bab 2 (densitas, sand content dan kadar minyak) (2)
DESCRIPTION
Analisa Lumpur Pemboran 2TRANSCRIPT
BAB II
DENSITAS, SAND CONTENT DAN PENGUKURAN KADAR
MINYAK PADA LUMPUR PEMBORAN
2.1. TUJUAN PERCOBAAN
1. Mengenal material pembentuk lumpur pemboran serta fungsi utamanya.
2. Menentukan densitas lumpur pemboran dengan menggunakan alat mud
balance.
3. Menetukan kandungan pasir dalam lumpur pemboran.
4. Menentukan bedanya kadar pasir (%) yang terkandung dalam lumpur
bor.
5. Menentukan kadar minyak dan padatan yang terdapat dalam lumpur
bor.
2.2. TEORI DASAR
2.2.1.Densitas Lumpur
Lumpur sangat besar peranannya dalam menentukan keberhasilan suatu
operasi pemboran sehingga perlu diperhatikan sifat-sifat dari lumpur
tersebut, seperti densitas, viscositas, gel strenght ataupun filtration los.
Dalam percobaan ini akan dibahas salah satu sifat saja yaitu densitas.
Densitas lumpur bor merupakan salah satu sifat lumpur yang sangat
penting, karena peranannya berhubungan langsung dengan fungsi lumpur
pemboran sebagai penahan tekanan formasi. Adanya densitas lumpur bor
yang terlalu besar akan menyebabkan lumpur hilang ke formasi (lost
circulation), sedang terlalu kecil akan menyebabkan “kick”. Maka densitas
lumpur harus disesuaikan dengan keadaan formasi yang akan dibor.
Densitas lumpur dapat menggambarkan gradien hidrostatik dari lumpur
bor dalam psi/ft. Tetapi dilapangan biasanya dipakai satuan ppg (pound per
gallon) yang diukur dengan menggunakan alat yang disebutkan dengan mud
balance.
10
Vs = ( ρmb−ρml ) Vml
ρs−ρmb
11
Densitas lumpur bor berhubungan langsung dengan fungsi lumpur bor
sebagai penahan tekanan formasi. Adanya densitas lumpur bor yang terlalu
besar akan menyebabkan lumpur bor akan hilang ke formasi (lost
circulation), sedangkan apabila terlalu kecil akan menyebakan kick
(masuknya Fluida formasi kelubang sumur). Maka densitas lumpur harus
disesuaikan dengan keadaan formasi yang akan di bor.
Densitas lumpur dapat menggambarkan gradien hidrostatik dari lumpur
bor dalam (psi/ft). Tetapi dilapangan biasanya dipakai satuan ppg (pound
per gallon).
Asumsi-asumsi:
1. Volume setiap material adalah additive :
2. Jumlah berat adalah additive, maka :
Keterangan :
Vs = Volume solid, gallon
Vm = Volume lumpur lama, gallon
Vmb = Volume lumpur baru, gallon
ρs = densitas solid, ppg
ρml = densitas lumpur lama, ppg
ρmb = densitas lumpur baru, ppg
Dari persamaan 1 dan 2 di dapat :
Vs + Vml = Vmb
ρsVs + ρmlVml = ρmbVmb
Ws =
684(ρmb−ρml)(35.8−ρmb)
12
Karena zat pemberat (solid) beratnya adalah :
Ws = Vs x ρs
Bila dimasukkan ke persamaan 3 :
Ws=( ρmb−ρml ) Vml
ρs− ρmbρs
% volume solid :
VsVmb
x 100 %=(ρmb−ρml)
ρs− ρmlx 100 %
% berat solid :
ρ sVsρ mbVmb
x100 %=(ρ mb−ρ ml) ρ s( ρ s−ρ ml) ρml
x100 %
Maka bila yang digunakan sebagai solid adalah barite dengan SG 4.3
untuk menaikkan densitas lumpur lama seberat ρml ke lumpur baru sebesar
ρmb setiap bbl, lumpur lama memerlukan berat solid, Ws sebanyak :
Keterangan :
Ws = berat solid zat pemberat , kg barite/bbl lumpur.
