8/20/2019 Paper Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere Pada
1/14
JTM Vol. XVIII No. 4/2011
197
EVALUASI PENGGUNAAN GLASS BUBBLE SPHERE PADA
SUMUR-X
Bonar Tua Halomoan Marbun 1 , Peter Benson
1 , Satria Kumala Putra
2 , Samuel Zulkhifly
2
Sari
Jenis baru fluida pemboran untuk pemboran underbalance telah berhasil dikembangkan dan telah berhasil digunakandi lapangan. Fluida pemboran ini memanfaatkan hollow glass sphere (HGS), biasanya dikenal dengan glass bubble
yang digunakan untuk mereduksi densitas supaya berada di bawah densitas base mud dan menjaga kompresibilitasdari fluida pemboran. Dari hasil uji lapangan glass bubble dapat diaplikasikan dan dicampur pada kondisi normaldari pemboran, juga cocok dengan fluida pemboran dan peralatan konvensional, bit, dan perlengkapan pengatur
kadar padatan dengan sedikit sekali efek negatif. Keuntungan lain menggunakan fluida ini adalah tingginya kecepatan penetrasi pemboran, mengurangi kerusakan pada formasi dan menanggulangi loss circulation. Jika dibandingkandengan pemboran aerasi maka kita dapat mengeliminasi kompresor sehingga hal ini akan membuat glass bubble lebihmurah selain itu penggunaan lumpur ini juga memungkinkan dilakukannya MWD. Pada paper ini akan dibahasmengenai fungsi dari glass bubble sebagai materi yang mereduksi densitas dalam kaitannya dengan penanggulangan
loss circulation pada Sumur X-05 dan X-06 yang berada dalam satu cluster. Dari data yang ada, akan dibandingkan
performance dari fluida pemboran dengan menggunakan indeks Mud Quality Index (MQI) yang terbaru dimanametode ini akan membandingkan performa dari masing-masing sumur dengan perlkuan yang berbeda. Di masa depandiperlukan penelitian lebih lanjut agar loss yang terjadi dapat diminimalkan.
Kata kunci: glass bubble, loss circulation, indeks kualitas lumpur
Abstract A new class of underbalanced drilling fluid has been developed and was recently field tested. The fluid utilizes hollow
glass sphere (HGS), also known as glass bubble, to decrease the fluid density to below that of the base mud whilemaintaining incompressibility. The field tests demonstrated that glass bubble drilling fluids can be easily and safetymixed under field operating conditions, compatible with conventional drilling muds and rig equipment, and can becirculated through conventional mud motors, bits, and solid control equipment with little detrimental effect on either
mud or equipment. Potential benefit of using this fluid include higher penetration rate, decrease formation damage,
and lost circulation mitigation. When used in place of aerated fluid they can eliminate compressor usage and allowmud pulse MWD tools. This paper will mainly discuss about the used of glass bubble in well X-05 and X-06 in case toovercome total loss circulation that exist in the same cluster. From the data given, the lattest Mud Quality Index (MQI)method will be used to compare diffrent well and diffrent treatment. In fact, it will need research to minimizing fluidloss as low as we can achieve.
Keywords: total loss circulation, glass bubble, mud quality index
1) Kelompok Keahlian Teknik Pemboran, Produksi dan Manajemen Migas, Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan, Institut Teknologi Bandung, Jl. Ganesa No. 10 Bandung 40132, Telp : +62-22-2504955, Fax.: +62-22-2504955, Email: [email protected]
2) Pertamina Upstream Technology Center, Jl. Prof. Dr. Satrio No. 16 Jakarta 12950
I. PENDAHULUAN
Total loss circulation sering terjadi pada formasikarbonat, diantaranya adalah Formasi mid mean
carbonat. Hal ini akan sangat merugikan sekaliketika formasi sedang menembus formasi ini.Sebagai contoh, waktu yang diperlukan untuk
menanggulangi total loss circulation dan akibatyang muncul akibat total loss circulation (misalnya: reaming, trip, stuck pipe, fishing job).
Selain waktu yang cukup lama untukmenanggulangi total loss circulation, dibutuhkan juga biaya yang banyak akibat dari pemakaian
loss circulating material (LCM), semen, biayauntuk penyemenan, biaya tambahan untuk sewa peralatan maupun jasa seperti rig, MLU, Mud
Eng, dan Top Drive.
Penggunaan glass bubble diharapkan sekalidapat meningkatkan performa dari fluida pemboran sekaligus mengeliminasi biaya yangtidak produktif. Setelah mengaplikasikan glassbubble ini di lapangan bukan berarti tugas kitatelah selesai sebagai engineer, tetapi lebih
daripada itu diharapkan terus dilakukan evaluasiyang mendalam terhadap performance sumuryang digunakan sehingga ke depannya pemboran
akan berjalan efektif dan dapat menghemat biaya. Salah satu metode untuk mengevaluasikinerja dari lumpur pemboran yang kita gunakan
adalah metode mud quality index (MQI) yangterbaru, di mana dengan metode ini kita dapatmembandingkan kinerja dari lumpur yang kita
gunakan dengan lapangan lain yang berbeda jauhataupun berbeda lokasi tanpa terhalang olehfaktor kompleksitas dari sumur.
II.
