezze
4. Menententukan tekanan horizontal minimum 
5. Mengurangi risiko terjadinya lost circulation
6. Menunjukan titik kalibrasi untuk memperkirakan gradien rekah sepanjang kedalaman lubang bor
7. Menunjukan data untuk perhitungan stabilitas pengeboran 
8. Memberikan data yang diperlukan untuk desain injeksi waste disposal
9. Memberikan data yang dibutuhkan untuk desain stimulasi fracturing dan completion

BACA JUGA

Well Completion : Pengertian dan Tujuan

Casing Pemboran Migas 

Sistem Sirkulasi Pemboran Migas

Prosedur Ringkas dari Metode Leak off test 

1. Bor sampai di bawah casing shoe kurang lebih 10 ft formasi baru 
2. Sirkulasi lubang bor dengan lumpur sampai memiliki density yang homogen 
3. Tarik bit di dalam casing shoe, siram pipa permukaan 
4. Tutup BOP 
5. Mulai mencatat data tekanan dan volume minimal sampel setiap 1/4 barel yang dipompakan
6. Pompa dengan kecepatan konstan dengan unit semen 
7. Pompa sampai 1 menit setelah kerusakan formasi terjadi
8. Tutup sumur dengan katup pada unit semen dan catat penurunan tekanan selama 10 menit atau sampai tekanan konstan selama 2 menit 
9. Alirkan kembali dengan cara yang terkontrol hingga 5 bar (70 psi) dalam tekanan tertutup 
10. Catat volume Bleed Back 
11. Matikan katup Bleed off dan ulangi langkah 8 - 10
12. Bleed back dengan cara yang terkontrol
13. Catat Volume Bleed back kembali
14. Bleed off pressure dan buka sumur kemudian jalankan kembali aktivitas pemboran

Casing Pemboran Minyak

Definisi Casing Pada Pemboran Minyak

Casing adalah suatu pipa baja yang di letakan ke dalam lubang sumur pemboran minyak yang bertujuan untuk melindungi lubang sumur dari berbagai ketidak stabilan yang terjadi di dalam lubang sumur pemboran.

Casing merupakan material termahal pada sebuah sumur, sehingga casing yang digunakan ini investasinya cukup besar. Pemilihan ukuran casing, berat, grade dan type threadnya merupakan masalah yang paling penting dipandang dari segi engineering. 

Fungsi Casing Pemboran

Secara umum casing dalam pemboran memiliki fungsi sebagai berikut

• Mencegah runtuhnya dinding sumur
• Mencegah terkontaminasinya air tanah terhadap lumpur pemboran
• Menutup zona lost atau zona rekah
• Mengisolasi dari zona bertekanan abnormal
• Mencegah kontak langsung antara sumur dengan formasi yang ditembus
• Membuat diameter sumur tetap
• Sebagai dudukan untuk BOP dan Peralatan produksi lainnya

Susunan Casing pemboran

Pada dasarnya terdapat 5 jenis casing dalam pemboran sumur minyak yang dibagi berdasarkan fungsinya. Berikut 5 jenis casing pemboran

1. Conductor Casing

Merupakan rangkaian casing pendek (90 - 150 ft) berdiameter 16” sampai 30”. Umumnya berfungsi sebagai :

• Pipa selubung pada tanah yang lembek atau lunak seperti di rawa-rawa atau lepas pantai (sering disebut stove pipe). 
• Mencegah rusaknya struktur tanah di dasar menara bor 
• Melindungi drillstring dari air laut saat di Offshore
• Melindungi casing-casing berikutnya dari korosi
• dapat juga digunakan untuk menyangga beban wellhead di lokasi dimana dukungan tanah tidak kuat. 

Biasanya pemasangan pipa ini dilakukan dengan mendorongnya dengan sebuah alat yang disebut dengan pipe driveer atau vibrating hammer.

2. Surface Casing

Surface casing adalah casing yang dimasukkan ke dalam lubang bor melalui casing conductor. Kedalaman dari surface casing ini sangat bergantung dari kedalaman formasi yang tidak solid (unconsolidated formation). Karena temperatur, tekanan dan fluida yang korosif cenderung meningkat bersamaan dengan kedalaman lubang bor, pemilihan jenis besi casing (grade) harus disesuaikan dengan kondisi sumur. Umumnya surface casing memiliki ukuran diameter antara 9-5/8 in sampai dengan 20 in. 

