I. PENDAHULUAN
P e ny ny em em en en an an p a da da s um um u r m i ny ny a k d an an g as as m ak ak s su u d n y a a d a la la h pendoro pendorongan ngan bubur semen (cement slury) ke dalam dalam lubang lubang sumur, sumur, kemudian dibiarkan di sana sampai bubur semen tersebut mengeras. Bubur Bubur semen semen (cemen (cementt slurry slurry)) merupakan merupakan adonan adonan antara antara semen, semen, air, additives melalui proses tertentu yang diproses sedemikian rupa sehingga sifat-sifat bubur semen yang diinginkan dapat terpenuhi dan bubur semen harus dapat dipompakan pada sumur yang disemen. Cement Cement Additives Additives adalah adalah suatu zat-zat kimia sebagai pencampur pencampur semen, semen, sehingga sehingga dengan dengan dilakukan dilakukannya nya pencampur pencampuran an zat-zat zat-zat kimia kimia tertentu dapat diperoleh hasil penyemenan sesuai yang diinginkan.
Prim Primar ary y Ce Ceme ment ntin ing g adal adalah ah pros proses es pend pendor oron onga gan n bubu buburr seme semen n ke dalam sumur melalui casing, kemudian bubur semen didorong terus naik naik ke annulu annulus s antar antara a casing casing dengan dengan dindin dinding g lubang lubang ataupu ataupun n ke annulu annulus s antar antara a casing casing dengan dengan casing casing,, dan dibiar dibiarkan kan bubur bubur semen semen mengeras di sana. Primary Primar y Cem Cement enting ing dian dianta tara rany nya a : 1. pend pendor oron onga gan n bubu buburr seme semen n dengan dengan mengg mengguna unakan kan drill drill pipe pipe atau atau tubing tubing ke dalam dalam lubang lubang,, dan bubur semen naik ke annulus antara casing dengan dinding lubang. 2. Penyemenan ada juga yang dilakukan secara bertingkat, bertingkat , dengan kata lain penyemenan tidak sekaligus . Penyemena Penyemenan-pen n-penyemen yemenan an yang dikelomp dikelompokkan okkan ke dalam dalam Secondary Cementing dianta diantaran ranya ya : penyem penyemena enan n untuk untuk mempe memperba rbaiki iki prima primary ry c em em e nt nt in in g , m e mp mp e rb rb ai ai k c a si si n g ya ng ng b o c or or , m en en u t up up l ub ub an an g perfor perforasi, asi, menutu menutup p formas formasii sebelu sebelum m pembel pembeloka okan n lubang lubang (sebag (sebagai ai landasan alat pembelok lubang). Sete Setela lah h peny penyem emen enan an sele selesa saii perl perlu u untu untuk k meng mengev eval alu uasi asi hasi hasill dari dari penyemenan dengan menurunkan alat logging. Dari sini akan dapat terlihat bagian-bagian penyemenan yang gagal.
1
II. FUNGSI PENYEMENAN
F un un gs gs i p e ny ny em em e na na n d i ti ti nj nj a u d a ri ri P r i ma ma ry ry C e me me nt nt in in g d a n Secondary Cementing. Fungsi Primary Cementing adalah sebagai berikut : Melekatkan casing dengan formasi. Melindungi casing dari berkarat. Mencegah hubungan formasi-formasi di belakang casing. Melindungi casing dari tekanan formasi. Menutup zone-zone atau f ormas i-formas i yang membahayakan operasi pemboran selanjutnya. Fungsi Secondary Cementing adalah sebagai berikut : Memperbaiki primary cementing yang tidak baik, atau tidak sempurna. Memperbaiki casing yang bocor. Menutup lubang perforasi yang salah. Menutup lubang terbuka yang tidak diinginkan. Sebagai landasan bagi peralatan pembelokan lubang. a . F or o r ma m a s i m en e n ga g a nd n d un u n g c ai a i ra r a n y an a n g b er e r si s i fa f a t k or o r os o s if i f , s e ep p er e r ttii m a gn gn e si s i um u m s u lf lf a t, t, b a ri ri u m c h lo lo r iid d a d a n l ai a i n -l - l a in in . B i la la c a ir ir a n i n i k on o n ta t a k d en e n ga ga n c as a s in i n g, g, m a ak k a c as a s in i n g a ka k a n b er e r ka k a ra r a t d an a n l am am a kelamaan casing bocor. Ini tidak baik dalam dunia perminyakan. D e ng ng a n a da d a n ya ya s e me me n d i an an ta t a r a c a si s i ng n g d e ng ng a n d i nd nd in i n g l u ba ba n g, g, maka cairan formasi yang korosif tidak kontak dengan casing, tapi k on o n ta t a k d en e n ga ga n s e em me en n . D iis s in i n i p er e r lu l u j ug u g a d ip i p er er h ha a ttii ka k a n b ah a h wa wa s e me me n y a ng ng d i te te m pa pa t ka ka n d i d e pa pa n f o rm rm a si s i y a ng ng m e ng ng an a n d un un g cairan cairan korosif, korosif, harus harus tahan terhadap terhadap cairan cairan tersebut. tersebut. Kalau Kalau tidak tidak cairan formasi akan kontak dengan casing. b. D i b e l ak ak an an g c a s in in g b i s a t e r d a p a t f or or m a s ii- fo fo r m a s i y a n g mempun mem punyai yai teka tekanan nan yan yang g ber berbed beda-be a-beda da . Bila Bila di bela belaka kang ng casin casing g terdapat terdapat formasi bertekanan bertekanan yang tinggi, tinggi, dan tidak terdapat terdapat semen di annulus, maka casing akan menderita tekanan yang besar dari formasi, dan dapat menyebabkan collapse. c. Bil Bila a for formasi masi-for -formasi masi ini meng mengand andung ung flui fluida da maka maka ka kalau lau tida tidak k terdap terdapat at semen semen di bela belaka kang ng casin casing g yang yang mengi mengisol solasi asi form formasi asi-form formasi asi ini, ini, maka maka fluid fluida a dari dari form formasi asi yang yang satu satu dapat dapat masu masuk k ke dalam formasi yang lain.
2
II. FUNGSI PENYEMENAN
F un un gs gs i p e ny ny em em e na na n d i ti ti nj nj a u d a ri ri P r i ma ma ry ry C e me me nt nt in in g d a n Secondary Cementing. Fungsi Primary Cementing adalah sebagai berikut : Melekatkan casing dengan formasi. Melindungi casing dari berkarat. Mencegah hubungan formasi-formasi di belakang casing. Melindungi casing dari tekanan formasi. Menutup zone-zone atau f ormas i-formas i yang membahayakan operasi pemboran selanjutnya. Fungsi Secondary Cementing adalah sebagai berikut : Memperbaiki primary cementing yang tidak baik, atau tidak sempurna. Memperbaiki casing yang bocor. Menutup lubang perforasi yang salah. Menutup lubang terbuka yang tidak diinginkan. Sebagai landasan bagi peralatan pembelokan lubang. a . F or o r ma m a s i m en e n ga g a nd n d un u n g c ai a i ra r a n y an a n g b er e r si s i fa f a t k or o r os o s if i f , s e ep p er e r ttii m a gn gn e si s i um u m s u lf lf a t, t, b a ri ri u m c h lo lo r iid d a d a n l ai a i n -l - l a in in . B i la la c a ir ir a n i n i k on o n ta t a k d en e n ga ga n c as a s in i n g, g, m a ak k a c as a s in i n g a ka k a n b er e r ka k a ra r a t d an a n l am am a kelamaan casing bocor. Ini tidak baik dalam dunia perminyakan. D e ng ng a n a da d a n ya ya s e me me n d i an an ta t a r a c a si s i ng n g d e ng ng a n d i nd nd in i n g l u ba ba n g, g, maka cairan formasi yang korosif tidak kontak dengan casing, tapi k on o n ta t a k d en e n ga ga n s e em me en n . D iis s in i n i p er e r lu l u j ug u g a d ip i p er er h ha a ttii ka k a n b ah a h wa wa s e me me n y a ng ng d i te te m pa pa t ka ka n d i d e pa pa n f o rm rm a si s i y a ng ng m e ng ng an a n d un un g cairan cairan korosif, korosif, harus harus tahan terhadap terhadap cairan cairan tersebut. tersebut. Kalau Kalau tidak tidak cairan formasi akan kontak dengan casing. b. D i b e l ak ak an an g c a s in in g b i s a t e r d a p a t f or or m a s ii- fo fo r m a s i y a n g mempun mem punyai yai teka tekanan nan yan yang g ber berbed beda-be a-beda da . Bila Bila di bela belaka kang ng casin casing g terdapat terdapat formasi bertekanan bertekanan yang tinggi, tinggi, dan tidak terdapat terdapat semen di annulus, maka casing akan menderita tekanan yang besar dari formasi, dan dapat menyebabkan collapse. c. Bil Bila a for formasi masi-for -formasi masi ini meng mengand andung ung flui fluida da maka maka ka kalau lau tida tidak k terdap terdapat at semen semen di bela belaka kang ng casin casing g yang yang mengi mengisol solasi asi form formasi asi-form formasi asi ini, ini, maka maka fluid fluida a dari dari form formasi asi yang yang satu satu dapat dapat masu masuk k ke dalam formasi yang lain.
2
d. Kal Kalau au terd terdapat apat for formasi masi-for -formasi masi yan yang g mem membah bahaya ayakan kan ope operasi rasi pemboran selanjutnya , seperti formasi bertekanan lemah, formasi bert berteka ekana nan n tingg tinggi, i, form formasi asi shale shale,, dan dan lain lain-la -lain in,, maka maka form formasi asi-formasi ini disemen agar terisolasi dan tidak mengganggu operasi pemboran selanjutnya.