MID MEAN CARBONATE
Sebelum kita beranjak lebih jauh dalam pembahasan evaluasi penggunaan glass bubble pada sumur X, kita akan mengawalinya dengan
pokok persoalan yang menyebabkan penggunaan glass bubble di lapangan. Pada kenyataannyaformasi ini sangat merugikan karenakemungkinan terjadi total loss circulation ketika
menembus formasi ini cukup besar. Berdasarkan proses pembentukannya batuan karbonat
8/20/2019 Paper Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere Pada
2/14
Bonar Tua Haloman Marbun, Peter Benson, Satria Kumala Putra, Samuel Zulkhifly
198
termasuk kedalam batuan sedimen, dimana batuan ini terbentuk sebagai akibat pengendapan
material-material dari batuan beku. Selain itu batuan karbonat juga termasuk kedalam batuansedimen non klastik yang merupakan batuan
yang terbentuk dari proses kimiawi yaitu
material yang larut dalam air, terutama air laut.Lingkungan pengendapan dari mid main
carbonat ini pada low energy edge shelf sampaidengan outer energy edge shelf . Hal ini berarti bahwa batuan mid main carbonate terbentuk
pada lingkungan marine dimana daerah lowenergy shelf merupakan daerah lautan dalamsedangkan high energy shelf merupakan daerah
batas benua dengan daerah marine. Batuan inimemiliki karakteristik berupa porositasintergranular dan juga vuggy (Gambar 1). Hal ini
akan membuat batuan karbonat memilikisaluran-saluran dan gerowong-gerowong yang
apabila dilalui oleh fluida pemboran maka akanmenyebabkan sebagian atau banyak fluida pemboran yang mengalir pada daerah tersebut.
Gambar 1. Porositas pada batuan karbonat
III. LUMPUR PEMBORAN
Keberhasilan operasi pemboran sangat bergantung pada fluida dari pemboran.
Sehubungan dengan pengaplikasian glassbubble sebagai aditif non reaktif ke dalam
base mud yang kita gunakan, penting bagikita untuk mengenal aditif dan komponenyang terdapat dalam lumpur pemboran.Fungsi utama dari fluida pemboran iniantara lain mengimbangi tekanan formasi,melumasi bit, dan media pengangkatancutting ke permukaan. Secara umum
lumpur pemboran dapat dipandang
mempunyai empat komponen atau fasaantara lain: a.
Fasa cairIni dapat berupa minyak atau air. Air dapat
pula dibagi dua, tawar dan asin. Tujuh puluhlima persen lumpur pemboran menggunakan
air. Sedang pada air dapat pula dibagimenjadi air asin tak jenuh dan jenuh. Istilah
oil-base digunakan bila minyaknya lebih dari95%. Invert emulsions mempunyai komposisiminyak 50 -70% (sebagai fasa kontinu) dan
air 30 - 50% (sebagai fasa terdispersi).
b. Reactive solidsPadatan ini bereaksi dengan sekelilingnyauntuk membentuk koloidal. Dalam hal iniclay air tawar seperti bentonite menghisap
(absorp) air tawar dan membentuk lumpur.Istilah "yield" digunakan untuk menyatakan jumlah barrel lumpur yang dapat dihasilkan
dari satu to clay agar viskositas lumpurnya 15cp. Untuk bentonite, yieldnya kira-kira 100 bbl/ton. Dalam hal ini bentonit mengabsorp
air tawar pada permukaan partikel- partikelnya, hingga kenaikan volumenya
sampai 10 kali atau lebih, yang disebut"swelling" atau "hidrasi". Untuk salt waterclay (attapulgite), swelling akan terjadi baikdiair tawar atau di air asin dan karenanya
digunakan untuk pemboran dengan "saltwater muds". Baik bentonite ataupunattapulgite akan memberi kenaikan viskositas
pada lumpur. Untuk oil base mud, viskositasdinaikkan dengan penaikan kadar air dan penggunaan aspal.
c.
Inert solids (zat padat yang tidak bereaksi)
Biasanya berupa barit (BaSO4) yang
digunakan untuk menaikkan densitas lumpur,ataupun galena atau bijih besi. Inert solids dapat pula berasal dari formasi-formasi yang
dibor dan terbawa lumpur seperti rijang, pasiratau lempung non swelling , dan padatan- padatan seperti ini secara tidak sengaja
memberikan kenaikan densitas lumpur dan perlu dibuang secepat mungkin (bisamenyebabkan abrasi, kerusakan pompa dll).
d.
Fasa kimia
Zat kimia merupakan bagian dari sistem yangdigunakan untuk mengontrol sifat-sifat
lumpur, misalnya dalam dispersion(menyebarnya partikel-partikel lempung)atau flocculation (berkumpulnya partikel- partikel lempung). Efeknya terutama tertuju pada peng "koloid"an lempung yang
bersangkutan. Banyak sekali zat kimia yangdigunakan untuk menurunkan viskositas,mengurangi water loss, dan mengontrol fasakoloid (disebut surface active agent ). Zat-zatkimia yang mendispersi (thinner =
menurunkan viskositas/mengencerkan).
IV.
ADITIF LUMPUR PEMBORAN
Di dalam fluida pemboran terdapat aditif-aditifdengan fungsinya masing-masing fungsi, fungsi-fungsi aditif tersebut antara lain 1. Fluid loss control: menjaga integritas lubang danmengurangi fluid loss dalam formasi produktif,contoh wyoming bentonite, starch, CMC, X-C
8/20/2019 Paper Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere Pada
3/14
Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere pada Sumur-X
199
Polymer 2. Thinner (pengencer), contoh: air, phospates, lignins, dan tannin 3. weighting agent
(bahan-bahan pemberat): Memiliki specifygravity yang tinggi untuk menaikan densitasfluida, contoh: barite, galena, calcium carbonat,
brine solution 4. pH adjuster (pengatur pH):
Untuk menetralkan pH, dikarenakan padaumumnya aditif bersifat asam, contoh: Sodium
Hydroxide (caustic soda), potassium Hydroxide,calcium h ydroxide. 5. Lost Circulation Materials: Aditif yang ditambahkan untuk
mencegah lost circulation, contoh: fibrousmaterial, walnut shell dan ground mica.
