i
EVALUASI PENANGGULANGAN TERJADINYA LOSS SIRKULASI PADA TRAYEK PRODUKSI SUMUR PANASBUMI “S-1” LAPANGAN U
SKRIPSI
Oleh : SYAHRUL 113090026/ TM
PROGRAM STUDI TEKNIK PERMINYAKAN FAKULTAS TEKNOLOGI MINERAL
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” YOGYAKARTA
ii
EVALUASI PENANGGULANGAN TERJADINYA LOSS SIRKULASI PADA TRAYEK PRODUKSI SUMUR PANASBUMI “S-1” LAPANGAN U
SKRIPSI
Diajukan Guna Memenuhi Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Perminyakan Pada Fakultas Teknologi Mineral
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Yogyakarta
Oleh : SYAHRUL
113090026
PROGRAM STUDI TEKNIK PERMINYAKAN FAKULTAS TEKNOLOGI MINERAL
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” YOGYAKARTA
iii
EVALUASI PENANGGULANGAN TERJADINYA LOSS SIRKULASI PADA TRAYEK PRODUKSI SUMUR PANASBUMI “S-1” LAPANGAN U
SKRIPSI
Oleh : SYAHRUL
113090026
Disetujui untuk
Program Studi Teknik Perminyakan Fakultas Teknologi Mineral
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Yogyakarta Oleh :
Pembimbing I Pembimbing II
iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ILMIAH
Saya menyatakan bahwa judul dan keseluruhan isi dari Skripsi ini adalah hasil karya ilmiah saya, dan saya menyatakan bahwa dalam rangka menyusun, berkonsultasi dengan dosen pembimbing hingga menyelesaikan Skripsi ini tidak pernah melakukan penjiplakan (plagiasi) terhadap karya orang atau pihak lain baik karya lisan maupun tulisan, baik secara sengaja maupun tidak sengaja.
Saya menyatakan bahwa apabila dikemudian hari terbukti bahwa Skripsi saya mengandung unsur penjiplakan dari karya orang atau pihak lain, maka sepenuhnya menjadi tanggung jawab saya, diluar tanggung jawab dosen pembimbing saya. Oleh karenanya saya sanggup bertanggung jawab secara hukum dan bersedia dibatalkan/dicabut gelar kesarjanaan saya oleh Otoritas/Rektor Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Yogyakarta dan diumumkan pada pihak khalayak ramai. Yogyakarta, 30 Juli 2013 Yang menyatakan Syahrul Nomor telepon/HP : 0857 27378085
Alamat e-mail : syahrulupn09@yahoo.com
Nama dan alamat orang tua : Muhammad Halim & Yenni Aswirda
JOMBLANGAN D-9 RT 12/30, BANGUNTAPAN, BANTUL, YOGYAKARTA.
v
HALAMAN PERSEMBAHAN
Kupersembahkan untuk kedua orang tua yang
selalu mendoakanku.
v
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Allah SWT, atas segala Rahmat dan Hidayah-Nya sehingga penulis mampu menyelesaikan Skripsi yang berjudul “EVALUASI PENANGGULANGAN TERJADINYA LOSS SIRKULASI PADA TRAYEK PRODUKSI SUMUR PANASBUMI “S-1” LAPANGAN U”.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan dukungannya antara lain :
1. Prof. Dr. H. Didit Welly Udjianto, MS., selaku Rektor UPN “Veteran” Yogyakarta. 2. Dr. Ir. S. Koesnaryo, MSc., selaku Dekan Fakultas Teknologi Mineral UPN
“Veteran” Yogyakarta.
3. Ir. H. Anas Puji Santoso, MT., selaku Ketua Program Studi Teknik Perminyakan UPN “Veteran” Yogyakarta.
4. Ir. H. Avianto Kabul Pratiknyo, MT., selaku Sekretaris Program Studi Teknik Perminyakan UPN “Veteran” Yogyakarta.
5. Dr. Ir. Dyah Rini. MT., selaku Dosen Wali.
6. Dr. Ir. Drs. H. Herianto, MT, selaku Dosen Pembimbing I Skripsi. 7. Ir. H. Aris Buntoro, MT, selaku Dosen Pembimbing II Skripsi.
9. Terima kasih untuk White Oil ’09 dan teman-teman atas support dan doanya dalam penyelesaian Skripsi saya ini.
10. Seluruh Staff dan Karyawan UTC Pertamina dan PGE.
Penulis menyadari bahwa Skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karenanya kritik dan saran yang membangun dari semua pihak sangat diharapkan. Penulis berharap, tulisan ini dapat bermanfaat bagi semua pihak.Amin.
