BAB VII SISTEM PENYEMENAN (CEMENTING SYSTEM)

(1)

BAB VII

SISTEM PENYEMENAN (CEMENTING SYSTEM)

7.1. DASAR TEORI

Penyemenan suatu sumur merupakan salah satu factor yang tidak kalah pentingnya dalam suatu operasi pemboran. Berhasil atau tidaknya suatu pemboran, diantaranya adalah tergantung dari berhasil tidaknya penyemenan sumur tersebut. Peralatan penyemenan pada dasarnya dapat di bagi menjadi dua bagian, yaitu:

1. Perlatan di atas permukaan (surface equipment)

2. Peralatan di bawah permukaan (subsurface equipment)

7.1.1. PERALATAN DI ATAS PERMUKAAN Peralatan penyemenan diatas permukaan meliputi : a. Cementing Unit

Adalah suatu unit pompa yang mempunyai fungsi untuk memompakan bubur semen (slurry) dan Lumpur pendorong dalam proses penyemenan. Cementing unit terdiri dari :

- Tangki semen : untuk menyimpan semen kering.

(2)

- Jet Mixer : untuk mengaduk semen kering dan air yang ditempatkan bersama-sama dalam hopper, sehingga akan menghasilkan bubur semen yang benar-benar homogen.

- Motor penggerak pompa dan pompa : berfungsi untuk memompa bubur semen.

Jenis-jenis cementing unit :

1. Truck mounted cementing unit 2. Marine cementing unit.

3. Skit mounted cementing unit. b. Flow Line

Merupakan pipa yang berfungsi untuk mengalirkan bubur semen yang dipompakan dari cementing unit ke cementing head.

c. Cementing Head

Berfungsi untuk mengatur aliran bubur semen yang masuk ke lubang bor. Ada dua type Cementing head, yaitu :

1. Mac Clatchie cementing head. Merupakan type cementing head yang cara penggunaannya (pada waktu pemasukan bottom plug dan top plug) dengan jalan membuka dan memasang kembali. 2. Plug Container

Tipe ini tidak praktis dari pada mac clatchie, karena pada plug container ini memasangnya top plug dan bottom plug tidak perlu membukanya, akan tetapi sudah terpasang sebelumnya

(3)

7.1.2. PERALATAN DI BAWAH PERMUKAAN Peralatan penyemenan di bawah permukaan meliputi : a. Casing

Merupakan pipa selubung yang berfungsi untuk :

• Melindungi lubang bor dari pengaruh-pengaruh fluida formasi dan tekanan-tekanan di sekitarnya.

• Melindungi lubang bor dari keguguran.

• Memisahkan formasi produktif satu dengan lainnya.

• Bersama-sama semen memperkuat dinding lubang bor serta mempermudah operasi produksi nantinya.

Jenis-jenis casing : 1. Conductor casing 2. Intermediate casing 3. Production casing Specifikasi casing : 1. Diameter : 26”, 20”, 13 3/8”, 9 5/8”, 7”, dsb 2. Grade : p. 110, h. 40, j. 55, n. 80 3. Panjang : 30 ft/stand 4. Berat : 23 lb/ft, 26 lb/ft, 29 lb/ft 5. Thread : 4 thread/inchi. 60” b. Centralizer

Untuk mendapatkan cincin semen yang baik (merata), casing harus terletak ditengah-tengah lubang, untuk itu casing dilengkapi dengan centralizer.

(4)

Fungsi centralizer :

• Menempatkan casing di tengah-tengah lubang • Menyekrap mud cake

• Mencegah terjadinya differential sticking

Centralizer dibuat dari bahan baja, sehingga mampu mendorong casing di tengah-tengah lubang.

c. Scratchers

Adalah suatu alat yang dirangkaikan/ dipasang pada casing dan berfungsi untuk membersihkan dinding lubang bor dari mud cake, sehingga didapat lubang bor yang bersih.