Berikut merupakan fungsi utama surface casing :

• Melindungi dari air tanah agar tidak terkontaminasi 
• Menutup unconsolidated formation dan zona-zona lost circulation. 
• Sebagai tempat dudukan peralatan BOP 
• Melindungi/menjaga “build” section pada sumur berarah. 
• Menyediakan tempat untuk melakukan “leak-off test”.
• Mempertahankan kestabilan lubang bor 
• Melindungi zona-zona lemah dan secara tidak langsung 
• Mengontrol kick 
• Menyanggah berat semua rangkaian casing ketika di run di bawah surface casing

3. Intermediate Casing

Intermediate casing adalah casing yang biasanya digunakan untuk mencegah / mengatasi masalah yang akan timbul dengan formasi selama pekerjaan pemboran. Pemakaian intermediate casing disebut juga dengan protective casing, karena fungsi utamanya adalah menutupi formasi yang lemah. Casing ini mula-mula digunakan untuk melindungi dari formasi yang bertekanan abnormal, dimana lumpur yang berat digunakan untuk mengontrol tekanan. Biasanya intermediate casing ini ukuran diameternya antara 9 5/8 in sampai dengan 13 5/8 in.

Fungsi Intermediate casing : 

• Menutup zona-zona yang akan menimbulkan masalah dalam pemboran (gas zones, lost circulation zones, dll
• Melindungi pada formasi yang bertekanan abnormal. 
• Menghindari lost circulation atau stuck pipe pada formasi yang lemah. 
• Mengisolasi zona garam atau zona yang menyebabkan problem, seperti heaving dan sloughing shale.

4. Production Casing

Production casing adalah rangkaian casing terakhir dimasukkan ke dalam lubang bor. Ukuran production casing ini bergantung dari estimasi jumlah produksi dari sumur. Semakin tinggi produksi suatu sumur, maka akan semakin besar ukuran production casing yang akan digunakan. Biasanya production casing ukuran diameternya antara 13 in sampai dengan 7 in. casing ini dipasang di atas, atau di tengah-tengah atau di bawah pay zone, dimana mempunyai fungsi untuk mengalirkan migas dan sebagai penampung minyak dari reservoir sebelum dialirkan

Fungsi lainnya dari production casing :

• Mengisolasi zone produksi dari formasi yang lainnya 
• Memproteksi peralatan tubing produksi
• Menyediakan tempat berkumpulnya fluida yang akan diproduksi. 
• Menghubungkan formasi produksi dengan permukaan. 
• Menyediakan tempat untuk alat bantu produksi (submersible pump).

5. Liner

Liner adalah rangkaian dari casing produksi (production casing) yang dipasang dalam sumur pemboran namun tidak sampai kepermukaan. Umumnya liner dipasang pada intermediate casing dengan menggunakan packer atau slip. Casing ini tidak dipasang sampai permukaan, biasanya overlaping (berhimpitan) dengan intermediate casing dengan panjang 300 – 500 ft. 

Fungsi liner

• Menghemat biaya aktivitas pemboran
• Mengontrol gradien tekanan atau fracture. 

Ketika akan membuat lubang bor di bawah liner, hal yang perlu diingat adalah kekuatan casing diatasnya seperti intermediate casing terhadap gaya-gaya bursting dan collapse. Casing ini dapat juga dipasang sampai permukaan, jika diperlukan seperti dua intermediate string. Jika liner ini harus disambung sampai kepermukaan dengan menggunakan rangkaian casing lainnya, maka rangkian casing ini disebut dengan “Tie Back” string.

BACA JUGA :

Sistem Sirkulasi Teknik Pemboran Sumur Minyak dan Gas

Advanced Well Completion Engineering Handbook

Penjelasan Materi Well Completion

Ukuran Casing Pemboran

Spesifikasi Casing Pemboran

Menurut Adams, J Neal, beberapa spesifikasi casing yang perlu diperhatikan adalah : Diameter, BeratNominal, Tipe Sambungan, Grade serta Length Range.

Diameter

Casing mempunyai tiga macam diameter, yaitu Diameter luar (OD), Diameter dalam (ID), dan Drift diameter. Drift diameter adalah dimeter maksimal suatu benda yang dapat dimasukkan kedalam casing. Drift diameter lebih kecil dari diameter dalam (ID). Diameter ini untuk menentukan diameter bit untuk melanjutkan pemboran setelah terpasang suatu selubung (casing). Diameter casing diukur pada body casing, bukanlah pada sambungan casing atau pada coupling casing.