V. LOW DENSITY AGENT (LDA) ATAUGLASS BUBBLE SPHERE
Hampa, uniseluler, soda-lime borosilikat glassmerupakan materi yang sangat unik (Gambar 2).Ukuran partikelnya bervariasi antara 8 sampai
dengan 125 mikron dan 90% ukurannya adalah8-85 micron (Gambar 3). Aditif ini mempunyaiketebalan dinding rata-rata sebesar 1-2 mikron
(Gambar 4). Berdasarkan fungsinya, glassbubble sphere dapat dikategorikan sebagai loss circulation material (Gambar 5) dan juga sebagai
penurun densitas. Material pembentuk glassbubble sphere terdiri dari Soda – Lime – BoroSilicate Glass (SiO2, CaO, B2O3, NaO2).
Gambar 2. Bentuk fisik glass bubble sphere
(Burnett, 2003)
Gambar 3. Distribusi ukuran partikel (Burnett,
2003)
Gambar 4. Ketebalan dinding glass bubble
(Mashar, 2011)
Gambar 5. Efek pada zona loss (Burnett, 2003)
5.1 Komponen Pembentuk Glass bubble Sphere
8/20/2019 Paper Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere Pada
4/14
Bonar Tua Haloman Marbun, Peter Benson, Satria Kumala Putra, Samuel Zulkhifly
200
Ada beberapa komponen dalam pembuatan glassbubble, diantaranya adalah:
1. Silika sebagai pemberi warna bening pada glass bubble
2.
Diboron trioksida sebagai zat yang
memperkuat ikatan kaca
3.
Soda sebagai zat untuk menurunkan titikdidih silica
4.
Kapur zat yang digunakan sebagai pelindungdari kaca agar kaca tidak bereaksi denganzat-zat lainnya.
5.2 Silika
Secara kimia, material silikat yang paling
sederhana adalah silikon dioksida atau silica(SiO2). Secara struktur membentuk ikatan 3dimensi yang dihasilkan ketika setiap sudut dari
atom oksigen dalam tetrahedron saling berikatandengan atom oksigen lain yang berdekatan.
Akibat hal tersebut material ini bersifat netraldan mempunyai struktur elektronik yang stabil.Dibawah kondisi ini, perbandingan antara atomSi dan O adalah 1 : 2, sesuai dengan rumus
kimianya (Gambar 6).
Gambar 6. silicon–oxygen tetrahedron (SiO44-
)(Callister, 2007)
Jika tetrahedral ini disusun maka akan terbentuk
struktur kristal. Terdapat tiga bentuk kristal yangdapat terbentuk antara lain : kuarsa, kristobalit,dan tridimit. Strukturnya menjadi berantakan dan
terbuka. Atomnya juga tidak terbungkus denganrapi. Sebagai akibatnya silika kristal mempunyaidensitas yang rendah sebagai contohnya kuarsa
yang mempunyai densitas 2,65 gr/cm3.
Ikatanantar atomnya mempunyai temperatur yangtinggi untuk memutuskannya yaitu 17100C.
5.3 Kaca Silika
Silika dapat juga dibentuk tanpa struktur kristalatau bisa dikatakan kaca. Kaca silikamempunyai penyebaran atom yang merata yangmerupakan karakteristik dari fluida. Bahan dasar
pembuatan kaca silika yang terbaik adalahdengan menggunakan SiO4
4-. Perlu ditambahkanoksida lainnya seperti B2O3 dan GeO2 untuk
pembentuk ikatan. Kaca inorganik seperti kacayang digunakan pada kontainer, jendela, dan juga kaca silika juga ditambahkan material
seperti CaO dan Na2O. Oksida ini tidak
membentuk ikatan berupa polyhedral.Sebaliknya oksida ini memperbaiki ikatan antarSiO4
4-, untuk itulah oksida ini dapat dikatakan
sebagai pengubah ikatan (Gambar 7).
Gambar 7. Kristal ikatan (SiO44-
) (Callister,
2007)
Gambar 8. Struktur kaca sodium silica (Callister,2007)
5.4 Kalsium Oksida
Disebut juga kapur atau kapur bakar, biasa
digunakan pada reaksi-reaksi kimia. Berwarna putih, sangat merusak, bersifat alkali kristalindan berbentuk padatan pada suhu kamar.
Kalsium oksida biasanya dibuat dengandekomposisi secara termal dari batu kapur yangmengandung kalsium karbonat (CaCO3) padadapur pengering. Hal ini dapat dijalankan denganmemanaskan hingga mencapai suhu 8250C,
prosesnya dinamakan calcination atau pembakaran kapur, untuk membebaskan molekulCO2. Kapur ini tidak stabil dan ketika
didinginkan secara spontan akan bereaksi denganCO2 dari udara maka akan kembali ke bentukkalsium karbonat.
5.5 Sodium Karbonat
Dikenal juga sebagai soda pembersih atau abu
soda, Na2CO3 adalah garam sodium dari asam
8/20/2019 Paper Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere Pada
5/14
Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere pada Sumur-X
201
karbonat. Zat ini dapat diekstraksi dari berbagaimacam abu tanaman. Secara sintetis dibuat dari
garam dapur dan batu kapur dengan proses yangdinamakan solvay. Industri gelas merupakanaplikasi terpenting dari zat ini.
Ada beberapa cara untuk menghasilkan zat ini,diantaranya:
1.
Metode Nicolas Leblanc:
NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2 HCl
Na2SO4 + CaCO3 + 2 C → Na2CO3 + 2 CO2
+ CaS
2.
