LUMPUR PEMBORAN

Lumpur pemboran adalah fluida yang dipakai, yang didesain untuk membantu proses pemboran. Komposisi dan sifat fisik lumpur sangat berpengaruh terhadap suatu operasi pemboran karena salah satu faktor yang menentukan berhasil tidaknya suatu pemboran adalah tergantung pada lumpur pemboran. Kecepatan pemboran, efisiensi, keselamatan, dan biaya pemboran sangat tergantung dari lumpur pemboran yang dipakai.
Adapun fungsi utama dari lumpur pemboran adalah :
1. Mengangkat cutting ke permukaan.
2. Mengontrol tekanan formasi.
3. Mendinginkan dan melumasi pahat dan drillstring.
4. Membersihkan dasar lubang bor.
5. Membantu stabilitas formasi.
6. Melindungi formasi produktif.
7. Membantu dalam evaluasi formasi.
Fungsi lumpur pemboran tersebut di atas ditentukan oleh komposisi kimia dan sifat fisik lumpur. Kesalahan dalam mengontrol sifat fisik lumpur akan menyebabkan kegagalan dari fungsi lumpur yang pada gilirannya dapat menimbulkan hambatan pemboran dan akhirnya menimbulkan kerugian besar.
Secara umum lumpur pemboran mempunyai empat komponen atau fasa :
a. Fasa cair (cair atau minyak).
b. Reaktif solids, yaitu padatan yang bereaksi dengan air membentuk koloid (clay).
c. Inert solids (zat padat yang tak bereaksi).
d. Fasa kimia.

Sedangkan pengelompokan lumpur bor berdasarkan fasa fluidanya, yaitu :
1. Lumpur air tawar (Fresh water Mud).
2. Lumpur air asin (Salt water Mud).
3. Oil in water emulsion Mud.
4. Oil base dan Oil base emulsion Mud.
5. Gaseous drilling fluids.
Lumpur pemboran dibuat dan digunakan sesuai dengan fungsinya dan sesuai dengan formasi yang hendak ditembus. Selama proses pemboran berlangsung, lumpur pemboran selalu dikontrol sifat-sifatnya terutama sifat fisik dan sifat kimianya.
Lumpur pemboran sudah menjadi salah satu pertimbangan penting dalam mengoptimasikan operasi pemboran. Oleh karena itu untuk memelihara dan mengontrol sifat–sifat fisik lumpur pemboran agar sesuai dengan yang diinginkan, maka perlu diketahui dasar-dasar operasi pemboran khususnya mengenai lumpur pemboran, yang meliputi beberapa acara praktikum, yaitu :
1. Pengukuran densitas, sand content, dan pengukuran kadar minyak dalam lumpur pemboran.
2. Pengukuran viskositas dan gel strength.
3. Pengukuran tebal mud cake dan filtrasi.
4. Analisa kimia lumpur pemboran.
5. Kontaminasi lumpur pemboran.
6. Pengukuran harga MBT (Methylene Blue Test).

Peralatan Putar (Rotary Assembly)

Peralatan putar ditempatkan pada lantai bor di bawah crown block diatas lubang, peralatan putar terdiri dari :

1. Meja putar (rotary table)
   
2. Master bushing
   
3. Dua alat penting yaitu, kelly bushing (digunakan untuk memutar rangkaian pipa bor) dan rotary slip (dgunakan untuk menggantungkan rangkaian pipa bor). Kunci utamanya adalah meja putar.
   

Meja putar, master bushing dan kelly bushing digunakan bersama-sama untuk memutar rangkaian pipa bor. Meja putar, master bushing dan rotary table digunakan untuk menggantung rangkaian pipa bor di dalam lubang pada saat menyambung/melepas section drillpipe dengan bantuan "make-up and break-out tongs".

Meja Putar

Meja putar berfungsi untuk :

• Meneruskan gaya putar dari drawwork ke rangkaian pipa bor melalui Kelly bushing dan Kelly.
  
• Menahan pipa bor dalam lubang pada saat penyambungan atau pelepasan pipa bor dilakukan. Kecepatan meja putar dapat diatur oleh seorang driller man dengan beberapa handle yang ada di drawwork.
  

Hubungan rotary table dengan prime mover ada dua macam :

1. Hubungan dengan rantai ke drawwork
   
2. Hubungan langsung ke prime mover
   

Master Bushing

Master bushing merupakan alat yang dapat dilepas dari rotary table. Master bushing berfungsi sebagai dudukan (penempatan) Kelly bushing atau rotary slip.

