Syntax Literate : Jurnal Ilmiah Indonesia – ISSN : 2541-0849 e-ISSN : 2548-1398

Vol. 3, No. 6 Juni 2018


image


DESIGN PRESSURE OPERATING WINDOW PADA OPERASI AERATED DRILLING UNTUK SUMUR GEOTHERMAL PT AIR DRILLING ASSOCIATES


Rial Dwi Martasari, Erlangga dan Winarto

Akademi Minyak dan Gas Balongan (AKAMIGAS) Balongan, Indramayu Email: [email protected], erlanggaSATU@gmail.com


Abstrak

Aerated drilling dinilai baik dipakai untuk menembus zona potensi pada sumur panas bumi. Penembusan zona potensi ini sangatlah penting untuk diketahui agar pemboran dapat berjalan dengan optimal. Analisa performa aerated drilling dengan menggunakan pressure window telah ditentukan sebagai acuan praktek di lapangan untuk sumur pemboran geothermal agar dalam operasinya dapat berjalan dengan lancar dan terhindar dari masalah lubang sumur. Sumur panas bumi yang didominasi rekahan didalamnya cenderung mempengaruhi kemampuan lumpur dalam bersikulasi pada saat pemboran berlangsung. Penentuan pressure window dibuat dengan cara memberikan rentang volume yang tepat antara fasa gas dan cair dalam sistem sirkulasi lumpur. Kesesuaian rentang volume tersebut dapat dinilai dengan melihat kemampuan pembersihan lubang sumur dan peralatan pendukung dipermukaan agar mendapatkan hasil sirkulasi lumpur yang optimal. Uji coba dilakukan pada simulasi pemboran aerated drilling pada sumur geothermal dengan kedalaman reservoir 1400 m untuk memasang casing liner di kedalaman 900 m dalam trayek 12-1/4", 9-5/8" dan 7-7/8". Pada campuran 5-7 ppg akan membuat lumpur bor menjadi lebih memiliki kekuatan untuk mengangkat cutting. Nilai ijeksi gas dari 100-2400 scfm serta nilai laju alir lumpur sebesar 400-900 gpm menunjukan kemampuan pengangkatan cutting yang optimal. Hasil ini kemudian dimasukkan ke dalam grafik pressure window. Demikian aerated drilling dinilai memiliki performa yang baik dalam mengatasi masalah lubang bor pada zona reservoir panas bumi yang penuh rekahan. Pengujian dilakukan dalam simulasi pemboran aerasi pada sumur geothermal dengan trayek 12-1/4” di kedalaman 1750 meter, trayek 9-5/8” di kedalaman 2025 meter dan trayek 7-7/8” di kedalaman 2900 meter diprediksi terdapat zona rekahan pada setiap kedalaman tersebut.


Kata Kunci : Aerated Drilling, Pemboran, Geothermal Dan Pressure Window


Pendahuluan

Banyak cara yang digunakan pada pemboran sumur panas bumi seperti, blind drilling atau pemboran yang membuang cutting ke dalam formasi yang memiliki rekahan untuk menyumbat rekahan sehingga dapat meningkatkan sirkulasi agar cutting


69

tidak menghambat operasi pemboran. Kini teknologi terus berkembang sampai adanya teknik aerated drilling yang mampu menjaga reservoir tidak tersumbat dengan cutting dan menjaga sirkulasi tetap terjaga.

image

image

Di dalam pemboran menggunakan aerated drilling penentuan pressure window ini akan menjadi topik yang layak untuk diangkat dalam penulisan laporan ilmiah ini. Dengan adanya pressure window maka teknisi dilapangan dapat memiliki referensi yang baik dalam pemberian volume antara fasa gas dan cair yang efektif untuk menangani masalah pemboran yang umumnya terjadi dalam sumur panas bumi seperti hilang sirkulasi dan pipa terjepit.

Tujuan dilakukannya penelitian ini adalah untuk mengetahui parameter yang digunakan untuk mengevaluasi nilai pressure window pada operasi pemboran aerasi dan mengetahui perbandingan volume injeksi lumpur dengan volume injeksi udara pada pressure window pada trayek 12 – 1/4", 9-5/8” dan 7-7/8”.