Berat Nominal 

Berat nominal suatu casing menyatakan berat rata-rata casing beserta couplingnya per satuan panjang. Pada umumnya, berat nominal casing dinyatakan dalam satuan pounds per foot (lbs/ft)

Tipe Sambungan / Coupling

Casing biasanya memiliki bagian yang disebut thread dan coupling. Thread adalah ulir yang terdapat pada bagian luar dari kedua ujung casing, sedangkan coupling adalah alat penyambung yang memiliki ulir di bagian dalamnya. Casing mempunyai tiga macam tipe sambungan, yaitu :

• Round Thread and Coupling, mempunyai bentuk ulir seperti V, dan mempunyai 8 sampai 10 ulir per inch. Tipe sambungan ini ada dua masam, yaitu Long Round Thread & Coupling (LCSG) dan Short Rount Thread & Coupling (CSG). Long thread & Coupling mempunyai tension strength 30% lebih kuat dari Short thread & coupling. 
• Buttress Thread and Coupling (BCSG), sambungan ini mempunyai bentuk ulir seperti trapezium dan mempunyai 5 ulir per in. Buttress thread and coupling digunakan untuk tension load yang lebih besar, atau untuk rangkaian selubung atau casing yang panjang. 
• Extreme Line Casing, sambungan ini mempunyai thread yang menyatu dengan body casing. Bentuk thread atau ulirnya berbentu trapezium atau square, dan mempunyai 5 ulir per in. Extreme line casing yang disebutkan diatas mempunyai ketahanan yang besar terhadap kebocoran. Diameter yang mempunyai 5 ulir tiap inch, adalah untuk ukuran 8 5/8 inch sampai 10 ¾ inch. Sedangkan untuk diameter yang lebih kecil dari 7 inch, mempunyai 6 ulir per inch.

Grade

menyatakan mutu dari casing berdasarkan kepada yield strengthnya (lihat tabel 4-5). Yield strength, didefiniskan sebagai tensile stress dalam satuan psi yang memberikan perpanjangan (elongation) 0.5% dari panjang casing. Untuk P-110, adalah 0.6%.

Length Range

adalah panjang dari casing. Panjang dari casing diukur mulai dari ujung coupling sampai keujung thread, merupakan panjang casing bersama couplingnya (L). Panjang dari ujung coupling sampai batas thread dan body csing merupakan panjang pipa casing (Lp), sangat perlu dalam perencanaan casing string.

Pembebanan Pada Casing Pemboran

Casing harus direncanakan agar mampu menahan semua gaya yang bekerja padanya, gaya-gaya yang umum diperhitungkan dalam perencanaan casing adalah External Pressure, Internal Pressure dan Tension Load

1. Tekanan Collapse (External Pressure)

Dalam lubang bor, tekanan di luar casing mungkin akan lebih besar daripada di dalam casing karena adanya tekanan fluida formasi atau karena tekanan tinggi kolom fluida (hidrostatik) di antara casing lubang bor. Pada suatu keadaan dimana terkanan luar casing jauh lebih besar daripada tekanan dalam, maka casing cenderung akan collapse (meledak ke dalam). Jika collapse berhubungan dengan deformasi permanen, maka disebut plastic failure dan jika deformasi tidak permanen disebut elastic failure. Kemampuan casing menahan tekanan dari luar tanpa mengalami deformasi (permanen atau tidak permanen) disebut collapse resistance. Dalam perencanaan casing, agar tidak mengalami collapse maka dipilih casing yang mempunyai kekuatan yang melebihi tekanan yang datang dari luar tersebut.

Biasanya desain factor untuk collapse berharga antara 1.0 – 1.25 dimana memiliki hubungan : 

Pc = Pext x Nc

Keterangan 

Pc = collape resistance atau kekuatan casing menahan tekanan dari luar, psi 

Pext = tekanan yang datang ari luar casing, dalam hal ini tekanan external dianggap sama dengan tekanan tekanan hidrostatik lumpur. Tekanan hidrostatis lumpur dapat dihitung dengan persamaan

Ph = 0.052 x mud weight x tvd

dimana : 

Ph              = tekanan hidrostatik lumpur, psi 

0.052            = konstanta konversi satuan ρm

Mud Weight = densitas lumpur. Ppg 

TVD      = tinggi kolom lumpur

Karena external pressure diangggap sama dengan tekanan hidrostatik lumpur, maka tekanan terbesar yang datangnya dari luar berada di dasar lubang. Dengan  ini perencaaan casing yang terkuat dipasang pada bagian bawah.

