DESAIN SELUBUNG PIPA SUMUR EKSPLORASI
“PASUKAN TERBANG – 01” PERTAMINA HULU ENERGI
TUBAN EAST JAVA
LAPORAN KERJA PRAKTIK
Oleh:
BERNARD BILLYANDI TAMPUBOLON
101316141
PROGRAM STUDI TEKNIK PERMINYAKAN
FAKULTAS TEKNOLOGI EKSPLORASI DAN PRODUKSI
UNIVERSITAS PERTAMINA
JAKARTA
2019
i
LEMBAR PERSETUJUAN LAPORAN KERJA PRAKTIK
Judul Kerja Praktik : Desain Selubung Pipa Sumur Eksplorasi
“Pasukan Terbang – 01” Pertamina Hulu
Energi Tuban East Java
Nama Mahasiswa
: Bernard Billyandi Tampubolon
Nomor Induk Mahasiswa
: 101316141
Program Studi
: Teknik Perminyakan
Fakultas
: Teknologi Eksplorasi dan Produksi
Tanggal Seminar
: 04 Oktober 2019
Jakarta,
MENYETUJUI
Pembimbing Instansi
Pembimbing Program Studi
Riko Meidiya Putra
NIP
Raka Sudira Wardana
NIP
ii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan karunia-Nya lah sehingga mahasaiswa dapat menyelesaikan laporan kerja praktik di PT. Pertamina Hulu Energi Tuban East
Java-Randugunting (PHE TEJR) dengan baik.
Laporan ini disusun untuk melengkapi persyaratan dalam meyelesaikan kerja praktik bagi mahasiswa program studi Teknik Perminyakan Universitas Pertamina. Dalam menyelesaikan laporan ini, penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada:
1. Orang tua (ibu dan Ayah) serta saudara dalam doa dan dukungannya selama menjalankan pendidikan.
2. Dosen universitas Pertamina khusunya Pak Agus Astra yang telah menolong dan melancarkan serta memberi arahan selama kerja praktik
3. Mba Weny Astuti dan Mas Raka Wardana atas bimbingannya mulai dari persiapan Kerja praktik hingga penyusunan laporan.
4. Teman-teman kerja praktik atas dukungan dan semangatnya.
5. Bapak Riko Medya Putra dan Bapak Dhony Afriyanto selaku pembimbing kerja praktik di PHE TEJR
6. Bapak-bapak dan ibu-ibu di divisi pengeboran dan well service yang telah membantu memberikan banyak ilmu
7. Pihak-pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu.
Mahasiswa menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan laporan ini, sehingga penulis sangat terbuka terhadap kritik dan saran terhadap penyajian data dan penyampaian informasi. Atas perhatiannya saya ucapkan terima kasih.
Jakarta, Mei 2019
iii DAFTAR ISI
LEMBAR PERSETUJUAN LAPORAN KERJA PRAKTIK ... Error! Bookmark not defined. KATA PENGANTAR ... Error! Bookmark not defined. DAFTAR ISI ... Error! Bookmark not defined.
DAFTAR TABEL ... iii
DAFTAR GAMBAR ... 1i 1.1. Latar Belakang ... 2
1.2. Tujuan ... 2
1.3. Tempat dan Waktu Pelaksanaan ... 3
BAB II PROFIL PERUSAHAAN... 1
2.1. Sejarah Perusahaan ... 1
2.2. Visi dan Misi Organisasi ... 1
2.2.1. Visi ... 1
2.2.2. Misi ... 1
2.3. Alamat Organisasi ... 1
2.4. Penempatan Peserta Kerja Praktik ... 1
BAB III KEGIATAN KERJA PRAKTIK... 1
3.1. Rangkaian Kegiatan Kerja praktik ... 1
3.1.1. Wellhead Pressure Test ... 1
3.1.2. Inspeksi Rig ... 1
3.2. Rangkaian Tugas Khusus Kerja Praktik ... 1
3.2.2. Formation Pressure ... 1
3.2.3. Casing Diagram ... 1
3.2.4. Evaluasi Desain ... 1
3.2.5. Stress Check ... 14
BAB IV HASIL KERJA PRAKTIK ... 19
4.1. Analisa data sumur percobaan (offset well) ... 19
4.2. Desain Casing Sumur Eksplorasi “Pasukan Terbang – 01” ... 19
iv
4.4. Presentasi Hasil Kerja Praktik ... 19
BAB V TINJAUAN TEORITIS ... 20
5.1. Casing Design ... 20
5.1.1. Prediksi Tekanan Pori dan Rekah Formasi ... 20
5.1.2. Kick Tolerance ... 20
5.2. Casing Grade ... 21
5.2.1. Internal Pressure Loads ... 21
5.2.2. External Pressure Loads ... 23
BAB VI KESIMPULAN dan SARAN ... 24
6.1. Kesimpulan ... 24
v DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Wilayah Kerja PHE Tuban East Java ... 4
Gambar 3.1. Wellhead Configuration ... 5
Gambar 3.2. Wellhead 13-3/8” dan 9-5/8” ... 5
Gambar 3.3. Gas Separator dan Rig Floor ... 6
Gambar 3.4. Foto Pribadi di Dalam Dog House ... 6
Gambar 3.5.Pore and Fracture Pressure ... 8
Gambar 3.6. Casing Setting Depth Based on Pore and Fracture Pressure ... 8
Gambar 3.7. Casing Diagram ... 9
Gambar 3.8.Design Parameters 13-3/8” Intermediate Casing ... 14
Gambar 3.9. Initial Conditions 13-3/8” Intermediate Casing ... 14
Gambar 3.10. Burst Loads Parameters 13-3/8” Intermediate Casing ... 15
Gambar 3.11. Collpase Loads Parameters 13-3/8” Intermediate Casing ... 16
Gambar 3.12. Axial Loads Parameters 13-3/8” Intermediate Casing ... 17
1
BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang
Kerja praktik adalah salah satu mata kuliah wajib dalam kurikulum Program Studi Teknik Perminyakan Fakultas Teknologi Eksplorasi dan Produksi Universitas Pertamina, dengan bobot SKS sebanyak 2(dua) Satuan Kredit Semester (SKS). Tujuan utama dari kegiatan kerja praktik adalah untuk meningkatkan kemampuan dalam mengaplikasikan ilmu pengetahuan, sekaligus media untuk melihat kondisi sebenarnya yang terjadi di lapangan.
