Pengeboran Minyak dan Gas

11. PENGEBORAN MINYAK DAN GAS BUMI

a. Tujuan pengeboran

Pengeboran mempunyai beberapa tujuan, tujuan utamanya adalah untuk mengeksploitasi minyak dan gas bumi yang terdapat di perut bumi. Selain itu pengeboran juga digunakan untuk untuk melakukan berbagai analisis terhadap material batuan (diantaranya dengan melakukan logging) dan pengambilan sampel.

b. Fungsi lumpur pengeboran

Satu elemen yang penting pada suatu pemboran adalah fluida pemboran atau lumpur pemboran. Lumpur pemboran mempunyai beberapa fungsi, yaitu:

- Memindahkan cutting dari dasar sumur

- Mengambangkan cutting dan material-material berat

- Mentransport cutting dan gas ke permukaan

- Mendinginkan dan melumasi bit dan drill string

- Menambang buoyancy pada drill string

- Mengontrol tekanan bawah permukaan

Satu keharusan pada sistem lumpur pemboran yaitu interaksi antara lumpur dan formasi yang dibor harus mempunyai efek yang minimal pada formasi. Ini sangat penting untuk mempertahankan lubang terbuka (open hole) dan menyelesaikan operasi pemboran.

Lumpur pemboran dibagi menjadi tiga jenis, yaitu water-based mud, oilbased mud dan udara.

c. Pengeboran on shore & offshore

Pengeboran minyak dan gas bumi dapat dilakukan di daratan (on shore) atau pun di lepas pantai (offshore). Pengeboran on shore dan offshore mempunyai beberapa perbedaan. Pada suatu pengeboran offshore yang dilakukan pada air laut yang dangkal, hanya memerlukan sedikit saja modifikasi dari pengeboran on shore. Namun hal ini tidak berlaku bagi pengeboran offshore, khususnya yang dilakukan pada kedalaman air laut

yang dalam. Hal ini dikarenakan dalam pengeboran offshore banyak sekali faktor yang harus dipersiapkan terlebih dahulu, seperti adanya platform dan juga teknologi yang tinggi jika pengeboran tersebut berlangsung pada laut yang dalam, dan juga factor keselamtan kru yang tinggal di platform harus diperhatikan.

d. Komponen rig pengeboran

Komponen rig pemboran dapat dikelompokkan atas hoisting system, rotating system, circulating system, power system dan blowout preventer

d.1 Hoisting system

Hoisting system adalah bagian rig yang digunakan untuk menaikkan batang pemboran (drill stem).

d.2 Rotating system

Rotating system terdiri atas rotary table dan drill stem (kelly, drill string, bit). Rotary table adalah lubang persegi pada derrick floor deengan rotary bushing yang digunakan untuk kelly bushing dan kelly. Kelly adalah persegi atau heksagonal dari pipa yang disekrupkan pada pipa pemboran dan digunakan untuk membawa pergerakan memutar kepada drill string dan bit. Drill string adalah kombinasi dari pipa pemboran, collar, dan komponen bottom hole assembly (BHA) yang lain. Bagian akhir dari drill collar adalah mata bor atau bit. Bit melakukan bagian menggerus dan memotong batuan. Bentuk dari bit akan disesuaikan dengan tipe batuan dan kondisi pemboran. Tipe bit yang umum adalah drag, tri-cone, PDC dan intan (diamond).

d.3 Circulating system

Sirkulasi dari lumpur pemboran mempunyai beberapa fungsi pada rig yaitu mendinginkan bit, membuat kestabilan lubang, dan membantu dalam evaluasi formasi. Lumpur pemboran ini disirkulasikan oleh pompa lumpur (mud pumps) dimana volume lumpur yang dipompa diukur dengan stroke counter, dan rata-rata pergerakannya dicatat oleh stand pipe pressure

d.4 Power system

Power disediakan di rig oleh mesin diesel, mesin elektrik diesel atau pada beberapa kejadian adalah mesin butana. Tenaga ditransfer dari mesin kepada beberapa sistem rig yang berbeda oleh sabuk, rantai dan tangkai penggerak (drive shafts) pada rig mekanik, atau dengan membangkitkan tenaga listrik DC pada rig elektrik. Tenaga didistribuasikan ke rotary table dan pompa lumpur ketika pemboran .