Proses Solvay:
2 NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2 CaO + H2O → Ca(OH)2 Ca(OH)2 + 2 NH4Cl → CaCl2 + 2 NH3 + 2
H2O
5.6 Diboron TrioksidaZat ini merupakan salah satu oksida dari Boron.
Berwarna putih, berupa kaca padatan yangmemiliki formula B2O3. Banyak dijumpai dalam bentuk kaca, meskipun demikian zat ini dapat
dikristalkan dengan proses pendinginan. Zat inimerupakan salah satu zat yang paling sulit untukdikristalkan.
Kaca boron oksida dibentuk dari cincin boroxol
yang mempunyai 6 komponen, yaitu 3 kordinat boron dan 3 kordinat oksigen. Model ini masihmerupakan kontroversi, tetapi karena belum adamodel yang mendeskripsikan densitas yang
tepat.
Boron trioksida dibuat dengan perlakuan
terhadap asam sulfat dan tungku pencampuran.Asam boraks akan dibentuk menjadi uap air danasam metaborik – HBO2 pada suhu sekitar 170
0C
dan pemanasan sampai dengan suhu 3000C akan
menghasilkan Boron Trioksida. Reaksinyaseperti dibawah ini:
H3BO3 → HBO2 + H2O
2HBO2 → B2O3 + H2O
5.7 Komponen TambahanCullet: merupakan pecahan-pecahan kaca ataukaca yang berasal dari produk tak lolos quality
control. Cullet berfungsi untuk menurunkantemperatur leleh dari bahan baku. Cullet yangdiumpankan sebanyak 25% dari total bahan baku.
Borax: menurunkan koefisien ekspansi dan
menaikkan ketahanan terhadap bahan kimia.
Feldspar: mempunyai formula umum: R 2O,Al2O, 6 SiO2 di mana R 2O dapat berupa Na2O
abu K 2O abu campuran dari kedua oksidasitersebut.
Bahan stabilizer: merupakan bahan yang
mampu menurunkan kelarutan di dalam air,tahan terhadap serangan bahan kimia lain
termasuk materi-materi lain yang terdapat diatmosfer. Contoh bahan stabilizer :1.
Kalsium karbonat, membuat produk akhirmenjadi tidak larut di dalam air.
2. Barium karbonat, meningkatkan beratspesifik dan indeks bias.
3.
Timbal oksida, membuat produk menjaditransparan, mengkilat, dan memilikiindeks
bias yang tinggi.4.
Seng oksida, membuat gelas tahan terhadap
panas yang mendadak, memperbaiki sifat-sifat fisik dan mekanik, dan meningkatkanindeks bias. Aluminium oksida,
meningkatkan viskositas gelas, kekuatanfisik, dan ketahahan terhadap bahan kimia.
VI. PROSES PEMBUATAN GLASS
BUBBLE SPHERESetelah mengetahui komponen-komponen
penyusun glass bubble sphere, maka pembuatandari glass bubble sphere sangat mirip sekalidengan proses pembuatan kaca untuk kebutuhan
sehari-hari, yang membedakan hanyalah proses pembentukannya.Sebelum kita menuju proses pembuatan ada
beberapa sifat-sifat fisik dari kaca yang perlu
diketahui dalam kaitannya pembentukan materialtersebut,sifat-sifat fisik ini penting untuk
diketahui untuk memaksimalkan hasil yangdiperoleh dari pembuatan kaca tersebut. Sifatfisik tersebut antara lain:
1. Melting Point: Temperatur dimana viskositasmencapai 10 Pa-s (100 P); pada kondisi inikaca bisa dianggap sebagai fluida.
2. Working Point: Temperatur dimana vikositas bernilai 10
3 Pa-s (10
4P); kaca akan mudah
dibentuk pada viskositas ini.
3. Softening Point: Temperatur dimanaviskositas bernilai 4 x 10
6 Pa-s (10
7P);
merupakan temperatur maksimum dimanalembaran gelas dapat dibentuk tanpamenyebabkan beberapa perubahan.
4.
Annealing Point: Temperatur dimanaviskositas bernilai 10
12 Pa-s (10
13P); pada
tempratur ini, penggabungan atom-atom berlangsung secara cepat dimana stress yang
tersisa dapat dihilangkan dalam waktu sekitar15 menit.
5.
Straint Point: Tempertatur dimana viskositas
bernilai 3 x 1013
Pa-s (3 x 1014
P); untuktempratur dibawah straint point, akan terjadiretakan pada permulaan perubahaan secara
plastik. Temperatur transisi gas akan beradadiatas straint point.
Dalam pembuatan kaca diperlukan penurunantekanan yang optimum dan sangat dihindari
8/20/2019 Paper Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere Pada
6/14
Bonar Tua Haloman Marbun, Peter Benson, Satria Kumala Putra, Samuel Zulkhifly
202
terjadinya kristal (Gambar 9). Terdapat beberapa jenis kaca yang umum pada industri-industri,
Gambar 10 menunjukan sifat-sifat fisik beberapamaterial.
Gambar 9. Karakteristik gelas dan kristal
(Callister, 2007)
Gambar 10. Sifat-sifat fisik gelas (Callister,2007)
Setelah mengetahui temperatur optimum dalam pembuatan glass, maka akan mudah untuk kitamelakukan atau mendapatkan bentuk yang kita
inginkan. Proses tersebut antara lain:1.
Persiapan bahan baku (batching)Pada tahap ini dilakukan penggilingan,
pengayakan bahan baku serta pemisahan dari
pengotor-pengotornya. Serbuk bahan bakuditimbang sesuai komposisi, termasuk bahan-
bahan aditif lain yang diperlukan seperti zat pewarna atau zat-zat sesuai dengan produkkaca yang dikendaki. Pengadukan campuran
bahan baku dalam suatu mixer dilakukan agarcampuran menjadi homogen sebelumdicairkan.