Sebagai salah satu bentuk kerjasama yang dijalin antara Perusahaan dan Institusi Perguruan Tinggi dibidang industri migas, kerja praktik akan memberikan kesempatan kepada mahasiswa untuk dapat memahami proses bisnis yang dilakukan oleh perusahaan, dengan harapan mahasiswa Teknik Perminyakan dapat belajar untuk meningkatkan Pemahaman dari segi keilmuan maupun segi keterampilan dasar, seperti berpartisipasi aktif dalam mengamati dan atau menganalisa data produksi dibawah pengawasan industri terkait. Kerja praktik juga akan memberikan pemahaman kepada mahasiswa mengenai konsep-konsep non-akademis maupun non-teknis melalui komunikasi yang baik dalam keterlibatannya untuk menangani suatu masalah, agar kedepannya mahasiswa dapat menjadi sarjana Teknik Perminyakan yang berkualitas, profesional serta memiliki kemampuan analisa yang baik.
Berdasarkan kondisi yang ada, mahasiswa melakukan kerja praktik dengan pemilihan tema mengenai desain selubung pipa (casing) pada salah satu sumur eksplorasi Pertamina Tuban East Java. Ketersediaan sarana dan pekerjaan yang sementara berlangsung di perusahaan adalah alasan utama mahasiswa memilih topik tersebut. Diharapkan dari tema yang dipilih, mahasiswa dapat memperoleh pengetahuan yang lebih baik dari pengalaman kerja terhadap kasus nyata yang terjadi dilapangan. 1.2. Tujuan
Sebagai bentuk kesungguhan dalam melakukan kerja praktik di perusahaan, mahasiswa tentunya akan berusaha untuk aktif dalam kegiatan kerja praktik, agar dapat memenuhi beberapa tujuan yang sudah direncanakan, diantaranya:
1. Mengetahui gambaran umum mengenai profil perusahaan, termasuk rutinitas rapat yang dilakukan dalam rangka penyusunan rancangan pemboran sumur eksplorasi “Pasukan Terbang – 01”. 2. Memperoleh pengetahuan yang lebih praktikal dan sistematis dari desain sumur eksplorasi
termasuk penggunaan software dalam analisa trajectory dan desain selubung pipa (casing) pada sumur eksplorasi “Pasukan Terbang – 01”.
3. Sebagai sarana untuk mengamati, membandingkan, menganalisa dan atau mengaplikasikan pengetahuan teoritis mengenai desain casing pemboran yang diperoleh dari proses perkuliahan dengan keadaan sebenarnya dalam dunia industri migas.
4. Memenuhi syarat kelulusan dari kurikulum yang ditetapkan oleh Program Studi Teknik Perminyakan Universitas Pertamina.
2 1.3. Tempat dan Waktu Pelaksanaan
Tempat Kerja Praktik : PT. Pertamina Hulu Energi Tuban East Java-Randugunting
JL TB Simatupang Kav 88 Perkantoran Hijau Arkadia Tower D lantai 11 Kel Kebagusan Kec Pasar Minggu, Jakarta Selatan
3
BAB II PROFIL PERUSAHAAN 2.1. Sejarah Perusahaan
Pertamina Hulu Energi Tuban East Java (PHE - TEJ) merupakan salah satu Kontraktor Kontrak Kerja Sama (KKKS) minyak dan gas bumi (Migas) yang berlokasi di Provinsi Jawa Timur.
Berdasarkan UU No. 8 Tahun 1971 yang mengatur tentang kebijakan penanganan eksplorasi hasil sumber daya alam khususnya tentang perusahaan tambang minyak dan gas bumi, maka pada tanggal 29 Februari 1988 Trend International Ltd menandatangani kontrak bagi hasil dengan Pertamina, sehingga terbentuklah Joint Operating Body Pertamina-Trend Tuban. Masa kontrak dengan pemerintah di Blok Tuban ini adalah 30 tahun dengan Wilayah Kuasa Pertambangan meliputi 6 kabupaten yaitu Kabupaten Tuban, Bojonegoro, Lamongan, Gresik, Sidoarjo dan Mojokerto dengan Luas 1.478 km2.
Pada tanggal 31 Agustus 1993 berdasarkan Surat Keputusan Direktur Utama Pertamina tentang persetujuan konsesi peralihan kontraktor dari Trend East Java ke Santa FE Energy Resources Java Ltd, JOB Pertamina-Trend Tuban beralih menjadi JOB Pertamina-Santa Fe Tuban.
Berdasarkan SK Direktur Pertamina No. 620/C00000/2001-SI tanggal 2 Juli 2001 tentang peralihan Kontraktor Kontrak Kerja Sama (KKKS) dari JOB Pertamina-Santa FE Tuban beralih lagi menjadi JOB Pertamina-Devon Tuban. Pada tanggal 4 Juli 2001 TMT 1 Juli 2002 terjadi peralihan perusahaan kembali dari JOB Pertamina-Devon Tuban menjadi JOB Pertamina-PetroChina East Java berdasarkan Surat Direktur Utama Pertamina No. 553/C00000/2002- SI tanggal 27 Juni 2002 dan No. 562/C00000/2002.
