FLUIDA BOR
6.4 LUMPUR BOR
6.4.1 Persyaratan Lumpur bor
Sodium bentonite adalah suatu lempung yang biasanya digunakan sebagai lumpur bor setelah dicampur dengan air, campuran air akan menaikkan viskositas dari cairan tersebut. Campuran ini stabil apabila pencampuran dengan persen berat air 3%-4% atau 25 kg terhadap 600 liter air.
Keuntungan dan kelebihan sifat khas dari bentonite dalam air adalah thixotrophy, yaitu suatu keadaan yang cocok sebagai fluida bor, yaitu kemampuannya untuk menjadi fluida dengan suatu agitasi atau sirkulasi. Gumpalan dengan adukan atau sirkulasi yang baik dengan cepat membentuk massa gelatin sampai mencapai keadaan yang statis. Pengukuran kandungan gelatin dimaksudkan untuk memperoleh kualitas thixotrophy.
Berbagai macam zat kimia tertentu dapat digunakan sebagai bahan lumpur dan gelatin. Bahan kimia ini umumnya digunakan dalam pengeboran setelah dicampur dengan sodium-montmorilonit, illite, kaolin, dll. Dengan adanya penambahan tersebut di atas diharapkan tidak akan terbentuk gumpulan.
Konsentrasi Hidrogen (pH)
Konsentrasi relatif ion hidrogen dalam suatu larutan menunjukkan apakah medium itu akan bersifat basa atau asam. Parameter untuk mengekspresikan konsentrasi ion hidrogen dikenal dengan pH. Nilai pH ini didefinisikan sebagai logaritma dari konsentrasi ion hidrogen (H+), yaitu :
pH = Log10 (H+)
Suatu nilai pH yang lebih kecil dari 7 akan menandakan suasana asam, sedangkan nilai yang lebih besar dari 7 menandakan suasana basa. Jika suatu air garam digunakan sebagai campuran lumpur maka campuran bentonit harus dijaga pada pH 10 atau 11 untuk mencegah flukolasi partikel koloid dalam lumpur bor. Lempung attapulgite perlu ditambahkan dalam jumlah yang kecil dalam larutan lumpur air asin untuk menjaga derajat thixotrophy dan “caking quality” bentonit.
Praktisnya pH lumpur bor tidak boleh kurang dari 7, sementara pH lumpur yang digunakan dalam pengeboran bervariasi antara 8 hingga 12,5 bergantung kepada kondisi. Dengan kontrol yang tepat atas pH maka cutting dan padatan yang tidak diinginkan akan dengan mudah mengendap saat berada di settling tank. Kontrol terhadap pH juga penting untuk menghindarkan kemungkinan penggumpalan fluida yang dapat terjadi berkaitan dengan tambahan material yang tak terduga dari formasi lubang bor. Tendensi seperti itu biasanya disebabkan oleh jatuhnya nilai pH secara abnormal pada sekitar 7 atau dibawahnya.
Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi nilai pH Lumpur bor dapat dijelaskan sebagai berikut :
Besarnya pH dari Lumpur bor umumnya bervariasi antara 8 –12,5 tergantung kepada kondisi pengeboran dan jarang lebih kecil dari 7. Pada beberapa lokasi pengeboran nilai pH yang berkisar 9 biasanya memberikan hasil yang memuaskan, pH yang lebih tinggi
kadang-kadang menghasilkan beberapa kontaminasi. Pada garam, pH lumpur bor dapat beralterasi dengan penambahan sodium karbonat, kalsium soda, gamping terhidrasi, dimana hal ini akan menaikkan pH. Sedangkan zat-zat kimia seperti tannin, asam, fosfat, dan asam oksalit digunakan untuk menurunkan pH. Seleksi unsur kimia digunakan untuk titik kesetimbangan efektif dipengaruhi oleh tipe komposisi sumur bor, hal ini memerlukan fungsi dan kondisi tertentu dapat diukur dengan elektrolit pH-meter dengan menggunakan dua elektroda untuk mengukur beda potensial dari sampel. Nilai pH langsung dapat dibaca setelah dikalibrasi selain itu dapat juga diukur dengan menggunakan kertas lakmus.
Dalam pengeboran dengan lumpur bor yang perlu mendapat perhatian adalah :
1. Pompa Lumpur yang cukup kuat yang menjamin dapat mempompa Lumpur yang efisien dan stabil
2. Lumpur dengan kandungan solid yang rendah 3. Kondisi thixotropi yang optimum
4. Kondisi dinding pengeboran yang mantap
5. Kontrol efektif atas pH merupakan suatu keharusan
Air dan Lumpur dapat dicampur dengan menggunakan mixer tipe konus dengan beberapa semburan air (mud gun). Mixer tipe ini sering digunakan katup untuk mengatur jumlah lempung yang dipakai. Gambar mixer dapat dilihat pada Gambar 3.2 berikut ini.
Fluida tertekan
Bentonit
Hopper
Mud slurry
Gambar 6.2. Skema mixer lumpur.