Kelly Bushing

Kelly bushing selama operasi pemboran berlangsung berfungsi untuk meneruskan putaran dari rotary table ke rangkaian pipa bor.

Rotary Slips

Jika rotary slip dimasukkan ke dalam master bushing, maka rotary slip akan berfungsi sebagai penggantung rangkaian pipa bor pada saat dilakukan penyambungan atau pelepasan section rangkaian pipa bor.

Rangkaian Pipa Bor

Swivel

Swivel adalah ujun teratas rangkaian pipa bor, yang berfungsi untuk :

• Memberikan kebebasan kepada rangkaian pipa bor untuk berputar dimana swivelnya sendiri tidak ikut berputar.
  
• Memberikan perpaduan gerak vertical dengan gerak berputar dapat bekerja bersama-sama.
  
• Sebagai penghubung antara rotary hose (pipa karet) dengan Kelly sehingga memungkinkan lumpur bor untuk sirkulasi tanpa mengalami kebocoran.
  

Bagian-bagian dari swivel terdiri dari :

1. Bail : bagian atas dari swivel yang berfungsi sebagai penggantung swivel pada hook di bawah travelling block
   
2. Goosneck : merupakan pipa yang berbentuk seperti huruf "U" yang terletak di bagian atas dari swivel, berfungsi untuk menghubungkan rotary hose dengan swivel
   
3. Washpipe assembly (internal) terletak pada bagian atas swivel bannet yang berfungsi untuk menghubungkan rotary hose (dari goosneck) dengan rotating swivel stem. Washpipe assembly dapat diambil dari swivel untuk dibersihkan.
   
4. Bonnet : merupakan metal yang berfungsi sebagai pelindung washpipe assembly
   
5. Houshing : merupakan suatu baja yang berfungsi sebagai pelindung washpipe dan sebagai rumah rotating stem assemblies
   
6. Rotating swivel stem : merupakan poros perputaran pada swivel
   
7. pin : merupakan ulir pada bagian atas dari kelly cock.
   

Kelly

Kelly merupakan rangkaian pipa bor yang paling atas dimana bentuk irisan luarnya dapat berbentuk segi tiga, segi empat, segi enam. Kelly ini dimasukkan ke dalam kelly bushing.

Kelly bushing berfungsi untuk meneruskan gaya putar (torsi) dari meja putar ke kelly dan selanjutnya keseluruh rangkaian pipa bor. Selama kelly ini tidak dipergunakan (dilepas) misal pada waktu mencabut string, maka kelly ini dimasukkan ke dalam rathole yang terdapat di lantai bor. Dalam keadaan ini kelly bushing selalu ikut terbawa demikian pula swivelnya.

Upper Kelly Cock

Merupakan suatu valve yang dipasang diantara swivel dan kelly. Fungsi utamanya (pada saat tertutup) adalah untuk menjaga agar tidak terjadi tekanan dari lubang bor yang bertekanan tinggi.

Lower Kelly Cock (Mud Silver Valve)

Mempunyai valve otomatis atau manual berfungsi untuk menahan cairan pemboran dalam kelly pada saat dilakukan penyambungan.

Drillpipe (DP)

Drillpipe merupakan bagian rangkaian pipa bor yan terpanjang, artinya jumlahnya paling banyak dalam satu rangkaian pipa bor untuk mencapai kedalaman lubang bor yang diinginkan. Fungsi utama drillpipe adalah untuk :

• menghubungkan kelly dengan drillcollar dan mata bor di atas lubang bor
  
• memberikan rangkaian panjang pipa bor, sehingga dapat menembus formasi yang lebih dalam
  
• memungkinkan naik turunnya mata bor
  
• meneruskan putaran dari meja putar ke meja bor
  
• meneruskan aliran lumpur bor dari swivel ke mata bor
  

Penyambung Drill Pipe

Setiap section atau joint drillpipe standart mempunyai tiga bagian pokok, yaitu : tube (pipe), dan tool joint pada kedua ujungnya. Tool joint terdiri dari dua jenis :

1. Pin connection : tool joint pada bagian bawah drillpipe (DP) dimana ulir dibuat pada bagian luar, disebut "PIN"
   
2. Box connection : tool joint pada bagian atas drill pipe (DP) dimana ulir dibuat pada bagian dalam, disebut "BOX"
   

Karakteristik Drill Pipe

1. Tipe utama drill pipe, ada 2 macam :
   
   1. Standart drill pipe : digunakan dari permukaan sampai pada top drill collar. Pada umumnya drill pipe diikuti drill collar di atas mata bor (bit).
      