Yogyakarta, 20 April 2013
vi RINGKASAN
Loss sirkulasi adalah lumpur pemboran hilang sebagian atau seluruhnya kedalam zona loss mengakibatkan serbuk pemboran tidak dapat terangkat dengan optimum kepermukaan. Kemudian serbuk pemboran terakumulasi di drill collar akibat loss sirkulasi tersebut jika tidak diatasi maka rangkaian pipa pemboran dapat terjepit, proses pemboran terhambat dan biaya meningkat.
Dari hasil kajian sumur berarah S-1 lapangan S terjadi 2 loss sirkulasi, yaitu partial loss 1423 mKU (1286,6 mKT) sampai 1601 mKU (1435 mKT) diikuti dengan total loss 1601 mKU (1435 mKT) sampai 1970 mKU (1776 mKT). Berdasarkan formasi yang ditembus merupakan formasi yang rekah alami, sedangkan tekanan hidrostatik yang digunakan pada saat partial loss sampai total loss jauh lebih kecil dari pada tekanan rekah formasi, begitu juga tekanan hidrodinamis yang diberikan jauh lebih kecil dari pada tekanan rekah formasinya maka masalah loss yang terjadi akibat formasi yang rekah alami.
Penanggulangan yang dilakukan saat terjadi partial loss tidak dilakukan penyumbatan LCM atau plug semen karena dapat menyumbat noozle mud motor. Sedangkan menggunakan plug semen akan menyumbat daerah produktif, akan tetapi dilakukan spot Hi-Vis setiap 5 m pada kedalaman 1423 mKU (1286,6 mKT) sampai 1601 mKU (1435 mKT). Pada saat terjadi total loss juga tidak dilakukan penyumbatan LCM atau plug semen karena dapat menyumbat noozle mud motor. Sedangkan menggunakan plug semen akan menyumbat daerah produktif, akan tetapi dilakukan blind drilling dan memompakan spot Hi-Vis setiap 3 meter pada kedalaman 1601 mKU (1435 mKT) sampai 1786 mKU (1589,2 mKT) dan 9 meter pada kedalaman 1786 mKU (1589,2 mKT) sampai 1970 mKU (1776 mKT) agar dapat mandorong cutting masuk kedalam lubang loss. Namun terjadi pipa terjepit pada kedalaman 1775 mKU dan 1958 mKU yang diperkirakan terlambatnya spot Hi-Vis yaitu ketika terjadi penurunan ROP sampai 3 kali diantara range ROP 10-17 ft/hr, seharusnya spot Hi-Vis dipercepat yang tadinya per 3 meter menjadi 1 meter dan yang tadinya spot Hi-Vis setiap 9 meter menjadi 3 meter. Metoda blind drilling dan spot Hi-vis yang digunakan berhasil mencapai total depth pada kedalaman 1970 mKU.
vii DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ILMIAH ... iii
HALAMAN PERSEMBAHAN... iv
KATA PENGANTAR ... v
RINGKASAN ... vi
DAFTAR ISI... vii
DAFTAR GAMBAR ... x
DAFTAR TABEL... xi
DAFTAR LAMPIRAN... xii
BAB I. PENDAHULUAN... 1
BAB II. TINJAUAN UMUM LAPANGAN ... 3
2.1. Letak Geografis Lapangan U... 3
2.2. Kondisi Geologi Lapangan U... 4
2.3. Kondisi Geokimia Lapangan U ... 6
2.4. Kondisi Geofisika Lapangan U ... 7
2.5. Karakteristi Reservoir ... 8
2.6. Data Sumur ... 8
BAB III. TEORI DASAR ... 11
3.1. Hilang Lumpur (Loss Sirkulasi) ... 11
3.2. Faktor-Faktor loss Sirkulasi ... 11
3.2.1. Faktor Formasi ... 12
3.2.2. Faktor Hidrolik Lumpur Pemboran ... 12
3.2.2.1. Fungsi Lumpur Pemboran ... 13
3.2.2.2. Sifat Fisik Lumpur Pemboran ... 18
3.2.2.3. Komposisi Lumpur Pemboran ... 23
3.2.2.4. Jenis-Jenis Lumpur Pemboran ... 25
3.2.2.5. Hidrolika Lumpur Pemboran ... 28
3.2.2.5.1. Sifat Aliran Lumpur Pemboran ... 29
3.2.2.5.2. Kehilangan Tekanan Pada Sistem Sirkulasi ... 38
viii DAFTAR ISI
(Lanjutan)
Halaman
3.3. Klasifikasi Zona Loss Sirkulasi... 48
3.3.1. Seepage Loss... 49
3.3.2. Partail Loss ... 49
3.3.3. Complete Loss ... 49
3.4. Penentuan Tempat Loss Sirkulasi... 49
3.4.1. Temperature Survey ... 49
3.4.2. Radioactive Tracer Survey ... 50
3.4.3. Spinner Survey... 51