Kecepatan fluida tertentu dibutuhkan untuk mengangkat cutting pengeboran tanpa mempertimbangkan medium sirkulasi. Udara memerlukan kecepatan antara 1000-1500
cm per detik. Air bersih memerlukan kecepatan 30-50 cm per detik. Fluida bor encer yang terdiri dari lempung koloid akan memakan kecepatan yang lebih rendah lagi, yaitu antara 25-45 cm per detik. Sehingga pompa yang akan digunakan untuk sirkulasi air juga akan cocok digunakan untuk pemompaan lumpur.
Pembersihan penampungan lumpur yang teratur selama pengeboran adalah sangat penting untuk mengurangi jumlah cutting yang akan terakumulasi dalam cairan kental lumpur.
Viskositas Lumpur
Viskositas fluida adalah derajat ketahanan fluida tersebut untuk mengalir, diukur dengan suatu alat yang disebut Marsh Funnel dengan satuan pengukuran yang ditetapkan adalah detik atau satuan waktu. Cara pengukuran nilai visikositas lumpur bor dapat dilakukan sebagai berikut :
- Basahi alat dan gelas pengukur dengan air dan bersihkan sisa airnya - Masukkan funnel dengan lumpur bor sampai hampir mencapai tepi - Catat waktu dalam detik untuk 1000 cc lumpur bor
Adapun contoh lumpur bor biasa diambil pada saat sirkulasi kembali di mud pit dan proses pengukuran harus dimulai dalam rentang waktu 10 detik.
Fragmen lanau, pasir, dan shale serta padatan lainnya yang terdapat dalam fluida bor akan dapat tetap bertahan dalam sistem lumpur bor sehingga merupakan viskositas semu. Bila penanganan lumpur bor tidak benar akan mengakibatkan sifat-sifat fisik lumpur menjadi tidak stabil. Sehingga kecepatan rata-rata pengeboran dapat menjadi berkurang sehingga efisiensi menjadi kecil. Cara mengatasi hal ini adalah dengan membuat suatu proses pemisahan dengan pembuatan kolam-kolam tambahan sebelum lumpur bor sampai pada mud pit sehingga padatan ataupun fragmen akan dapat terendapkan.
Estimasi dari kandungan padatan dalam lumpur bor dapat diperoleh melalui metode dibawah ini:
- Ambil segelas penuh contoh sampel dari pengeluaran lubang bor perlahan-lahan kemudian campur dan aduk lumpur dengan air bersih. Semua pertikel padatan kecuali yang berukuran koloid dan halus akan mengendap pada dasar gelas
- Biarkan proses settling berjalan dalam waktu 10 menit. Kemudian tumpahkan sisa fluida yang ada diatasnya secara perlahan-lahan
- Periksa partikel padatan yang tertinggal di dasar gelas, terutama yang berkaitan dengan jenis dan kuantitasnya
- Ambil segelas contoh lainnya dari tangki pemisah (settling tanks) dan ulangi proses di atas
Dari hasil di atas maka akan dapat dipakai untuk menentukan jenis dan jumlah dari : - Hasil padatan yang dapat diberaikan pada lubang bor
- Kandungan padatan yang terbawa hingga ke settling tanks dan persentasenya yang disirkulasikan kembali
Begitu juga kandungan cutting dalam lumpur bor yang melebihi dari 4%-5% dapat merusak peralatan pengeboran. Oleh karena itu pemantauan kandungan cutting harus diulangi pada suatu interval waktu yang teratur sehingga akses dapat dikontrol selama proses pengeboran.
Gel Strength
Kekuatan gel merupakan fungsi dari gaya antar partikel dan didefinisikan sebagai ketahanan untuk menyebar. Cairan murni tidak mempunyai sifat seperti gel karena viskositasnya tidak berubah dengan adanya perubahan kecepatan menyebar. Pengeboran yang menggunakan lumpur bor bentonit jika dimasukkan dalam air akan cenderung bersifat plastik semu (psedopalstic) dengan peningkatan proses gelasi, dimana terjadi peningkatan waktu menyebar ketika dikenai perubahan kecepatan. Satuan kekuatan gel adalah lbs/100 ft² atau gr/m².
Untuk mengetahui apakah lumpur bor terlalu kental atau tidak maka dilakukan tes viskositas. Dalam hal ini dilakukan pengukuran 2 kali, pertama langsung diukur total waktu mengalirnya lumpur sejumlah 1000 cc, sedangkan yang kedua sampel didiamkan dulu 10 menit baru dilewatkan melalui tunnel dan dihitung waktunya. Jika perbedaan waktu antara yang pertama dengan kedua lebih dari 10 detik maka dapat disimpulkan bahwa lumpur tersebut terlalu kental. Untuk mengencerkannya dapat ditambahkan sedikit air. Zat-zat kimia yang mengandung ligno-sulfonate, sodium hexa meta phosphat dan lain-lain sering digunakan sebagai kontrol efektif untuk kekuatan gel.