   2. Heavy weight drill pipe : digunakan pada kondisi khusus, yaitu pada waktu terjadi down hole problem seperti pipa terjepit, dan sebagainya.
      
2. Ukuran dan panjang :
   
   1. Range 18' – 22' à jarang dijumpai
      
   2. Range 27' – 30'
      
   3. Range 39' – 45'
      
3. Drillpipe joint biasanya disambung atau dilepasdari section pipa bor. Section ini disebut "stand'. Jumlah joint dalam satu stand ditentukan oleh tinggi menara dan ring drill pipe yang digunakan.
   
4. Penyimpanan drill pipe : drill pipe disimpan bila tidak digunakan pada dua rak pipe didekat rig. Rig storage bisa dilepas dari rangkaian pipa bor, drill pipe joint ditempatkan (disandarkan) pada rak pipa di sisi menara. Near Rig storage drill pipe joint ditempatkan pada rak yang terletak di seberang rig.
   

Drill Collar (DC)

Drillcollar berbentuk seperti DP, tetapi diameter dalamnya lebih kecil dan diameter luarnya sama dengan diameter luar "tooljoint" DP. Jadi dindingnya lebih tebal daripada DP.

Drill Collar ditempatkan pada rangkaian pipa bor bagian bawah diatas mata bor. Fungsi utama dari Drill Colar :

• Sebagai pemberat (wight on bit = WOB), sehingga rangkaian pipa bor dalam keadaan tetap tegang pada saat pemboran berlangsung, sehingga tidak terjadi pembelokkan lubang.
  
• Membuat agar putaran rangkaian pipa bor stabil
  
• Memperkuat bagian bawah dari rangkaian pipa bor agar mampu menahan puntiran
  

Dengan demikian diharapkan akan berjalan dengan laju yang besar, lubang bor lurus dan kerusakan DP kecil.

Karakteristik Drill Collar

1. Perbedaan antara drillpipe dengan drillcollar :
   

   Perbedaan pokok antara drillpipe dengan drillcollar adalah ukuran, berat dan strength. Pada gambar terlihat drillcollar tidak mempunyai tool joint,karena drillcollar dindingnya tebal sehingga ulir cukup dibuat pada dindingnya sendiri.
   

2. standart drillcollar parts
   
3. ukuran drillcollar :
   
   1. biasanya mempunyai panjang 30 ft atau kurang
      
   2. tebal dindingnya 3 ½ inch atau lebih
      
   3. berat lebih dari 3 tons
      
   4. di bawah batang bor dapat dipakai 2 – 60 drillcollar
      

Jenis-Jenis Drill Collar

1. Standart drillcollar mempunyai permukaan yang halus dengan box connection terletak pada tiap top dan pin connection terletak pada bottom
   
2. Spiraled drillcolar mempunyai permukaan beralur seperti spiral, digunakan pada kondisi khusus untuk mencegah terjadinya differential wall sticking.
   
3. Zipped drillcollar permukaannya terdapat ceruk (lekukan) yaitu pada bagian ujung atas drillcollar. Digunakan untuk menjaga keseimbangan.
   

Alat – alat pemboran

Drilling string atau sering disebut rangkaian pemboran adalah serangkaian peralatan yang disususn sedemikian rupa, sehingga merupakan batang bor, seluruh peralatan ini mempunyai lubang dibagian dalamnya yang memungkinkan untuk melakukan sirkulasi fluida atau mud.

Bagian ujung terbawah dari rangkaian pemboran adalah pahat bor atau bit yang gunanya untuk mengorek atau menggerus batuan, sehingga lubang bor bertambah dalam.

Diatas pahat bor disambung dengan beberapa buah drill colar, yaitu pipa penyambung terdalam susunan rangkaian pemboran, untuk memungkinkan pencapain kedalaman tertentu, makin dalam lubang bor makin banyak jumlah drill pipe yang dibutuhkan.

Diatas drill pipe disambung dengan pipa kelly, yang bertugas meneruskan gerakan dari rotary table untuk memutar seluruh rangkaian pemboran.

Diatas kelly disambung dengan swivel yaitu sebuah alat yang berfungsi sebagai tempat perpindahan gerakan putar dan gerakan diam dari system sirkulasi , fluida pemboran melalui pipa bertekanan tinggi, bagian atas dari kelly ada bail untuk dikaitkan ke HOOk supaya memungkinkan turun seluruh rangkaian pemboran.

Peralatan – peralatan lain yang melengkapi susunan rangkaian pemboran :

Bit sub

adalah sub penyambung antara pahat dengan drill colar

Float sub

adalah sub penyambung yang dipsang bit sub dan drill colar, berfungsi untuk menutup semburan /tekanan formasi kedalam rangkaian pemboran secara otomatis.

