TEKNIK PEMBORAN
SUMUR HORISONTAL
Untuk sumur horisontal ada 3 pola yang digunakan pada masa kini (Gb.1)
1.Long radius, 2o – 6o/100 ft, radius 3000 sampai
1000’ (900 – 300 m). Rata-rata panjang horisontal 3000’ atau 1070 m.
2. Medium radius dilakukan untuk angle build up 8 – 50o/100 ft, radius 700’ sampai 125’ (200 –
40m) dan panjang horisontalnya sampai 3000’ atau
800 m.
3. Short radius dilakukan untuk angle build up 3o/ft, radius 40 sampai 20 ft (12-6 m) dan panjang
horisontalnya sekitar 800 ft (240 m)
Selain itu ada yang dinamakan ultrashort (URSS) yang dikembangkan terakhir untuk membuat
beberapa cabang sekaligus mendatar.
Radius belok 1-2ft, BUR 45 – 60o/ft. Disini 100-200
Gb.2. Ultra Short Water jet Drilling Technique(Joshie).
Seperti terlihat di Gambar 2, draiholes dibuat melalui lubang 7-10ft, di underream sampai berdiameter 2 ft. Diameter tubing di drainhole 1-1/4-1-1/2” Setelah pemboran, tubing di perforasi atau dilakukan gravel pack.
Lalu tubing dipapas dan lubang lain dibuat lagi pada elevasi yang sama. Dengan ini bisa dibuat beberapa sumur datar pada suatu elevasi.
II. DEFINISI
Dibawah ini akan diberikan beberapa definisi untuk sumur directional dan horisontal
a. Measured depth (MD): Hasil pengukuran kedalam sumur berdasarkan panjang drill string. b. True Vertical Depth (TVD): Kedalaman
berdasarkan pengukuran jarak vertikal antara titik didasar lubang dengan lantai rig (atau Rotary Kelly Bushing, RKB).
c.Kick-off Point (KOP): Kedalaman padamana diadakan pembelokan pertama kalinya (atau pertama kali dipasang alat pembelok).
d.Drift angle atau inklinasi () adalah sudut
antara sumur dengan as vertikal.
e.Drift angle build up=build up rate (BUR): Laju kenaikan drift angle yang dinyatakan dalam o/ft.
f. Direction (): Yaitu arah kompas dari
lubang bor tsb yang dihitung dengan 2 cara: 1. Dengan sudut dari utara ke Timur atau Utara ke Barat atau Selatan ke Barat atau Selatan ke Timur.
Misalnya N45oE, artinya arah Timur Laut .
S45oW artinya Barat Daya. Contoh lain
S23oE. N87oW dll.
2. Azimuth: Sudut relatif terhadap Utara searah jarum jam, Timur Laut misalnya
adalah 45o Azimuth. Barat Daya tadi adalah
g. Survey: Suatu pengukuran drift angle berserta directionnya dengan alat-alat
pengukur seperti kompas, single shot, multishot, MWD dll.
h.Drift=Throw=Horisontal Displacement ( H) :
Jarak horisontal antara sesuatu titik di sumur dengan sumbu vertikal melalui wellhead, ini disebut pula
deviation atau horizontal deflection,vertical section.. i.Closure: Data jarak drift beserta data sudutnya.
j.Target: Suatu titik tertentu di formasi yang menjadi tujuan dan harus dilalui oleh pemboran directional tsb.
k.Target tolerance: Kesalahan maksimum pada mana target boleh meleset (berubah).
l.Tangent Section: Bagian lubang bor, dimana setelah kenaikan drift angle, bagian ini adalah tempat dimana drift angle sudah konstant
m. Dog leg: Suatu perubahan sudut antara dua titik survey. Dog leg yang besar bisa
diakibatkan oleh drift angle maupun direction ataupun keduanya. Pada dua titik survey, dog leg dapat dihitung berdasarkan:3
cos DL = cos (2 - 1)- sin 1 sin 2 [1- cos (2 - 1)] . . . (1)
Dimana: DL = sudut dog leg
= drift angle, = direction dan 1= survey 1, 2== survey 2
n. Dog leg severity: Perubahan sudut leg dalam derajat per satuan MD.
III DEFLECTION TOOL/ALAT PEMBELOK
Deviasi dari vertikal dimulai dengan alat
spesial untuk mulai membelokkan (deviation tool).
Banyak alat yang digunakan di industri tergantung dari formasinya dan
Misalnya disini adalah bent sub, whipstock, jet bit dll.