Selesai penyemenan :
- Dila Dilaku kuka kan n pe peng nguj ujian ian ter terha hada dap p ha hasil sil pe peny nyem emen enan an y an an g t el el ah ah d il il ak ak uk uk an an . A pa pa bi bi la la h as as il il p en en ye ye me me na na n t id id ak ak b ai ai k a ta ta u k ur ur an an g se em m pu pu rrn n a, a, m a ak k a d il il ak ak u uk k an an p en en y em em e na na n u l an an g d en en g a n j al al an an mene meneka kank nkan an bubu buburr semen semen ke bagi bagian an yang yang tida tidak k sempu sempurn rna a tadi, tadi, setelah casing diperforasi. e. A pa pa bi bi l a c a s in in g b o c o r , perlu me nyumbat dengan ja lan mene meneka kank nkan an bubu buburr semen semen ke bagi bagian an yang yang boco bocorr terseb tersebut ut,, agar agar tidak terjadi aliran dari formasi. f . Kesalah Kesalahan an perfor perforasi asi juga juga dapat dapat terjad terjadi, i, sehin sehingg gga a terp terprodu roduksi ksi fluid fluida a forma formasi si yang yang tidak tidak dikeh dikehen enda daki. ki. Untuk Untuk ini ini perfo perfora rasi si yang yang salah itu harus disumbat dengan semen dengan jalan menekankan b ub ub ur ur s em e m en en k e f or or m ma a si s i y an an g s al al ah ah t er er se s e bu bu t, t, a ga ga r m en en gh gh in in da da ri ri terproduksinya fluida yang tidak diinginkan itu. g. Di awal produksi suatu sumur, sumur, produksi air masih kecil, tetapi tetapi setelah sumurr ber sumu berpro produk duksi si cuk cukup up lam lama a , air air terpr terprodu oduksi ksi cukup cukup besar besar,, ka kare rena na perm permuka ukaan an air air denga dengan n miny minyak ak naik naik (WOC (WOC naik) naik).. Untuk Untuk mengu menguran rangi gi prod produk uksi si air air yang yang cuku cukup p bany banyak ak itu itu maka maka luba lubang ng perf perfor oras asii yang yang mengeluarkan air tersebut disemen kembali. h. Untu Untuk k pemb pembora oran n ber berarah arah atau atau yang yang diseb disebut ut deng dengan an direc direction tional al drillin ling dilakukan pembelo elokan-p an-pe embelok lokan lub lubang ang, dengan menggunakan whipstock dan dasar lubang adalah formasi yang lunak, maka maka dasa dasarr luba luban ng har arus us dise diseme men n dahu dahulu lu untu untuk k land landas asan an bagi bagi whipstock.
3
III. BUBUR SEMEN (CEMENT SLURY)
Bubur semen terdiri dari : - Zat cair. - Bubur semen. - Additive. Zat cair yang digunakan pada umumnya adalah air, dan ada juga yang menggunakan minyak pada semen khusus. Tujuan dari zat cair di sini adalah agar bubur semen yang terjadi dapat dipompakan. Bubuk semen merupakan padatan yang mempunyai sifat menyemen. Dan additive merupakan bagian yang ditambahkan untuk mendapatkan sifat-sifat semen yang diinginkan. Sifat-sifat dari bubur semen yang dibuat harus disesuaikan dengan kondisi formasi yang akan disemen, agar hasil penyemenan sesuai dengan yang inginkan. 3.1. Bubuk semen
Bubuk semen ditempatkan dalam karung atau sack. Berat dari 1 (satu) sack semen adalah 94 lbs pada umumnya. Sedangkan berat jenis dari bubuk semen adalah 3.14 gr/cc. Bubuk semen yang dipakai dalam penyemenan sumur minyak atau gas berbeda dengan semen yang digunakan untuk bangunan. Sumur minyak mempunyai karakteristik-karakteristik tertentu, sehingga bubur semen harus mempunyai sifat-sifat tertentu. Yang mana komponen-komponennya harus disesuaikan pula. American Petroleum Institute telah membuat standar dari bubuk semen yang digunakan untuk menyemen sumur minyak dan gas. 3.1.1. Komponen Bubuk Semen
Komponen bubuk semen adalah sebagai berikut: a. Tri -
Calcium Silicate . Rumus kimianya adalah 3CaO SiO2 Kodenya adalah C3S Komponen ini memberikan strength yang besar.
4
b. Di Calcium Silicate. - Rumus kimianya 2Ca0 Si02 - Kodenya adalah C2S
-
Komponen ini tidak tahan terhadap s ulfate. Sulfate merupakan cairan formasi yang korosif, yang dapat menyebabkan casing berkarat.
c. Tri Calcium Aluminate. - Rumus kimianya adalah 3CaO Al2O3 - Kodenya adalah C3A
Komponen ini tidak tahan terhadap s ulfate. Sulfate merupakan cairan formasi yang korosif, yang dapat m e ny e ba bk a n c a si ng b e rk a ra t . a k ib a t d ar i s u lf a te t e rh a da p semen yang mempunyai tri calcium aluminate yang berprosentase besar adalah akan melunakkan semen. Oleh sebab itu tri calcium aluminate yang dicampurkan tidak lebih besar dari 3%. -
d. Tetra Calcium Alumino Ferrite. Rumus kimianya adalah 4CaO Al2O3 Fe2O3 Kodenya adalah C4AF Komponen ini memberikan panas hidrasi yang rendah. 3.1:2. Klasifikasi Bubuk Semen.
A m er i ca n P et r ol e um I n st i tu t e ( API ) d an A me ri ca n S oc ie ty f or Tes ting Material ( ASTM ) , t e la h m e ns t an da r is a si b ub uk s e me n y an g d ig un ak an u nt uk s um ur m in yak d an g as . D i s in i y an g diberikan adalah klasifikasi oleh API saja.
Standardisasi oleh API tersebut adalah sebagai berikut :
a. Kelas A.
- Semen ini dapat digunakan sampai kedalaman 6.000 ft. - Tidak tahan terhadap sulfate. - Semen ini sama dengan semen untuk bangunan. b. Kelas B. - Dapat digunakan dari permukaan sampai 6.000 ft .
5
-
B u bu k s e me n i n i t ah a n t e rh a da p s u lf a te , t e rs e di a u nt u k tingkat moderate sampai tinggi.
c. Kelas C. Dapat dipakai sampai kedalaman 6.000 ft Mempunyai strength awal yang tinggi. - Tersedia semen yang tahan terhadap sulfate dan juga yang tidak tahan terhadap sulfate. S em en y an g t ah an t er ha da p s ul fa te a da la h d ar i t in gk at moderate sampai tinggi. d. Kelas D. Digunakan untuk kedalaman 6.000 ft sampai 10.000 ft D ig un ak an u nt uk t em pe ra tu r d an t ek an an f or ma si y an g moderate sampai tinggi. - Tersedia untuk s emen yang tidak tahan terhadap sulfate.
D an
y an g
t ah an
t er ha da p
s ul fa te
d ar i
t in gk at
m od er at e
sampai tinggi. e. Kelas E. - Digunakan untuk kedalaman 6.000 ft sampai 14.000 ft - Digunakan untuk temperatur dan tekanan yang tinggi. - Tersedia tipe yang tidak tahan terhadap sulfate, dan yang tahan terhadap sulfate untuk tingkat tinggi. f. Kelas F. - Digunakan untuk kedalaman 10.000 ft sampai 16.000 ft. - U n t u k m e n y e m e n f o r m a s i d e n g a n t e m p e r a t u r d a n t e k a n an yang sangat tinggi. g. Kelas G. - Semen kelas G merupakan semen dasar, yang dapat dipakai sampai kedalaman 8.000 ft. - K ala u d ii ng in ka n u nt uk k on di si y an g l ai n m ak a d ap at ditambah dengan additive yang sesuai. - Tersedia untuk ketahanan terhadap sulfate untuk tingkat moderate sampai tinggi. h. Kelas H. - Semen kelas H juga merupakan semen dasar, sama seperti semen kelas G. - Tersedia untuk tingkat moderate sulfate res istance.
6
K el as s eme n d ar i A s am pa i F me ru pa ka n s em en y an g t id ak d it a mb ah d e ng an a d di t iv e d a la m p en g gu na a nn ya , s e da n gk a n untuk kelas G dan H ditambah dengan additive bila diperlukan.
3.2. Sifat-sifat Bubur Semen
Bubur semen yang dibuat harus disesuaikan sifat-sifatnya dengan keada an f ormas i ya ng ak an di seme n berikut : -
Strength. Properties. Water Cement Ratio
-
Thickening Time Permeabilitas.
-
Perforating Qualities Resistance
- Filtration - Berat Jenis - Sulfate
3.2.1. Strength.
Bubur semen setelah ditempatkan pada tempat yang diinginkan harus mempunyai strength tertentu. Sebetulnya strength dari semen diinginkan sama dengan strength dari formasi yang akan disemen, maka umumnya diambil suatu patokan bahwa bila strength dari semen mencapai 500 psi dengan waiting on cement 24 jam, maka strength semen sudah cukup baik. Dan pemboran sudah dapat dilanjutkan. Waiting On Cement (WOC) diukur diwaktu plug diturunkan sampai plug dapat dibor kembali. 3.2.2. Water Cement Ratio .
Water Cement Ratio adalah perbandingan air dicampurkan dengan bubuk semen di waktu membuat semen. Air yang dicampurkan tidak boleh terlalu banyak dan tidak boleh kurang, karena akan memberikan ikatan semen yang tidak baik dengan formasi. Batasannya diberikan dalam bentuk kadar maksimum air dan kadar minimumnya. Kadar minimum air adalah jumlah air yang dicampurkan tanpa menyebabkan consistency dari bubur semen lebih dari 30 poise. Kalau air yang ditambahkan lebih kecil dari kadar minimumnya, gesekangesekan di annulus diwaktu memompakan bubur semen akan menjadi besar dan menaikkan pressure di annulus. Bila formasi yang dilalui tidak tahan maka formasi bisa rekah.
7
Kadar maksimum dari air yang dicampurkan dicari sebagai berikut : Bila diambil dalam tabung bubur semen sebanyak 250 ml, didiamkan selama 2 jam terjadilah air bebas pada bagian atas dari tabung. Air bebas ini tidak boleh lebih dari 2,5 ml. Kalau air dicampurkan melebihi maksimumnya, tentu pemisahan air bebas setelah 2 jam akan lebih dari 2,5 ml. Akibatnya akan terbentuk kantong-kantong air di dalam semen. Diwaktu semen mengeras air akan keluar sehingga timbul rongga-rongga dalam semen. Hal ini tidak diinginkan karena menyebabkan semen mempunyai permeabilitas. Jadi air yang dicampurkan dalam membuat bubur semen harus berada antara kadar minimum dan kadar maksimum. Menurut Allen T.O dan Robert A.P jumlah air yang dicampurkan untuk kelaskelas semen tertentu, yang disesuaikan dengan berat jenis, temperatur dan kedalaman tertentu pula.
Untuk jelasnya lihat tabel-l. Pada tabel-2 tertera juga tentang kadar maksimum dan kadar minimum air yang ditambahkan.
Kelas Semen
WCR gl/sk
A B C D E F G H
5.2 5.2 6.3 4.3 4.3 4.3 5.0 4.3
Tabel-1 Water Cement Ratio Berat Jenis Kedalaman ppg ft 15:6 15.6 14.8 16.3 16.3 16.3 15.8 16.3
0 0 0 6000 6000 10000 0 0
- 6000 - 6000 - 6000 - 12000 - 14000 - 16000 - 8000 - 8000
Tabel-2 Kadar Maksimum dan Kadar Minimum Air Kelas Kadar Maks. Berat Jenis Kadar Min. Semen air, gl/sk ppg air, gl/sk A B
5.5 7.9
15.39 13.92
3.9 6.32
Temperature Statis, F 80 80 80 170 170 230 80 80 -
170 170 170 260 290 320 200 200
Berat Jenis ppg 16.89 14.80
8
C
4.4
16.36
3.15
17.84
Akibat lain pengurangan jumlah air yang dicampurkan adalah sebagai berikut : - Berat jenis serta compressive strength naik. - Viskositas bubur semen naik. - Volume bubur semen berkurang 3.2.3. Berat Jenis.