Stabilizer

adalah alat yang dipasang pada susun drill colar, yang berfungsi untuk menstabilkan arah lubang bor dan mengurangi kemungkinan terjepitnya rangkaian pemboran yang diakibatkan oleh diferensial pressure.

Kelly saver sub,

adalah alat yang dipasang dibagian ujung bawah kelly, berfungsi untuk melindungi ulir kelly agar tidak cepat ruksak.

Lower kelly cock

adalah alat yang dipasang antara kelly dan kelly saver sub, befungsi untuk alat penutup semburan /tekanan dari dalam pipa pada saat posisi kelly diatas Rotary Table.

Upper Kely cock

adalah alat yang dipasang diantara kelly dan swivel, berfunsi untuk menutup semburan/tekanan dari dalam pipa saat kelly down.

The Drawworks

Pada dasarnya, drawworks adalah seperti sebuah gulungan besar, terdiri dari sebuah drum yang dililit oleh drilling line. Kemudian drum kecil disebut sand reel dan digunakan untuk perlengkapan downh hole ringan, terletak dibelakang drum utama.

Brake utama membantu driller untuk mengontrol pergerakan drill string kebawah atau kedalam sumur (downward). Ketika beban berat diangkat atau diturunkan, main brake digerakkan oleh hydraulics tambahan atau electric brake untuk membantu menyerap momentum yang dihasilkan oleh beban berat tersebut.

Drawworks juga memiliki catshaft atau catheads, yang terpasang dan memiliki beberapa shaft, clutches dan chain-and-gear drive untuk perubahan kecepatan dan arah.

Satu cathead terpasang pada setiap ujung catshaft, yang kemudian akan terus berputar ketika drawworks mendapatkan tenaga dengan membungkus fiber rope besar (disebut catline) disekitar rotating spool. Anggota kru bisa mengangkat bagian dari peralatan yang hendak dipindahkan disekitar rig floor. Prosedur ini sedikit berbahaya, dan kebanyakan rig saat ini telah dilengkapi dengan air-powered hoist kecil, terpisah dari drawwork yang lebih aman dan mudah digunakan.

Drilling line terbuat dari wire rope yang berdiameter sekitar 1⅛ sampai 1½ inchi. Wire rope ini sedikit kompleks. Bentuknya seperti orang kebanyakan sebut: kabel, tapi ini didesain khusus untuk mengangkat beban berat di rig.

Selama rig-up, drilling line harus dipasang pada hoisting system. Langkah pertama dalam pemasangan drilling line adalah dengan mengambil salah satu ujung line dari supply reel dan mengangkat ujungnya ke ujung paling atas mast atau derrick dimana terletak multiple pulley besar. Beberapa set besar pulley ini disebut crown block. Roda pulley disebut sheaves.

Drilling line dipasang melalui crown block sheave dan ditarik kebawah ke rig floor. Pada rig floor, terletak satu set pulley lagi atau sheaves yang disebut traveling block. Disitulah ujung line dilewatkan melalui satu dari sheaves pada traveling block dan ditarik lagi ke atas ke crown block. Disitulah line dilewatkan melalui sheaves pada crown block kemudian pada traveling block dan keatas lagi ke sheaves pada crown block. Proses ini diulang beberapa kali sampai pada jumlah line yang benar, sesuai kebutuhan beban yang akan diangkat (biasanya 8, 10 atau 12).

Setelah line terakhir terpasang pada crown block sheaves, ujungnya direndahkan ke rig floor dan dipasang pada drum drawworks. Beberapa gulungan line cukup mengelilingi drum. Bagian drilling line yang bergerak antara drawworks dan crown block disebut fast line – karena line ini bergerak 8-12 kali kecepatan traveling block.

Ujung drilling line yang lain, berada pada supply reel disebut dead line, disebut seperti itu karena terpasung dan tidak bergerak. Sebuah device yang disebut deadline anchor dipasang untuk tujuan ini. Sekarang traveling block bisa dinaikkan dari rig floor sampai keatas derrick dengan menggunakan drawworks (menarik line). Untuk merendahkannya, line pada drawworks diulur.

Fisika dan Pengeboran Minyak Bumi

MINYAK bumi tidak ditemukan di suatu kolam besar di dalam goa bawah tanah seperti yang ditunjukkan di beberapa film. Minyak bumi ditemukan dalam lapisan batuan bersedimen. Batuan ini terbentuk dari butiran pasir yang mengeras dan memiliki semacam pori-pori yang sangat kecil. Kebanyakan lapisan ini ditemukan pada kedalaman satu sampai enam mil di bawah tanah.