d.5 Blow-out preventer system

Blowout preventer (BOP) adalah komponen utama dari suatu sistem control rig, dan alat ini adalah pilihan terakhir pada suatu kasus blowout. BOP ini diletakkan pada muka sumur dan tidak dipindahkan sampai saat sumur diselesaikan (well completed) dan alat produksi telah dipasang. BOP biasanya mempunyai 4 bagian, yaitu annular, pipe rams, blind atau shear rams dan crossover spools.

e. Jenis/ tipe rig pada pengeboran on shore/ offshore

Pemboran dilaksanakan dengan menggunakan seperangkat alat pemboran yang disebut drilling rig. Secara umum, rig dapat dibagi menjadi dua jenis yaitu land rig (onshore rig) dan off shore rig. Hampir semua land rig mempunyai bentuk dan susunan yang sama, sedangkan untuk offshore rig terdapat 5 jenis yang masing-masing didesain khusus didesain untuk lingkungan perairan yang berbeda. Berbagai tipe daripada rig offshore adalah barges, submersibles, platforms, jackups, dan floaters.

e.1 Barge

Barge rig didesain untuk bekerja pada air yang dangkal (kurang dari 20 ft) seperti rawa atau danau. Rig mengambang di atas lokasi pemboran sementara bagian bawahnya (lower hull) menancap pada dasar laut. Bagian bawah (lower hull) dengan permukaan yang luas ini dapat mempertahankan rig dari amblas ke bagian lumpur yang lunak dan memberikan suatu platform pemboran yang stabil. Semua peralatan pemboran ditempatkan pada perahu yang dapat berpindah dari satu lokasi ke lokasi lain. Untuk keseimbangan pada saat pemboran, barge ini dilengkapi dengan jangkar.

e.2 Submersible

Submersible rig adalah suatu tongkang (barge) yang didesain untuk bekerja pada air yang lebih dalam (sampai 50 ft). Alat ini mempunyai perpanjangan (extension) yang akan dapat menaikkan bagian atasnya (upper hull) di atas ketinggian air (water level).

e.3 Platform

Platform menggunakan suatu jaket (suatu jaringan kerangka besi yang tabular yang ditancapkan pada dasar samudera) untuk mendukung peralatan produksi pada permukaan, tempat tinggal dan rig pemboran. Berbagai directional well dibor dari platform ini menggunakan rig dengan struktur yang dapat dipindah-pindahkan. Setelah semua sumur selesai dibor, maka bagian rig pemboran dipindah dari platform. Platform yang lebih kecil menggnakan rig jackup untuk mengebor sumur.

e.4 Jackup

Jackup adalah sama deengan platform kecuali kaki-kaki penyangganya tidak secara permanen ditancapkan ke dasar laut. Berat dari rig mencukupi untuk alat ini tetap pada lokasinya. Kaki-kakinya dapat diturunkan ketika membor dan dapat dinaikkan untuk pindah ke lokasi baru.

e.5 Floater

Rig pemboran yang tidak menancap pada dasar laut dinamakan floater. Rig ini dapat membor deengan kedalaman yang lebih daripada jackup atau platform. Beberapa cirri yang lain yaitu:

- Alat ini dapat menetap di posisinya menggunakan jangkar atau melakukan posisi yang dinamis (dynamic positioning)

- Drill string dan raiser dilindungi dari pergerakan arus oleh motion compensator

- Muka sumur dan BOP diletakkan pada dasar laut dan dihubungkan ke rig dengan menggunakan riser untuk melakukan sirkulasi lumpur pemboran. Terdapat dua kategori dari floater, yaitu semisubmersible dan drill ship.

f. Operasi pengeboran

Sebelum dilakukan operasi pengeboran maka diperlukan adanya suatu rencana yang matang untuk suatu kesuksesan operasi pengeboran. Perencanaan suatu sumur adalah proses kerjasama antara staff teknik dan geosains meliputi akses beberapa database dan komunikasi yang jelas. Beberapa yang harus dievaluasi antara lain:

1. Apakah target yang akan dievaluasi?

2. Bagaimana sumur dapat dibor sampai mencapai target?

3. Bagaimana target dapat dievaluasi?

Setelah beberapa pertanyaan di atas jelas, maka proses pengeboran dapat diteruskan. Pengeboran dilakukan dilakukan dan selama proses pengeboran harus dilakukan dan diawasi secara seksama oleh wellsite geologist, mud logger ataupun tenaga ahli lainnya. Sesuai dengan tugas masing-masing, mereka harus mengawasi pelaksanaan pengeboran agar tujuan yang telah ditetapkan dapat dicapai. Sebagai contoh, well site geologist harus dapat melakukan justifikasi geologi tentang proses pengeboran yang berlangsung. Seperti misalnya menentukan pay zone yang telah diantisipasi sebelumnya. Mud logger bertugas memonitor dan mencatat data yang berkaitan dengan lubang bor dan proses pengeboran. Tugas mud logger meliputi analisis gas dan cutting untuk menciptakan suatu evaluasi formasi yang kontinyu sementara sumur dibor. Selama proses pengeboran juga dimungkinkan melakukan proses logging dengan menggunakan alat LWD (logging while drilling). Dengan menggunakan alat ini, maka pelaksanaan logging dapat dilakukan bersamaan deengan saat pengeboran sehingga formasi yang dievaluasi masih dalam keadaan belum terganggu dan masih fresh. Terkadang ahli paleontologi juga ambil bagian dalam proses pengeboran ini. Ahli paleontologi ini mengambil sampel-sampel batuan dan fosil yang terdapat di dalam lumpur pemboran untuk dianalisa. Terkadang analisa dari ahli ini sangat penting dalam menentukan proses pemnegboran selanjutnya.

g. Casing & cementing

Casing dan cementing dilakukan terutama ketika proses produksi ataupun untuk menghindari runtuhnya dinding lubang bor. Casing dilakukan deengan cara memasukkan pipa-pipa ke dalam lubang bor. Pipa-pipa ini biasanya terbuat dari logam dan semakin ke bawah pada selang tertentu maka diameternya akan semakin kecil. Pada saat fase produksi, maka padapay zone, casing akan mempunyai lubang dimana hidrokarbon akan dapat mengalir ke dalam lubang bor.

h. Vertical & directional drilling

Lintasan (trajectory) dari pemboran dikontrol oleh jenis dari bottom hole assembly (BHA) dan berat bit. Bottom hole assembly (BHA) adalah bagian dari drill string yang paling dekat dengan bit pemboran. Vertical drilling atau pemboran vertikal disebut juga pemboran lurus. Walau bagaimanapun, beberapa deviasi minor dari arah vertikal sering

terjadi secara alamiah. Ini berhubungan dengan faoktor-faktor yang ada dalam formasi seperti sudut kemiringan, kekerasan dan factor lain seperti BHA, desain bit dan berat pada bit.

Directional drilling atau pemboran terarah merujuk pada metode yang dipakai untuk mencapai target bawah permukaan yang telah ditentukan. Satu aplikasi dari directional drilling adalah pengembangan lapangan offshore. Biaya pengembangan akan berkurang dengan penggunaan banyak sumur directional drilling dari satu atau lebih platform. Aplikasi yang lain untuk directional drilling termasuk:

- Membangun suatu lokasi pada permukaan di luar dari lokasi dasar pemboran (bottom hole) untuk menghindari batasan-batasan topografi atau budaya

- Melakukan sidetracking di sekitar ‘fish’ atau lubang terbuka yang hilang (lost open hole)

- Melakukan sidetracking diluar dari casing untuk recompletion atau pada casing yang roboh (collapse casing)