2. Pencairan (melting/fusing)Bahan baku yang sudah homogen, diayakdahulu sebelum dimasukkan ke dalam tungku
(furnace) bersuhu sekitar 1500oC sehingga
campuran akan mencair. Selama proses
pencairan, masing-masing bahan baku akansaling berinteraksi membentuk reaksi-reaksikimia berikut:
Reaksi-reaksi penguraian:
Na2SO3→ Na2O + CO2
CaCO3→ CaO + CO2
Na2SO4→ Na2O + SO2
MgCO3.CaCO3→ MgO + CaO + 2CO2
Reaksi antara SiO2 dengan Na2CO3 pada suhu
6300C – 780
0 C
Na2CO3 +aSiO2→ Na2O.aSiO2 + CO2
Reaksi antara SiO2 dengan CaCO3 pada suhu
600oC
CaCO3 +bSiO2→ CaO.bSiO2 + CO2
Reaksi antara CaCO3 dengan Na2CO3 pada suhudi bawah 600
oC
CaCO3 + Na2CO3→ Na2Ca(CO3)2
Reaksi antara Na2SO4 dengan SiO2 pada suhu884
o C
Na2SO4 + nSiO2→ NaO.nSiO2 + SO2 + 0.5O2
Reaksi utama:
aSiO2 + bNa2O + cCaO + dMgO→
aSiO2.bNa2O.cCaO.dMgO
3.
Pembentukan (forming/shaping)
Bahan kaca yang berbentuk cair lalu dialirkan kedalam alat-alat yang berfungsi untuk membentukkaca padat sesuai yang diinginkan. Ada beberapa
jenis dalam proses pembentukan kaca:1.
Proses FourcaultBahan cair dialirkan secara vertikal ke atas
melalui sebuah bagian yang dinamakan"debiteuse". Bagian ini terapung di permukaan kaca cair dengan celah sesuai
dengan ketebalan kaca yang diinginkan. Diatas debiteuse terdapat bagian sirkulasi air pendingin yang akan mendinginkan kaca
hingga 650 – 670oC. Pada suhu tersebut kaca
berubah menjadi pelat padat dan akan bergerak dengan didukung oleh roda pemutar
(roller) yang menarik kaca tersebut ke atas.2.
Proses Colburn (Libbey-Owens)Jika proses Fourcault, gerakan kaca
berlangsung secara vertikal, maka pada prosesColburn kaca akan bergerak secaravertical kemudian diikuti gerakan horizontal
setelah melewati roda-roda penjepit yangmembentuk leburan gelas menjadi lembaran-lembaran.
3. Proses Pilkington (float process) Bahan cair dialirkan ke dalam sebuah kolam
berisi cairan timah (Sn) panas. Kecepatanaliran bahan cair ini merupakan pengaturtebal tipisnya kaca lembaran yang akandiproses. Kaca akan mengapung di atas
cairan timah karena perbedaan densitas diantara keduanya. Kaca ini tetap berupa cairan
8/20/2019 Paper Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere Pada
7/14
Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere pada Sumur-X
203
dengan pasokan panas yang berasal dari pembakar di bagian atas kolam. Pengendalian
temperatur di dalam kolam dilakukan agarkaca tetap rata di kedua sisinya serta pararel.Bahan yang biaanya digunakan untuk
keperluan ini adalah gas nitrogen murni.
Selanjutnya, aliran kaca melewati daerah pendinginan (masih di dalam kolam) dan
keluar dalam bentuk kaca lembaran bersuhu±600o C.
4.
Proses tiup (blow)
Proses ini digunakan untuk membuat botolkaca, gelas kemasan, atau aneka bentuk kacaseni lainnya.
5. Proses Foaming (Gambar 11)Cara ini merupakan cara untuk pembuatanGlass bubble Sphere dimana udara hasil dari
pembakaran berupa CO2 akan dimanfaatkanuntuk pembentukan kaca yang berbentuk
bola-bola kecil yang kemudian dapatdimanfaatkan untuk aditif lumpur Pemboran(Gambar 12).
Gambar 11. Proses pembuatan foaming glass
(Laimbock, 1998)
Gambar 12. Proses masuknya udara ke dalamgelas (Laimbock, 1998)
6.
AnnealingFungsi tahapan ini adalah untuk mencegahtimbulnya tegangan-tegangan antar molekul
pada kaca yang tidak merata sehingga dapatmenimbulkan kepecahan. Termasuk kedalam
tahap ini adalah proses pendinginan.
VII.
KEUNTUNGAN GLASS BUBBLE
SPHERE
Struktur kimia ini sangat stabil sehingga tidakdapat dipecahkan (insoluble) dalam air maupun
minyak serta bersifat non-compressible. Sifatalkalinitasnya yang rendah membuat glassbubble sphere cocok dengan sebagian besar
resin. Glass bubble sphere berbentuk bulatsempurna (spherical) dengan luas permukaanyang minimum sehingga meningkatkan aliran
dan non abrasive (Ball Bearing Effect).
Glass bubble sphere mampu menghasilkan
densitas 0,38 – 0,66 gr/cc. Keuntungan lain dari glass bubble sphere yaitu incompressible
sehingga mampu menghasilkan densitas yangstabil, bisa digunakan untuk measurement whiledrilling (MWD), menjaga kesatabilan lubang bor, mempunyai hole cleaning yang baik,
meminimalisasi differential sticking, mengurangiloss circulation, mengurangi kerusakan formasi,mudah diproses, dan compatible / cocok dengan
surface cleaning equipment (Solid controlequipment)
VIII. APLIKASI GLASS BUBBLE SPHERE
DI LAPANGAN
Di lapangan, Glass bubble sphere digunakan
dengan mencampurkan base mud dengan aditif glass bubble sphere pada hopper (Gambar 14).