Berat jenis dari bubur semen sangat penting juga diperhatikan. Karena sangat berpengaruh terhadap tekanan bubur semen. Bila formasi tidak sanggup menahan tekanan pendorong bubur semen, maka formasi akan rekah, akibatnya bubur semen akan masuk ke dalam rekahan yang terjadi. Berat jenis bubur semen tergantung kepada bubur semen, air yang dicampurkan serta additive. Secara rumus dapat dituliskan sebagai berikut : bs = Gbk + Gw + Ga....................... (1) Vbk + Vw + Va dimana : bs Gbk Gw Ga Vbk Vw Va
= = = = = = =
berat jenis bubur semen. berat bubuk semen. berat air berat additive volume bubuk semen volume air yang dicampurkan. volume additive yang dicampurkan.
Satu sack semen (bubuk semen) beratnya adalah 94 lb. Contoh soal :
Berapakah berat jenis bubur semen yang terjadi bila air yang ditambahkan adalah 9 gal/sack dan additive 3% berat bubuk semen ?
9
Penyelesaian : Gunakan rumus 1. bs = Gbk + Gw + Ga Vbk + Vw + Va Gbk = 94 lb Gw
= 9 gal x 8.33 lb/gal = 74.97 lb
Ga
= 3% x 94 lb = 2.821 lb
SG dari bubuk semen adalah 3.14 94 lb Vbk
= 3. 14 x 8. 33 lb/gal =
Vw= Va =
3.59 gal
9 gal
2.89 lb 2 . 7 x 8 . 33 lb/ gal
SG additive
= 2.7
= 0. 13 gal Sehingga : bs = 94 + 74.97 + 2.82 3.59 + 9 + 0.13
= 171.79 12.72
= 13.51 LBS/GAL. Jadi berat jenis bubur semen yang dihasilkan adalah 13.51 ppg. Dalam perhitungan di atas didasarkan untuk bubur semen yang dihasilkan untuk satu sack bubuk semen.
10
Karena berat jenis bubur semen yang dihasilkan keseluruhan akan sama dengan berat jenis yang dihasilkan oleh satu sack bubuk semen bila komponen pembentuk dengan takaran . yang sama. Volume bubur semen yang dihasilkan per sack bubuk semen akan diperoleh bubur semen : Vbs = Vbk + Vw + Va = 3.59 + 9 + 0.13 = 12.72 gal/sack Kalau digunakan 100 sack, maka volume bubur semen yang terjadi adalah = l00 sack x 12.72 ga1/sack = 1272 gal. Kalau dalam membuat bubur semen tidak memakai additive maka Va adalah nol. Untuk menghitung volume bubur semen yang diperlukan dalam menyemen Casing, maka dihitung terlebih dahulu volume : Annulus. Annulus casing dengan dinding lubang, maupun annulus dengan casing ‘ ‘ sebelumnya. Shoetrack. Casing antara casing shoe dan casing collar. - Pocket. ‘ Lubang antara ujung casing dengan dasar lubang. Untuk mencari volume annulus dapat digunakan rumus : 2 2 (dh - OD ) x L x 7.48 Van = 4 x 144 = 1272 gal 2
2
= 0.041 (dh - OD ) x L 2
Van
2
= 0.041 (dh - OD ) x L......... .......... ....... ......... .. (2)
dimana : Van = volume annulus, gal Dh = diameter lubang, in OD = OD casing, in L = panjang annulus,ft
11
Untuk luas casing dengan casing sebelumnya adalah : 2
2
Vanc = 0.041 (dc - OD ) x L....................................... (3) Dimana : V anc = volume annulus casing dengan casing sebelumnya, gal Dc = ID casing yang sebelumnya, in Lc = kedalaman casing yang sebelumnya, ft Untuk shoetrack, volumenya adalah sebagai berikut
:
2
V st
= 0.041 ( di ) x Lst.............................................. (4)
dimana : ID = ID casing, in L st = panjang shoetrack, ft - Untuk Pocket adalah : 2 Vp = 0.041 (dh ) x Lp .............. ............ ............. ..... (5) dimana : dh = diameter lubang, in Lp = tinggi pocket, ft Diameter lubang dapat dianggap sama dengan diameter pahat (bit), atau dari pembacaan caliper log. Diameter lubang yang diambil dari caliper log adalah lebih teliti dibandingkan bila diambil dari diameter pahat. Karena permukaan lubang bor yang tidak rata, dan umumnya banyak terjadi keruntuhan di sepanjang lubang. Akan lebih teliti lagi kalau diameter lubang yang diambil dari calilper log dirata-rata per interval kedalaman. Makin kecil interval kedalaman yang diambil harganya makin baik. Walaupun demikian dalam menghitung volume bubur semen yang diperlukan masih diperlukan safety yang juga sering disebut dengan excess.
12
Besarnya excess ini adalah antara 50% sampai 100% untuk diameter lubang yang diambil dari diameter bit, dan 15% sampai 30% untuk didasarkan kepada caliper log.
Setelah jumlah bubur semen yang diperlukan ditentukan, maka sack bubuk semen dapat dicari dengan persamaan berikut : Vbs Sack = ______ .............. ...... (6) Y dimana : Sa ck
= juml ah sac k bub uk se me n ya ng dip erl uk an.
Vbs = volume bubur semen yang diperlukan, gal. Y = yield semen, gal/sa ck. Atau volume bubur semen yang terjadi per sack bubur semen Air yang diperlukan adalah : Vw =
Vw x s ack . .. .. .. ... .. .. .. .. .. ... .. .. .. sack
( 7)
Contoh soal : Bila setting depth casing 7" OD, 23 lb/ft adalah 7000 ft. Casing 9 5/8” , 36 lb/ft adalah mempunyai setting depth 4000 ft. Shoetrack adalah 60 ft, pocket adalah 15 ft. Diameter lubang adalah 8 1/2". Penyemenan casing 7" hanya sampai 300 ft di atas sepatu casing 9 5/8" Safety dianjurkan adalah 70%. Yield semen 12.5 gal/sack. Vw/ sack = 9 gal/sack. Tentukan sack bubuk semen dan gal air yang diperlukan ?
Penyelesaian : Gambaran persoalan dapat dilihat pada gambar-2. Volume shoe track : 2
V st = ID = = L st = Maka:
0.041 (di ) Ls t de - 2 t 7 - 2 x 0.317 = 6.366 in 60 ft 2
13
Vst gal
=
0 . 041 ( 6 . 366 )
x 60 = 99.69
Volume pocket : Vp Dh
2 = 0.041 (dh ) x Lp Sf = 50% = 8 1/2 in, Lp = 15 ft
Maka : Vp
= 0 . 041 ( 8 1/2 )
2 x 15 x 1. 50
= 66.65 gal Volume annulus casing dengan lubang sampai casing depth - casing 9 5/8 in. 2 2 V an = 0.041 (dh - OD ) x L OD = 7 in,
L = 7000 - 4000 = 3000 ft
300 ft Csg 9.5/8” 4000 ft 7000 – 4000 = 3000 ft
Csg 7” 7000 ft
60ft
(Shoe Track Csg 7”)
15ft ( Pocket dia 8.1/2” ) Gambar-2. Gambaran contoh soal. 2
2
14
Van = 0.041 x (8 1/2 - 7 ) x 3000 x 1.50 = 4289.63 gal karena volume annulus di atas tergantung kepada dinding lubang, dimana dinding lubang yang tidak rata maka digunakan safety. Seperti juga dalam menohitung volume pocket . Volume annulus casing 7" OD dengan casing 9 5/8" OD : V anc Dc
= =
Lc
=
2 2 0.041.(dc - OD ) x Lc 9 5/8 - 2 x 0.352 = 8.921 in 300 ft SF = 0
2 2 V anc=0.041 ( 8.921 - 7 ) x 300 = 376.19 gal Volume bubur semen yang diperlukan : V bs = 99.69 + 66.65 + 4289.63 + 376.19 = 4832.16 gal Jumlah sack bubuk s e m e n Sack = Vbs
yang diperlukan
;
Y = 12.5 gal/sack
Y Sack
=
4832.16 gal 12.5 gal/sack
= 387 sack
Air yang diperlukan : Vw = Sack x
‘Vw Vw = 9 gal/sac k Sack sack = 387 sack x 9 gal/sack = 3479.16 gal
3.2.4. Thickening Time Thickening Time adalah waktu yang diperlukan bagi bubur se men untuk mencapai consistency 100 Uc. ,
15
Consistency 100 Uc merupakan batasan bagi bubur semen untuk dapat dipompakan lagi. Sehingga thickening time sering juga disebut dengan pumpability. Sifat bubur semen ini sangat perlu, karena waktu pemompaan bubur semen harus selalu lebih kecil dari thickening time. Kalau tidak bubur semen akan tidak sampai ke tempat penempatannya, dan akan me nge ras di da la m ca si ng. Ha l i ni mer up aka n k eja di an y ang sangat fatal, dan tidak boleh terjadi . U n tu k s u mu r- s um u r y a ng d al a m a ta u d e ng an k at a l a in u nt u k k ol om s em en y an g s an ga t p an ja ng t en tu w ak tu p em om pa an bubur semen akan 1ama, untuk keadaan seperti ini perlu untuk memperpanjang thickening time. Sebaliknya untuk sumur yang dangkal perlu untuk memperpendek t hi ck en in g t im e. K al au t id ak p en ge ra sa n b ub ur s em en a ka n sangat lama, dan ini merupakan kehilangan waktu. U nt uk m em pe rp an ja ng a ta u m em pe rp en de k t hi ck en in g t im e a d al a h d e n ga n jalan m e na m ba hk a n a d di t iv e k e d a la m b ub u r semen . A dd it iv e y an g c oc ok a ka n d ib ic ar ak an da la m p em bi ca ra an additive. 3.2.5. Filtration Properties . Karena bubur semen terdiri dari padatan dan cairan, cairan dari bubur semen dapat masuk ke dalam formasi-formasi permeable y an g d il ew at in ya . C ai ra n a ta u u mu mn ya a ir y an g m as uk i ni d i s eb u t d e n ga n Filtrat . F i lt r at i ni t i da k b ol e h t e rl a lu b an ya k . Sebab akan membuat bubur semen kekurangan air. Kondisi seperti ini disebut dengan Flash Set .
B i la b ub ur s e me n m e ng al a mi f l as h s e t m ak a a ki b at n ya s a ma seperti kalau air yang dicampurkan membuat bubur semen lebih k e c il d a ri k a d ar m i ni m u mn y a , y a n g m a n a a k an m e ny e b ab k an f r ik s i d i a n nu lu s n ai k , p re s su re l os s n ai k d an t e ka n an b ub ur s e me n d i a nn ul u s n a ik b i la h al i n i t e rj a di m ak a f o rm as i a ka n pecah bila formasi tidak tahan. Jadi dapat disimpulkan bila formas i yang akan dilalui oleh bubur s e m en m e r up a k an f o r ma s i y a ng p o ro u s d a n p e r me a b le , m a ka p er l u p en a mb ah a n a dd i ti v e y a ng s e su ai sebelum b ub u r s e me n dipompakan, atau dengan kata lain sebelum dilakukan penyemenan . 3.2.6. Perforation Qualities .