Ada dua jenis scratchers : 1. Rotation type wall scratcher 2. Reciprecasing type scratcher

Pemasangan scratchers pada casing pada umumnya dilas, tetapi dewasa ini dipasang dengan step collar atau clamps. Reciprecasing scratcher pada umumnya dipasang pada interval 15 – 20 ft sepanjang daerah yang disusun, sedang rotating scratcher dipasang pada zone produktif (porous).

d. Peralatan floating Terdiri dari :

1. Shoe : - casing shoe/guide shoe - float shoe

2. Collar : - Guide collar - Float collar

(5)

Ad (1) Shoe Casing Shoe

Biasanya berbentuk bulat pada bagian bawah dan ditempatkan pada ujung terbawah dari rangkaian casing dan dalamnya tidak terdapat valve (katub).

Casing shoe berfungsi sebagai sepatu dan pemandu (guide) untuk memudahkan pemasukan rangkaian casing (running casing), agar tidak terjadi sangkutan pada dinding lubang bor lagi (drillable).

Float shoe

Pada prinsipnya sama dengan casing shoe, hanya pada Float shoe dilengkapi dengan valve (katub), yang berfungsi untuk :

- Mencegah aliran balik, mencegah blowout melalui casing pada waktu casing diturunkan

- Mencegah aliran balik semen, setelah proses penyemenan selesai - Memperkecil beban menara, pada drilling line dan casing itu

sendiri.

Jadi float ini hanya dapat mengalirkan semen/Lumpur ke daerah saja (satu arah). Float shoe dibuat dari bahan yang dapat dibor lagi.

Ad (2) Collar

Merupakan suatu shock penahan yang dipasang beberapa meter di atas shoe, berfungsi untuk menahan bottom plug dan top plug. Dibuat dari bahan yang dapat dibor lagi (drillable).

(6)

- Guide collar : tidak dilengkapi valve, sehingga tidak dapat menahan tekanan balik

- Float collar : dilengkapi valve, sehingga dapat menekan tekanan balik semen.

e. Shoe Trach

merupakan pipa casing yang dipasang antara shoe dan collar sepanjang satu batang atau lebih, tergantung dari ketinggian semen di annulus, karena ketinggian semen di annulus akan menentukan perbedaan tekanan hidrostatik di luar dan di dalam casing pada waktu memasukkan top plug. Shoe trach berfungsi untuk menampung bubur semen yang bercampur udara atau Lumpur pendorong, agar tidak keluar annulus di sekitar shoe.

Memasukkan udara pada bubur semen ini terjadi bila penyemenan menggunakan mac clatchie cementing head, yaitu pada saat cementing head dibuka sampai memasuki top plug dan pemasangan cementing head kembali. Udara masuk karena adanya penurunan tekanan semen, akibat perbedaan berat jenis bubur semen di dalam casing dan berat jenis Lumpur di luar casing. f. Cementing Plug

1. Bottom Plug

Bottom plug berfungsi untuk mencegah adanya kontaminasi antara Lumpur dengan bubur semen. Jadi untuk mendorong Lumpur yang berada di dalam casing dan memisahkan casing dari semen dan juga membersihkan mud film di dalam dinding casing, pada bottom plug terdapat membran (selaput tipis) yang pada tekanan tertentu dapat pecah,

(7)

sehingga semen akan mengalir keluar dan terdorong ke annulus sampai mencapai tujuan yang diharapkan. Bottom plug di buat dari bahan karet, pada bagian luar dan cast aluminium pada bagian dalamnya.

2. Top Plug

Top plug berfungsi untuk mendorong bubur semen, memisahkan semen dari Lumpur pendorong agar tidak terjadi kontaminasi, membersihkan sisa-sisa semen dalam casing. Alat ini sebagian besar terbuat dari karet dan pada bagian bawahnya digunakan plat aluminium dan tidak mempunyai membran (selaput tipis). Apabila top plug ini sudah duduk (sampai pada bottom plug) di bawah, maka tekanan pemompaan akan naik secara tiba-tiba (bumping pressure) dan pada saat itu pemompaan dihentikan.

7.1.3. PERALATAN PADA STAGE CEMENTING (PENYEMENAN BERTINGKAT)

Peralatan di Atas Permukaan

Pada stage cementing adalah sama dengan peralatan penyemenan yang telah dibahas dimuka (Primary cementing).

Peralatan di Bawah Permukaan a. Stage Cementing Collar

Berfungsi untuk melewatkan bubur semen setelah penyemenan pertama selesai dilakukan (primary cementing).

Penyemenan bertingkat dilakukan bila : - sumur terlalu dalam

(8)

- formasi di atas dan di bawah zona yang disemen cukup kompak dan cukup jauh.