Dengan menggunakan teknik modern, gambaran lengkap mengenai cadangan minyak di Blok Tuban berhasil diperoleh dan setelah mengalami masa yang kurang menggembirakan, akhirnya cadangan minyak ditemukan di Lapangan Mudi pada tahun 1994 dan diproduksi pada bulan Desember 1997. Selanjutnya minyak dialirkan dari ke kapal penyimpanan minyak terapung + 20 kilometer lepas pantai melalui pipa bawah tanah dan laut.
Berdasarkan Keputusan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia No.1793.K/MEM/2018 pada Tanggal 13 April 2018 Wilayah Kerja Tuban diserahkan ke PT PHE Tuban East Java dengan skema Gross Split.
Berdasarkan Surat Menteri Energi Dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia No. 2800/13.MEM.M/2018 perihal Penetapan Operator Baru Lapangan Unitisasi Sukowati Fasilitas Produksi CPA Mudi dan FSO Cinta Natomas ditetapkan bahwa PT Pertamina EP sebagai operator baru untuk lapangan Unitisasi Sukowati fasilitas produksi CPA Mudi dan FSO Cinta Natomas, sedangkan area operasi PT PHE Tuban East Java Area operasi PHE - adalah lapangan Mudi (Tuban) juga terdapat Lapangan Sumber, Lengowangi & South Bungoh (Gresik), Gondang (Lamongan) serta Sumber (Tuban) dan Mudi Office sebagai Kantor Lapangan.
4
Gambar 2.1. Wilayah Kerja PHE Tuban East Java 2.2. Visi dan Misi Organisasi
2.2.1. Visi
Menjadi perusahaan minyak dan gas bumi kelas dunia yang terkemuka di Indonesia 2.2.2. Misi
Melaksanakan pengelolaan operasi usaha sektor minyak dan gas bumi secara professional untuk memberikan manfaat dan nilai tambah yang maksimal bagi stakeholders.
2.3. Alamat Organisasi
Alamat Kantor Jakarta : Jl. TB Simatupang Kav 88 Perkantoran Hijau Arkadia Hijau Arkadia Tower D lantai 11 Kel Kebagusan Kec Pasar Minggu Jakarta Selatan
Telp : 02129547000
Alamat Kantro Lapangan : Jl. Lingkar Pertamina Ds. Rahayu Kec. Soko Kab Tuban 62372
Telp : 0356811911
Fax : 0356881955
2.4. Penempatan Peserta Kerja Praktik
Dalam pelaksanaan kerja praktik mahasiswa ditempatkan didivisi pemboran dan kerja ulang sumur, yang ikut membantu dalam penyusunan rencana pemboran “Sumur Pasukan Terbang- 01”. Mahasiswa juga berkesempatan untuk mengikuti berbagai kegiatan termasuk diskusi/rapat yang berhubungan dengan kegiatan pemboran dan sekaligus berkaitan dengan topik kerja praktik.
5
BAB III KEGIATAN KERJA PRAKTIK 3.1. Rangkaian Kegiatan Kerja praktik
Dalam melaksanakan kerja praktik, mahasiswa diberikan kesempatan oleh perusahaan untuk dapat mengikuti beberapa kegiatan terkait dengan persiapan pemboran sumur eksplorasi “Pasukan Terbang - 01”, diantaranya adalah Inspeksi Rig dan Wellhead Pressure Test.
3.1.1. Wellhead Pressure Test
Pada hari kamis, tgl 16 Mei 2019, mahasiswa berkesempatan untuk mengikuti pengamatan pressure test yang dilakukan di werehouse PT. Mulia Graha Abadi. Dalam kegiatan ini mahasiswa ditunjukkan cara pressure test menggunakan metode hydrotest sesuai dengan standard API 6A 20th Edition pada setiap section antara lain casing head, casing spool, tubing spool, serta X-Mas tree. Diakhir kegiatan, mahasiswa juga berkesempatan untuk mengikuti witness test report mendampingi pembimbing kerja praktik.
Gambar 3. 1.Wellhead Configuration
(Dokumentasi PHE TEJ tanggal 23 Mei 2019)
Gambar 3. 2. Wellhead 13-3/8" dan 9-5/8"
(Dokumentasi Wellhead Pressure Test tanggal 16 Mei 2019)
Tester Plug Combinat Tools 11”
Wear Bushing 11”
Tester Plug Combinat Tools 13 5/8”
Wear Bushing 13 5/8”
Tester Plug C ombinat Tools 21 1/4”
Wear Bushing 21 1/4”
20” Casing (SOL) 13 3/8” Casing
9 5/8” Casing 3 1/2” Tubing
6 3.1.2. Inspeksi Rig
Pada hari Kamis, tgl 18 Juli 2019, mahasiswa berkesempatan untuk mengikuti inspeksi Rig 1500 Hp, di Cipondoh Tanggerang Banten. Dalam kegiatan tersebut, mahasiswa ikut mengamati function test
yang dilakukan untuk setiap bagian-bagian dari rig dengan lama waktu pengujian berkisar 10 - 15 menit untuk setiap satu komponen rig. Hasil pengujian menunjukkan bahwa rig berada dalam kondisi baik dan siap untuk digunakan dalam pemboran sumur eksplorasi “Pasukan Terbang – 01”.
Gambar 3. 3. Gas Separator dan Rig Floor
(Dokumentasi PHE TEJ tanggal 18 Juli 2019)
7 3.2. Rangkaian Tugas Khusus Kerja Praktik
Dalam pelaksanaan kerja praktik, mahasiswa diberikan kesempatan untuk melakukan tugas khusus, yaitu mendesain casing pada sumur eksplorasi “Pasukan Terbang - 01”.