- Membor suatu relief untuk menghentikan blowout

- Meningkatkan kontak dengan reservoar dan lubang bor (misal: horizontal drilling atau pemboran horizontal)

i. Problem dalam pengeboran Problem dalam pengeboran termasuk adanya kesulitan yang dihadapi ketika membor suatu sumur. Problem yang paling umum adalah terciptanya doglegs dan key seats, ketidakstabilan lubang, lost circulation, dan bottom

hole temperature yang berlebihan. Doglegs biasanya didefinisikan sebagai suatu deviasi yang lebih besar dari 3° per 100ft, dan ini terjadi ketika perubahan arah yang tajam yang

dilakukan dalam sumuur pemboran. Tipikalnya, dogleg diakibatkan oleh adanya perubahan kemiringan (dip) dari formasi atau oleh adanya perubahan berat yang diterapkan kepada bit. Beberapa doglegs dapat berakibat pada casing yang macet, kegagalan pipa pemboran, dan ketidakmampuan untuk melakukan casing pada total kedalaman (total depth). Jika casing sukses dapat dilakukan melalui dogleg, maka pemasangan yang berlebihan (excessive wear) pada peralatan produksi dapat terjadi. Penggunaan stabilizer secara semestinya, drill collar dengan diameter yang besar, dan

berat yang tepat yang diaplikasikan pada bit akan meminimalkan pembentukan dogleg.

Key seats umumnya terbentuk sebagai akibat dari doglegs. Key seat terbentuk ketika suatu saluran terpotong pada bagian samping dari lubang, paralel dengan axis dari lubang. Key seat dapat dicegah dengan tidak menciptakan do legs.

Ketidakstabilan lubang akan terjadi ketika menjumpai aliran formasi (formations flow), formasi yang terkelupas (slough) atau formasi yang dapat mengembang (swell). Suatu formasi yang paling tidak stabil adalah shale dan lapisan salt. Ketidakstabilan akan berakibat pada beberapa fenomena:

1. Tekanan overburden

2. Gaya pergerakan bumi

3. Tekanan pori

4. Penyerapan air, pengembangan (swelling) atau dispersi

Ketidakstabilan terjadi ketika tekanan overburden melebihi kekuatan dari formasi yang dibor, menghasilkan aliran formasi (plastic flow). Tekanan pori abnormal yang tinggi dapat mengakibatkan blowout pada formasi dengan permeabilitas yang tinggi. Jika perbedaan tekanan antara dinding lubang dan fluida dalam lubang adalah besar, formasi

dapat terkelupas (slough off). Tekanan struktural juga dapat mengakibatkan ketidakstabilan lubang. Problem yang berhubungan dengan ketidakstabilan lubang termasuk ketidaefektifan pembersihan lubang, pipa yang macet, pembesaran lubang bor, meningkatnya volume lumpur, meningkatnya biaya, pekerjaan sementasi yang jelek, dan kesulitan dalam logging.

Ketidakstabilan lubang ini dapat dikontrol oleh penggunaan fluida pemboran yang tepat.

Lost circulation atau sirkulasi hilang adalah hilangnya sebagian atau semua dari lumpur pemboran kedalam formasi. Loss ini terjadi ketika total tekanan yang digunakan (exerted) terhadap formasi melebihi total tekanan dari formasi. Lost circulation akan terjadi pada formasi dengan karakteristik:

1. Berlubang (cavernous) dan belahan (fissured) terbuka

2. Sangat kasar, permeable dan sempit seperti gravel lepas-lepas

3. Retakan alami

4. Gampang pecah

5. Dalam keadaan tertekan atau depleted

Lost circulation ini akan berakibat pada meningkatnya biaya lumpur dan mungkin dapat terjadi blowout di permukaan. Fluida pemboran yang tepat dan meterial lost circulation dapat meminimalkan lost circulation.

Bottom hole temperatures yang sangat tinggi dapat terjadi pada pemboran yang dalam atau daerah dengan gradien geotermal yang tinggi abnormal. Bottom hole temperature yang berlebihan (lebih besar dari 250° C) dapat mengakibatkan terjadinya problem pemboran dikarenakan percepatan penebalan fluida pemboran water-base drilling fluid. Kenaikan dalam kekentalan atau viskositas dan densitas dari pemboran dapat mengakibatkan:

1. Berkurangya kecepatan penetrasi

2. Lost circulation atau sirkulasi hilang

3. Sumur akan terseka (swabbed) ketika pipa pemboran ditarik

4. Alat yang macet

Problem ini dapat diatasi dengan penggunaan lumpur oil-base mud.