3.5. Upaya Pencegahan Loss Sirkulasi ... 51
3.5.1. Berat Lumpur ... 51
3.5.2. Viskositas dan Gel Strength ... 52
3.5.3. Menurunkan Tekanan Pompa ... 52
3.5.4. Menurunkan dan Mengangkat Rangkaian Pipa Bor Secara Perlahan ... 52
3.6. Teknik Untuk Mengatasi Loss Sirkulasi ... 53
3.6.1. Teknik Penyumbatan ... 53 3.6.1.1. Material Fibrous ... 53 3.6.1.2. Material Flakes ... 53 3.6.1.3. Material Granular ... 54 3.6.1.4. Bahan-Bahan Khusus ... 56 3.6.2. Teknik Penyemenan ... 58
BAB IV. EVALUASI MASALAH LOSS SIRKULASI DAN PENANGGULANGANNYA PADA PEMBORAN SUMUR S-1 ... 59
4.1. Data Pemboran... 60
4.2. Kronologi Terjadinya Problem Loss Sirkulasi Pada Sumur S-1 63 4.3. Identifikasi Faktor Terajadinya Loss Sirkulasi ... 69
4.3.1. Faktor Formasi ... 69
4.3.2. Faktor Lumpur Pemboran ... 71
4.3.2.1. Perhitungan Tekanan Hidrostatik dan Tekanan Formasi ... 71
4.3.2.2. Perhitungan Tekanan Hidrodinamis dan Tekanan Rekah Formasi ... 74
4.3.2.3. Kecepatan Aliran Lumpur... 75
4.3.2.4. Kecepatan Aliran Di Annulus ... 76
4.3.2.5. Kecepatan Aliran Kritis (VC) ... 77
4.3.2.6. Friction Pressure Loss... 80
4.3.2.7. Kehilangan Tekanan Pada Sistem Aliran ... 81
ix DAFTAR ISI
(Lanjutan)
Halaman
4.4. Upaya Penanganan Problem Loss Sirkulasi Pada Sumur S-1... 86
4.4.1. Penerapan Metode Blind Drilling pada Sumur S-1... 87
4.4.2. Lumpur Hi-vis yang Digunakan ... 87
BAB V. PEMBAHASAN ... 94
BAB VI. KESIMPULAN ... 98
DAFTAR PUSTAKA ... 99
DAFTAR SIMBOL ... 100
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
2.1. Peta Lokasi Area Telitian ... 3
2.2. Peta Arah Sumur Proyek... 4
2.3. Peta Geologi lapangan U... 5
2.4. Segitiga Giggenbach ... 6
2.5. Penampakan Appearent Resistivity MT ... 8
2.6. Profil Sumur S-1 ... 10
3.1. Hubungan WOB-ROP dan Pengaruh Pembersihan Lubang Bor Pada Soft dan Hard Formation ... 17
3.2. Alat Pengukur Densitas Mud Balance ... 20
3.3. Sifat Aliran Fluida Plastik dan Fluida Newtonian... 22
3.4. Kurva Hidrolik Drillability... 30
3.5. Profil Parabolik Velocity Aliran Laminer... 31
3.6. Kurva Ideal Model Aliran ... 32
3.7. Kurva Hubungan Antara Reynolds Number dengan Fanning Friction Factor ... 34
3.8. Grafik Kehilangan Tekanan Pada Peralatan Permukaan ... 39
3.9. Prinsip Temperature Survey... 50
4.1. Flowchart Evaluasi Masalah Loss Sirkulasi Pada Sumur S-1... 59
4.2. Profil Sumur Panasbumi S-1 ... 62
4.3. Mud Log Litologi Formasi Saat Terjadi Partial dan Total Loss ... 70
4.4. Grafik ROP VS Depth Saat Partial Loss ... 89
xi
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
II-1. Trayek dan Susunan Casing Pada Sumur S-1 ... 9
III-1.Material Yang Digunakan Untuk Penyumbatan Zona Loss Berdasarkan Kemampuan Menyumbat Rekah... 54
IV-1. Trayek dan Susunan Casing Pada Sumur S-1... 61
IV-2. Material Lumpur per Trayek dan Total pada Sumur S-1 ... 63
IV-3. Volume Lumpur Pemboran yang Hilang Kedalam Lubang Bor Pada Sumur S-1 ... 68
IV-4. Harga Pf, Ph, dP dan Prf Sumur S-1 Pada Saat Problem Loss Sirkulasi ... 73
IV-5. Harga Phs, Phd, dP (Phd-Prf) dan Prf Sumur S-1 Pada Saat Problem Loss Sirkulasi ... 84
IV-6. Data-Data Drilling Parameter Sumur S-1 Pada Saat Partial Loss ... 88
IV-7. Data-Data Drilling Parameter Sumur S-1 Pada Saat Total Loss ... 91
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
A. Drilling Daily Report ... 104 B. Spec Additive Lumpur Pemboran Sumur S-1 ... 116 C. Tabel Data Geokimia ... 118
99
DAFTAR PUSTAKA
1) Adam, N.J., Drilling Engineering A Complete Well Planning Approach, Penwell Publishing Company, Tulsa, Oklahoma, 1985.