3.2.1. Alur Kerja Desain Casing
Casing setting depth
menggunakan Software Landmark
Evaluasi peletakan casing berdasarkan
perhitungan kick tolerance dan drilling
hazard
Perhitungan kemampuan Casing
dalam menahan
Burst, Collapse, dan
Axial load
Input :
- Data titik kedalaman casing berdasarkan plot tekanan pori dan dan rekah formasi
Input Kick Tolerance:
- Data kedalaman casing, LOT, MW berdasarkan tekanan pori, Hole angle, ukuran BHA, kick intensity, influx gradient
dan annular back pressure serta choke operator error
Input : - Burst Load,
asumsi : Gas kick, Displacement to gas, Fracture @shoe with gas gradient above, Lost return with water, Surface protection (BOP), Pressure test, Green cement, pressure test Drill ahead, Tubing leak (when production loads), Stimulation surface leak (when production loads),Injection down casing (when production loads)
- Collapse Load,
asumsi : Lost return with mud drop, Cementing, Drill ahead
- Axial Load,
asumsi : Overpull force, dan Green cement pressure test
Desain casing sumur ekplorasi “Pasukan Terbang - 01” Formation pressure Evaluasi berhasil? Yes No
8 3.2.2. Formation Pressure
Gambar 4.3 menunjukkan program kedudukan casing pada sumur eksplorasi “Pasukan Terbang - 01” yang dilakukan berdasarkan analisa tekanan pori dan rekah formasi (Gambar 4.2), dengan mempertimbangkan parameter seperti kick tolerance dan drilling hazard. Adapun besar densitas lumpur yang digunakan juga didasarkan pada profil dari tekanan pori dan rekah formasi, dengan pertimbangan terhadap hole stability terutama pada interval zona breakouts di kedalaman ±2300 - 7700 ftTVD, yang dikhawatirkan sangat rentan mengalami keruntuhan.
Gambar 3.5. Pore and Fracture Pressure
(Dokumentasi PHE TEJ tanggal 25 Juli 2019)
Gambar 3.6. Casing Setting Depth Based onFormation Pressure
9 3.2.3. Casing Diagram
Data kedalaman yang digunakan dalam peletakan casing berpatokan terhadap ketinggian dari kelly bushing, sebesar 623 ftTVD diukur dari permukaan air laut (Mean Sea Level).
10 3.2.4. Evaluasi Desain
Evaluasi desain casing pemboran sumur eksplorasi “Pasukan Terbang - 01” dilakukan dengan mempertimbangkan drilling hazard dan jumlah dari kick tolerance.
3.2.4.1. Tabel 4.1.Casing Design Consideration
Casing Setting Depth Consideration
30" ±0-100 ft MD/TVD
Mengacu pada pengujian tanah, casing shoe 30” di letakkan pada kedalaman 100 ft, karena lapisan tanah dinilai sudah cukup keras setelah kedalaman 11 meter (36 ft).
20" ±0-2600 ftMD/TVD
Berdasarkan analisa geomekanik Casing shoe 20” di letakkan pada kedalaman 2600 ft untuk mengamankan formasi yang telah di bor dari kedalaman breakout dan proses pengeboran baru memasuki awalan formasi ngrayong dengan nilai fracture gradient yang relatif kecil, sehingga belum ditemukan
hazard atau concerns yang membahayakan
13-3/8"
±0-3842 ftMD atau ±0-3823 ftTVD
Berdasarkan analisa geomekanik, casing shoe 13-3/8” diletakkan pada kedalaman ±3842 ftMD / 3823 ftTVD sebelum melewati zona overpressure, yang membutuhkan densitas lumpur pemboran yang disesuaikan dengan kondisi serbuk bor (cutting).
Casing shoe 13-3/8” tidak diletakkan pada kedalaman melewati zona overpressure
karena adanya masalah pada surface equipment dimana wellhead yang digunakan tidak dapat mengakomodir tekanan pada kedalaman tersebut.
Berdasarkan analisa cutting menggunakan tes XRD, claystone yang banyak mendominasi litologi batuan dari formasi yang dilalui memiliki mineral-mineral clay (smectite) yang sangat mudah mengalami
swelling (peningkatan ukuran). Potensi dari masalah ini diperkirakan akan sering terjadi, maka dalam program pemboran dianjurkan untuk melakukan wiper trip, dan penyediaan
11
Casing Setting Depth Consideration
yang dapat digunakan untuk menangani masalah ini.
Analisa geomekanik sumur referensi menunjukkan potensi terjadinya loss circulation akibat dari adanya patahan pada kedalaman ±3400 ftTVD. Sehingga penanganan dari masalah ini akan ditentukan berdasarkan kondisi actual dari tipe loss yang terjadi (full loss circulation or partial loss circulation).
Estimasi densitas lumpur yang digunakan berkisar 10 – 14,4 ppg.
9-5/8"
±0-7906 ftMD atau ±0-7725 ftTVD
Casing shoe 9-5/8” diletakkan pada kedalaman 8171 ftMD / 7991 ftTVD, atau 60 ft diatas formasi Tuban untuk melindungi lubang bor dari formation caving yang terjadi akibat perbedaan karateristik batuan antara formasi Ngrayong dan formasi Tuban. Kontrol dari operasipemboran ketika cutting
yang terangkat ke permukaan menunjukkan perbandingan 50% shalestone dan 50%
carbonate.
Dari beberapa sumur percobaan ditemukan bahwa formasi memiliki kandungan H2S dan CO2 yang tinggi, yaitu sekitar 2 - 4% pada interval kedalaman 7000 - 9000 ftTVD.