- Menghindari tekanan pompa yang berlebihan, sehingga dapat mengurangi biaya.

b. Cement Basket

Letak di bawah cementing collar, berfungsi untuk menyekat ruang annulus antara ruang bawah stage collar dan bagian atas stage collar.

c. Trip Plug

Setelah primary cementing selelsai, maka dimasukkan trip plug. Plug ini berfungsi untuk membuka lubang pada strategi cementing collar. Karena beratnya, trip plug ini turun ke bawah yang akhirnya sampai pada stage cementing collar (pada lower inner sleeve).

Dengan tekanan tertentu lower inner sleeve akan turun dan membuka lubang pada stage cementing collar disebut cementing ports.

d. Shut off Plug

Setelah pendorongan bubur semen selesai, kemudian dimasukkan shut off plug yang berfungsi untuk menutup cementing port, sehingga tidak terjadi aliran balik

(9)

7.2. ALAT DAN GAMBAR 1. Nama Alat : Centralizer. Gambar :

(10)

Gb. 7.1. Centralizer 2. Nama Alat : Float Shoe.

Gambar :

(11)

Gb. 7.2. Float Shoe

3. Nama Alat : Guide/Casing Shoe. Gambar :

(12)

Gb. 7.3. Guide/Casing Shoe

4. Nama Alat : Float Collar. Gambar :

(13)

Gb. 7.4. Float Collar

5. Nama Alat : Scratcher. Gambar :

(14)

Gb. 7.5. Scratcher

6. Nama Alat : Bottom Plug. Gambar :

(15)

Gb. 7.6. Bottom Plug

7. Nama Alat : Top Plug. Gambar :

(16)

Gb. 7.8. Top Plug

7.2. DESKRIPSI ALAT

7.2.1. Nama Alat : Centralizer 7.2.1.1. Fungsi :

1) Menengahkan casing di tengah-tengah lubang. 2) Menyekrap mud cake.

3) Mencegah terjadinya differensial sticking. 7.2.1.2. Mekanisme Kerja :

Centralizer dibuat dari bahan baja, dipasang dan dirangkaikan dengan casing yang akan diturunkan. Karena terbuat dari bahan baja maka mampu mendorong casing di tengah-tengah lubang.

7.2.1.3. Specifikasi :

Table 7.1. Specifikasi Centralizer Size

(in.)

Product Number

Centralizer Turbo Centralizer

2 155-20 157-20 2 ½ 155-25 157-25 3 ½ 155-35 157-35 4 ½ 155-45 157-45 4 ½ x 7 7/8 156-45 158-45 5 155-50 157-50 5 ½ 155-55 157-55 6 5/8 155-65 157-65 7 155-70 157-70 8 5/8 155-85 157-85 9 5/8 155-95 157-95 10 ¾ 155-10 157-10 13 3/8 155-13 157-13

(17)

7.2.2. Nama Alat : Float Shoe 7.2.2.1. Fungsi :

Berfungsi sebagai sepatu dan pemandu untuk memudahkan pemasukan rangkaian casing, agar tidak terjadi sangkutan pada dinding lubang.

7.2.2.2. Mekanisme Kerja :

Biasanya berbentuk bulat pada bagian bawah dan ditempatkan pada ujung terbawah dari rangkaian casing dan dilengkapi dengan valve, yang fungsinya adalah:

a) Mencegah aliran balik, mencegah blow out melalui casing pada waktu casing diturunkan.

b) Mencegah aliran balik semen, setelah proses penyemenan selesai. c) Memperkecil beban menara.

Float ini hanya dapat mengalirkan semen/Lumpur ke satu arah saja dan dibuat dari bahan yang dapat dibor lagi.

(18)

7.2.3. Nama Alat : Guide/Casing Shoe 7.2.3.1. Fungsi :

Berfungsi sebagai sepatu dan pemandu untuk memudahkan pemasukan rangkaian casing, agar tidak terjadi sangkutan pada dinding lubang.

Biasanya berbentuk bulat pada bagian bawah dan ditempatkan pada ujung terbawah dari rangkaian casing namun tidak dilengkapi dengan valve dan shoe ini terbuat dari bahan yang mudah dibor lagi.

Table 7.2. Specifikasi Guide/Casing Shoe Casing Size

(In.)