Metodologi Penelitian

  1. Study Literature

    Study literature mengacu pada buku Boyun Guo, Sun Kai dan report perusahaan. Serta bahan tambahan dalam penyusunan laporan yang berkaitan dengan topik yang ditulis.

  2. Pengumpulan Data

    Sebelum memulai pengujian dilakukan pengumpulan data. Data tersebut adalah formulasi data aktual dan asumsi data, meliputi True vertical depth, diameter pipe and bit, gravity, fluid density, air injection rate dan fluid injection rate.

  3. Proses Pengkajian

    Perhitungan yang dilakukan adalah dengan mencari nilai Bottom Hole Circulating Pressure (BHCP) dan Equivalent Circulating Density (ECD).

    Merupakan analisa yang dihasilkan didapatkan dari perhitungan BHCP dan ECD yang dipadukan dengan injeksi udara dan injeksi lumpur sehingga goals dari penelitian ini adalah menghasilkan batasan pressure window pada ECD 5 ppg dan 7 ppg, untuk mendapatkan BHCP yang direkomendasikan dalam penggunaan aerated drilling.



    image


    Gambar 1. Flow Chart


    Hasil dan Pemabahasan

    1. Hasil

  1. Skema

    Sumur ini rencananya akan dibor vertikal dengan total kedalaman 2900 m. Kedalaman reservoir atau feed zone diperkirakan berada pada kedalaman 1400 m sehingga ditentukan penempatan casing shoe pada kedalaman 900 m. Pada kedalaman tersebut maka mulai dipasang casing liner dengan diameter open hole 12 – 1/4” sampai kedalaman 1750 m. Dilanjutkan dengan menggunakan diameter open hole yang lebih kecil yaitu 9 – 5/8” sampai kedalaman 2025 m. Dan casing liner terakhir menggunakan diameter open hole 7 –7/8” sampai total kedalaman sumur 2900 m. Dengan tujuan dapat menangani loss yang terjadi pada section tersebut, namun rentang penggunaan udara belum ditentukan. Penentuan rentang penggunaan udara ini sangat kritikal untuk menentukan kesuksesan hingga target kedalaman sumur.


    image

    Gambar 2. Profile Sumur


    Tabel 1. Data Perhitungan Aerated Drilling


    image

  2. Tahapan Pencarian Penentuan Pressure window

Menghitung BHCP

Perhitungan akan diwakili dengan data sumur trayek 12-1/4” pada rate injeksi lumpur 600 gpm dan rate injeksi udara 500 scfm.

Perhitungan Tekanan Hidrostatik (Ph)

Ph = 0.052 x ρf x TVD

= 0.052 x 8.5 x 5741.47

Ph = 2537.72 psi


Menghitung GLR

GLR = image

= image

GLR = 0.83


Perhitungan GLR Maximum


image

image

GLRmax = (0.13369 + 0.09358 )

= (0.13369 + 0.09358 )

GLRmax = 4.32


Menghitung Foam Quality


image


image

image %

Perhitungan Foam Quality at Choke


image

image

Setelah di Goal Seek, perbandingannya menjadi sama : Didapat foam quality at choke sebesar 0.66%

Perhitungan Hydraulic Diameter of Flow Path

DH = image

= (12.25 - 5) x 0.0833

DH = 0.60


Menghitung Cross Sectional Area of Flow Path

image

A =

=

A = 98.17


Perhitungan Effective Viscosity (μe)

Untuk mencari effective viscosity dapat menggunakan rumus dari (Guo, 2002). [1].