Sedangkan jika yang digunakan sebagai pemberat adalah bentonite dengan
SG 2.5 maka untuk tiap barrel lumpur diperlukan :
Ws =
398(ρmb−ρml)(2.5−ρmb )
13
Keterangan :
Ws = kg bentonite/bbl lumpur lama
2.2.2.Sand content
Tercampurnya serpihan-serpihan formasi (cutting) ke dalam pemboran
akan membawa pengaruh pada operasi pemboran. Serpihan-serpihan
pemboran yang biasanya berupa pasir akan dapat mempengaruhi
karakteristik lumpur yang di sirkulasikan, dalam hal ini akan menambah
densitas lumpur yang telah mengalami sirkulasi. Bertambahnya densitas
lumpur yang tersirkulasi keprmukaan akan menambah beban pompa
sirkulasi lumpur. Oleh karena itu setelah lumpur di sirkulasikan harus
mengalami proses pembersiihan terutama menhhilangkan partikel-prtikel
yang masuk kedalam lumpur selama sirkulasi. Alat-alat ini yang biasanya
disebut “Conditioning Equipment” adalah:
Shale shaker
Fungsinya membersihkan lumpur dari serpihan-serpihan atau cutting yang
berukuran besar.
Gambar 2.1. Shale shaker
14
Degasser
Fungsinya membersihkan lumpur dari gas yang mungkin masuk ke
lumpur pemboran.
Gambar 2.2. Degasser
Desander
Fungsinya membersihkan lumpur dari partikel-partikel padatan yang
berukuran kecil yang biasanya lolos dari shale shaker.
Gambar 2.3. Desander
Desilter
Fungsinya sama dengan desanser tetapi desilter dapat
membersihkan lumpur dari partikel-partikel yang berukuran kecil.
n= VsVm
x100 %
15
Gambar 2.4. Desilter
Penggambaran sand content dari lumpur pemboran adalah merupakan
prosentase volume dari partikel-partikel yang diameternya lebin besar dari
74 Mikron. Hal ini dilakukan melalui pengukuran dengan saringan tertentu.
Jadi rumus untuk menentukan kandungan pasir (sand content) pada lumpur
pemboran adalah:
Dimana:
n = Kandungan pasir
Vs = Volume pasir dalam lumpur
Vm = Volume lumpur
2.3. PERALATAN DAN BAHAN
2.3.1.Peralatan
1. Mud balance
2. Retort Kit
3. Multi mixer
4. Wetting Agent
5. Sand content Set
6. Gelas ukur 500 cc
16
Gambar 2.5. Mud Balance
Gambar 2.6. Retort Kit
Gambar 2.7. Multi mixer
17
Gambar 2.8. Timbangan
Gambar 2.9. Sand Content Set
Gambar 2.10. Wetting agent
18
2.3.2.Bahan
1. Barite
2. Bentonite
3. Air tawar (aquades)
Gambar 2.11. Barite
Gambar 2.12. Bentonite
19
Gambar 2.13. Aquades
2.4. PROSEDUR PERCOBAAN
2.4.1.Densitas lumpur
1. Mengkalibrasi peralatan Mud balance sebagai berikut:
Membersihkan peralatan mud balance
Mengisi cup dengan air hingga penuh, lalu ditutup dan dibersihkan
bagian luarnya. Keringkan dengan kertas tisue
Meletakkan kembali mud balance pada kedudukan semula
Rider ditempatkan pada skala 8.33 ppg
Mencek pada level glass bila tidak seimbang atur calibration screw
sampai seimbang.
2. Menimbang beberapa zat yang digunakan
3. Menakar air 350cc dan dicampur dengan 22.5 gr bentonite. Caranya air
dimasukkan kedalam bejana lalu dipasang pada multi mixer dan
bentonite dimasukkan sedikit demi sedikit setelah multi mixer
dijalankan. Selang beberapa menit setelah dicampur, bejana diambil dan
isi cup mud balance dengan lumpur yang telah di buat.