Pembebanan Collapse

2. Tekanan Burst (Internal Pressure)

Tekanan Burst adalah tekanan minimum yang dapat menyebabkan pecahnya casing, yang berasal dari kolom fluida di dalam casing(Pi) dan di luar casing(Pe), kedua gaya bekerja dari arah yang saling berhadapan. Dimana Pi > Pe. Beban burst diakibatkan adanya tekanan yang berasal dari dalam casing (internal pressure) yang tidak mampu ditahan oleh casing. 

Internal pressure ini dapat terjadi ketika fluida formasi masuk ke dalam casing, demikian halnya pada keadaan serupa seperti saat melakukan squeezing dan fracturing, maka casing harus mampu menahan tekanan dari dalam yang cukup tinggi. Bagian terbesar yang terkena tekanan dari dalam ini adalah pada bagian atas rangkaian casing. Dan bila tekanan dalam tersebut sangat  besar dan tidak mampu ditahan oleh casing maka dapat mengakibatkan pecahnya casing secara membujur. Dalam beban burst, beban maksimum yang mengakibatkan burst adalah beban dari kolom gas yang mengisi seluruh panjang casing. Sehingga batasan tekanan maksimum hanya terdapat pada kaki casing sebesar tekanan injeksi

IP = 0.052 x (Gf + Ni) x D

dimana : 

IP = tekanan injeksi, psi 
Gr = gradien tekanan rekah, ppg 
Ni = safety faactor, ppg 
D = kedalaman, ft

Dalam perencanaan casing, dipilih casing yang mempunyai kekuatan menahan internal pressure (disebut internal yield pressure) lebih besar dari interval pressure tersebut, yaitu :

Pi    = Pint x Ni

dimana : 

Pi = internal yield pressure, psi 
Pint = internal pressure, psi 
Ni = desain faktor

Bila Pi < Pint, maka casing akan mengalami bursting atau pecah. Besarnya internal pressure pada casing biasanya digunakan anggapan sama dengan besarnya tekanan formasi.

3. Beban Tension

Setiap sambungan pada casing harus mampu menahan berat rangkaian casing di bawahnya dan beban tarik (tension load) terbesar terjadi pada bagian paling atas dari rangkaian. Bagian terlemah terhadap beban tarik ini adalah pada bagian sambungan atau joint, sehingga beban yang ditanggungnya disebut juga dengan joint load. Kekuatan casing dalam menahan suatu beban tarik atau joint load disebut dengan joint strength.

Untuk menentukan harga kekuatan casing dalam menahan beban tarik, API menganjurkan rumus-rumus empiris sebagai berikut

Untuk casing round thread dengan ST&C

Fjs = 0.80 x Cs x Aj x (33.7 - de) x [24.45 + 1/(t-h)]

Untuk casing round thread dengan LT&C

Fjs = 0.80 x Cs x Aj x (25.58 - de) x [24.45 + 1/(t-h)]

dimana: 

Fjs, Fjl = Joint strength minimum. Lb

Cs, C1 = konstanta untuk casing yang bersangkutan, dari tabel 

Aj = luas penampang melintang dinding casing pada lingkar sempurna ulir yang terkecil (Root thread area), in3.

de = diameter luar (OD) casing, inch 

t = kebalan dinding casing, inch 

h = tinggi ulir, inch (pada round thread = 0.0715 inch) 

0.80 = angka perubahan joint strength rata-rata ke harga joint strength Minimum

Joint load suatu casing, dengan mengabaikan faktor pelampungan (bouyancy factor), dapat dicari dari berat casing yang menggantung pada sambungan yang menahannya, yaitu

W = Bn x L

dimana : 
W = tension load. Lb 
BN = berat nominal Casing, lb/ft 
L = pajang casing yang menggantung, ft

Dalam perencanaan casing, digunakan casing yang mempunyai FJ lebih besar dari W, yaitu :

F = W x Nj

dimana : 
Nj = harga desain factor.

Berdasarkan data statistik, harga Nj yang digunakan dalam perencanaan casing berkisar antara 1.6 – 2.0.

4. Beban Biaxial

Biaxial strees pada casing adalah casing dimana menerima dua gaya sekaligus yang saling mempengaruhi. Pada umumnya gaya biaxial strees yang dipertimbangkan dalam perencanaan casing adalah berupa gaya berat casing terhadap collapse resistancenya. 