Gambar 14. Prinsip low density agent (Arco et
al., 2000)
Proses pencampurannya terdiri dari dua cara,
cara pertama adalah dengan mencampurkannyasecara gravitasi kedalam mixing tank sedangkancara kedua adalah dengan menggunakan
diaphragm pump yang dihubungkan ke dalamhopper . Kedua cara tersebut telah berhasil
digunakan namun apabila menggunakan cara pencampuran secara gravitasi akan banyakmenghemat waktu. Prosedur dengan pencampuran secara gravitasi adalah sebagai
DrillingFluid
GlassBubbles LDDF+
8/20/2019 Paper Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere Pada
8/14
Bonar Tua Haloman Marbun, Peter Benson, Satria Kumala Putra, Samuel Zulkhifly
204
berikut, pertama bag (Gambar 15) yang berisi glass bubble sphere didatangkan. Bag ini dilapisi
dengan polyethilene plastic film untukmelindungi dari air hujan. Segera setelah itudialirkan kedalam mixing tank dengan dialirkan
udara ke dalamnya (Gambar 16) untuk
memudahkannya bergerak. Dengan metoda iniakan terjadi pentransportasian material sejumlah
700 lb bag dalam waktu 6 menit. Segera setelahada kontak dengan lumpur pada hopper (Gambar17) maka glass bubble sphere akan segera
menyebar. Cara kedua adalah denganmenggunakan diaphragm pump (Gambar 18)yang dilengkapi suction wand yang digunakan
untuk memudahkan glass bubble sphere untuk bergerak ke dalam mixing hopper. Ternyata glass bubble sphere yang masuk ke dalam
hopper tidak terlalu banyak dan tidak kontinusehingga akan memakan lebih banyak waktu,
namun metoda ini memiliki keuntungan dimana pemasangan diaphragm pump cukup mudah.
Gambar 15. Bag glass bubble sphere (Devadass,2010)
Gambar16. Pengaliran udara (Devadass, 2010)
Gambar 17. Glass sampai pada Hopper(Devadass, 2010)
Gambar 18. Diaphragm pump (Devadass, 2010)
IX.
METODOLOGI PENELITIAN
9. 1 Pencarian Pengukuran Performance dari
Fluida PemboranSelama beberapa tahun belakangan telah banyak
usaha untuk menemukan Indeks KunciPengukuran Performa (KPI) yangmemungkinkan untuk melakukan perbandingan
aktivitas pemboran pada lokasi yang berbeda.Pada kasus dimana tidak model dari fluida pemboran yang telah dapat diterima secara
universal dan pengukuran terhadap aktivitas initelah menuntun pada cara mudah untuk
mendapatkan cost/m atau cost/m3
per setiapinterval yang dibor pada basis kampanye darisumur pada suatu lapangan tertentu.
Biaya untuk fluida pemboran berkisar antara 5-25% dari biaya total pembangunan. Jika kita
8/20/2019 Paper Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere Pada
9/14
Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere pada Sumur-X
205
melanjutkan pada indeks harga tradisionalkemudian pada bagian bawah dari range ini tidak
ada rangsangan untuk mengurangi biaya ini danuntuk itu tidak ada penggerak untuk mengukur peningkatan perfrmance dari banyak lokasi kita.
Penggerak untuk meningkatkan performaterletak pada dampak pada sumur secarakesluruhan dan pengembangan lapangan yangekonomis dalam kaitannya dengan Non
Productive Time (NPT) dan penundaan produksidan ini bisa menjadi sangat signifikan.
Dari data yang ada, akan ditentukan Mud Quality Index (MQI) dari masing-masing sumur denganlangkah-langkah berikut ini:
1. Tentukan Perkirakan Kualitas LumpurTerbaikBiaya lumpur untuk sumurdiasumsikan sama dengan biaya aktual
yang digunakan untuk bahan kimia lumpur pemboran dengan tidak adanya bahan yangterbuang dari pengontrolan bahan kimia
pada lapanganQMC = Mud Chemical Cost (MCC) + Waste Disposal Cost (MWC) + Equipment/Engineering Cost
2. Tentukan Actual Drilling Mud CostQMC = Mud Chemical Cost (MCC) +Waste Disposal Cost (MWC) +
Equipment/Engineering Cost3.
Tentukan Mud Related NPT Cost
Shell Well Engineers Data Model (EDM)versi 2006 mengidentifikasi 4 level pada
NPT yang menyangkut pada problem darilumpur antara lain:
Masalah yang berhubungan dengan lumpur:
1. Lost Circulation - Formation2. Lost Circulation – Self induced3. Bore Hole
4.
Actual Drilling Chemical Cost
Termasuk ke dalam biaya ini adalah bahankimia pembersihan lubang sumr dan juga biaya servis.
5.
Menentukan Mud Impairment Cost (MDC)
Biaya ini adalah biaya yang terbuang akibattertundanya produksi. Biaya terbuang ini
dapat diakibatkan oleh biaya untuk fracturedalam kaitannya untuk penanggulangandamage. Tetapi dikarenakan tidak ada
waktu untuk penanggulangan damage makaMDC = 0.
6.
Mud Quality Index (MQI)
MQI =
()
Dari prosedur di atas akan dibandingkan keduasumur yang memiliki perlakuan yang berbeda
terutamaq dalam penggunaan glass bubble.
Prosedur perhitungan selengkapnya dari MQI
dapat dilihat pada Gambar 19.
Gambar 19. Diagram alir penentuan MQI (Osode et al., 2007)
8/20/2019 Paper Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere Pada
10/14
Bonar Tua Haloman Marbun, Peter Benson, Satria Kumala Putra, Samuel Zulkhifly
206
X. HASIL DAN PEMBAHASAN
10.1 Evaluasi Hasil Pemakaian LDA dalam
Sistem Lumpur LDMPemboran lapisan MMC di Sumur X-06
dilakukan dengan menggunakan pahat PDC 6” +
BHA DD + MWD sedangkan lumpur yangdigunakan adalah sistem LDM .Jenis LDA yang
digunakan adalah HGS 8000X . Hasil penggunaan LDA di sumur RDL-06 dalam pemboran trayek6”.