4. Cup ditutup dan lumpur yang melekat pada dinding bagian luar dan
tutup dibersihkan dengan bersih.
5. Meletakkan balance arm pada kedudukan semula, lalu mengatur rider
hingga seimbang. Baca densitas yang ditunjukkan oleh skala.
20
6. Ulangi langkah lima untuk komposisi campuran yang berbeda.
2.4.2.Sand content
1. Isi tabung gelas ukur dengan lumpur pemboran dan tandai, tambahkan
air pada batas berikutnnya. Tutup mulut tabung dan kocok dengan kuat.
2. Tuangkan campuran tersebut kesaringan. Tambahkan air kedalam
tabung, kocok dan tuangkan kedalam saringan. Ulangi hingga tabung
menjadi bersih. Cuci pasir yang tersaring pada saringan untuk
melepaskan sisa lumpur yang melekat.
3. Pasang Funnel tersebut pada sisi atas dari sieve. Dengan perlahan-lahan
balik rangkaian peralatan tersebut dan masukkan ujung fannel kedalam
gelas ukur. Hanyutkan pasir kedalam tabung dengan menyemprotkan
air melalui saringan hingga semua pasir tertampung kedalam gelas
ukur. Biarkan pasir mengendap. Dari skala yang ada pada tabung, baca
prosen volume dari pasir yang menendap.
4. Catat sand content dari lumpur dalam prosen volume.
2.5. Hasil Percobaan dan Perhitungan
Setelah dilakukan beberapa langkah kerja diatas maka didapatkan hasil
sebagai berikut ini:
Tabel 2.1. Data Densitas Dan Sand Content
NO
Lumpur DasarBarite
(gram)
Calcium
Carbonate
(gram)
Densitas
(ppg)
Sand
Content (%
Volume)
Air
(cc)Bentonite
1 350 25 0 8.65 0.50
2 350 25 2 8.70 0.50
3 350 25 5 8.75 0.50
4 350 25 10 8.75 0.75
5 350 25 15 8.80 0.75
21
2.6. PEMBAHASAN
2.6.1.Pembahasan Praktikum
Pada praktikum ini kita ingin menentukan densitas dan sand content
dari lumpur, yang merupakan sifat fisik dari lumpur sendiri. Jika densitas
lumpur terlalu besar dari pada tekanan formasi, dapat mengakibatkan loss
circulation, sedangkan jika densitas lumpur terlalu kecil dari pada tekanan
formasi, dapat mengakibatkan kick yang dapat berujung pada blow out.
Pada tabel 2.1 kita mempunya lumpur dasar yaitu campuran antara air
sebesar 350 cc dan bentonite sebesar 25 gram. Lumpur dasar kita ini belum
kita tambahkan barite atau calcium carbonate. Densitas lumpur dasar kita
sebesar 8.65 ppg dan sand contentnya (kandungan pasir) sebesar 0.50.
Kemudian saat kita tambahkan Barite kedalam lumpur dasar tadi sebesar 2
gram, densitasnya naik menjadi 8.70 ppg namun sand contenya tetap
sebesar 0.50. Kita tambahkan lagi Barite sebesar 5 gram kedalam lumpur
dasar kita tadi, maka densitasnya naik lagi menjadi 8.75 ppg dengan sand
content yang tetap.
Kemudian lumpur dasar kita tadi kita tambahkan lagi calcium carbonate
sebesar 10 gram namun tidak ada Barite yang kita tambahkan, maka
densitas lumpur naik menjadi 8.75 ppg setara dengan penambahan Barite
sebesar 5 gram tadi dan sand contenya juga naik menjadi 0.75. Lalu kita
tambahkan lagi calcium carbonate sebesar 15 gram kedalam lumpur dasar
kita, maka densitasnya semakin naik menjadi 8.80 ppg dan sand contenya
tetap yaitu 0.75. Artinya penambahan calcium carbonate ini selain
menambah densitas juga menaikkan sand contend pada lumpur dasar kita
tadi.