Pada masa dahulu dipakai knuckle joint,
Badger bit, spud bit dll dan sekarang banyak yang telah ditinggalkan dan tidak akan
1. Bent Sub: Adalah suatu collar kecil dengan penyambung yang dibuat seperti pada
Bagian atas dibuat searah dengan as(poros) drill string, tetapi bagian bawahnya
dibelokkan 1-3o terhadap as bagian atasnya.
Bent sub digunakan bersama dengan down hole motor, dan arah dari bent sub akan
menjadi arah sumur berbelok.
Bent sub juga bisa diberi muleshoe orienting sleeve (alat perubah orientasi) dan suatu
kunci sehingga bisa diubah arahnya (dipermukaan).
Orienting sleeve digunakan untuk mengetahui arah yang benar kemana.
Survey instrument dengan kamera untuk
mengambil arah dari orientasi bent sub sleeve. Hasil ini dikirim ke permukaan dan dianalisa setelah bent sub didasar lubang.
Setelah semuanya di cek bagus baru bisa di lakukan pemboran directional ini. Kalau
masih salah maka drill string diputar sehingga akhirnya arahnya akan benar dan dengan ini pemboran dapat dimulai.
2. Whipstock.
Whipstock adalah alat yang memanjang
dengan bentuk konkaf sehingga BHA bisa meluncur didalamnya untuk membuat sudut permulaan.
Whipstock biasanya dipasang pada spiral stabiliser yang bisa dilepaskan dengan
shearing pin kalau WOB dikerjakan. Whipstock juga mempunyai baji untuk menancap di cement plug atau formasi sehingga tak ikut berputar.
Dalam kerjanya suatu drill string dengan whipstock diturunkan ke sumur dan WOB dikerjakan untuk memutuskan shear pin dan whipstock akan melekat didasar sumur.
Suatu bit kecil akan bergeser didalam
whipstock untuk mulai membuat lubang pilot. Lubang pilot ini dibor sedalam 10-15 ft lalu dilakukan survey.
Kalau sudah benar arahnya maka pemboran dilakukan dengan bit biasa. Ada 3 macam whipstock (Gambar 4).
1.Standard (Gambar 4a) untuk mulai membuat belokan. Diambil lagi setelah dipakai.
2. Circulating. Dimana adanya sirkulasi
digunakan untuk membersihkan dasar lubang bor agar whipstock kuat menggigit di dasar. Ini terutama kalau lubangnya mengandung endapan (fills) (Gambar 4b).
3. Permanent casing whipstock, untuk
melewati casing yang collapse atau fish di lubang dengan sudah dipasang casing
3. Jet Bit
Ini sebenarnya adalah suatu modifikasi dari bit yaitu satu nozzle besar dengan ukuran ¾ - 7/8” dan 2 nozzle kecil(Gambar 5).
Setelah itu bit ditaruh didasar dan diarahkan jet besarnya lalu sirkulasi diberikan dengan effek jet akan membuka lubang pilot disitu.
Jet bit hanya untuk formasi lunak biasanya kurang dari 3000 ft dalamnya.
Setelah disurvey, kalau benar maka pemboran dilanjutkan dengan BHA dengan bent housing dll.
Alat ini dipakai kalau diinginkan pemboran dilanjutkan tanpa tripping.
4. Downhole Motor
Defleksi dapat dilakukan dengan downhole motor yang dijalankan oleh aliran sirkulasi fluida.
Karena rotasi dilakukan di motor ini didekat bit, maka tidak dilakukan rotasi di permukaan.
Downhole motor disambungkan ke bit dan diatasnya diberi bent sub dengan sudut belok yang diinginkan.
Ada dua macam motor, turbine (Dyna drill) dan positive displacement motor (PDM) yang paling umum saat ini.
Gambar 6 memperlihatkan susunan downhole motor ini (PDM).
Keuntungan penggunaan downhole motor adalah (a) dapat membor cukup halus di
belokannya baik untuk build up atau drop off (kembali ke vertikal).
Lebih baik dalam mengurangi dog leg severity dan lubangnya cukup baik.
Bisa menggunakan survey dengan MWD sehingga survey bisa kontinu dan langsung terbaca.
Pada peralatan ini ditambahkan dump valve agar selama menaikkan drill string lumpur dapat turun kebawah.
Kalau tekanan kecil maka ia akan membuka (0 – 25 psi).
Motor semacam ini bisa dipakai dengan lumpur, gas atau udara.
Sekitar tahun 1990 yang lalu telah
dikembangkan navidrill, navitrak atau
steerable motor dimana selama pemboran bisa dilakukan logging (gamma ray-resistivity
terutama, bisa pula neutron dan density log) dan pada pemboran horisontal tipis naik turun formasinya bisa diikuti supaya pemboran
tetap berlaku di formasinya (geosteer a well supaya pemboran tetap di formasinya)
(Gambar 8).