1. SG lumpur yang digunakan 0,83 – 0,85, ratedynamic loss 0,2-0,3 bpm, sedangkan rate static loss 0,18 bpm. Total lumpur yang hilang
selama pemboran lapisan MMC sampai penyemenan liner 4-1/2” adalah 912 bbls(lumpur yang hilang selama pemboran trayek
6” yaitu 514 bbls selama 28 jam). Dalam pemboran ini masih terjadi loss circulation
meskipun sudah menggunakan LDM dikarenakan SG yang digunakan adalah 0.84sedangkan hasil perhitungan SG yangdiharapkan berdasarkan tekanan reservoir
sumur-sumur referensi adalah 0,747 – 0,788.
Hal ini masih lebih baik dibandingkan dengan
pemboran sumur sebelumnya (X-05) dimanaterjadi total loss circulation (tidak ada aliran balik sama sekali) yang harus ditanggulangi
dengan pemompaan LCM sebanyak 38 kali
dengan berbagai jenis LCM dan konsentrasiserta penyemenan plug balance sebanyak 5
kali namun tetap belum berhasil mengatasitotal loss circulation.
2.
Pemboran lapisan MMC sumur X-06 dengan
lumpur LDM jauh lebih cepat dibandingkandengan pemboran lapisan MMC sumur X-05dengan lumpur KCl Polymer . Perbandingan
waktu pemboran untuk sumur X-06 dan X-05dapat dilihat di Tabel 1 dan 2. Dari Tabel 1dan 2 terlihat perbedaan waktu yang sangat
signifikan dimana untuk sumur X-06 hanyamemerlukan waktu 102 jam sedangkan untuk
sumur RDL-05 memerlukan waktu 911 jam(286,5 jam untuk combating loss, semen plug 34,5 jam).
Tabel 1. Waktu pada setiap kegiatan Sumur X-06
No. Activity Status Code Hours Days
1Drilling Actual PT 2a 30,5 1,27
2 Circ-Hole Clean PT 5a 11,5 0,48
3 Circ-Cond Mud PT 5b 3,5 0,15
4 Trips-Drilling BHA PT 6a 25,5 1,06
5 Prepare BHA PT 6c 1,0 0,04
6 Wireline-Prep PT 11a 2,0 0,08
7 Wireline Job PT 11b 6,0 0,25
8 Pipe Sticking NPT 20c 18,0 0,75
9 NPT-Operator Material/tools NPT 21f 4,0 0,17
Total 102,00 4,25
Tabel 2. Waktu pada setiap kegiatan pada Sumur X-05
No. Activity Status Code Hours Days
1Drill actual
PT 2a 62,0 2,58
2Reaming PT 3 155,0 6,46
3 Circulate Hole Clean PT 5a 3,5 0,15
4 Trip - Drilling BHA PT 6a 24,0 1,00
5 Trip - Prepare BHA PT 6c 1,0 0,04
6 Cut off Drilling Line PT 9 2,0 0,08
8/20/2019 Paper Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere Pada
11/14
Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere pada Sumur-X
207
7 Cement Plug Back PT 18 34,5 1,44
8 Combating Loss NPT 20a 286,5 11,94
9 Pipe Sticking NPT 20c 206,5 8,60
10 Fishing Job NPT 20d 116,5 4,85
11 NPT - Top Drive NPT 21e 1,5 0,06
12 NPT - Operator Material/tools NPT 21f 18,0 0,75
Total 911,00 37,96
3.
Biaya pemboran lapisan MMC di sumur X-06 jauh lebih murah dibandingkan dengan sumurX-05. Untuk sumur X-06 biayanya US $500.607,28 (selama 102 jam) sedangkan untuksumur X-05 biayanya US $ 1.877.754.45(selama 911 jam). Biaya yang sangat mahal ini
adalah akibat dari total loss circulation yangmenyebabkan munculnya permasalahan- permasalahan yang lain yaitu combating loss, stuck pipe, severing job, whipstock untuk sidetrack , dan fishing job. Lihat pada Tabel 3 danTable 4.
Tabel 3. Biaya yang dikeluarkan untuk Sumur X-06
NO Jenis Kegiatan Biaya ($) Persentase(%)
1 Lumpur,bahan kimia, dan service 365640,12 73,04
2 Top Drive 14664,53 2,93
3 Directional drilling dan Survey 23205,08 4,64
4 MLU 1980 0,4
5 Pengawasan 1344,76 0,27
6 Bahan Bakar dan Lubricant 24818,95 4,98
7 Service Line dan Komunikasi 95,24 0,02
8 Kontrak Rig OW - 700/40 68758,59 13,74
Total Biaya 500507,27 100
Tabel 4. Biaya Pemboran Sumur X-05
No. Jenis Kegiatan Biaya ($) Persentase(%)
1 Kontrak Rig NT-45/II 367032,19 19,55
2 Lumpur, Bahan Kimia, dan Engineering Service 225987,46 12,03
3 Bit 23700 1,26
4 Top Drive 127111,98 6,77
5 Whipstock 95000 5,07
6 Fishing Job 35689 1,9
7 Directional Drilling dan Survei 71355,2 3,8
8 Penyemenan Plug balance 56880,6 3,14
9 Back Off Operation 22990,63 1,22
8/20/2019 Paper Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere Pada
12/14
Bonar Tua Haloman Marbun, Peter Benson, Satria Kumala Putra, Samuel Zulkhifly
208
10 Logging GR-CCI untuk Sidetrack 3885,28 0,21
11 Loss pada Lubang 622592 33,16
12 MLU 20037,36 1,55
13 Pengawasan 11113,52 0,59
14 Fuel dan Lubricant 176483,24 9,4
15 Service Line dan Komunikasi 6896 0,37
Total 1866754,46 100
4.