16
Semen yang keras atau dengan kata lain semen yang mempunyai strength yang besar tidak baik diperforasi, semen akan remuk. Sehingga dianjurkan untuk melakukan perforasi di saat semen belum keras betul. Disarankan juga, untuk kolom semen yang akan diperforasi jangan digunakan semen yang mempunyai strength awal yang tinggi. Kalau semen yang diperforasi pecah dan remuk, maka pada daerah batas minyak dengan air atau batas minyak dengan gas akan terproduksi fluida yang tidak kita inginkan. Yang umum adalah cepat terproduksi air. Agar semen tidak mempunyai strength awal yang tinggi dapat ditambahkan additive yang sesuai. 3.2.7. Permeabilitas Semen. Se men diinginkan tidak mempunyai p e r m e a b i l i t a s . Kalau semen mempunyai permeabilitas, fungsi dari semen tidak terpenuhi atau semen tidak berfungsi. Permeabilitas semen dapat naik karena air yang dicampurkan dalam bentuk bubur semen terlalu banyak. Dan permeabilitas semen dapat juga naik karena berlebihan menambah additive. 3.2.8. Sulfate Resistance, Corrosion Resistance . Adanya formasi yang mengandung cairan-cairan perusak semen, seperti Na2SO4 : MgSO4 : MgCl2.
Semen akan lunak bila kena cairan-cairan di atas. Kalau semen lunak, berarti semen tidak berfungsi dalam hal menahan cairan formasi menuju casing, akibatnya casing akan berkarat. Oleh sebab itu dipilih semen yang tahan terhadap cairan yang disebutkan di atas. Cairan garam sulfate ataupun MgCl 2 di atas tidak melunakkan semen untuk temperatur tinggi. Jadi persoalan pelunakan semen sangat kritis untuk formasi-formasi dangkal. Melunaknya semen dikarenakan cairan garam di atas bereaksi dengan lime dan senyawa alumina. Karena itu tri calcium aluminate tidak boleh lebih dari 3%. 3.3 Additive Additive merupakan bahan-bahan yang ditambahkan dalam membuat bubur semen, untuk mendapatkan sifat-sifat bubur semen sesuai dengan yang diinginkan.
17
Bubur semen yang dibuat dari bubuk semen dan air saja disebut dengan neat cement. 3.3.1. Extender . Extender adalah additive untuk menaikkan volume dari bubur semen. Pada umumnya penambahan extender diiringi dengan penambahan air. Kenaikkan volume tidak seimbang dengan kenaikan berat bubur semen, sehingga akan cepat penurunan berat jenis bubur semen. Bahan-bahan yang t.ermasuk sebagai extender adalah: Bentonite Bentonite merupakan bermineral clay. Sifat utamanya adalah dapat menghisap air dengan banyak sehingga volume bubur semen yang terjadi bisa meningkat sampai 10 kali. Akibatnya berat jenis bubur semen dapat turun lebih besar. Penambahan bentonite harus diiringi dengan penambahan air. Untuk 2% bentonite kira-kira penambahan air adalah 1.3 gallon per sack
Pengaruh lain akibat penambahan bentonite adalah : Yield se men naik. Biaya lebih murah Perforating qualities baik. Compressive strength semen menurun. Permeabilitas semen naik Viskositas bubur semen naik. Untuk temperatur 230 derajat F ke atas penambahan bentonite s a ng a t d r as t is m e nu ru n ny a s t re n gt h s e me n d a n m e na i kk a n permeabilitas semen. P a d a t a b el b e r ik u t t e r l ih a t p e n ga r u h p e n am b a ha n b e n to n i te terhadap compressive strength. T a b e l - 3 Pengaruh Penambahan Bentonite Terhadap Compressive S t r e n g t h . During Time Temperatur %Bentonite Compressive j a m F Strength, psi 12 100 0 1035 12 100 4 375 12 100 8 155 12 100 12 75
18
T a b e l - 3 P en ga ru h P en am ba ha n B en to ni te T er ha da p C om pr es si ve Strength. D u r i ng T i me T e m pe ra tu r e % B en to n it e C om pr es si v e j a m
F
Strength, psi
24
120
24
1 20
8
610
120
12
510
24
4
138 0
Pozzolan
Pozzolan merupakan extender yang tidak terlalu banyak menurunkan compressive strength semen. Sedangkan penambahan pozzolan terhadap bubur semen adalah sama dengan penambahan bentonite. Umumnya campuran bubuk semen pozzolan adalah 50% berbanding 50% dan biasanya bentonite 2%. Pengaruh campuran pozzolan bubuk semen dan bentonite terhadap compressive strength adalah seperti tabel berikut Tabel-4 Compressive Strength Semen Campuran bubuk Semen Pozzolan dan Bentonite 50% : 50% : 2 % During time , jam 160 180 380 660 12 1250
72 3000
80
6
NS
NS
110
235
830 25
120
295
490
685
1520
18 2000 24 2300
60
Compressive strength, psi Temperatur, derajat F 100 120 140
60
195 100
350
445 600
660 815
840
1565
945
2880 375
880
1210
1460
2545
3105
Catatan :
19
NS = Not Set = tidak melekat . Perbandingan bubuk semen dengan pozzolan. Prosentase bentonite adalah presentase berat bubuk semen. Untuk prosentase bentonite yang , sebesar 2%, pengaruhnya terhadap compressive strength adalah seperti pada tabel berikut . Tabel-5 Pengaruh penambahan pozzolan dengan perbandingan 50% : 50% dengan bubuk semen terhadap compressive s trength untuk prosentase bentonite tertentu
Bentonite %
80
2
Compressive Strength Temperatur, derajat F 100 140 350
600
1125 4 6 8
225 150 100
390 300 220
600 550 425
Semen (bubur semen) yang dibuat dari campuran bubuk semen dan pozzolan disebut dengan pozzollan cement . Pada tabel di bawah ini diperlihatkan jumlah air yang diperlukan untuk perbandingan pencampuran tertentu, dan berat jenis serta yield yang dihasilkannya. Tabel - 6 Sifat-sifat bubur semen pada pozzollan Cement Pozzolan %
Bubuk semen
0 50 50 50 50
100 50 50 50 50
Bentonite,% 0 2 4 6 8
Air gal/sack 5.20 5 .75 6.95 7.66 8.37
Berat Jenis slurry, ppg 16.60 14.15 13.60 13.30 13.10
Yield Cuft/Sack 1.17 1.26 1.43 1.53 1.64
20
Selain pozzolan cement ada juga semen yang dibuat dari pencampuran pozzolan dengan tanpa bubuk semen. Di pasaran dikenal dengan nama : Pozmix-14 cement. Umumnya keluaran Halliburton. Semen ini berat lime 10% sampai 15% dari berat pozzolan. Campuran ini memberikan tickening time 3 sampai 4 jam, untuk range temperatur 140 derajat - 400 derajat F. Kebaikannya adalah strength tidak turun untuk temperatur di atas 230 derajat F. Diatomaceous Earth Bahan ini berasal dari silika. Diatomaceous earth mempunyai surface area yang besar, sehingga memerlukan banyak air dalam pembuatan bubur semen. Umumnya dicampurkan antara 10% - 15%dari berat bubuk semen.
Di pasaran sering disebut dengan : Diesel D, buatan Phillips Petro. Co. Letepoz 2, buatan Dowell Schlumberger . Dalam halaman berikut ini ditabelkan sifat-sifat Diatomiceous Eart Cement
Tabel - 7 Sifat-sifat Diatomaceous Earth Cement Dia. Earth 0 10 20 30 40
Air gal/sack
Berat. Jenis ppg
5.2 10.2 13.5 18.2 25.6
15.60 13.20 12.40 11.70 11.00
Yield cuft/sack 1.18 1.92 2.42 3.12 4.19
Gilsonite Gilsonite tidak memerlukan banyak air. Sehingga menurunkan compressive strength semen akan lebih kecil dibandingkan dengan extender yang lain, untuk pengukuran berat jenis yang sama.
Penambahan air adalah 2 gal per 59 lb gilsonite. Pada halaman berikut ini diperlihatkan pengaruh penambahan gilsonite terhadap compressive strength semen.
21
Ta be l- 8 Pengaruh Gilsonite terhadap Compressive Strength Gilsonite lb/sack. bk 0 25 50 0 25 50
Bentonite % 0 0 0 4 4 4
80 F
l00 F
2315 1250 730 485 365 275
2740 1660 960 830 605 485
140 F
6825 2725 1675 1805 1210 890
Expended Perlite Expended merupakan extender yang berasal dari vulkanik. Umumnya ditambahkan juga bentonite 2% sampai dengan 6% untuk mencegah pemisahan air. Pada u mu mn ya j ug a p en am ba ha n p er lu p en am ba ha n a ir y an g banyak, dibawah tekanan expended perlite bertindak sebagai spons.
Sehingga bubur semen akan mempunyai berat jenis yang lebih besar dan volume yang lebih kecil untuk kondisi bertekanan dibandingkan dengan kondisi di permukaan. Dengan tabel berikut ini dapat dilihat hubungannya. 3.3.2. Retarder. Retarder adalah additive berfungsi untuk memperlambat atau memperpanjang thickening time. Hal ini diperlukan untuk penyemenan sumur bertemperatur tinggi, atau untuk sumur yang dalam atau kolom penyemenan yang panjang. Atau bila air banyak yang terisap oleh penambahan additive lain sehingga thickening time berkurang. Sebagaimana telah disebutkan di halaman terdahulu bahwa bila thickening t im e l eb ih k ec il d ar i w ak tu pe mom pa an bubur s em en , m ak a b ub ur s em en a ka n m en ge ra s s eb el um s am pa i k e t em pa t y an g diinginkan. Bahan-bahan yang bertindak sebagai retarder sebagai berikut : Calcium Ligno Sulfonate.
22
Pengaruh calcium sulfonate terhadap teckening dapat dilihat pada tabel berikut. Dimana bentonite adalah 12%, untuk kedalaman tertentu. Kalau secara normal thickening time akan berkurang untuk pertambahan temperatur. Temp er at ur akan naik de ngan be rt amba hnya ke da lama n luba ng. Modified lignin . Modified lignin adalah retarder untuk temperatur yang tinggi .Dan juga dapat sebag ai ad diti ve un tuk menuru nkan vi sk os it as dari bubur semen.