2) Agus, A.Z dan Rizal, R.W., Upaya Atasi Jepitan Di zona Loss Dengan Metode Pemompaan Tinggi Di Sumur-Sumur Panasbumi Kamojang, Proceeding Of The Fifth Innaga Annual Scientific Conference & Exhibitions, Yogyakarta, Maret 2001.
3) Darley, H.C.H. and Gray, G.R., Composition and Properties Of Drilling and Completion Fluids, Fifth Edition, Gulf Professional Publishing, USA,1988. 4) Dipl & Parssl, Drilling Engineering, Curtin University of Technology , 1992. 5) Finger, J. and Blankenship, D., Hanbook of Best Practices For Geothermal
Drilling, Sandia National Laboratories, California, 2004.
6) Gatlin, C., Petroleum Enginnering Drilling and Well Completion, Prentice Hall Inc., Englewwod Clift, New Jersey, 1960.
7) Moore, P. L., Drilling Practice Manual, Publishing, Co., Tulsa, 1974.
8) Robert, D. and Richard, S., Drilling Practices, PetroSkills, Tulsa, Oklahuma, USA, 2004.
9) ……...., “Drilling Fluids Manua”l, Amoco, 1994.
10) ..., “Drilling Day Report” Sumur S-1 Lapangan Ulubelu Pertamina Geothermal Energy.
100
DAFTAR SIMBOL
Vc = kecepatan aliran kritis (fps) V = Kecepatan rata-rata fluida (fps) Q = Laju alir volumetric (gpm)
P = Kehilangan tekanan dalam pipa (psi) = densitas lumpur (gr/cm2)
µ = viskositas (cp)
B = Faktor buoyancy (gal/ft) D = Kedalaman (ft)
db = Diameter borehole atau ukuran bit (in) df = Diameter drill pipe (in)
di = Diameter dalam pipa (in) dm = densitas lumpur (gr/cc) do = diameter luar pipa (in) ds = Diameter cutting rat-rata (in)
gc = konstanta gravitasi, 3.22 lbm ft/lbf sec2
Gf = Gradien tekanan (psi/ft) L = Panjang pipa bor (ft). MW = Berat jenis lumpur (ppg)
Nre = Bilangan Reynold, tidak berdimensi. Pf = Tekanan formasi (psi)
Pm = tekanan hidrostatis lumpur (psi) PV = Plastik viscocity (cp)
V1= filtration loss pada waktu t1(cc)
V2= filtration loss pada waktu t2(cc)
W1= Berat pipa bor diudara (lbs)
W2= Berat pipa bor dalam lumpur (lbs)
Yp = Yield point (lb/100 ft2)
102 LAMPIRAN A Drilling Daily Report
LAMPIRAN B
Spec Additive Lumpur Pemboran Sumur S-1
Bentonite - Bentonite ditambahkan untuk meningkatkan viskositas dan mengontrol filtrat. Penambahan bentonite murni sebelumnya harus ditacampur dengan air terlebuh dahulu sebelum dicampur dengan additive lain. Berlebihan dalam menggunakan bentonine bisa bermasalah pada reologi lumpur pemboran. Konsentrasi 10-25 lb/bbl. Lignosulfonat – Lignosulfonat digunakan untuk mengontrol reologi dan mengontrol filtrat terhadap penggumpalan bentonite, penggumpalan bentonite dipercaya akibat dari hasil penyerapan ion negative yang terdapat pada ujung partikel clay sehingga menyebabkan terpisahnya partikel clay yang berakibat pada penurunan viskositas shear rate, yield point dan gel strength dan meningkatkan pengontrolan filtrate dengan membentuk lapisan yang tipis, filter cake yang dapat ditekan. Pada suhu lebih dari 3250F, lignosulfonat mengalami degradasi untuk membentuk CO2 dan ion karbonat.