Gb. 8. Membor Lewat Geosteering (Schlumberger-Anadril).
Motor yang dipakai ada dua macam: 1. Turbine (khususnya untuk HP tinggi) dan 2. Yang paling umum adalah Positive Displacement Motor.
Alat Survey
Sumur vertikal maupun directional dan horisontal perlu disurvey karena hal sbb: 1.Untuk memonitor sumur, bagaimana
inklinasi dan arah untuk directional well dan kalau menyimpang jauh perlu diperbaiki.
Pada sumur vertikal survei bisa memberikan hasil apakah sumur tetap lurus atau jadi
2. Untuk mencegah sumur yang sedang dibor menubruk sumur disebabkan terutama
pemboran dari satu platform.(Unocal
melakukannya dan platformnya terbakar 1998).
(close approach analkysis dilakukan)
3. Untuk menentukan berapa jumlah orientasi yang diperlukan untuk menempatkan
4. Untuk mendapatkan data dimana letak
dasar sumur dalam hal TVD, MD, inklinasi dan directionnya.
Alat yang tersedia banyak, antara lain
magnetic single-shot dan multishot, serta gyroscope.
Peralatan ini bisa dijatuhkan dari atas atau dapat diturunkan dengan wireline sampai
pada non-magnetic drill collar (biasanya dari K-Monel).
Gyroscope juga dipakai dan tidak perlu
Magnetic Single Shot
Alat ini mengukur secara bersamaan inklinasi dan direction. Pada alat ini ada kartu
bergambarkan kompas dan alat pendulum. Kompas ini mempunyai gambar 360o.
Dari pendulum akan didapat inklinasi dan dari kompas magnit akan didapatkan direction.
Gb. 10 memperlihatkan skematik alat ini dan hasil surveynya
Magnetic single shot diturunkan melalui wireline atau dijatuhkan dari permukaan dimana diatas bit telah diberi tempat
“mendarat”.
Hasil survey dipotret dengan kamera lalu film itu diangkat keatas bersama peralatannya dan di proses dan bisa dibaca inklinasi maupun directionnya
Gambar 11 adalah contoh langsung
pembacaan hasil survey single shot ini.
Karena pada single shot sebetulnya diukur berdasarkan medan magnit bumi di Utara yang tidak tepat di Utara, maka perlu
dikoreksi untuk lokasi pemboran tsb.
Misalnya kalau meleset 4o maka kita juga
harus mengoreksi balik 4o.
Pembacaan dengan single shot harus dilakukan di non-magnetic drill collar.
Magnetic Multishot
Alat ini dasarnya seperti single shot, tetapi
pengambilan foto dilakukan berkali-kali pada interval 15 sampai 20 detik dengan
multiframe camera atau kameranya diganti ke movie camera.
Peralatan inilah yang menjadi alat untuk
MWD sekarang dengan downhole memory. Seperti single shot diperlukan non-magnetic drill collar untuk menggunakan alat ini. Gb. 12 memperlihatkan multishot ini.
Gb. 12. Peralatan Multishot(Eastman Christensen).
Gyroscope
Gyroscope mengukur kompas tanpa menggunakan magnit bumi .
Karena itu bisa digunakan tanpa
non-magnetic drill collar dan bisa merecord di drill pipe, drill collar, casing dll.
Drift angle diukur dengan cara
biasa.Gyroscope yang berputar selalu akan miring kearah tertentu terhadap gravity dan putaran bumi. Dan ini sebagai referensi.
Alat ini diturunkan ke lubang dan berhenti sebentar untuk melakukan pengukuran.
Peralatan ini sering dipakai untuk survey
kalau diragukan hasil survei selama pemboran dan setelah dipasang casing akan dilakukan
survey lagi.
Gambar 13 memperlihatkan skematik peralatan ini.
Steering Tool MWD
Steering tool mengukur drift, direction dan tool face (menghadapnya alat selama
pemboran) selain mungkin akan mengukur Gamma ray, resistivity, neutron log, density log dll.
Untuk pengukur drift angle dan direction tetap dengan prinsip modified multishot yang
diubah ke digital dan bisa dikirim ke permukaan datanya.
Selain itu steering tool juga mengukur torque di bit dll.Peralatan ini bisa menggunakan
kabel atau pada saat ini sudah umum
digunakan mud pulse untuk mengirim data ke permukaan.