Product Number

Guide Shoe Float Shoe AFU Shoe

2 2 ½ 3 ½ 135-20 135-25 135-35 125-20 125-25 125-35 N/A N/A N/A 4 4 ½ 5 135-40 135-45 135-50 125-40 125-45 125-50 126-40 126-45 126-50 5 ½ 6 5/8 7 135-55 135-65 135-70 125-55 125-65 125-70 126-55 126-65 126-70 7 5/8 8 5/8 9 5/8 135-75 135-85 135-95 125-75 125-85 125-95 126-75 126-85 126-95 10 ¾ 11 ¾ 13 ¾ 135-10 135-11 135-13 125-10 125-11 125-13 126-10 126-11 126-13

(19)

7.2.4. Nama Alat : Float Collar 7.2.4.1. Fungsi :

Float Collar berfungsi untuk menahan bottom plug dan top plug. 7.2.4.2. Mekanisme Kerja :

Float Collar merupakan suatu shock penahan yang dipasang beberapa meter di atas shoe. Dibuat dari bahan yang dapat dibor lagi. Float collar dilengkapi dengan valve yang dapat menahan atau menekan tekanan balik semen.

Table 7.3. Specifikasi Float Collar Casing Size

(in.)

Product Number

Float Collar AFU Collar

2 2 ½ 3 ½ 123-20 123-25 123-35 N/A N/A N/A 4 4 ½ 5 123-40 123-45 123-50 124-40 124-45 124-50 5 ½ 6 5/8 7 123-55 123-65 123-70 124-55 124-65 124-70 7 5/8 8 5/8 9 5/8 123-75 123-85 123-95 124-75 124-85 124-95 10 ¾ 11 ¾ 13 ¾ 123-10 123-11 123-13 124-10 124-11 124-13

(20)

7.2.5. Nama Alat : Scratchers 7.2.5.1. Fungsi :

Berfungsi untuk membersihkan dinding lubang bor dari mud cake, sehingga didapat lubang bor yang bersih.

Scratchers dirangkaiakan /dipasang pada casing. Pemasangan scratchers pada casing pada umumnya dilas, tetapi dewasa ini dipasang dengan step collar atau clamps. Scratchers ada dua jenis yaitu :

a. Rotation Type Wall Scratcher b. Reciprecasing Type Scratcher

Reciprecasing Type Scratcher pada umumnya dipasang pada interval 15-20 ft sepanjang daerah yang disusun, sedang Rotating Scratcher dipasang pada zone produktif (porous).

Table 7.4. Specifikasi Scratchers

(B & W Reciprocating Scratchers & Turbolators)

Series Type Max OD = Casing O.D.

Multi-Flex EA 10 EA 20 EA 30 Slip On Latch On Split Body 7” Multi-Flex Clusters EA 14 Slip On (series of 4) 7” Nu-Coil (Short Wire)

EC 05 EC15 EC 16 Close Tolerance Slip On Latch On Slip On 5”

(21)

EC 10 EC 20 Latch OnSlip On Turbulators ED 10 ED 20 Slip On Latch On 5 ½ “

7.2.6. Nama Alat : Bottom Plug 7.2.6.1. Fungsi :

1) Bottom Plug berfungsi untuk mencegah adanya kontaminasi antaralumpur dengan bubur semen.

2) Mendorong Lumpur yang ada di dalam casing.

3) Memisahkan casing dari semen dan membersihkan mud film di dalam dinding casing.

Pada bottom plug terdapat membran (selaput tipis) yang pada tekanan tertentu dapat pecah, sehingga semen akan mengalir keluar dan terdorong ke annulus sampai mencapai tujuan yang diinginkan. Bottom plug dibuat dari karet, pada bagian luar dan cast aluminium pada bagian dalamnya.

Table 7.5. Specifikasi Bottom Plug Casing Size (in.) O.D. (in.) Length (in.) Weight (lb.) 4 ½ 5 ½ 6 5/8 7 7 5/8 8 5/8 9 5/8 10 ¾ 11 ¾ 4 ¼ 5 6 ¼ 6 ½ 7 ¼ 8 ¼ 9 10 ¼ 11 ¼ 8 ½ 8 ½ 8 ¾ 8 ¾ 8 ¾ 9 ¾ 9 ¾ 10 ¾ 10 ¾ 2 2 ½ 4 4 ¼ 5 ¼ 6 ¼ 7 ½ 8 13

(22)

7.2.7. Nama Alat : Top Plug 7.2.7.1 Fungsi :

Top Plug berfungsi untuk mendorong bubur semen, memisahkan semen dan Lumpur pendorong agar tidak terjadi kontaminasi.