Pada suhu yang lebih tinggi, biasanya diatas 4000F, lignosulfonat dapat mengalami degradasi untuk melepaskan hydrogen sulfide dan ion sulfide. Konsentrasi 0,25-8 lb/bbl.
Causatic Soda – Causatic soda (NaOH) atau Causatic Potash (KOH) harus dicampur terlebih dahulu kemudian ditambahkan secara perlahan ke dalam sistem sirkulasi. Agen alkali ini dapat meningkatkan sifat lignit maupun lignosulfonat dan jyga dapat mengurangi korosi. Digunakan untuk pH 9,5-10,5.
Soda Ash – Soda ash (Na2CO3) digunakan untuk memperbaiki kekerasan ion kalsium dan membantu kalsium bentonite. Konsentrasi 0,25-1 lb/bbl.
Lignit – Lignit digunakan sebagai agen filtration control dan sebagai deflocculant kedua. Untuk dapat melarutkan lignit harus mempunyai berada dilingkungan alkalin yang tinggi yang berfungsi sebagai additive fluida loss sampai 4000F, berbeda dengan lignosulfonat, lignit memberikan filtration control yang lebih baik pada suhu yang tinggi yang biasanya 4:1. Bagaimanpun juga rasio akan menurun berdasarkan kualitas lignit, berat lumpur, formasi yang dijumpai, dan suhu lubang bor. Konsentrasi 1-4 lb/bbl.
Polyanionic Cellulose – PAC ditambahkan untuk mengontrol filtrate. Penting untuk meningkatkan viskositas dan gel di suction pit saat PAC dicampur, akan tetapi ketika lumpur disirkulasikan ke dalam lubang bor, viskositas dan gel kembali lagi ke kondisi normal di flow line. Kekerasan harus dijaga dibawah 400 mg/L. Jika peningkatan dalam viskositas tidak diinginkan, PAC viskositas yang rendah dapat digunakan untuk mengontrol filtrate. Konsentrasi 0,25-1 lb/bbl.
Resinex – Resinex didesain untuk filtration control dan mestabilkan reologi pada suhu yang tinggi, dapat larut dengan air,stabil pada suhu tinggi dan dibuat secara sintetik berbeda dengan bahan lainnya. Konsentrasi 2-6 lb/bbl.
Lubricant – Lubricant berfungsi untuk mengurangi torsi, drag dan mengurangi BHA terjadi bailing, tanpa hirokarbon dan dapat dicampur langsung dengan air. Konsentrasi 3-10,5 lbm/bbl.
CMC – Cellulosic polimer ditambahkan untuk filtration control, ketika konsentrasi klorida dibawah 50000 mg/L baik teknikal grade maupun regular untuk filtration control, CMC lebih diunggulkan dari pada PAC. CMC dengan viskositas yang tinggi tidak dipakai karena dapat menyebabkan deffloculant, maa=ka harus dilakukan pilot tes sebelum dilakukan treatment. Konsentrasi 0,25-1 lb/bbl.
LEMBAR PERBAIKAN UJIAN SKRIPSI SYAHRUL 113090026
NO SEBELUM REVISI SESUDAH REVISI
1* -Format ringkasan berupa 1 spasi -Format ringkasan dibuat 1,5 spasi -Teori dasar disusun dengan rapi dan
benar
-Tidak ada ruang kosong di setiap halaman, diurutkan penunjuk gambar kemudian gambar dilanjutkan dengan penjelasan gambar.
-Kesimpulan ditulis dengan singkat dan padat
-Kesimpulan yang terlalu banyak dipindahkan ke pembahasan sehingga kesimpulan singkat dan padat
2* -Kesimpulan terdiri 2 poin saja. 1. Zona Partial loss, penyebabnya dan penanggulangan yang digunakan.
2. Zona Total loss, penyebabnya dan penanggulangan yang dgunakan. 3* -Daftar pusaka masih salah -Daftar pusaka diurutkan menurut
nama secara alpabet kemudian dilanjutkan dengan noname. 4* -Masih banyak istilah dalam bahasa
inggris
-Istilah bahasa inggris diubah ke dalam bahasa indonesia atau diberi tanda miring
Keterangan * :
1. Dr. Ir. Drs. H. HERIANTO, MT 2. Ir. H. ARIS BUNTORO, MT
3. Dr. Ir. H. KRT. NUR SUHASCARYO, MT 4. Ir. IB. JAGRANATHA, MT
LAMPIRAN C Tabel C-1. Data Geokimia