K = -0.15626 + 56.147image – 312.77image + 576.65image + 63.960 image– 960.46image– 154.68image +

image

1670.2image– 937.88

= -0.15626 + (56.147 x 0.04) – (312.77 x 0.042) + (576.65 x 0.043) + (63.960 x

0.04image) – (960.46 x 0.045) – (154.68 x 0.046) + (1670.2 x 0.047) – (937.88 x

0.048)

K = 1.46

image

n = 0.095932 + 2.3654image– 10.467image +12.95 image+ 14.467 image– 14.467image+ 20.625

= 0.095932+ (2.3654 x 0.04) – (10.467 x 0.042) + (12.955 x 0.043) + (14.467 x

0.044) – (14.467 x 0.045) + (20.625 x 0.046)

n = 0.17

image

Effective foam viscosity untuk foam quality dapat diestimasikan berdasarkan consistency index K dan flow behavior index n:

image =

= 1.46 x

image = 0.02


Menghitung Average Foam Density


image

image

64.350 lb/ft3

Perhitungan Foam Velocity (Vf)


image

image11.20


Menghitung Friction Factor

image

f =


image

=


f = 2.96

Menghitung BHCP

Untuk mencari BHCP dapat menggunakan dari (Sun, 2003). [5].

image

b =


=

image

b = 0.0103 image =

=

image = 0.6549

image

c =

=

c = 1.389

image

d =

=

d = 1.96

image

e =

=

image

e = 0.076

N =


=


N = 0.087

image

M =

=

M = 0.131

image

Dengan menggunakan fungsi Goal Seek dengan aplikasi Microsoft Excel sebagai berikut :


= L

0.0103 (2537.72- 50) - x


x



= 0.6549 (1 + (1.96)2 x 0.076) 5741.47

37.61 = 31.72

Setelah di Goal Seek, perbandingannya menjadi sama : 31.72 = 31.72

Didapat BHCP setelah penambahan udara sebesar : BHCP = 2046 psi

Jadi didapat BHCP pada rate injeksi lumpur 600 gpm dan rate injeksi udara 500 scfm yaitu 2046 psi.

Tabel 2. Hasil BHCP Trayek 12 - 1/4”


image


Tabel 3. Hasil BHCP Trayek 9 - 5/8”


image


Menghitung ECD


=

image

= 8,45 ppg

Tabel 4. Hasil BHCP Trayek 7 - 7/8”


image


image

Tabel 5. Hasil ECD Trayek 12 - 1/4”


image


Tabel 6. Hasil ECD Trayek 9 - 5/8”


image

Tabel 7. Hasil ECD Trayek 7 - 7/8”


image


Menghitung Batas Efektif

Aerated Range = 0.052 x 5 ppg x TVD

= 0.052 x 5 ppg x 5741.47 ft

Aerated Range = 1492.4 Psi

Aerated Range = 0.052 x 7 ppg x TVD

= 0.052 x 7 ppg x 5741.47 ft

Aerated Range = 2089.36 psi


Tabel 8. Hasil Batasan Pressure Window


image

Grafik BHCP Terhadap Qgo


Dari Grafik 1. BHCP Vs Qgo Trayek 12 – 1/4” menunjukan batasan penentuan Pressure window pada trayek 12 - 1/4“ pada kedalaman 1750 meter yaitu dengan Aerated Range sebesar 1492.4 psi dengan ECD 5 ppg dan 2089.36 psi dengan ECD 7 ppg.

Dari Grafik 2. BHCP Vs Qgo Trayek 9 – 5/8” menunjukan batasan penentuan Pressure window pada trayek 9 – 5/8“ pada kedalaman 2025 meter yaitu dengan Aerated Range sebesar 1726.92 psi dengan ECD 5 ppg dan 2417.688 psi dengan ECD 7 ppg.

Dari Grafik 3. BHCP Vs Qgo Trayek 7 – 7/8” menunjukan batasan penentuan Pressure window pada trayek 7 – 7/8“ pada kedalaman 2900 meter yaitu dengan Aerated Range sebesar 2473.12 psi dengan ECD 5 ppg dan 3462.368 psi dengan ECD 7 ppg.