7"
±7806- 8825 ftMD atau 7625-8825 ftTVD
Casing 7” digunakan untuk mengamankan zona target pada formasi Tuban yang dianggap potensial untuk kemudian dilakukan komplesi dan perforasi sumur.
3.2.4.2. Kick Tolerance
Perhitungan kick tolerance dilakukan untuk memvalidasi kedudukan casing dengan merujuk pada standar perusahaan yang mana untuk lubang dengan ukuran lebih besar dari 8-1/2” volume kick tolerance minimum sebesar 50 bbl.
Calculation (17,5” hole section)
Annular capacity around BHA : (Hole size2 – BHA OD2)/1029,4 : (17,52 – 9,52)/1029,4
12
Safety Margin : Annular back pressure at SCR + Choke Operator Error
: 50 + 100
: 150 psi
Leak off pressure at : LOT * 0,052 * last casing shoe(20” casing)
weak point
: 14,2 * 0,052 * 2600 ftTVD
: 1920 psi
Revised max allowable : Leak off pressure at weak point – (MW * 0,052 * pressure last casing (Pmax/MASICP) (taking into account safety margin) shoe) – safety margin
: 1920 – (8,5 * 0,052 * 2600) – 150
: 621 psi
Underbalance due to : kick intensity * 0,052 * current hole depth kick itensity
: 0,5 * 0,052 * 3823 ftTVD
: 99,4 psi
Dapat dilihat bahwa, ketika sumur berada dalam kondisi underbalance akibat adanya influx (99,4 psi), formasi yang berada tepat dibawah casing shoe tidak akan mengalami kerusakan karena MASICP lebih besar dibanding underbalance pressure (621 > 99,4 ). Dari kondisi ini juga diketahui bahwa gas yang akan masuk mengisi lubang bor harus memiliki tekanan sebesar 521,6 psi tepat sebelum fracture
terjadi pada formasi dibawah casing shoe.
Formation pressure : If swabbed (induced) kick = “no”;
(MW + Kick intensity) * 0,052 * current hole depth (TVD) : If swabbed (induced) kick = “yes”;
MW * 0,052 * current hole depth(TVD)
: (8,5 + 0,5) * 0,052 * 3823 ftTVD
: 1789 psi
Maximum allowable influx : [(Pmax – (formation pressure – (MW * 0,052 * hole depth height Current in open hole (TVD)] / [(MW * 0,052) - influx gradient
(Hmax)
: [(391 – (1789 – (8,5 * 0,052 * 3823)] / [(8,5 * 0,052) - 0,1 : 1524 ft
13
Maximum influx volume at : Hmax * [(annular capacity around BHA / COS Initial Shut-in Conditions (current hole angle * 𝝅/180)]
(Vmax)
: 1524 * (0,2098 / COS (17,92 * 𝜋/180))
: 336,11 bbl
Maximum influx volume with : Hmax * ((hole size2 – drillpipe2) / 1029,4) Influx at Weak point (Vwp)
: 1524 * ((17,52 – 52) / 1029,4) : 416,41 bbl
Converting this volume via : (Vwp * leak off pressure at weak point) / formation Boyle’s law pressure
: 416,41 * 1920 / 1789 : 446,82 bbl
Actual kick tolerance : MIN (Vmax;Converting this volume via Boyle’s law)
14 3.2.5. Stress Check
Stress check adalah perhitungan kapasitas properti mekanik dari casing yang diestimasi berdasarkan kemampuan dari grade casing yang dipilih dengan mempertimbangkan pengaruh dari beban burst, collapse dan axial.
3.2.5.1. Burst Loads
Gambar 3.8. Design Parameters 13-3/8” Intermediate Casing
(Dokumentasi Landmark tanggal 25 Juli 2019)
Gambar 3.9. Initial Conditions 13-3/8” Intermediate Casing
15
Gambar 3.8, menunjukkan program perhitungan casing yang dilakukan dengan mengambil salah satu contoh analisa stress Check (Burst load) pada section 13-3/8” Intermediate casing, dengan input data yang dimulai dari mengasumsikan design parameters yang menunjukan besar safety factor dalam perhitungan berdasarkan ketentuan perusahaan. Kemudian, desain dilanjutkan dengan mengasumsikan kondisi awal dari data semen termasuk jumlah air yang ditambahkan dalam campuran cement slurry (Gambar 3.9).
Gambar 3.10. Burst Loads Parameters 13-3/8” Intermediate Casing
(Dokumentasi Landmark tanggal 25 Juli 2019)
Analisis perhitungan Burst Loads pada section 13-3/8” dilanjutkan dengan mengasumsikan parameter terburuk (worst case) yang dianggap memberikan pengaruh dalam pembebanan tekanan internal casing berdasarkan karekteristik formasi (Gambar 3.10). parameter - parameter ini diperoleh berdasarkan interpretasi dari kondisi sumur referensi (offset well).
16 3.2.5.2. Collapse Loads
Gambar 3.11. Collpase Loads Parameters 13-3/8” Intermediate Casing
(Dokumentasi Landmark tanggal 25 Juli 2019)
Analisis perhitungan mekanisme casing dalam menahan beban collapse diestimasi dari parameter yang mempengaruhi ketahanan casing yang diperoleh berdasarkan pengalaman pemboran sumur referensi. Gambar 3.11, menunjukkan desain limit yang digunakan merupakan asumsi terburuk (worst case) yang disesuaikan dengan karekteristik formasi. Salah satu parameter yang berpotensi sangat mungkin untuk terjadi adalah loss yang disebabkan oleh adanya zona fracture (patahan) yang mengakibatkan berkurangnya ketinggian lumpur dalam lubang bor. Dari gambar juga terlihat bahwa profil tekanan eksternal, yang menyebabkan beban collapse disebabkan oleh peningkatan gradient fluida sekaligus pore pressure.
