Menurut pelaksanaan operasinya metoda UBD ini dapat dibedakan menjadi (Bambang Tjondro., 2000) :
4.3.1. Flow Drilling
Flow drilling adalah operasi pemboran dimana akan ada aliran fluida formasi ke permukaan selama operasi pemboran berlangsung dan fluida pemborannya adalah cairan tanpa gas. Flow drilling akan ada cairan hidrokarbon, gas atau air ikut naik ke atas dengan drilling fluids dan akan dipisahkan di permukaan. Tujuan utama dilakukannya flow drilling adalah untuk menghindari terjadinya formation damage. Proses flow drilling memerlukan peralatan yang khusus dalam pelaksanaannya. Peralatan tersebut antara lain adalah RBOP yang memerlukan penyempurnaan rotary head dan mud/gas separator yang disempurmakan.
Flow drilling didesain hanya untuk formasi yang stabil secara struktural, bukan untuk sand atau shale unconsolidated. Formasi yang lemah atau mudah
gugur akan tidak mampu menahan laju fluida yang keluar dari formasi menuju lubang sumur, sehingga runtuhan yang terjadi bisa mengakibatkan pipa terjepit. Flow drilling juga tidak sesuai untuk lapisan formasi yang mempunyai beda tekanan tinggi dengan lapisan formasi lainnya. Kemungkinan terjadi loss pada zona tekanan rendah sangat besar.
Batas flow drilling adalah bagaimana aliran fluida di permukaan bisa ditanggulangi dengan peralatan yang ada. Bahkan permeabilitas besar, laju besar atau bertekanan besar juga dapat dilakukan dengan flow drilling jika peralatan permukaannya menunjang.
Pada flow drilling well kontrol dikendalikan dari permukaan. Kondisi underbalance yang stabil dan kontinyu harus tetap dijaga dan usaha untuk mempertahankannya yaitu dengan mencegah partikel asing masuk kedalam formasi dan meminimalkan fluida pemboran yang hilang. Operasi pemboran didesain untuk keamanan yang optimal pada kondisi underbalance, termasuk ketika operasi trippng dan logging. Problem lain yang mungkin terjadi selama flow drilling diantaranya adalah crossflow diantara fracture pada formasi, tingginya volume fluida pemboran yang menyebabkan terjadinya loss circulation dan meningkatnya tekanan annulus di permukaan. Hal-hal tersebut dapat dicegah dengan mempertahankan operasi pemboran dan sirkulasi secara kontinyu. Juga dengan mengusahakan drill cutting dapat hancur menjadi pecahan-pecahan kecil dan meminimalkan hilangnya fluida pemboran.
Keuntungan flow drilling adalah :
1. Tingginya tekanan lubang bor akan mengurangi kemungkinan terjadinya ketidakstabilan lubang bor (wellbore instability)
2. Tidak membutuhkan sistem penyuplai gas.
3. Mud Motor dan MWD konvensional masih bisa digunakan. Kelemahan flow drilling adalah :
1. Penambahan peralatan permukaan dan alat keselamatan. 2. Kemungkinan terjadinya produksi berlebih.
Gambar 4.10.
Skema Flow Drilling (J. Surewaard et.Al, 1996)
4.3.2. Snub Drilling
Snub drilling adalah operasi UBD yang menggunakan snubbing unit atau
coiled tubing (CT). Metoda UBD jenis ini cocok bila diterapkan pada formasi
dengan tekanan yang tinggi dan loss circulation yang tidak dapat dikendalikan. Operasi pemboran ini biasanya untuk pemboran horisontal pada formasi fracture
carbonate bertekanan tinggi (17,0 ppg) pada kedalaman vertikal 8000 ft.
Snub drilling direkomendasikan untuk : 1. Gas fracture
2. Vertical fracture 3. Zona loss circulation
4. Terbatasnya kapasitas peralatan dipermukaan 5. Tingginya tekanan operasi pada saat round trip 6. Mahalnya fluida pemboran
Gambar 4.11.
Profil Sumur Snub Drilling (McLennan et. Al)
Sumur vertikal yang seharusnya dibor dengan oil base mud 17 ppg di offset karena adanya zone loss circulation yang memerlukan biaya mahal. Studi dilakukan untuk membor sumur dengan fluida pemboran lebih ringan dan lebih murah yaitu dengan viscous mud cap, untuk menghindari tekanan permukaan yang tinggi selama tripping. Hasil rekomendasi adalah memasang casing 5-1/2 “ di formasi produktif.
Snub drilling dipilih sebagai jalan terbaik. Standart snub drilling unit 150.000 lb ditempatkan diatas snubbing BOP stack. Rotary table dipindahkan sehingga BOP bisa ditempatkan dan disambungkan kebawah.NaCl (jenuh) 7 ppg dipakai sebagai fluida pemboran underbalance.
4.3.3. Closed System
Closed system merupakan sistem kontrol di permukaan untuk operasi pemboran underbalance, dimana sistem ini adalah yang paling aman untuk mengontrol sumur selama operasi. Teknologi ini dapat diaplikasikan untuk pemboran sumur vertikal maupun sumur horizontal, dimana terjadi invasi fluida pemboran kedalam formasi yang mengakibatkan kerusakan formasi dan rendahnya laju alir sumur.