Pembahasan

Dari Tabel 2, Tabel 5 dan grafik 1 BHCP VS Qgo Trayek 12 – 1/4” pada batasan ECD 5 pgg dengan BHCP 1492.4 psi dan 7 ppg dengan BHCP 2089.36 psi, dapat dilihat perbandingan volume lumpur dan udara yang direkomendasikan dapat digunakan. Pada volume lumpur 400 gpm, volume udara yang direkomendasikan yaitu 500 scfm menghasilkan BHCP sebesar 1757.61 psi dengan ECD 6.76 ppg. Pada volume lumpur 500 gpm, volume udara yang direkomendasikan yaitu 500 scfm menghasilkan BHCP sebesar 1926.18 psi dengan ECD 6.40 ppg. Pada volume lumpur 600 gpm, volume udara yang direkomendasikan yaitu 500 scfm menghasilkan BHCP sebesar

2046.96 psi dengan ECD 6.81 ppg. Pada volume lumpur 700 gpm, volume udara yang direkomendasikan yaitu 1000 scfm menghasilkan BHCP sebesar 1636.72 psi dengan ECD 5.43 ppg. Pada volume lumpur 800 gpm, volume udara yang direkomendasikan yaitu 1000 scfm menghasilkan BHCP sebesar 1761.46 psi dengan ECD 5.85 ppg. Pada volume lumpur 900 gpm, volume udara yang direkomendasikan yaitu 1000 menghasilkan BHCP sebesar 1844.43 psi dengan ECD 6.13 ppg dan 1500 scfm menghasilkan BHCP sebesar 1499.07 psi dengan ECD 4.97 ppg.

Dari Tabel 3, Tabel 6 dan grafik 2 BHCP VS Qgo Trayek 9 – 5/8” pada batasan ECD 5 ppg dengan BHCP 1726.92 psi dan 7 ppg dengan BHCP 2417.688 psi, dapat dilihat perbandingan volume lumpur dan udara yang direkomendasikan dapat digunakan. Pada volume lumpur 400 gpm, volume udara yang direkomendasikan yaitu 500 scfm menghasilkan BHCP sebesar 2123.48 psi dengan ECD 6.11 ppg. Pada volume lumpur 500 gpm, volume udara yang direkomendasikan yaitu 500 scfm menghasilkan BHCP sebesar 2307.48 psi dengan ECD 6.64 ppg. Pada volume lumpur 600 gpm, volume udara yang direkomendasikan yaitu 1000 scfm menghasilkan BHCP sebesar

1845.13 psi dengan ECD 5.30 ppg. Pada volume lumpur 700 gpm, volume udara yang direkomendasikan yaitu 1000 scfm menghasilkan BHCP sebesar 1975.23 psi dengan ECD 5.68 ppg. Pada volume lumpur 800 gpm, volume udara yang direkomendasikan yaitu 1000 scfm menghasilkan BHCP sebesar 2118.16 psi dengan ECD 6.09 ppg dan pada 1500 scfm menghasilkan BHCP 1716.71 psi dengan ECD 4.93 ppg. Pada volume lumpur 900 gpm, volume udara yang direkomendasikan yaitu 1000 scfm menghasilkan BHCP sebesar 2223.82 psi dengan ECD 6.40 ppg dan 1500 scfm menghasilkan BHCP sebesar 1847.68 psi dengan ECD 5.31 ppg.

Dari Tabel 4, Tabel 7 dan grafik 3 BHCP VS Qgo Trayek 7 – 7/8” pada batasan ECD 5 pgg dengan BHCP 2473.12 psi dan 7 ppg dengan BHCP 3462.368 psi, dapat dilihat perbandingan volume lumpur dan udara yang direkomendasikan dapat digunakan. Pada volume lumpur 400 gpm, volume udara yang direkomendasikan yaitu 500 scfm menghasilkan BHCP sebesar 3357.46 psi dengan ECD 6.76 ppg. Pada volume lumpur 500 gpm, volume udara yang direkomendasikan yaitu 1000 scfm menghasilkan BHCP sebesar 2752.83 psi dengan ECD 5.54 ppg. Pada volume lumpur 600 gpm, volume udara yang direkomendasikan yaitu 1000 scfm menghasilkan BHCP sebesar