17 3.2.5.3. Axial Loads
Gambar 3.12.Axial Loads Parameters 13-3/8” Intermediate Casing
(Dokumentasi Landmark tanggal 25 Juli 2019)
Pada saat casing dimasukkan ke dalam lubang bor, maka lumpur yang berada didalam lubang akan memberikan gaya apung terhadap casing, sehingga akan terdapat satu titik netral dari rangkaian
casing tersebut. Pada bagian bawah dari titik netral tersebut casing berada pada kondisi compression
sedangkan di bagian atas casing dalam kondisi tension. Gambar 3.12, menunjukkan perhitungan beban axial dalam desain casing 13-3/8” yang diasumsikan tidak dipengaruhi oleh peningkatan temperature yang signifikan (gradien temperature normal).Artinya, casing secara normal akan berada pada kondisi tidak mengalami thermal stress atau tegangan yang terjadi oleh karena temperatur tinggi. Hal ini menunjukkan bahwa casing relatif tidak mengalami pemuaian sehingga besar compression
akan relatif normal karena ekspansi casing yang tertahan oleh semen. Besar parameter yang digunakan dalam desain ini diperoleh dari data pemboran sumur referensi.
18 3.2.5.4. Triaxial Check
Parameter yang sebelumnya telah diasumsikan diawal desain dari burst, collapse dan axial load kemudian diplot untuk melihat sensitivitas beban triaxial. Plot ini menunjukkan batasan dari masing - masing parameter yang menunjukkan bahwa asumsi dari desain yang dilakukan tidak mengalami kendala, karena plot parameter masih berada dalam batas kurva beban triaxial.
Gambar 3.13Triaxial Check 13-3/8” Intermediate Casing
19
BAB IV HASIL KERJA PRAKTIK 4.1. Analisa data sumur percobaan (offset well)
Dari kerja praktik yang telah dilalui, mahasiswa memperoleh pengetahuan mengenai pengumpulan data yang digunakan sebagai referensi penyusunan desain casing sumur eksplorasi “pasukan Terbang – 01”, berdasarkan data casing pada sumur-sumur referensi (offset well) yang sebelumnya telah ada. Data sumur percobaan yang digunakan didasarkan pada kemiripan litologi yang dilalui. Beberapa data yang dinalisa diantaranya adalah data geomekanik termasuk prediksi terhadap tekanan pori dan tekanan rekah formasi.
4.2. Desain Casing Sumur Eksplorasi “Pasukan Terbang – 01”
Selama melaksanakan kerja praktik, mahasiswa memperoleh soft skill baru dalam mengoperasikan
software LANDMARK dalam perhitungan stress check, dengan input data kedalaman casing
berdasarkan tekanan pori dan tekanan rekah formasi. Software ini juga digunakan untuk membuat
layout dari trajectory sumur, titik kedalaman formasi, dan pemilihan ukuran casing. 4.3. Evaluasi Desain Casing Sumur Eksplorasi “Pasukan Terbang – 01”
Berdasarkan Standar operasional Perusahaan dalam menentukan titik kedalaman casing, mahasiswa memperoleh pengetahuan mengenai perhitungan kick tolerance yang kemudian dikombinasikan dengan informasi mengenai hazard pemboran, untuk selanjutnya digunakan sebagai acuan dasar dari evaluasi casing setting depth.
4.4. Presentasi Hasil Kerja Praktik
Bagian akhir dari rangkaian kerja praktik yang dilakukan mahasiswa selama berada di perusahaan, adalah presentasi hasil kerja praktik yang dilakukan sebanyak dua kali. Presentasi pada tahap pertama lebih merujuk pada evaluasi dan revisi yang perlu dilakukan terkait analisis data yang digunakan sebagai input perhitungan software Landmark. Sedangkan pada tahap ke dua adalah finalisasi hasil laporan yang telah direvisi sekaligus laporan mengenai hasil kerja praktik lapangan selama 1 minggu. Dari kegiatan ini mahasiswa memperoleh berbagai masukan terkait hal-hal penting yang perlu diperhatikan termasuk jumlah slide, gestur tubuh dan pilihan kata yang digunakan dalam presentasi.
20
BAB V TINJAUAN TEORITIS 5.1. Casing Design
Casing design dimulai dari casing setting depth yang dilakukan dengan mempertimbangkan tekanan formasi (pore and fracture pressure), serta kick tolerance.
5.1.1. Prediksi Tekanan Pori dan Rekah Formasi
Adalah tekanan yang diakibatkan oleh pori-pori batuan atau fluida yang terdapat didalamnya. Tekanan pori ini terjadi disebabkan oleh pembebanan pada lapisan batuan yang menyebabkan sebagian atau seluruh fluida yang terkandung didalamnya tidak dapat keluar. Sehingga secara tidak langsung akan ikut menanggung berat dari lapisan diatasnya. Prediksi dari pengukuran tekanan pori dapat menjadi patokan dalam desain casing, penentuan densitas minimum lumpur pemboran, serta membantu dalam memprediksi overpressure yang mungkin terjadi pada lapisan batuan di kedalaman tertentu.
Prediksi dari tekanan pori pada offset well dapat dilakukan melalui analisa kecepatan atau intepretasi dari data logging seperti accoustic log (Kumar, Ferguson, Ebrom, & Heppard, 2006).Akan tetapi nilai kecepatan yang diperoleh, tidak sepenuhnya menginterpretasikan tekanan yang sebenarnya, sebab sifat dari tekanan akan sangat bergantung pada faktor lain seperti porositas, densitas, litologi batuan,
poisson’s ratio, dan temperatur formasi. Sehingga, data pore pressure yang ada dari 3 sumur percobaan dibentuk dari komparasi resistivity log,sonic/accoustic log, serta density log.