Gb. 14. Suatu Skematik dan Dimensi Pada Steering
Pada steering tool ini terdapat turbine
generator atau baterai untuk mencatat data yang akan dikirimkan ke permukaan dengan peralatan seperti pada Gambar 15.
Peralatan ini mempunyai mud pulser yang mengirimkan data dengan high-frequency pressure pulses pada kolom lumpur dengan menggunakan tekanan diferensial antara
Gb. 15. Pulsar Unit (Halliburton).
Tabel 1 memperlihatkan data yang diperoleh oleh LWD (Logging While Drilling) pada saat ini. Beberapa data disini memerlukan adanya lumpur cair.
LWD adalah pengembangan dari MWD dan diperuntukkan pemboran modern pada saat ini.
Dengan peralatan ini maka logging tidak
terlalu penting untuk dilakukan lagi terutama untuk sumur development.
Kemungkinan untuk gagal logging dapat
dikurangi walaupun kalau alat ini terjepit dan tertinggal di sumur maka akan mahal bisa
sekitar $600,000. Tetapi ini bisa ditanggulangi oleh asuransi. Tabel 2 memperlihatkan
Tabel 3 memperlihatkan parameter operasi untuk LWD ini.
Dari waktu ke waktu dan setiap service Co. akan mempunyai specifikasi sendiri.
Beberapa alat akan sensitif terhadap lost
circulation material dan harus dirundingkan dengan Service Co.nya.
Istilah MWD digunakan untuk pengukuran parameter yang berhubungan dengan drift angle dan direction.
Sedangkan LWD adalah untuk menggantikan pengukuran logging, seperti resistivity log,
IV. BOTTOM-HOLE ASSEMBLY(BHA) BHA atau Bottom Hole Assembly adalah
peralatan bagian bawah dari drill string yang digunakan untuk membuat drift angle,
meningkatkan atau memantapkan sudut tsb
untuk tangent section (inklinasi konstant) atau menurunkan kembali drift anglenya (pada S type).
BHA ini untuk directional well dan horisontal well mungkin sama.
Sebagai contoh pada masa lalu peralatannya adalah:
1. Built-up Section: Bit/near bit stabiliser,/dua
atau tiga non-magnetic DC/stabiliser/ DC/stabiliser/3 DC/stabiliser/
DC seperlunya/heavy walled DP (HWDP)/ drill pipe.
2. Tangent (locked in) Section: Bit/near-bit sub/non-magnetic Drill Collar/
stabiliser//DC/stabiliser/DC/stabiliser/
3 DC/stabiliser/DC seperlunya/HWDP/DP
3. Drop-off Section (balik ke vertikal):
Bit/non-magnetic DC /DC /stabiliser / DC/stabiliser/ 3DC /stabiliser /
Type lain adalah dengan packed-hole
assembly, yang dilakukan dengan prinsip ada dua tempat kontak yang mengikuti kurva
yang tajam.
Kalau ada titik kontak, akan terjadi garis lurus.
Gambar 16. Prinsip Packed BHA Bahwa Tiga Titik Kontak Akan Lurus Dan Kalau
Maka diperlukan tiga stabilizer dekat bit bila ingin menstabilkan sudut inklinasi (tanpa
BUR=build up rate).
Sedangkan untuk BUR diperlukan hanya dua stabiliser.
Type lain untuk mengembalikan sudut ke vertikal adalah dengan pendulum assembly.
Selain BHA diatas, pada saat ini telah
digunakan downhole motor, dimana daya
putar diberikan oleh sirkulasi lumpur.
Downhole motor tsb yang sekarang
berkembang ke steerable system mempunyai dua cara:
1. Sliding Mode, dimana pada saat tsb drill string tidak dirotasikan, pemboran karena putaran dari motor dan sudut inklinasi akan terjadi selama pemboran dengan terus
meningkat.
2 Rotary Mode, dimana drill string dirotasikan dan dengan ini maka inklinasi lubang tak akan berubah (note: Karena bit agak meleset
arahnya terhadap poros maka akibatnya lubang berdiamater lebih besar sedikit.
Tabel 4. Perbandingan Relatif Kesulitan Pemboran Directional/Horisontal21.
Pola Pemboran Tingkat Kesulitan Biaya % Kenaikan
Vertikal standard 0
Directional
Satu belokan (single bend) mudah +25
Dua belokan (double bend) Agak sulit +50
Komplex Sulit +100
Extended Reach Sulit ke sulit sekali +150
Sudut besar Sulit +200
Slant Lumayan Sulit +50
Horisontal Long radius Sulit +200
Short Radius Sulit +200