3005.58 psi dengan ECD 6.05 ppg. Pada volume lumpur 700 gpm, volume udara yang direkomendasikan yaitu 1000 scfm menghasilkan BHCP sebesar 3157.35 psi dengan ECD 6.43 ppg dan 1500 scfm menghasilkan BHCP sebesar 2648.72 psi dengan ECD

5.33 ppg. Pada volume lumpur 800 gpm, volume udara yang direkomendasikan yaitu 1000 scfm menghasilkan BHCP sebesar 3336.48 psi dengan ECD 6.72 ppg dan pada 1500 scfm menghasilkan BHCP 2833.62 dengan ECD 5.70 ppg. Pada volume lumpur 900 gpm, volume udara yang direkomendasikan yaitu 1500 scfm menghasilkan BHCP sebesar 3022.32 psi dengan ECD 6.08 ppg dan pada 2000 scfm menghasilkan BHCP sebesar 2597.00 psi dengan ECD 5.22 ppg, dan pada 1000 scfm menghasilkan BHCP sebesar 3462.75 psi dengan ECD 6.97 ppg.


Kesimpulan

Dari hasil penelitian yang berjudul Design Pressure Operating Window pada Operasi Aerated Drilling untuk Sumur Geothermal, dapat ditarik kesimpulan yaitu. Parameter yang digunakan untuk mengevaluasi pressure window pada pemboran aerasi yaitu nilai injeksi udara, nilai injeksi lumpur dan nilai ECD.

Perbandingan volume injeksi lumpur dengan volume injeksi udara untuk aerated drilling pada sumur geothermal pada trayek 12–1/4" yang direkomendasikan berturur– turut adalah volume lumpur 400 gpm dan volume udara 500 scfm, volume lumpur 500 gpm dan volume udara 500 scfm, volume lumpur 600 gpm dan volume udara 500 scfm, volume lumpur 700 gpm dan volume udara 1000 scfm, volume lumpur 800 gpm dan volume udara 1000 scfm dan volume lumpur 900 gpm dengan volume udara 1500 scfm. Perbandingan volume injeksi lumpur dengan volume injeksi udara untuk aerated drilling pada sumur geothermal pada trayek 9–5/8” yang direkomendasikan berturur- turut adalah volume lumpur 400 gpm dan volume udara 500 scfm,volume lumpur 500

gpm dan volume udara 500 scfm,volume lumpur 600 gpm dan volume udara 1000 scfm,volume lumpur 700 gpm dan volume udara 1000 scfm, volume lumpur 800 gpm dan volume udara 1000 scfm dan 1500 scfm,serta volume lumpur 900 gpm dengan volume udara 1000 scfm dan 1500 scfm.

Perbandingan volume injeksi lumpur dengan volume injeksi udara untuk aerated drilling pada sumur geothermal pada trayek 7-7/8” yang direkomendasikan berturur- turut adalah volume lumpur 400 gpm dan volume udara 500 scfm, volume lumpur 500 gpm dan volume udara 1000 scfm, volume lumpur 600 gpm dan volume udara 1000 scfm, volume lumpur 700 gpm dan volume udara 1000 scfm dan 1500 scfm, volume lumpur 800 gpm dan volume udara 1000 scfm dan 1500 scfm dan volume lumpur 900 gpm dengan volume udara 1000 scfm 1500 scfm dan 2000 scfm.

BIBLIOGRAFI


Guo, Boyun, Ghalambor, Ali. 2002.“Gas Volume Requirements for Underbalanced Drilling,” PennWell, Oklahoma.


Hussain, Rabia.2002. Well Engineering & Construction. Iran.


Putra, I Made Budi Kesuma.2008. “Drilling Practice With Aerated Drilling Fluid: Indonesian and Icelandic Geothermal Field,” United Nation University, Iceland, hal.1-7.


Saptadji, Neni Miryani.2009. Teknik Panas Bumi. ITB, Bandung.


Sun, Kai.2003, “Pressure Requirements in Foam Drilling,” SPE, University of Louisiana, Lafayette, hal. 1-6.