Harga collapse resistance casing akan berkurang bila casing menerima gaya tarik, dimana gaya tarik casing berasal dari gaya berat rangkaian casing yang menggantung pada casing yang diselidiki. Oleh sebab itu, harga collapse resistance casing harus dikoreksi oleh berat casing yang menggantung padanya. Untuk menghitung penurunan collapse rating suatu casing pada beban tension tertentu dapat ditempuh dengan cara menentukan faktor beban biaxial (x), yaitu :

x = beban tension / body yield strength

Kemudian memasukkan harga x ini ke dalam tabel factor collapse strength (y), setelah itu dapat ditentukan collapse rating hasil koreksi terhadap beban tension, dengan persamaan :

Pcc = y x Pc

dimana : 
Pcc = collapse resistance yang telah dikoreksi, psi 
Pc = collapse resistance yang belum dikoreksi, psi 
Y = yield strength rata-rata, psi

Demikianlah Materi casing pemboran minyak dan gas bumi. silahkan jika ada teman teman yang ingin bertanya atau ingin menambahkan. penulis dengan senang hati menerima. Terima kasih semua

Salam

Vanalive Insight

Sistem Sirkulasi Teknik Pemboran Sumur Minyak dan Gas

Sistem Sirkulasi adalah sistem yang berfungsi untuk mengalirkan fluida pemboran seperti lumpur kedalam lubang sumur. 

Saat melakukan pemboran suatu sumur :

• Cutting harus di angkat karna akan mengakibatkan pipa terjepit (pipe stuck) ketika akan dilakukan pendalaman lubang bor
• Fluida formasi tidak boleh masuk ke dalam lubang sumur selama aktivitas produksi
• Tekanan batuan harus dipertahankan untuk menjaga kestablilan lubang bor

Lumpur Pemboran berfungsi untuk

• Menahan tekanan formasi akan tetap balance dengan tekanan permukaan
• Mengangkat cutting ke permukaan atau membersihkan lubang sumur (hole cleaning)
• Mendinginkan atau melumasi bit agar tidak cepat aus
• Mencegah fluida formasi untuk masuk ke dalam lubang sumur
• Menahan tekanan batuan
• Mengisolasi lubang sumur dari sekitar sehingga fluid loss tidak terjadi
• Menjaga dari formasi yang sensitif seperti swelling clays
• Sebagai Data untuk di permukaan

Peralatan pada sistem sirkulasi

• Mud Mixing Hopper
• Centrifuge
• Desilter
• Desander
• Degasser
• Shale Shaker
• Mud pit
• Mud pump

BACA JUGA : 

TEORI PENYEMENAN LUBANG SUMUR

KUPAS TUNTAS TENTANG KURVA IPR

WELL COMPLETION

Drilling Fluids Requirments

Agar tujuan dari fluida pemboran dapat maksimal, maka :

• Menggunakan pompa saat mensirkulasikan drilling fluids dari permukaan - lubang sumur - permukaan kembali.
• Mempunyai kapasitas untuk membawah cutting dari dalam lubang sumur ke permukaan, dan mampu untuk tetap mempertahankan cutting (agar tidak jatuh kembali) ketika pompa shut off
• Densitas harus diatur agar tercapai tekanan hidrostatik yang diinginkan untuk dapat menahan tekanan formasi dan tekanan batuan
• Mampu membuat filter cake pada dinding - dinding lubang sumur yang bertujuan untuk meminimalisir terjadinya fluid loss
• Jika terdapat formasi shale, drilling fluids harus mampu mencegah terjadinya swelling
• Ketika memasuki reservoir, tidak boleh merusak reservoir
• Ramah linkungan
• Komposisi lumpur tidak boleh mempunyai pengaruh negatif pada operasi lainnya
• Ekonomis

Komposisi Lumpur

1. Density Lumpur    

Density Lumpur adalah berat jenis dari slurry lumpur yang akan disirkulasikan ke dalam lubang sumur. Density ini berguna untuk mengatur tekanan hidrostatis lubang sumur yang mana pula akan menahan tekanan formasi (Pf) dan tekanan batuan pada lubang sumur. Tekanan Hidrostatis (Ph) tidak boleh lebih besar dari atau lebih kecil daripada pressure window, Ph > Pf akan terjadi loss circulation, Ph < Pf akan terjadi kick hingga blowout. 