Kadang-kadang minyak bumi akan menyembur keluar saat dilakukan pengeboran. Akan tetapi, hal ini sangat berbahaya dan minyak akan terbuang percuma, bahkan menimbulkan polusi. Oleh karena itu, dilakukan usaha pencegahan supaya minyak tidak menyembur keluar pada saat pengeboran berlangsung.

Setelah sumur minyak dibor sampai kedalaman tertentu untuk mencari cadangan minyak, pengeboran untuk sementara dihentikan untuk memeriksa apakah sudah mencapai lapisan yang mengandung minyak. Lalu, bagaimanakah cara mengetahui apakah lapisan itu mengandung minyak bumi? Para ahli kemudian menyadari fisika dapat membantu menjawab pertanyaan ini!

Kebanyakan batuan tidak dapat menghantarkan listrik. Tetapi, di beberapa tempat terdapat air yang meresap dalam pori-pori yang sangat kecil yang terdapat dalam lapisan batuan. Kadang air yang mengandung garam meresap masuk ke dalam lapisan batuan berpori-pori ini. Air yang mengandung garam dapat menghantarkan listrik dengan baik. Oleh karena itu, batuan berpori yang mengandung air garam dapat menghantarkan listrik dengan baik.

Batuan dengan kerapatan tinggi tidak dapat menyimpan air di dalamnya sehingga kemampuan menghantar listrik atau konduktivitasnya rendah. Batuan yang berpori-pori jika mengandung minyak bumi atau gas alam di dalamnya akan memiliki konduktivitas yang rendah juga, karena hidrokarbon tidak dapat menghantarkan listrik dengan baik.

Konduktivitas lapisan batuan inilah yang kemudian diukur untuk mengetahui bahan apa yang terkandung dalam lapisan batuan sewaktu melakukan pengeboran. Metode ini disebut "electrical logging" yang dikembangkan pertama kali oleh Conrad dan Marcel Schlumberger pada tahun 1920-an.

Bagaimana prinsip kerja metode ini secara sederhana akan dibahas sebagai berikut. Di permukaan tanah dialirkan arus listrik searah yang besarnya konstan menuju elektroda A yang dimasukkan ke dalam sumur minyak. Sebuah elektroda B yang dihubungkan dengan voltmeter ditempatkan pada jarak tertentu dari elektroda A. Perhatikan gambar

Voltmeter yang terhubung pada elektroda B digunakan untuk mengukur potensial di titik tersebut. Potensial di titik ini berbanding lurus dengan besar arus listrik yang melalui elektroda A. Potensial ini berbanding terbalik dengan konduktivitas lapisan batuan di tempat itu dan jarak antara kedua elektroda.

Dengan mengukur potensial dan diketahuinya besar arus listrik yang dialirkan pada elektroda A serta jarak antara kedua elektroda, maka besarnya konduktivas lapisan tersebut dapat diketahui. Biasanya yang dipergunakan adalah nilai resistivitas atau kemampuan menghambat arus listrik, yaitu kebalikan dari nilai konduktivitasnya.

Nilai resistivitas yang diperoleh kemudian digambarkan dalam grafik dalam arah mendatar, sedangkan arah vertikal menunjukkan kedalaman lapisan. Grafik ini disebut electric log dan dari sini dapat diperkirakan kedalaman lapisan yang diduga mengandung minyak atau gas. Lapisan yang mengandung minyak atau gas yang terletak di antara dua lapisan yang mengandung air garam akan terlihat memiliki resistivitas yang jauh lebih tinggi.

Saat ini metode untuk mengetahui keberadaan minyak dalam tanah telah jauh berkembang. Salah satunya adalah dengan menggunakan prinsip bahwa gelombang suara merambat dengan kecepatan yang berbeda saat melalui lapisan tertentu. Para ahli kemudian menggunakan sonar untuk mengetahui apa yang ada dalam lapisan tanah.

Metode lain adalah dengan prinsip bahwa radiasi bahan radioaktif lebih mudah menembus lapisan batuan yang mengandung bahan tertentu. Dengan memasukkan bahan radioaktif ke dalam sumur minyak dan mengukur radiasi yang dipancarkannya dapat diperkirakan apa yang terkandung dalam lapisan batuan itu.

Berbagai metode pengukuran ini biasanya dipakai secara bersama-sama dan hasilnya digunakan untuk memperkirakan apa yang terkandung dalam lapisan batuan di lokasi pengeboran.

Iwan Halim S