Nilai MQI yang terbaik adalah yang palingmendekati satu. Apabila terlalu kecil maka
mengindikasikan banyak waktu yang terbuangselama proses pemboran. Apabila nilainyaterlalu besar maka mengindikasikan bahwa
pendesainan sumur tidak baik atau dapatdikatakan memiliki safety factor dalam desainyang terlalu besar.
5. Keberhasilan dari prediksi dengan metode KPIini sangat dipengaruhi oleh desain biaya awalyaitu QMC, dikarenakan biaya ini sebagai
biaya pembanding dan disinilah titik tumpudari penggunaan MQI dengan KPI yangterbaru.
6.
Penggunaan KPI ini sangat membantu dalam perhitungan terutama tingkat
kekompleksannya sangat rendah dan dapatmengeliminasi parameter-parameterkekompleksannya.
7.
Penggunaan KPI terbaru ini dapat memicuuntuk mengoptimalkan waktu pemboran danmereduksi biaya untuk lumpur pemboran
8. Dari hasil Perhitung MQI didapat bahwasumur X-6 memiliki MQI 0.94 sedangkansumur X-5 bernilai 0.5. Hal ini menunjukan
bahwa kinerja glass bubble di lapangan dalammenanggulangi total loss circulation sangat baik dan dapat mengeliminasi banyak Non
productive Time.
Tabel 5. Properties dari lumpur X-6 dengan glass bubble
SG Vis PV YP
Gels 10
sec
Gels 10
Min PH API FL
Mud
Cake
0,83-0,85 50-58 15-17 17-19 6-7 14-16 9 4,9-5,4 1
XI.
KESIMPULAN
Kesimpulan dari penelitian ini adalah:
1. Mud Quality Index yang baru dapatmembandingkan performa satu sumur dengansumur lain tanpa terkendala oleh
kekompleksan dari sumur, lokasi, dll.2.
Performa glass bubble sphere dalam
menanggulangi loss circulation sudah cukup baik dan dapat mengeliminasi non productivetime (NPT) pada saat pemboran berlangsung.
3.
Perlu penyempurnaan dalam glass bubble
sphere baik dari segi materi, diameter, dllsehingga nantinya dapat digunakan untukmenanggulangi total loss circulation.
DAFTAR PUSTAKA
1.
Arco, M. J., Blanco, J. G., Marquez, R. L.,
Garavito, S. M., Tovar, J. G., Farias, A. F.,and Capo, J. A., 2000. Field Application ofGlass bubble Sphere as a Density-Reducing
Agen, presented at the SPE AnnualTechnical Conference and Exhibition, 1-4October 2000, Dallas, Texas (paper SPE
62899).
2.
Burnett, D., Improving Performance of LowDensity Drill in Fluid with Hollow Glass
Sphere , (paper SPE 82276).3.
Callister, W.D., 2007. Materials Science andEngineering an Introduction. Seven Edition,
America.4.
Devadass, M., 2010. Tambun Field LDA
Drilling Program, presentation.5. 3M, Product Information, 3M Glass bubbles
HGS Series.6.
Drilling Dept., 2010. Standard Operting
Procedur Pemboran.7.
Drilling Dept., 2010. Laporan AkhirPemboran Sumur RDL-06.
8. Drilling Dept., 2010. Laporan akhirPemboran Sumur RDL-05.
9.
Laimbock, P., 1998. Foaming of Glass
Melts, Technische Universiteit Eindhoven.10.
Medley, Jr., George, H., William. C., andGarkasi, A. Y., 1995. Use of Hollow Glass
for Underbalance Drilling Fluids, presentedat the SPE Annual Technical Conferenceand Exhibition, 22-25 October 1995, Dallas,
Texas (paper SPE 30500).11.
Medley, Jr., George, H., Haston, J. E.,Richard, L., Martindale, I. D., and Duda, J.
8/20/2019 Paper Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere Pada
13/14
Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere pada Sumur-X
209
R., 1997. Field Application of Light WeightHollow Glass Sphere Drilling Fluid,
presented at the SPE Annual TechnicalConference and Exhibition, 5-8 October1997, San Antonio, Texas (paper SPE
38637)
12.
Osode, P., Mohamed A. F., and Stevenson,E., 2009. Quest for a Pragmatic Drilling
Fluid Performance Index-Key to ImprovingFluid Performance and Optimising QualityWell Delivery Economics, presented at the
SPE Middle East Oil and Gas Show andConference, 15-18 March 2009, Bahrain,(paper SPE 120646).
13. Quintero, L., 1997. Formation Stability andFormation damage of gas oil in water
emulsion, presented at the 1997 SPEInternational Symposium on Oilfield (paper
SPE 37290).14.
Thyagaraju, B. A., Pratap, K. K., Pangtey,K. S., Trivedi, Y. N., Georges, G. P., Goff,
D. A., and Deadass, M., 2009. Case Study
Using Hollow Glass Microsphere to Reducethe Density of Drilling Fluid in the Mumbai
High, India and Subsequent Field Trial atGTI Catoosa Test Facility, presented at theSPE/IADC Middle East Drilling Technology
Conference & Exhibition, 26-28 October2009, Manama, Bahrain (paper SPE/IADC125702).
8/20/2019 Paper Evaluasi Penggunaan Glass Bubble Sphere Pada
14/14
Bonar Tua Haloman Marbun, Peter Benson, Satria Kumala Putra, Samuel Zulkhifly