Ph = Density (ppg) x TVD (ft) x 0.052

Untuk mengukur density dari lumpur pemboran dapat menggunakan alat MUD BALANCE

2. Kecepatan Velocity

Pembersihan lubang bor adalah fungsi pokok dari lumpur pemboran, fungsi ini paling sering diabaikan dan salah diinterpretasikan. Serbuk bor / cutting biasanya memiliki nilai SG 2,3 - 3,0 (bisa lebih dan bisa kurang). Jika serbuk bor lebih berat dari lumpur, maka serbuk bor akan jatuh akibat gravitas. 

Vs     = Slip velocity dari serbuk bor / cutting

Va     = Anular velocity, yakni kecepatan lumpur bor yang kecepatannya dikontrol dengan pompa 

net rise velocity = Va - Vs

• Jika nilai net rice velocity di atas positif, cutting terangkat ke atas
• Jika nilai net rice velocity di atas negatif, cutting terjatuh kebawah

Anular Velocity

Anuluar Velocity adalah kecepatan fluida pemboran bergerak ke atas dalam anulus ketika dalam tahap sirkulasi yang mana harus mampu untuk dapat mengangkat serbuk bor / cutting yang terdapat di dalam lubang bor. 

Saat lumpur disirkulasikan ke dalam lubang bor, kecepatan anulus akan lebih lambat ketika melalui area penampang yang lebih besar dan akan lebih lambat ketika melalui area yang sempit. Pada umumnya area penampang BHA (bottom hole assembly) dan drill collar merupakan area yang paling sempit, sehingga kecepatan anulus pada area tersebut adalah yang paling cepat. Sedangkan, area penampang pada drill pipe merupakan area yang paling lebar sehingga kecepatan anulus pada area tersebut adalah yang paling lambat. 

https://www.drillingformulas.com/annular-velocity-and-its-importance-to-drilling-hydraulics/

Kecepatan anulus pada area drill pipe digunakan untuk menentukan baik tidaknya lumpur dalam membersihkan lubang bor dari cutting karena merupakan area yang kecepatannya paling kecil. Jika kecepatan pada area drill pipe cukup mampu untuk membersihkan lubang bor dari cutting, maka bisa dipastikan bahwa kecepatan tersebut cukup untuk membersihkan area lain seperti area drill collar, bha, dan tool joints. 

Jika ada formasi yang menurut data mudah untuk dibersihkan, pertimbangkan kecepatan anulus di sekitar drill collar, bha, dan tool joints. Ukuran drill collar, BHA, dapat dikurangi jika kecepatan anulus terlalu cepat sehingga dapat menyebabkan terjadinya erosi berlebihan pada lubang bor.

Untuk dapat mengangkat cutting lubang bor ke permukaan, kecepatan velocity anulus dipengaruhi beberapa hal : 

• Komposisi lumpur
• Rate of Penetration
• Tipe Lumpur (WBM/OBM,etc)
• Formation Type
• Bentuk Lubang bor
• Ukuran Cutting

Rumus Anular Velocity :

Keterangan :

Av              = Anular Velocity, (ft/min)

ID              = Inner Diameter, (in)

OD            = Outer Diameter, (in)

          Pump out  =  Kecepatan pompa, (gal/min)

Kecepatan aliran dalam anulus akan lebih cepat pada bagian tengah, namun akan lebih lambat pada dinding - dinding antara drill pipe dan lubang bor. 

Slip Velocity

Secara sederhana, slip velocity adalah kecepatan serbuk bor / cutting jatuh ke bawah akibat dari gaya gravitasi. Lumpur didesain untuk mampu membersihkan lubang bor dari cutting secara efektif dalam hal ini kecepatan dan komposisi lumpur harus lebih besar dari pada cutting slip velocity. Jika tidak, cutting akan jatuh ke bawah dan dapat menjadi cutting bed

Slip velocity ini sulit diprediksi akibat dari variasi densitas cutting, perubahan karateristik lumpur pemboran, pola aliran di dalam anulus yang sering kali tidak seragam. Secara umum slip velocity ini dipengaruhi oleh : 

• Densitas 
• Ukuran dan bentuk
• Densitas fluida pemboran
• Viskositas fluida pemboran

Dengan menkontrol viskositas dari fluida pemboran slip velocity dapat dikontrol. Dimana seperti yang dibahas sebelumnya bahwa ketika proses sirkulasi berlangsung, slip velocity harus lebih kecil daripada anulus velocity (Vs < Av) sehingga cutting dapat bergerak ke atas. Dan ketika tidak proses sirkulasi tengah berhenti, slip velocity dapat mendekati nol (Vs +- = 0)

Terdapat 2 formula untuk menentukan / memprediksi cutting slip velocity ini. Berikut adalah salah satunya.