Bahan ini terutama digunakan untuk - fozzolan lime. - Semen kelas D dan E Modified lignin tidak perlu menambahkan air yang banyak. Bahan ini dianjurkan untuk kedalaman 14000 ft ke atas atau untuk temperatur 260 derajat Farenhait. Pada tabel berikut ini diperlihatkan modified lignin sebagai retarder untuk kedalaman 12000 ft sampai 18000 ft untuk penyemenan casing dan squeeze cementing dalam keadaan statis maupun saat dinamis, untuk semen kelas D atau F. Dengan kenaikan kedalaman sumur dan penambahan berbagai harga modified lignin didapatkan thickening time bubur semen antara 3 sampai 4 jam. CMHEC adalah Singkatan dari Carboxy Methyl Hidroxy Ethyl Cellulose. Bahan ini digunakan untuk temperatur yang ekstrim. memerlukan banyak air dalam pencampurannya.
CMHEC
Tabel-12 Thickening Time Bubur semen Dengan Penambahan Modified Lignin Catatan untuk penyemenan casing. Kedalaman Temperatur Thickening ft Statis Dinamis 12000-14000 14000-16000 16000-18000 0.7 - 1.0 di atas 18000
F
260-290 172 -206 290-320 206-248 320 - 350 34 350 ke atas 300 ke atas
Retarder %
jam
0.2 0.3-0.5 1.0 ke atas
3 -4 3-4 248-300 3-4
23
12000-14000 14000-16000 4 di atas 16000
260 - 290 290 – 320 320 ke atas
231 – 242 242 – 271 271 ke atas
0. 6 -0.8 3- 4 0.8 - 1.0 1.0 ke atas
33-
4 Garam ( NaCl ) . Konsentrasi NaCI yang dicampurkan harus lebih besar dari 5%. Kalau 1.5% sampai 3% NaCl mempercepat thickening time. NaCl berguna untuk memperbaiki ikatan semen untuk menyemen formasi garam. Untuk formasi shale digunakan juga air garam agar formasi shale tidak mengisap air dari bubur semen. Sebab formasi shale menghisap air tawar. Additive ini dapat pula menaikan berat jenis bubur semen. Umumnya digunakan 3.1 lbs untuk setiap gal1on air. 3.3.3. Accelerator. To accelerate maksudnya memperc epat. Accelerat or artinya adalah additive untuk mempercepat thickening time.
Pada umumnyaaccelerator ditambahkan pada menyemen sumur yang dangkal. Kalau tidak ditambahkan accelerator terlalu lama menunggu bubur semen menjadi keras. Bahan-bahan yang bertindak sebagai accelerator adalah: Calcium Chlorida (CaCl2).
CaCl2 dapat melipat duakan compressive strength semen dalam tempo 24 jam, pada temperatur 120 derajat F. Umumnya Calcium Chlorida yang ditambahkan berkisar antara 2% sampai 4%. Di atas strength semen bisa menjadi turun. Pengaruh penambahan CaC12 terhadap thickening time adalah seperti pada tabel berikut. Terlihat pada tabel unt uk kedalaman tertent u, dengan penambahan Calcium Chlorida ( kenaikan persentase Calcium Chlorida) maka thickening time bubur semen turun. Pe ngar uh t hic ke nin g ti me t er hadap c ompre ss ive unt uk 2% p en gg un aa n ak an m em pe rk ec il t hi ck en in g t im e, a kan t et ap i penambahan 4% Calcium Chlorida lebih sedikit kenaikan compressive strengthnya dibandingkan dengan penambahan 4%. Hal ini dapat terlihat pada tabel -14, untuk percobaan memakai bubuk semen kelas A, dengan penambahan Calsium Chlorida dua dan empat persen.
24
Tabe l- 13 Pengaruh Calcium Chlorida terhadap Thic ke ning Ti me Bu bur Se me n Thic ke ni ng Time , ja m - me nit Kedalaman, ft 2000 4000
% CaCl2 6000 0
4,00
2
3,15
4
2,38
3,48
2,32 2,30
1,47 1,55
1,05 Ta be l- 14
Curing time jam 120 6 905 12 1660 18 3060 24 3815 48 5990 6 1800
Pengaruh Calcium Chlorida terhadap Compressive Strength Bubur Semen C om pr es si ve S tr en gt h, p si %CaCl2 Temperatur derajat F 60 80 100 0
NS
45
0
65
365
0
185
915
0
430
385 830 1525 1250
1805
0
1040
1;398
3490
2
115
300
1015
25
12 3260 18 4210 24 5475 48 6525 6 1445 12 2715 18 3635 24
2
505
1055
2
750
2
1580
2400
1325
3075
2415
2910
4385
6340
2
3050
4
155
360
970
4
610
1005
2090
4
900
1395
2885
4
1620
2385
3490
3665 48 4830
4
2850
3115
4290
Natrium Chlorida (NaCl)
N a t r i u m Chlorida atau garam dapat juga bertindak sebagai retarder dan dapat juga sebagai accelerator, hal ini tergantung kepada konsentrasi garamnya. Penambahan NaCl akan menurunkan thickening time prosentase penambahan NaCl 2% dan 4% adalah seperti pada tabel-15. Tabel-15 Pengaruh Sodium Chlorida Terhadap Thickening Time Bubuk Semen Thickening Time, jam, menit Kedalaman, ft Prosentase NaCl, %
1000
0 2
4.40 3.05
4
3.05
2000 4.12 2.27 2.35
4000
6000 2.30 1.52 1.35
2.25 1.13 1.20
26
Pengaruh penambahan NaCl terhadap compressive strength untuk tekanan, temperatur dan waktu tertentu dilihat pada tabel -16. Dimana untuk penambahan NaCl untuk tekanan temperatur dan waktu yang sama akan menaikkan compressive strength semen. Tabel-16 Pengaruh Sodium Chlorida terhadap Compressive Strength Bubur Semen Curing
Compressive Strength, psi
time%
NaCl
Tekanan dan Temperatur,
jam 12 12 12
60 ; 14,7 0 0 2
80 615 290960
80 ; 14,7
560 1905
psi, F
95 ; 800 110:1600
800 20802925 1590
1120 2600
Pengaruh Sodium Chlorida terhadap Compressive Strength Bubur Semer. ( lanjutan ) Curing time jam 24 3420 12 24
Compressive Strength, psi %NaCI
Tekanan dan Temperatur , psi F 60 ; 14,7 80; 14, 7 95; 800
2
1230 4 4
280 1390
2260 1145 2330
110 ; 1600 3200
1530 3150
2575 3400
Desified Cement
Desified cemen maksudnya bubur semen yang dikurangi WCRnya. Dengan mengurangi air yang dicampurkan dalam membuat bubur semen, maka dihasilkan semen padat. Dengan demikian akan
27
didapatkan berat jenis bubur semen yang lebih besar dan thickening bubur semen yang lebih kecil. Pengurangan air yang dicampurkan dalam membuat bubur semen boleh dilakukan kalau sudah memakai friction loss reducer. Kalau tidak akan menyebabkan gesekan pada annulus besar. Jadi dengan kata lain bila mengurangi air yang dicampurkan dalam membuat bubur semen harus diiringi o1eh penambahan friction reducer, agar tidak banyak gesekan di annulus. Tabel-17 di bawah ini memperlihatkan penambahan friction reduc er bila air yang dicampurkan dikurangi , dan memperlihatkan berat jenis bubur semen yang dihasilkan dan juga yield bubur semen. Tabel-17 Sifat Sifa t bubur Seme n Desified Ceme nt Air Friction Berat Jenis Yi e ld gal/sack reducer ( 5 ) pp g cuft/sack 5,20 0,00 15,6 1,18 4,75 0,75 16;0 1,12 4,24 1,00 16,5 1,05 3,78 1,00 17,0 0,99 3,38 1,00 17,5 0,93 3,02 1,00 18,0 0,8 Karena bubur semen mengandung cairan di dalamnya, bila bubur s e me n m e le w at i f o rm a si y an g p o ro u s d an p e rm e ab l e, m a ka a i r yang terdapat dalam bubur semen akan terisap ke dalam formasi tersebut. Hal ini akan menyebabkan bubur semen kekurangan air. Akibatnya sudah diuraikan pada halaman terdahulu. Agar air dari bubur semen tidak banyak terisap oleh formasi maka dilakukan beberapa cara. Caranya adalah sebagai berikut : Menambahkan material-material yang memnbentuk film yang dapat menutup permukaan formasi yang porous dan permeable . Menambahkan material-material yang bila bertemu dengan a i r a k an m e mb e nt u k e m ul s i, y a ng d ap a t m e ng ha m ba t a l ir a n masuk ke dalam formasi tersebut,. M en am ba hk an m at er ia l- ma te ri al y an a d ap at m en yu mb at pori-pori formasi. Material-material yang ditambahkan tarsebut umumnya ada1ah bentonite, latex, CMHEC dan organic polymer. Bentonite.
28
Bentonite bila ditambahkan ke dalam bubur semen akan membentuk filter cake yang bertindak sebagai film dalam menutupi permukaan formasi yang porous dan permeable. Latex Latex bila ditambahkan dalam bentuk bubur semen akan membentuk film. Selain dari itu akan menjadikan semen mempunyai sifat perforating qualities yang baik, penahan korosi dan kontaminasi .
CMHEC . Carboxyl Methyl Hidrocyl Cellulose, yang merupakan bahan yang dapat membentuk film yang tidak pada permukaan formasi yang porous dan permeable bila ditambahkan dalam pembuatan bubur semen. Karena CMHEC bertindak sebagai retarder, maka dianjurkan untuk menam bahkan natrium silicate, bila tidak diinginkan thickening time yang lama. Ini dilakukan untuk temperatur dibawah 170 derajat F. Untuk temperatur di atas 170 derajat F tidak perlu. Karena pengaruh retarder tidak merugikan. Organic Polymer. Organic polymer yang digunakan tersebut dari polymer-polymer bermolekul besar. Bahan ini dapat bertindak sebagai penutup poripori formasi yang porous. Selain dari itu additive ini membentuk mud cake yang keras. Organic polymer sangat stabil pada temperatur yang tinggi. 3.3.5. Lost Circulation Additive . Material yang sering dipakai untuk mengurangi atau nenanggulangi lost circulation pada lumpur, juga dipakai untuk mengatasi lost circulation pada semen. Bahan-bahan itu antara lain : Raw cotton. Bagasse. Wood fiber Cellophase Asphalt. Sawdust. Mica. Lain-lain -
Gilsonite kadang-kadang digunakan juga, begitu juga perlite. Gilsonite dipandang sebagai bahan yang terbaik. Biasanya 5 sampai 25 lb, ditambahkan tiap sack bubuk semen.
29
3.3.6. Friction Reducer. Bahan ini digunakan untuk mengurangi tahanan terhadap aliran bubur semen sampai ke tempat yang diinginkan. Diusahakan aliran berbentuk turbulent, dengan jalan memperbesar Reynold number. Additive sebagai friction reducer ini antara lain adalah organic dispersant, yang dapat menyebabkan aliran turbulent pada rate yang rendah. Selain itu dapat digunakan garam, calcium lignosulfonate dan cellulose material yang bermolekul tinggi. 3.3.7 Contamination Additive. Additive ini dicampurkan guna menghindari kontaminasi bubur semen dengan lumpur.