Pada dunia perminyakan pengukuran densitas dan sand content
merupakan hal yang penting untuk dilakukan, karena jika tidak densitas
yang terlalu besar akan mengakibatkan loss circulation dan jika terlalu
rendah akan menyebabkan kick. Harga sand content yang terlalu tinggi
dapat menaikkan densitas yang kemudian akan menambah beban pompa
22
sirkulasi lumpur. Oleh karena penambahan zat additive diatas dapat
mengontrol sand content dan densitasnya.
2.6.2.Pembahasan Soal Analisis
1. Dilihat dari data percobaan tersebut, jelaskan apakah Barite dan CaCO3
memiliki fungsi yang sama ?
Jawab:
Iya, karena CaCO3 dan Barite memiliki fungsi yang sama sebagai zat
additive (material pemberat) untuk menaikkan densitas lumpur. CaCO3
dan Barite juga digunakan pada lumpur di dasar minyak.
2. Jika saudara bekerja sebagai Mud Engineer pada suatu operasi
pemboran. Dari dua jenis material pemberat diatas, material manakah
yang akan saudara gunakan ? Berikan alasannya!
Jawab:
Dari dua material diatas saya akan cenderung memilih Barite, karena
kandungan pasirnya kecil dan sangat ekonomis bila digunakan untuk
meningkatkan densitas lumpur.
3. Barite (BaSO4) memiliki SG dari 4,2 – 4,5. Dari data diatas perkirakan
SG dari Barite tersebut. Jika diketahui SG Bentonite = 2,6 (ρ air = 8,33
ppg).
Jawab:
Diketahui :
Sg Bentonite = 2,6
ρair=8,33 ppg
Ditanya : SG Barite ?
Penyelesaian :
VsVml
x100 %= ρ lumpur−ρ m¿¿
23
0,50 = 21,658 ppg−8,33 ppg
(8,33 ppg x SG Barite )−8,33 ppg
4,165 ppg x SG Barite – 4,265 ppg = 13, 328 ppg
4,165 ppg x SG Barite = 13, 328 ppg + 4,165ppg
4,165 ppg x SG Barite = 17,493 ppg
SG Barite = 17,493 ppg4,165 ppg
SG Barite = 4,2
Maka, diperkirakan SG dari Barite adalah sebesar 4,2
4. Dari jawaban soal No. 3, perhatikan harga yang diperoleh tersebut
berada didalam range SG Barite seperti tertulis dalam soal ? jika ya,
tentukan apakah Barite tersebut termasuk Pure Barite / APIo Barite ?
Jika tidak jelaskan alasannya.
Jawab:
Berdasarkan jawaban No. 3, maka harga SG Barite yang didapat
sebesar 4,2 seperti yang termasuk didalam range SG dalam soal, berarti
Barite tersebut merupakan APIo Barite.
5. Dari tabel diatas terlihat bahwa selain densitas juga diukur kadar pasir.
Jelaskan secara singkat mengapa perlu dilakukan pengukuran kadar
pasir dan bagaimana cara mengatasi masalah tersebut dalam operasi
pemboran !
Jawab:
Pengukuran kadar pasir perlu dilakukan, karena dapat mempengaruhi
karakteristik lumpur yang disirkulasikan. Dalam hal ini akan menambah
densitas lumpur yang telah disirkulasi dan akan menambah beban
pompa pada saat operasi. Cara mengatasinya adalah dengan proses
pembersihan menggunakan “Conditioning Equipment” yang fungsinya
ialah untuk menghilangkan partikel – partikel yang masuk ke dalam
lumpur selama disirkulasikan.
24
Shale Shaker : untuk cutting yang berukuran besar.
Desander : untuk cutting yang berukuran pasir.