7.2.7.2 Mekanisme Kerja :

Alat ini sebagian besar terbuat dari karet dan pada bagian bawahnya digunakan flat aluminium dan tidak mempunyai membran. Apabila top plug sudah duduk di bawah (sampai pada bottom plug), maka tekanan pemompaan akan naik secara tiba-tiba (bumping pressure) dan pada saat itu pemompaan dihentikan.

7.2.7.3 Specifikasi :

Table 7.6. Specifikasi Top Plug Casing Size (in.) O.D. (in.) Length (in.) Weight (lb.) 4 ½ 5 ½ 6 5/8 7 7 5/8 8 5/8 9 5/8 10 ¾ 11 ¾ 4 ¼ 5 6 ¼ 6 ½ 7 ¼ 8 ¼ 9 10 ¼ 11 ¼ 8 ½ 8 ½ 8 ¾ 8 ¾ 8 ¾ 9 ¾ 9 ¾ 10 ¾ 10 ¾ 2 2 ½ 4 4 ¼ 5 ¼ 6 ¼ 7 ½ 8 13

(23)

7.4. PEMBAHASAN

Penyemenan suatu sumur merupakan salah satu factor yang tidak kalah pentingnya dalam suatu operasi pemboran. Berhasil atau tidaknya suatu pemboran, diantaranya adalah tergantung dari berhasil tidaknya penyemenan sumur tersebut.

Berdasarkan kebutuhannya ada beberapa macam cementing, yaitu : primary cementing, stage cementing, squeeze cementing dan plug back cementing. Cementing bertingkat juga dapat dilakukan apabila : sumur terlalu dalam; formasi di atas dan di bawah zona yang disemen cukup kompak dan cukup jauh; dan menghindari tekanan pompa yang berlebihan, sehingga dapat mengurangi biaya.

Menurut Blum, pertimbangan yang mempengaruhi pemilihan ukuran selubung (diameter luar selubung) adalah : biaya pemboran, cara produksi, debit produksi, kemungkinan penyelesaian multiple, jumlah rangkaian peralatan, jenis dan komposisi fluida yang diproduksi, kapasitas unit pemboran, pekerjaan ulang dan perawatan sumur, casing yang tersedia dan ukuran yang disarankan menurut standart API.

Dalam mendesain casing harus diperhitungkan benar-benar besarnya tekanan yang bekerja pada rangkaian casing tersebut, yaitu : tensile load, tekanan collapse, dan tekanan burst.

(24)

7.5. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil praktikum maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut : 1. Tujuan cementing secara sederhana adalah untuk melekatkan casing pada

dinding sumur dan diperoleh hasil penyemenan yang baik dan kuat.

Peralatan penyemenan pada dasarnya dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu : a. Peralatan di atas permukaan (surface equipment) b. Peralatan di bawah permukaan (subsurface

equipment)

2. Dalam perencanaan casing harus dipertimbangkan gaya-gaya yang bekerja pada lubang bor tersebut serta disesuaikan dengan specifikasi yang telah ditentukan.

3. Penyemenan bertingkat dilakukan apabila : - sumur terlalu dalam

- formasi di atas dan di bawah zona yang disemen cukup kompak dan cukup jauh.

- Menghindari tekanan pompa yang berlebihan, sehingga dapat mengurangi biaya.

(25)

7.6. DAFTAR PUSTAKA

1. ______________, “Pengetahuan Peralatan Pemboran”, Akademi Minjak dan Gas Bumi, Tjepu.

2. ______________, “Operasi-Operasi Dan Perlengkapan Pengeboran”, Huffco Indonesia.

3. ______________, “Katalogue Peralatan Pemboran Dan Produksi”.

4. ______________, “Buku Pedoman Peragaan Peralatan Pemboran”, Studio Peragaan Peralatan Pemboran Jurusan Teknik Perminyakan Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Yogyakarta 2002.

(26)