5.1.2. Kick Tolerance
Kick tolerance merupakan parameter dasar dalam casing design yang didefinisikan sebagai volume maksimum dari gas yang dapat disirkulasikan keluar dari dalam lubang tanpa adanya fracture pada zona terlemah dibawah casing shoe (Ohara,1996). Besar densitas lumpur (ppg) yang digunakan dalam perhitungan kapasitas volume kick tolerance harus ekuivalen terhadap pore pressure
disepanjang lubang bor, karena besar pore pressure dalam hal ini tidak digunakan untuk melawan
breakouts atau menjaga hole stability pada lubang bor, melainkan diestimasikan sebagai minimum densitas lumpur yang digunakan untuk mencegah terjadinya kick.
21 5.2. Casing Grade
Secara umum casing grade didesain dengan mempertimbangkan load yang bekerja, seperti internal pressure load dan external pressure load.
5.2.1. Internal Pressure Loads
Internal pressure load adalah tekanan yang terdapat di dalam casing, yang dapat ditimbulkan oleh beberapa situasi, seperti burst, collapse, dan axial load.
5.2.1.1 Burst Load
Pada umumnya terjadi ketika lumpur yang digunakan memiliki densitas yang terlalu tinggi sehingga akan terjadi situasi dimana tekanan di dalam casing akan jauh lebih besar dibanding tekanan formasi. Hasil dari perhitungan ini bertujuan untuk melihat kemampuan casing dalam menahan tekanan internal agar tidak terjadi kegagalan, seperti pecahnya casing akibat hidrostatic pressure yang terlalu besar.
Burst terjadi pada beberapa case seperti gas kick, displacement to gas dll, (Mitchell,2006) Burst : Gas kick
Pada umumnya parameter ini digunakan sebagai asumsi yang akan sering terjadi ketike pemboran dilanjutkan pada section yang lebih dalam. Asumsi ini digunakan untuk merepresentasikan kemampuan casing untuk menahan tekanan yang ditimbulkan ketika mensirkulasikan gas keluar dari lubang bor tanpa adanya fracture pada zona terlemah dibawah casing shoe, dan parameter ini juga yang kemudian menjadi landasan dari perhitungan kick tolerance dalam evaluasi kedudukan casing. Apabila tekanan yang ditimbulkan dari gas kick melebihi tekanan rekah, maka volume dari intensitas
kick yang dapat disirkulasikan akan berkurang dari volume maksimum, untuk mencegah terjadinya retakan pada casing shoe.
Burst : Displacement to gas
Pembebanan yang ditimbulkan oleh parameter ini disebabkan oleh keadaan dimana terdapat gas yang mengisi dan menggantikan lumpur didalam annulus saat proses sirkulasi. Sehingga tidak ada tekanan yang membantu menahan pembebanan internal didalam rangkaian casing.
Burst : Lost return with water
Pembebanan dengan asumsi ini dilakukan melalaui injeksi air dari permukaan untuk mengisi annulus
dengan tujuan mengurangi surface pressure sehingga profil tekanan yang terjadi menunjukkan
gradient freshwater yang diasumsikan melambangkan kondisi dari suplai barite yang berkurang ketika proses well control dilakukan.
Burst : Surface protection (BOP)
Rangkaian casing kecuali liner yang dipasang sepanjang pemboran akan diuji ketahanannya ketika terjadi pembebanan yang ditimbulkan dari adanya tambahan tekanan oleh BOP yang bertujuan untuk mencegah blow out di permukaan ketika well control dilakukan dengan estimasi besar tekanan permukaan dihitung berdasarkan asumsi “lost return with water”.
22 Burst : Pressure test
Pengujian ini bertujuan untuk menghitung kemampuan casing saat menahan pembebanan internal, dan mengukur kualitas semen, serta kekuatan formasi ketika leak off test dilakukan. Pengujian tekanan dapat dilakukan dengan 2 cara, dimana besar tekanan uji akan dibuat sama dengan maksimum skenario burst design, atau sebesar 85% dari internal yield pressure dari rangkaian casing
yang digunakan (NPD, December 1991).
5.2.1.2. Collapse Load
Pada umumnya kondisi ini terjadi ketika lumpur yang digunakan memiliki densitas yang terlalu rendah sehingga akan terjadi situasi dimana tekanan di dalam casing akan jauh lebih kecil dibanding tekanan formasi. Konsekuensi dari situasi ini menyebabkan casing akan mengalami kegagalan, salah satunya akibat dari mengecilnya diameter casing pada kedalaman tertentu yang disebabkan oleh tekanan formasi yang menekan ke seluruh permukaan casing. Collapse terjadi pada beberapa case seperti,
cementing, lost return with mud drop, dan running in hole, (Mitchell,2006). Collapse :Cementing
Proses penyemenan lubang bor dapat melambangkan tekanan internal dan eksternal dari rangkaian casing. Besar beban internal dari proses penyemenan didasarkan pada gradient fluida ketika proses pemompaan semen yang menggantikan keseluruhan volume dari lumpur yang tersirkulasi keluar dari lubang bor. Apabila besar densitas fluida saat proses sirkulasi menjadi lebih kecil maka tekanan hidrostatik yang ada tidak cukup signifikan untuk membantu casing dalam menahan pengaruh dari beban collapse. Sedangkan besar beban eksternal diindikasikan oleh densitas lead dan tail slurry dari semen yang memberikan tambahan beban collapse pada rangkaian casing, tetapi hanya bersifat sementara hingga semen tersebut mengering.