Bahan ini antara lain adalah: Mud-Kil. Mud-Kil adalah suatu bahan yang dapat menetralkan quobracho, tannine yang mana kimiawi-kimiawi ini bertindak sebagai retarder pada bubur semen.
Activated Charcoal. Activated Charcoal adalah bahan untuk menghindari kontaminasi dengan lumpur. Bahan ini akan bertindak menghalangi pengaruh zat kimia perawat lumpur terhadap bubur semen. Umumnya activated charcoal yang ditambahkan berkisar antara 3% sampai 5%. Kalau lebih dari 5% maka bahan ini bertindak sebagai accelerator terhadap bubur semen.
Bahan ini tidak digunakan untuk retarder cement, karena akan memperpendek thickening time bubur semen. 3.3.8. Weight Materials . Weight material ditambahkan dalam membuat bubur semen bila akan menyemen formasi bertekanan tinggi. U nt uk m en ai ka n b er at j en is b ub ur s e me n d it a mb ah ka n d al am pembuatan bubur semen antara lain : Ilmenite. Barite. Pasir. Densified cement. -
30
-
Garam (NaCl).
Ilmenite. Ilmenite merupakan bahan yang terbaik sebagai weight material. M at e ri al i ni a da la h i ne rt s ol id d an t id ak m em be ri ka n p en ga ru h terhadap thickening time. Rumus kimia solid dari ilmenite adalah FeTiO3, mempunyai SG 4.7. Distribusi ilmenite dalam bubur semen dapat merata atau uniform. Berat jenis bubur semen yang terjadi dapat mencapai 22 ppg. Barite. B ar it e m er up ak an b ah an y an g p al in g u mu m d ig un ak an u nt uk menaikkan berat jenis bubur semen, maupun lumpur pemboran. SG dari barite adalah 4,3 dan dapat menaikkan berat jenis bubur semen menjadi 18 ppg. Kata lain untuk barite adalah barium sulfate. Dalam penambahan barite, perlu diiringi dengan penambahan air untuk membasahi partikelnya, karena barite mempunyai surface area yang besar. Air ini dapat juga melarutkan retarder dari bubur semen. Sehingga thickening time-nya jadi singkat. Penambahan air yang banyak dapat menurunkan compressive strength dari semen . Pasir. Pasir yang digunakan untuk menaikkan berat jenis bubur semen umumnya adalah pasir ottawa (ottawa sand). Bera t je ni s yang terja di dapat mencapai 18 ppg. Bia sanya digunakan untuk menyemen lubang untuk pemasangan Whipstock dan untuk plug job dengan tujuan yang lain. SG dari ottawa sand adalah 2,6 sehingga untuk menaikkan berat je ni s bu bu r se me n di pe rl uk an pa sir ya ng ba ny ak .
Densified Cement. B ub ur s em en ya ng d ik ur an gi a ir dalam pembuatannya akan memberikan berat jenis bubur semen yang lebih tinggi. Dalam pembuatannya harus diiringi dengan menambahkan friction reducer 0,75 sampai 1% berat semen. Sodium Chlorida (Natrium Chlorida). Untuk menaikkan berat jenis bubur semen yang kecil saja, dapat ditambahkan natrium chlorida. Kenaikkan yang diperoleh 0,5% ppg sampai 1 ppg. 3.4. Semen Khusus
31
Semen khusus mempunyai keistimewaan jika dibandingkan dengan semen-semen yang telah dijelaskan sebelumnya. Harganya lebih mahal. Oleh sebab itu semen khusus baru digunakan bila penyemenan dengan semen-semen lain gagal. Semen yang termasuk semen khusus antara lain adalah : - Diesel Oil Cement. - Resin Cement. - Hight tempe ra ture ce me nt . - Quic k s ett ing ce me nt - Gypsum cement. Diesel Oil Cement (DOC) Diesel Oil Cement adalah bubur semen yang dibuat dari campuran bubuk semen dengan minyak diesel (kerosine) dan surface active agent. Bubur semen yang terjadi tidak bersifat menyemen dan tidak mengeras. Bila bubur semen ketemu dengan air, maka minyak diesel akan terdorong oleh air, sehingga sekarang bubur semen merupakan c am pu ra n a nt ar a b ub uk s em en d en ga n a ir d an d ap at b er si fa t mengeras. Jadi bubur semen ini mempunyai thickening time yang tidak terbatas. Atau waktu pemompaannya tidak terbatas. Semen ini baik untuk menutup formasi gas atau air, dimana semen je nis lain ga gal hasi lnya . Resin Cement. Resin Cement merupakan pencampuran bubuk semen dengan resin atau damar dan air. Keistimewaan semen ini adalah bubur semen dapat menembus mud cake , sehingga ikatan semen formasi sangat baik. Berhubung harga damar atau resin mahal , maka semen ini jarang digunakan.
Hight Temperature Cement . Dari istilahnya terlihat bahwa semen ini baik digunakan untuk menyemen formasi yang mempunyai temperatur tinggi. Dimana pada temperatur 400 derajat F masih memberikan strength yang baik. Yang mana semen yang lain untuk temperatur yang mencapai 350 derajat F ke atas, strength semen akan turun . Higth temperature Cement merupakan pencampuran bubuk semen. Dengan penambahan HR-12, semen ini dapat digunakan sampai temperatur 400 derajat F . Quick Setting Cement. Quick setting cement merupakan semen yang sangat cepat mengeras. Semen ini dibuat dari pencampuran bubuk semen dengan Plaster Of Paris (CaSO4 1/2 H2O), dengan perbandingan 1 : 1. Semen ini baik digunakan untuk menutup formasi yang menimbukan blowout dan lost circulation.
32
Keistimewaan lain adalah bahwa semen ini mempunyai kekerasan awal (early strength ) yang tinggi . Kekurangannya adalah bahwa semen ini hanya dapat digunakan untuk menyemen formasi yang dangkal. Cypsum Cement . Cypsum cement merupakan semen yang dibuat dari gypsum (CaSO4 2H2O ) dengan bubuk semen. Semen ini mempunyai sifat sebagai berikut : - Cepat mengeras. - Mengembang setelah ditempatkan.
pencampuran
Oleh sebab itu semen ini baik untuk menutup blowout dan circulation. 3.5. Pengaruh Temperatur dan Tekanan Terhadap Semen. Kenaikan temperatur dan tekanan akan menaikkan compressive strength dari semen. Akan tetapi untuk temperatur di atas 230 derajat F, compressive strength dari semen turun. Penurunan strength dari semen disebut dengan strength retrogession. Strength retrogession dapat pula terjadi karena penambahan air diwaktu pembuatan bubur semen terlalu banyak. Selain dari itu additive yang terlalu banyak dapat menyebabkan strength restrogression pula . Contohnya bentonite yang ditambahkan terlalu banyak akan menyebabkan strength semen turun.
Itulah sebabnya bentonite harus dibatasi dan bentonite jangan digunakan untuk temperatur yang lebih dari 230 derajat F. Strength semen akan naik dengan bertambahnya waktu. Hal ini berlangsung sampai waktu setahun atau lebih. Setelah itu strength dari s emen akan konstan.
33
IV. METODA PENYEMENAN PRIMARY CEMENTING
U n tu k m e ny e me n c a si n g, d i ke n a1 b e be r ap a m e to da a n ta r a l a in adalah : - Perkin's System. - Pooboys System. - Penyemenan bertingkat 4.1. Perkin’s System Perkin’s system sering juga disebut dengan penyemenan sistem plug atau penyemenan sistem sumbat, karena dalam penyemenan ini menggunakan plug. Terdapat 2 (dua) plug, yaitu bottom plug dan satu lagi top pl ug . Bottom plug memisahkan lumpur yang ada dalam casing dengan bubur semen. S ed an gk an t op plug m em is ah ka n b ub ur s em en d en ga n l um pu r pendorong .
4.1.1. Susunan Peralatan Penyemenan Perkin's System A. Peralatan yang terletak di atas permukaan Cementing He a d
34
Cementing head adalah peralatan penyemenan yang dipasang di ujung casing teratas. Cementing head yang modern sekarang ini adalah plug container . Dimana di dalam plug container bisa dipasang langsung bottom pl u g dan top plug. Masing-masing plug ditahan oleh pin penahan. Selain dari itu cementing head jenis ini. dilengkapi dengan 3 (tiga) buah Saluran, yaitu : - Saluran lumpur, Saluran ini digunakan untuk sirkulasi lumpur untuk membersihkan lubang bor . - Saluran bubur semen, saluran ini dipakai diwaktu memompakan bubur Semen ke dalam casing. - Saluran lumpur pendorong. - Saluran ini digunakan untuk mendorong top plug oleh lunpur pendorong, sampai top plug berimpit dengan bottom plug di casing collar Cement Silo Alat ini berfungsi untuk menampung cement powder setelah dibuka dari kemasan sak, sehingga cement powder siap untuk pembuatan cement slurry secara cepat. Jumalah cement silo disesuaikan dengan kebutuhan volume powder yang diperlukan penyemenan tiap trayek.
Hopper. Alat ini berfungsi untuk membuat cement slurry , merupakan alat tempat bertemunya cement powder dengan air.
Surge Tank.
35
Alat ini berfungsi untuk menampung cement powder yang ditransfer dari cement silo dan mencurahkan ke Hopper.
Water Tank. Merupakan tanki penampung air yang diperlukan untuk operasi penyemenan.
Cutting bottle. Alat ini berfungsi untuk membuka cement powder dalam kemasan sak dan mentransfer cement powder ke cement silo. Pompa Semen . Pompa semen bertugas mengisap bubur telah dibuat dan memompakan bubur ke cementing head melalui cementing line. Pompa Lumpur . Pompa lumpur adalah bertugas untuk mensirkulasikan lumpur, untuk membersihkan lubang bor dari cuttings atau kotoran lainnya. Selain itu lumpur pendorong juga didorong oleh pompa.
B. Peralatan penyemenan bawah permukaan Guide shoe. P er al at an y ang d ip as an g p ada u ju ng C as in g p er ta ma m as uk kedalam lubang berfungsi sebagai guide agar jalannya masuk Casing lancar dan sampai kedalaman yang diinginkan. Shoe dilengkapi dengan Float a ta u F la pp er d al am p ek er ja an p en ye me na n b er fu ng si s eb ag ai penahan aliran balik dari annulus kedalam casing terhadap cement slurry yang telah dipompakan ke annulus. Casing Shoe Casing shoe terletak di ujung rangkaian casing. Fungsi dari casing shoe adalah untuk menuntun casing diwaktu penurunannya, agar tidak tersangkut. Casing shoe yang berfungsi
36
hanya sebagai penuntun casing di waktu penurunannya disebut dengan guide shoe. Casing yang dilengkapi dengan kelep penahan tekanan balik disebut dengan float shoe. Float Collar. Peralatan yang dipasang diatas Shoe Track (Casing pertama atau kedua masuk ) . Berfungsi untuk duduknya Bottom dan Top Plug saat prosses penyemenan, juga dilengkapi dengan Float atau Flapper sebagai cadangan yang ada di Shoe bila bekerja tidak sempurna. Shoetrack Shoetrack adalah satu atau dua batang casing yang ditempatkan di atas casing shoe. Shoetrack berfungsi untuk menampung bubur semen yang terkontaminasi oleh lumpur pendorong. Kalau bubur s em en y an g t er ko nt am in as i o le h l um pu r p en do ro ng m as uk k e annulus maka ikatan semen di annulus tidak baik.