Keterangan :

PV                = Plastic Viscosity (cp)

MW              = Mud Weight (ppg)

Dp                = Diameter Cutting (in)

Vs                = Slip Velocity (ft/min)

DenP            = Densitas Cutting (ppg)

Viskositas secara umum adalah keengganan cairan untuk bergerak.

Pada fluida yang viskositasnya tinggi, gaya kohesi (gaya tarik menarik sejenis) antara fluida lebih kuat dari pada fluida yang viskositasnya rendah, sehingga fluida yang memiliki viskositas tinggi mampu membawa lebih banyak serbuk bor / cutting dari pada fluida berviskositas rendah. Dalam Pemboran, viskositas tidak hanya dipengaruhi oleh fasa liquid, tetapi juga suspensi solid. Gaya kohesi dan friksi antara fluida dan solid, dan antara solid - solid juga berdampak pada nilai viskositas.

Untuk mensirkulasikan lumpur high viscosity ke dalam lubang bor, membutuhkan pompa yang lebih besar daripada low viscosity. Dalam pemboran, ketika proses sirkulasi lumpur sedang berlangsung diharapkan lumpurnya low viscosity sedangkan ketika proses sirkulasi lumpur berhenti lumpurnya menjadi high viscosity. Hal ini dimaksudkan agar pada tahap sirkulasi kebutuhan pompa dan aditif lebih ekonomis, namun pada saat proses sirkulasi jeda cutting tidak jatuh ke bawah akibat dari high viscosity lumpur.

Definisi lain dari viskositas adalah hubungan antara shear strees dan shear rate. Shear strees adalah tegangan yang bekerja sejajar dengan suatu bidang penampang, sedangkan shear rate adalah perubahan laju alir fluida setiap posisi pada media alir fluida. Jika kurva hubungan ini linear, hal ini disebut newtonian

µ = Δτ / Δγ

Keterangan : 

µ    = Viskositas     (cp)

Δτ  = Shear Stress  (lb/100 ft^2)

Δγ  = Shear Rate    (s^-1) 

Pada fluida newtonian, kurva linear dan konstant, slope akan berubah seiring dengan perubahan temperature namun masih tetap linear.

Pada fluida non-newtonian fluida kurva shear rate - shear stress tidak linear. Viskositas pada fluida non-newtonian bervariasi dengan shear rate nya. Berikut ini adalah beberapa jenis fluida non-newtonian

Pseudo Plastic

Fluida dimana semakin bertambahnya shear rate semakin rendah nilai viskositasnya. Contoh sederharna di lingkungan kita adalah gel rambut

Dilatent

Fluida dimana semakin bertambahnya shear rate semakin tinggi nilai viskositasnya. Contoh sederhana di lingkungan kita adalah dodol

Kenapa fluida newtonian ini bisa terjadi ?, hal tersebut ada hubungannya dengan yeild point. Yield point adalah tekanan yang dibutuhkan untuk suatu fluida agar bisa mulai bergerak. Yeild point merupakan kemampuan membawa suatu fluida ketika sedang berlangsung proses sirkulasi. 

Model aliran

Model aliran / flow model adalah rumus matimatika yang membantuk kita untuk dapat menghitung shear stress pada shear rate yang diinginkan. untuk mendeskripsikan model aliran pada fluida pemboran di industri oil and gas ada 3 model yang biasa digunakan :

• Bingham Plastic
• Power Law
• Herschel-bulkley

Tapi yang paling sering digunakan adalah bingham plastic karna lebih simpel.

Model Aliran Bingham Plastic

τ = YP + PV . γ

keterangan : 

τ                 = Shear Stress (lb/ft^2) 

YP              = Yield Point (lb/ft^2)

PV              = Plastic Viscosity (cp)

γ                 = Shear Rate (1/s)

slope pada garis lurus ditentukan berdasarkan plastic viscosity. 

Untuk dapat menentukan plastic viscosity dan yield point, perlu dilakukan pengujian laboratorium terlebih dahulu. Pengujian viskositas dapat menggunakan alat viskometer VG. PV dan YP dapat digunakan berdasarkan pembacaan viskometer pada kecepatan rpm 300 dan 600 rpm, dimana jika dikalkulasikan akan sebagai berikut :

PV = RPM 600 - RPM 300

                                                              YP = PV - RPM 300

kurva diatas adalah gambaran viskositas saat sirkulasi berlangsung di dalam lubang sumur. 