Konsepnya adalah mengebor formasi produktif dengan metode underbalance sehingga tidak dijumpai hambatan pada aliran fluida formasi, menekan kerusakan formasi dan meningkatkan produktifitas sumur. Kondisi tersebut dapat dicapai dengan penggunaan rotating blow out preventer (RBOP) atau double annular preventer yang dikombinasikan dalam suatu closed system. Closed system adalah bagian pemboran underbalance yang sangat tepat digunakan untuk mengebor formasi bertekanan rendah dan rekah (fracture), serta mengebor minyak dan gas pada formasi karbonat dan batupasir. Sistem ini juga dapat digunakan untuk mengebor formasi yang mengandung H2S, gas berbahaya ini langsung dapat dibuang dan dibakar oleh flare stack, sehingga aman bagi personel rig.
Closed system atau closed loop system adalah suatu sistem well kontrol tertutup pada pemboran yang dikendalikan di permukaan. Prinsip dasar sistem ini adalah adanya hubungan antara komponen well kontrol, pipa flowline, choke manifold, sample catcher, separator, flarestack dan return flowline dengan drilling fluid tank dan mixing. Mixing dalam hal ini adalah peralatan untuk mencampur fluida pemboran seperti nitrogen dengan fluida lain yang langsung dihubungkan dengan kepala sumur.
Sistem ini telah mengalami perkembangan dan sangat efisien dan aman dalam mengontrol sumur (well control), serta dapat mengatur dengan baik kembalinya fluida dan partikel padat ke permukaan. Sistem ini menerapkan teknologi berputar (tertutup) untuk meningkatkan efisiensi separator, break foam dan memungkinkan beroperasi diatas aliran sligging fluid yang besar yang biasa terjadi pada pemboran underbalance. Dengan sistem ini well control menjadi flow
control. Sumur dengan tekanan pori yang kecil didorong untuk mengalir dengan menggunakan sistem ini, pendekatan multi flow path system digunakan untuk mendapatkan keamanan yang maksimal.
Gambar 4.12.
Penampang Horizontal Separator Empat Fasa (McLennan et. Al)
Penggunaan dua barrier konvensional (overbalanced mud coloum plus BOP flange) kurang memenuhi syarat untuk digunakan pada pemboran underbalance, kecuali bila ditambah dengan peralatan lain seperti single barrier. Susunan BOP stack tidak berubah dan beberapa bagian mempunyai fungsi yang sama seperti pada penggunaan metode overbalance. Untuk proses pemboran underbalance di bagian puncak BOP konvensional ditambahkan peralatan khusus yaitu RBOP. Fungsi dari RBOP adalah untuk menahan tekanan annulus dan mengalihkan fluida yang kembali dari dalam sumur menuju sistem kontrol di permukaan.
Closed system adalah metoda UBD dimana memiliki sistem peralatan permukaan yang khusus, yaitu tertutup atau closed system. Ciri khususnya adalah penggunaan separator empat fasa dan sistem tertutup untuk menanggulangi fluida yang keluar dari sumur.
4.3.4. Mud Cap Drilling
Mud Cap Drilling dilaksanakan ketika tekanan permukaan meningkat lebih besar diatas tekanan kerja Rotating Blow Out Preventer, dan juga ketika operasi flow drilling dilakukan, tetapi loss circulation tetap terjadi. Kasus tersebut dapat ditanggulangi dengan metode ini. Pada metode ini annulus dibebani dengan viscosified fluid. Fluida biasanya adalah saturated brine water (garam yang disaturasi hingga kental) kemudian annulus di shut-in dengan menggunakan RBOP. Tekanan shut-in dipermukaan ditambah dengan tekanan hidrostatik hasil dari viscous pad akan sama dengan tekanan formasi. Viskosifikasi fluida di annulus sulit tercapai bila terjadi migrasi gas dari formasi ke lubang sumur. Kolom annulus akan tertahan oleh densitasnya dan oleh tekanan pompa dari rig. Penambahan fluida secara periodik pada mud cap diperlukan untuk menyeimbangkan tekanan fluida annulus dengan formasi.
Pemboran underbalance dilaksanakan dengan pemompaan fluida “clean” yang compatible dengan formasi secara kontinyu selama operasi pemboran dengan posisi choke tertutup dan sumur tetap dalam keadaan shut-in. Kondisi yang demikian disebut “blind drilling”. Formasi harus mampu menerima tekanan fluida yang dipompakan ke dalam sumur. Fluida bor yang digunakan tidak harus mahal. Dalam mud cap drilling memerlukan peralatan well control. Dalam mud cap drilling tidak diperlukan suatu sistem pemisahan fluida yang luas seperti halnya flow drilling.
Mud Cap Drilling sangat tepat diaplikasikan pada sumur dengan kondisi : • Tekanan permukaan yang ditahan diatas 1.500 psi (batas operasi RBOP) • Diameter lubang bor yang kecil ( 3 7/8” – 4 ¾ “ )
Keuntungan penggunaan mud cap drilling adalah :
1. Dapat digunakan pada situasi tekanan permukaan yang lebih tinggi daripada pada saat penggunaan flow drilling.
Kerugian penggunaan mud cap drilling adalah : 1. Perlunya peralatan tambahan di permukaan. 2. Isu-isu keselamatan kerja dan lingkungan.