Bottom Plug Berfungsi untuk menyekat antara fluida lain dengan cement slurry, sehingga tidak terjadi kontaminasi, sirip-sirip Rubber akan membersihkan Casing dari
fluida/Lumpur pemboran yang masih menempel pada Casing. Bottom Plugidrop ke dalam Casing saat cement slurry akan m ul ai d ip om pa ka n, P lu g i ni d id es ai n a ka n p ec ah p ad a l ub an g tengahnya setelah duduk di Float Collar dan menerima sedikit tekanan lebih, sehingga cement slurry dapat mengalir melewati lubang Bottom plug tersebut. Perhatian : Bottom Plug harus didrop lebih dulu dari pa da To p Plu g. Top Plug B er fu ng si u nt uk m en ye ka t a nt ar a cement slurry dengan fluida lain agar t id ak k on ta mi nas i, s ir ip -s ir ip p ada r ub be r a ka n m em be rs ihk an C as in g yang telah dilalui Cement Slurry. Top Plug didrop ke dalam Casing saat Cement Slurry selesai
37
dipompakan kedalam Casing dan akan dilakukan displace. Plug ini didesain tidak bisa pecah pada lubang tengahnya ,setelah duduk diatas Bottom Plug pada Float Collar n or ma ln ya a ka n t er ja di k ena ika na t ek an an s aa t d is pl ac e , biasanya tekanan tersebut dibatasi misalnya 1500 psi, kejadian t er se bu t d is eb ut B um pi ng P re ss ur e ( T ek an an B en tu r ) y an g menandakan penyemenan selesai. Wiper Plug Plug khusus p en ye me na n C as in g fungsinya hampir dengan Top Plug.
untuk L in er, sama
Flexible Plug Plug khusus untuk penyemenan multi stage (bertingkat), fungsinya hampir sama dengan To p Pl ug , un tu k pe ny eme na n ta ha p pe rt am a.
Trip Plug Plug khusus untuk penyemenan multi stage (bertingkat), fungsinya untuk membuka port DSCC ( Dual Stage Cementing Collar) sehingga bisa sirkulasi melalui DSCC dan penyemenan tahap berikutnya bisa dilakukan.
Shut Off Plug Plug khusus untuk penyemenan multi stage (bertingkat), f un gs in ya h a mp ir s a ma d e ng an T o p P lu g, untuk penyemenan tahap berikutnya/kedua.
Dual Stage Cementing Collar (DSCC) Peralatan ini dipasang diantara Casing yang mas uk kedalam sumur pada posisi atau kedalaman tertentu, berfungsi sebagai saluran s irk ulas i pa da penye menan tahap kedua penyemenan bertingkat.
38
Perala ta n ini dipas ang pada body Cas ing m el in gk ar p ad a k ed al am an t er te nt u s ed ik it d ia ta t z on a l os s , b er fu ng si u nt uk m en ah an cement slurry di annulus agar tidak terjadi loss pada sumur-sumur yang memiliki zona lemah/rawan loss. Centralizer Centralizer berfungsi membuat casing berada di tengah-tengah lubang. Kalau casing tidak berada di tengah-tengah lubang bor, maka s eme n t id ak r at a tebalnya di sekeliling casing, malahan ada annulus Casing y ang t idak tersemen.Kalau hal ini terjadi maka casing tidak ada yang menahan dari serangan cairan sulfate atau cairan korosif lainnya. Sehingga casing akan cepat bocor atau terbentuk channeling dalam semen . Scratcher
Scratcher bertugas untuk mengikis mud cake. Kalau mud cake tidak terkikis, maka ikatan semen dengan diding lubang tidak baik. Ini akan membentuk channeling pada semen. Scratcher ada 2 ( d ua ) macam, yaitu : - Rotating Scratcher - Scratcher ini mengikis mud cake dengan jalan memutar rangkaian casing. - Reciprocating Scratcher - Scratcher ini mengikis mud cake dengan jalan menaik turunkan rangkaian casing.
39
Stinger Peralatan ini dipasang pada ujung rangkaian Drill Pipe,berfungsi untuk penyemenan Conductor Casing dengan menggunakan Duplex Shoe atau Re Cementing dengan menggunakan Cement Retainer (CR). Packer Peralatan ini dipasang pada rangkaian Drill Pipe, berfungsi sebagai penyekat untuk penyemenan desak ( squeeze ).
40
Gambar-1. Susunan Peralatan Penyemenan Perkin’s System
41
4.1.1 Pembuatan bubur semen dan peralatannya .
Lihat gambar- 10. Bubuk Semen dimasukkan ke dalam hopper.Air dialirkan dengan tekanan yang tinggi ke mixer. Mixer akan mencampur bubuk semen dengan air atau additive membentuk bubur semen (slurry). Slurry terdorong ke slurry pan . Pompa semen akan mengisap bubur semen dan memompakannya ke cementing head melalui Cementing line. Cementing head dapat dilihat pada Gambar. Cementing head pada gambar adalah jenis plug container. Dimana di dalamnya terdapat bottom plug dan top plug. Masin-masing plug ditahan pin penahan. Plug container tersebut mempunyai 3 (tiga) saluran, yaitu: Saluran untuk sirkulasi lumpur. Saluran bubur semen. Saluran lumpur pendorong. ' 4.1.2. Langkah-langkah Penyemenan Perkin's System. Setelah peralatan-peralatan penyemenan terpasang dan diturunkan b er sa ma d en ga n c as in g k e d al am l ub an g, d an p er al at an d i permukaan sudah terpasang, lakukan langkah-langkah sebagai berikut :
1.
Lakukan s irkulas i lumpur untuk members ihkan lubang dari cuttings atau runtuhan-runtuhan dinding lubang atau runtuhan mudcake, dimana saat sebelum melakukan sirkulasi lumpur, saluran (c) dibuka, saluran (a) dan saluran (b) ditutup.(lihat gambar-11).
2.
S et el ah l u ba ng b e rs ih s i rk ul as i d ih en ti ka n, t ut up s a lu ra n ( c ) b uk a s al ur an ( b ) , P in ( 2 ) d ib uk a, p om pa ka n b ub ur s em en s ej um la h v ol um e y an g t el ah d it en tu ka n. B ot to m p lu g a ka n mendorong lumpur yang ada di dalam casing, dan bottom plug didorong oleh bubur semen.
3.
Pin ( 1 ) dibuka atau dicabut , saluran ( b ) di tutup, dan buka saluran (a). Pompak an lumpur pendorong dilakukan terus sampai diaphragma dari bottom plug pecah. Ini dapat terlihat dari tekanan pemompaan yang turun secara mendadak.
4.
Pemompaan lumpur pendorong dilakukan terus sampai diaphraghma dari bottom plug pecah. Ini dapat terlihat dari tekanan pemompaan yang turun secara mendadak.
42
5.
Bubur semen akan masuk ke dalam bottom plug terus ke dalam dan terus melalui shoe dan naik ke annulus.
6.
Hal ini berjalan terus sampai top plug berimpit dengan bottom plug di atas casing collar. Penyemenan selesai.
43
44
45
46
4.2. Poorboys System M e to d e p oo r bo ys s y st e m i n i d i se b ut j u ga d e ng a n p e ny e me n an sistem tubing atau tubing system. D ik at ak an t ub in g s ys te m s er in g d ig un ak an u nt uk m en ye me n casing berukuran 16 inch ke atas.
Alasan pemakaian sistem ini adalah sebagai berikut : a.
Waktu Waktu yang diperlukan untuk melakukan penyemenan dengan s i s te m p o or b oy s l e bi h p e nd e k d i ba n di n gk a n b i la m e ny e me n dengan sistem Perkins. Berhubung diameter casing besar waktu untuk mendorong akan lebih panjang.
b.
Peralatan yang tersedia Bila casing besar, top plug dan bottom plug yang mempunyai ukuran yang besar tidak ada dipasaran. Kalau dipesan kepada pabrik tentu harus secara khusus, sehingga harganya mahal. Sehingga ditinjau dari segi biaya, menjadi tidak ekonomis.
c.
Bubuk Semen K a la u m e ng g un a ka n s i st e m P e rk i ns , t e nt u u n tu k c a si n g y a ng b es ar a ka n m em pu ny ai s ho et ra ck y an g m em pu ny ai v ol um e yang besar pula. Di dalam shoetrack nantinya setelah selesai penyemenan terisi oleh semen, yang banyak sekali. Dan semen y an g t er ti ng ga l d i d al am s ho et ra ck i ni a ka n t er bu an g s aj a. Tentu ini merupakan kerugian dari bubuk semen. Sehingga s i s te m P e rk i ns j ug a t i da k e k on o mi s u n tu k m e ny e me n c a si n g yang berdiameter besar.
d.
Lumpur Pendorong Lumpur pendorong yang digunakan tentu akan banyak sekali kalau menggunakan penyemenan dengan s is tem s umb at . V ol um e l ump ur pe nd oron g m ul ai da ri pe rmu kaa n sam pai ke casing collar adalah sangat besar volumenya untuk casing yang besar diameternya .
e.
Pompa Lumpur Pendorong Pompa lumpur pendorong mungkin tidak sanggup mendorong lumpur pendorong yang besar volumenya. Berdasarkan alasan-alasan di atas maka casing berdiameter besar tidak di gunakan sistem Perkins dalam penyemenan .