Gel Strength

Gel strength adalah kemampuan dari fluida pemboran untuk dapat membentuk struktur gel sehingga mampu untuk menahan serbuk bor / cutting saat sedang tidak terjadi sirkulasi. Dalam kondisi statis, part part dari fluida pemboran yang bermuatan akan bergerak mencari pasangannya dan saling berikatan secara negatif - positif membentuk struktur gel. Pembentukan gel ini tergantung dari waktunya. Pengukuran gel strength dapat dilihat dengan menggunakan viskometer VG, yakni dengan menggunakan RPM 3 pada waktu 10 detik, 10 menit, 30 menit. 

Pada pembacaan 30 menit dapat mengindikasikan apakah fluida pemboran / lumpur secara signifikan akan membentuk gel selama periode statis sepertin trip off. Nilai gel strength yang terlalu tinggi akan membutuhkan tekanan pompa lebih tinggi saat akan mensirkulasikan lumpur kembali, sedangkan nilai gel strength yang terlalu rendah

FILTER CAKE

Batuan formasi terdiri atas batuan dan pori / rekahan, bagian pori tersebut umumnya berisikan fluida formasi. Drilling fluids pada lubang sumur akan mengalir ke formasi atau batuan sekitar akibat dari tekanan hidrostatis pada lubang sumur. 

Lumpur pada tahap ini berguna sebagai dinding antara lubang bor dan formation. Ini terjadi dimana solid partikel dari lumpur akan menutup pori pori yang ada pada batuan formasi sekitar lubang bor, mencegah partikel lain lumpur untuk bergerak lebih jauh ke dalam formasi sekitar lubang bor. Dalam hal ini fasa cair akan tetap masuk ke dalam formasi dan hanya fasa solid saja yang tertahan pada dinding lubang bor. Fasa solid inilah yang nantinya akan terakumulasi dan membentuk filter cake.

BACA JUGA : Invasi Cairan dan Invasi Padatan Pada Batuan Formasi

Jika pergerakan dari fasa cair ini tidak terhenti atau diminimalisir, filter cake akan terus terbentuk hingga semakin tebal di dalam lubang bor. Filter cake ini harus memiliki nilai permeability yang rendah agar mampu meminimalisir hal tersebut. Umumnya tebal filter cake yang diinginkan dalam lubang bor hanya 1/32 inch. Harapan pada lumpur adalah untuk mampu membentuk filter cake tipis namun dapat menahan fasa cair untuk bergerak ke formasi di luar lubang bor. Semakin tebal filter cake akan mempersempir diameter dari lubang bor 

Bentonite merupakan pembentuk filter cake yang tepat karena memiliki sifat swell dan mengisi pori pori sehingga menghasilkan nilai permeability yang rendah. 

Sebenarnya, nilai permeability filter cake yang rendah ini akan memperhambat fluida formasi reservoir untuk dapat masuk ke dalam lubang sumur setelah proses pemboran selesai, hal ini disebut formation damage. sehingga sebaiknya filter cake ini dibersihkan dengan menggunakan acidizing atau fracturing. 

Untuk test filter cake lumpur dapat mengunakan alat filter press

Marsh Funnel Viscosity

Didefenisikan sebagai kecepatan dari fluida pemboran untuk dapat melalui marsh funnel. Viskositas ini bukan viskositas sebenarnya namun hal ini dilakukan untuk menguji kekentalan fluida pemboran secara kualitatif. 

pH

pH terdiri dari ion hidrogen yang menandakan tingkat asam atau basa suatu liquid. Aditif fluida pemboran dikembangkan dengan menggunakan air yang mana hasil campuran akan menghasilkan pH 8.5 - 10 bertujuan agar terjadinya reaksi untuk mendapatkan nilai yield point yang tepat. Selain itu juga, nilai pH yang tinggi dapat mencegah korosi

MBT

MBT menandakan jumlah clay pada fluida pemboran. 

PENUTUP

Demikian lah penjelasan ringkas sistem sirkulasi pada teknik pemboran sumur minyak dan gas. Umumnya teknik pemboran masih banyak lagi yang akan dipelajari. Silahkan jika terdapat pertanyaan atau koreksi untuk dapat menuliskannya dikomentar. Penulis terbuka untuk bisa berdiskusi bersama rekan rekan Vanelis. Terima kasih

Salam

Vanalive Insight

reference :

https://www.rigworker.com/engineering-2/cuttings-slip-velocity.html
https://www.drillingformulas.com/
https://www.pvisoftware.com/