Collapse : Lost return with mud drop
Terdapat beberapa asumsi konservatif yang menunjukkan bahwa zona lost sering terjadi di kedalaman lebih dari 5000 ft pada TD section lubang selanjutnya, dimana volume lumpur yang hilang ke formasi ketika terjadi loss circulation akan mengakibatkan ketinggian lumpur berkurang, sehingga membuat tekanan hidrostatik lumpur akan ekuivalen terhadap pore pressure pada kedalaman tertentu yang menyebabkan casing shoe dikhawatirkan tidak cukup kuat dalam menahan tekanan formasi.
23
5.2.1.3. Axial Load
Beban axial adalah analisa yang menghitung kemampuan casing dalam menahan kompresi yang umum disebabkan oleh gradien temperatur yang tinggi, atau ketika casing pada bagian atas mengalami beban tension yang diakibatkan oleh berat rangkaian casing yang berada dibawahnya. Pada sumur eksplorasi “Pasukan Terbang - 01”, axial load terjadi pada saat kondisi overpull while running dan running in hole, (Mitchell,2006).
Axial : Overpull while running
Pembebanan ini terjadi di bagian permukaan dari rangkaian casing, dimana casing yang digunakan harus mampu menahan tekanan apabila casing ditarik ketika mengalami stuck selama proses pemasangan kedalam lubang bor. beberapa faktor yang perlu dipertimbangkan dalam mengaplikasikan tekanan ini diantaranya adalah, berat rangkaian casing, efek bouyancy pada ujung rangkaian, wellbore deviation dan ketahanan casing dalam mempertahankan bentuknya apabila terdapat beban tension yang signifikan mengurangi ketebalan pada casing bagian atas saat menahan keseluruhan berat dari rangkaian dibawahnya).
Axial : Running in hole
Besar kecepatan yang ditentukan akan merepresentasikan maksimum dari beban aksial saat proses pemasangan casing kedalam lubang bor. Beberapa faktor yang perlu dipertimbangkan dalam menentukan kecepatan pemasangan casing kedalam lubang bor diantaranya adalah berat rangkaian
casing, efek bouyancy diujung rangkaian, wellbore deviation, dan shock load yang disebabkan oleh perlambatan akibat penurunan kecepatan ketika running casing kedalam lubang. Rata –rata kecepatan yang digunakan ketika running casing sebesar 2 – 3 ft/sec, tetapi dalam perhitungan digunakan kecepatan sebesar 1 ft/sec dengan asumsi konstan, agar dapat meminimalisir dampak
shock load dari rangkaian casing. 5.2.2. External Pressure Loads
External pressure load adalah tekanan yang terdapat di luar casing, yang dapat ditimbulkan oleh gradien dari pore pressure, (Mitchell,2006).
Fluid gradients with pore pressure
Asumsi distribusi tekanan eksternal diluar casing dipengaruhi oleh gradient dari fluida (lumpur) dan gradient pore pressure yang akan terus meningkat seiring kedalaman dengan rata- rata densitas litologi sebesar 2,65 gr/cc. Adanya overpressure pada interval kedalaman ± 2700 hingga 7600 ftTVD membuat representasi perhitungan tekanan didalam casing harus lebih besar dari distribusi tekanan pada interval tersebut untuk mempertahankan kestabilan lubang bor.
24
BAB VI KESIMPULAN dan SARAN 6.1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengamatan yang telah dilakukan selama kegiatan kerja praktik, terdapat beberapa kesimpulan, diantaranya :
1. Intensitas kerja dan rutinitas rapat menjadi meningkat selama proses penyusunan rancangan program pemboran sumur eksplorasi “Pasukan Terbang – 01” yang membahas berbagai kebutuhan mulai dari
downhole dan surface equipment yang dibutuhkan termasuk proses penyelesaian masalah dari berbagai kendala yang dihadapi di lapangan.
2. Hasil desain casing menggunakan software Landmark menunjukkan bahwa analisa kick tolerance
memberikan hasil yang relatif sama dengan asumsi awal kedudukan casing berdasarkan plot tekanan pori dan rekah formasi.
3. Mahasiswa secara pribadi penting untuk meningkatkan kemampuan dalam Interpretasi, analisa serta aplikasi dari pengetahuan teoritis dalam desain casing khususnya penggunaan sofware dalam penentuan asumsi yang digunakan ketika perhitungan titik kedalaman dan tekanan yang dialami oleh rangkaian casing.
4. Dari penyusunan laporan kerja praktik, mahasiswa berharap dapat memenuhi beban sks perkuliahaan yang telah diwajibkan oleh universitas.
25
DAFTAR PUSTAKA
Aadnoy, B. S. (2010). Casing Design. In Modern Well Design (pp. 129-154). Stavanger, Norwey: CRC Press. Kumar, K. M., Ferguson, R. J., Ebrom, D., & Heppard, P. (2006). Pore Pressure Prediction Using an Eaton's
Approach For PS-waves. SEG Conference Paper, 1-5.
Mitchell, R. F. (2006). Drilling Engineering. Austin: Society of Petroleum Engineers.
Nguyen, J.-P. (1996). Oil and Gas Field Development Techniques Drilling. Paris: Editions Technip. NPD. (December 1991). Acts, regulations and provisions for the petroleum activity. Norwegian Petroleum
Directorate.
Ohara, S. (1996). Improved Method for Selecting Kick Tolerance During Deepwater Drilling Operations.
Louisiana : LSU Historical Dissertations and theses.
Prassl, W. F. (t.thn.). Casing Design. Dalam Drilling Engineering (hal. 207 - 244). Curtin : Curtin University of Technology.