Desiter : untuk cutting yang berukuran lebih kecil dari pasir.
6. Pada saat ini, selain Barite dapat juga digunakan Hematite (Fe2O3) dan
Ilmenite (FeO.TiO2) sebagai density control additive. Hematite
mempunyai harga SG antara 4,9 – 5,3. Sedangkan Ilmenite dari 4,5 –
5,11 dengan kekerasan masing – masing 2 kali lebih dari Barite. Dari
data tersebut, buatlah analisa kelebihan dan kekerungan additive
tersebut jika dibandingkan dengan Barite.
Jawab:
Kelebihan:
a. Pengontrolan tekanan static lumpur akan lebih rendah dilakukan.
b. Cocok untuk pemboran yang dangkal.
c. Loss Circulation akan lebih mudah untuk di tanggulangi.
Kekurangan:
a. Sukar larut dan bercampur dengan lumpur yang lama.
b. Tidak ekonomis apabila ingin menaikkan densitas.
c. Tidak sesuai dengan pemboran yang tekanan formasinya cukup
tinggi.
7. Galena (Pbs) mempunyai harga sekitar 7,5 dan dapat digunakan untuk
membuat lumpur dengan densitas lebih dari 19 ppg. Pada
penerapannya, galena jarang digunakan sebagai additive pemboran.
Jelaskan mengapa material ini jarang digunakan sebagai density control
additive dan hanya digunakan untuk masalah – masalah pemboran
khusus ?
Jawab:
Karena Galena memang hanya digunakan untuk masalah pemboran
khusus, SG Galena (Pbs) tinggi, sehingga meningkatkan densitas
25
mencapai lebih dari 19 ppg. Dan juga, karena terdapat unsur (Pb =
timbal) dan (S = Belerang) yang apabila terjadi Loss Circulation
sehingga akan mencemari lingkungan (air tanah).
8. Suatu saat saudara berada dilokasi pemboran. Pada saat itu bit mencapai
kedalaman 1600 ft. Saudara diharuskan menaikan densitas dari 200 bbl
dengan catatan bahwa volume akhir tidak di batasi. Hitung jumlah
barite yang diperlukan (dalam lb) dan 200 bbl lumpur 11 ppg menjadi
11,5 ppg dengan menggunkana barite (SG = 4,2).
Jawab:
Diketahui: ρ mb = 11,5 ppg
ρ ml = 11 ppg
Vml = 200 bbl
= 200 bbl x 42 gal = 8400 gal
SG = 4,2
ρs = 4,2 x 8,33
= 34,986 ppg
Ditanya: W Barite ?
Penyelesaian :
W Barite ¿(11,5−11 )ρs−ρmb
xVml x ρbarite
¿(11,5−11 )
3 4,986−11,5x 8400 gal x35 ppg
¿6256,544 lb
9. Sebutkan hal – hal yang terjadi akibat sand content terlalu besar !
Jawab:
Akibatnya adalah:
Dapat mempengaruhi karakteristik lumpur yang akan
disirkulasikan.
26
Meningkatkan densitas lumpur sehingga dapat menambah beban
pompa sirkulasi lumpur.
Dapat merusak peralatan pemboran, karena sand content bersifat
abrasive.
Rusaknya peralatan pemboran akibat sand content yang abrasive,
akan memperbesar cost.
2.7. KESIMPULAN
1. Dari percobaan diatas dapat disimpulkan bahwa bentonite memiliki
kandungan pasir yang lebih kecil dibandingkan dengan CaCO3.
2. Serpihan – serpihan yang tercampur pada lumpur pemboran dapat
mempengaruhi densitas lumpur yang disirkulasikan.
3. Densitas yang terlalu besar dapat mengakibatkan loss circulation,
sedangkan densitas yang terlalu kecil dapat mengakibatkan kick.
4. Besar kecilnya densitas pada lumpur pemboran sangat berpengaruh
pada operasi pemboran.
5. Peningkatan harga sand content dapat meningkatkan harga densitas.