4.2.1. Susunan Peralatan Penyemenan Poorboys.
47
Susunan peralatan pada penyemenan dengan sistem Poorboys adalah seperti pada gambar-13 Casing Casing yang akan disemen disemen disambun disambung g ujungny ujungnya a dengan dengan Duplex Duplex Float Float Shoe. Shoe ini berfungsi menuntun casing agar tidak tersangkut dalam penurunannya. Karena mempunyai float sistem, shoe ini dapat menahan tekanan balik bubur semen dari annulus. Selain dari itu Duplex Shoe dilengkapi juga dengan stinger socket. Pada bagian luar casing dilengka dilengkapi pi dengan dengan Centrali Centralizer zer dan Scratche Scratcher. r. Yang bertugas bert ugas membuat memb uat casing casi ng supaya supa ya berada bera da di tengah-t teng ah-tenga engah h lubang, luban g, dan membersihkan mud cake. Di annulus DP dengan casing (di dalam casing) juga dipasang sebuah Centralizer, agar pemasangan stinger dengan stinger socket bisa tepat. Stin Stinge gerr dipa dipasa sang ng di ujun ujung g DP atau atau di ujun ujung g tubi tubing ng.. Tubi Tubing ng atau atau DP dipakai sebagai saluran bubur semen dan lumpur pendorong. 4.2.2. Langkah-langkah Pelaksanaan Penyemenan Setela Setelah h perala peralatan tan yang yang ditur diturun unkan kan bersam bersama a casin casing g dan yang yang meleka melekatt pada casing, diturunkan ke dalam lubang sumur, peralatan saluran bubur semen semen (DP) dipasang dipasang pada stinger stinger socket, socket, dilakuka dilakukan n langkah langkah-lan -langkah gkah sebagai berikut : 1. Lakukan sirkulasi lumpur untuk membersihkan membersihkan lubang lubang 2. Pompakan bubur semen s emen se jumlah jumla h volume vo lume yang diinginka diin ginkan. n. 3. Pompa Pompakan kan lump lumpur ur pendo pendoro rong ng.. Volum Volume e lumpu lumpurr pendo pendoro rong ng haru harus s diperhitungkan jangan sampai lumpur pendorong masuk ke annulus casing dengan dinding lubang. Volume lumpur pendorong dihitung dari volume surface line ditambah dengan volume DP atau Tubing. Dan diatur sedemikian rupa agar bubur semen masih tersisa dalam DP atau Tubing.
48
Untuk mendetail tentang peralatan-peralatan penyemenan dengan sistem tubing ini dibahas secara khusus di halaman belakang. 4.3. Penyemenan Bertingkat P e ny e m e n an b e rt in ing k a t l e b i h po pu l e r di s eb eb u t d e n ga n St ag age Cementing. Penyemenan ini dilakukan secara bertingkat atau secara bertahap. Tingkat pertama dilakukan untuk menyemen casing bagian bawah untuk sepanjang kolom semen tertentu , kemudian dilanjutkan lagi untuk menyemen casing yang lebih atas. Pen Penyeme yemena nan n denga engan n car ara a ini ini bisa isa dila ilakuka kukan n untuk ntuk menye enyeme men n selur seluruh uh annu annulu lus s casin casing g dari dari dasa dasarr luba lubang ng,, atau atau tida tidak k selur seluruh uhny nya. a. Mungkin beberapa ribu ft dari dasar lubang, dan beberapa ribu atau ratu ra tus s ft pula pula dari dari perm permuk ukaa aan, n, hal hal ini ini terg tergan antu tung ng ke kepa pada da tuju tujuan an penyemenan itu dan kondisi dari formasi yang akan di semen.
49
50
51
4.3.1. Alasan-alasan Penyemena n Bertingkat. Alasan-alasan dilakukan penyemenan bertingkat adalah s ebagai berikut: Tekanan Rekah Forma si Kalau formasi di dalam lubang diperkirakan tekanan rekah yang kecil, tinggi kolom semen tidak dapat terlalu besar. Sebab dasar lubang tidak sanggup menahan tekanan yang besar. Kita t ah u b ah wa b er at j en is b ub ur s e me n a da la h c uk up b es a r t en tu menyebabkan tekanan oleh bubur semen akan besar pula. Formasi akan pecah bila menerima tekanan yang lebih besar dari tekanan rekahnya. Hal ini berlaku pula untuk s umur yang dalam. Menghemat Pemakaian Semen Bagian dari lubang bor t idak perlu dis emen seluruhnya . Bila formasi lubang bor cukup keras dan kompak, tidak perlu disemen. R ua ng a nn ul us a nt ar a c as in g d en ga n c as in g t id ak p er lu j ug a disemen seluruhnya. Jadi deng an tida k pe rl u di semen seluru hn ya, ma ka ba gian yang disemen adalah yang harus disemen saja. Ini akan menghemat biaya dalam penyemenan. Formasi Loss F or ma si y an g s an ga t l em ah y an g m an a t id ak t ah an t er ha da p tekanan, tidak perlu disemen. Kalau formasi tersebut menimbulkan b ah ay a y an g l ai n. C uk up d is em en b ag ia n b aw ah d an b ag ia n atasnya saja.
4.3.2 .Susunan Peralatan Penyemenan Bertingkat . Peralatan penyemenan bertingkat tidak mempunyai perbedaan yang banyak dengan penyemenan dengan sistem plug. Perbedaannya adalah sebagai berikut:
-
Dual Stage Cementing Collar. A la t i ni d ipa sa ng p ada k eda la ma n m ana a ka n di la ku ka n p en ye me na n p ad a t in gk a t s el an ju tn ya . P ad a p er al at an i ni terdapat lubang-lubang tempat lewat bubur semen untuk tingkat selanjutnya.
Sebelum dilakukan penyemenan untuk tingkat selanjutnya lubang ini ditutup oleh lower inner sleeve . Selain dari itu di bagian atas dari lower inner sleeve terdapat upper inner sleeve, yang akan menutup lubang yang disebutkan setelah selesai penyemenan tingkat selanjutnya.
52
Lubang-lubang yang cementing port .
disebutkan
diatas
lebih
dikenal
dengan
Untuk jelasnya lihat gambar 17
53
-
Plug Plug yang digunakan ada beberapa macam, antara lain : a. Flexible indicating plug Plug ini digunakan untuk ini mendorong bubur semen untuk tingkat pertama, bila menggunakan sistim regular stage cementing. b. Opening plug Opening plug adalah plug yang diturunkan untuk membuka lower . Opening Plug akan duduk di atas inner sleeve, dengan memberikan tekanan, maka shear pin yang menahan lower innner sleeve akan patah, dan lower inner sleeve akan turun, dan cementing port terbuka. c. Shut off plug Shut-off plug disebut juga dengan closing plug. Plug ini bertugas mendorong bubur semen untuk penyemenan tingkat kedua. Dan juga plug ini bertugas untuk mendorong upper inner sl eeve untuk menutup cementing port. Setelah closing plug duduk di atas up pe r in ne r s lee ve di la kuka n p ene ka na n d en ga n l um pur pendorong sehingga shear pin yang memegang upper inner sleeve patah, dan upper inner sleeve turun ke bawah menutup cementin g port . d. By Pass Plug Plug ini bertugas untuk memisahkan bubur semen dengan lumpur yang ada dalam casing, dalam hal ini memakai metoda Continous Tripping Two Stage Cementing untuk tingkat yang sama. Buy Pass plug juga memisahkan antara lumpur pendorong dengan bubur semen untuk menyemen tingkat pertama.
54
55
56
-
Metal Petal Basket Metal petal basket bertugas membatasi bubur s emen untuk ting kat kedua denga n lumpu r yang ada di bawahnya.
Metal Petal Basket dipasang pada bagian luar casing. Ditempatkan di bawah dual stage cementing collar. Bubur semen yang keluar dari cementing port akan tertahan pada metal petal basket dan terus mengalir ke atas.
57
4.3.3. Teknik Penyemenan Bertingkat Penyemenan bertingkat mempunyai tiga cara dalam pendorongan bubur semen, yaitu : - Regular two stage cementing. - Continuous tripping two stage cementing . - Continuous two stage cementing.
Antara satu cara dengan yang lainnya tidak begitu banyak perbedaannya. Regular Two Stage Cementing Setelah peralatan permukaan dan peralatan yang terpasang pada casing selesai dipasang diturunkan ke dalam lubang sumur, dilakukan langkah-langkah sebagai berikut.: 1. Lakukan sirkulasi lumpur untuk membersihkan lubang sumur. 2. Pompakan bubur semen sejumlah volume tingkat pertama yang sudah ditentukan. 3. Turunkan plug pertama, yaitu flexible indicating seal off plug. 4. Pompakan lumpur pendorong untuk mendorong flexible indocating seal-off plug, dan plug akan mendorong bubur semen. 5. Turunkan Opening Plug, atau opening bom. Karena beratnya sendiri, plug ini akan turun ke bawah dan tersangkut pada lower inner sleeve. 6. Berikan tekanan lumpur pendorong +- 1000 psi, untuk mematahkan shear pin dari lower inner sleeve, setelah patah maka lower inner sleeve akan turun ke bawah, dan cementing port terbuka. 7. Lakukan sirkulasi lumpur untuk membersihkan sisa-sisa semen di dalam casing. 8. Pompakan bubur semen untuk tingkat kedua sejumlah volume yang telah ditentukan. 9. Turunkan plug ketiga, yaitu closing plug atau shut off plug. 10.Pompakan lumpur pendorong. Lumpur pendorong akan mendorong shut off plug, dan plug ini akan mendorong bubur semen. Bubur semen akan terus turun ke bawah dan melalui cementing port bubur semen akan mengisi annulus yang kita tentukan. Pendorongan dilanjutkan sampai shut off plug duduk pada upper inner sleeve. Plug telah duduk di atas upper inner sleeve ditandai dengan kenaikan pembacaan tekanan lumpur pendorong di permukaan.
11 .Pompakan terus lumpur pendorong sampai shear pin dari upper inner sleeve patah. Upper inner sleeve akan turun menutup cementing port. 12. Penyemenan tingkat kedua selesai .
58
Untuk jelasnya langkah-langkah ini lihat gambar - 22.
59
Continuous Tripping Two Stage Cementing. . Peralatan peralatan yang digunakan untuk metoda ini hampir sama dengan regular two stage cementing. Perbedaannya adalah plug pertama dan plug kedua .
Langkah-langkah pelaksanaan adalah sebagai berikut; 1. Bersihkan lubang dengan jalan melakukan sirkulasi lumpur . 2. Masukkan by-pass plug. Plug ini akan memisahkan bubur semen dengan lumpur yang ada di dalam casing. 3. Pompakan bubur semen untuk tingkat pertama sesuai dengan volume yang telah ditentukan. 4. Turunkan by-pass plug yang kedua, dan dorong dengan lumpur pendorong. Lumpur pendorong akan mendorong by-pass plug kedua. By-pass plug ini akan mendorong bubur semen, dan bubur semen mendorong by-pass plug yang pertama. Hal ini berlangsung terus sampai kedua by-pass plug berimpit diatas casing collar. 5. Turunkan opening plug, sampai lower inner s leeve membuka cementing port, dengan jalan mendorong plug ini dengan lumpur. 6. Lakukan sirkulasi lumpur untuk membersihkan semen yang tersisa dalam casing. 7. Pompakan bubur semen tingkat kedua sesuai dengan volume yang telah ditentukan. 8. Turunkan Shut-off plug, dan dorong dengan lumpur pendorong. Setelah shut-off plug menyangkut pada upper inner sleeve, dorong terus sampai tekanan + 1000 psi. Dengan tekanan ini diharapkan shear pin dari upper inner sleeve akan patah dan upper inner sleeve akan menutup cementing port. 9. Penyemenan selesai.
60
Untuk jelasnya lihat gambar-23.
61
Continuous Two Stage Cementing. Cara ini hampir sama dengan kedua cara yang sebelumnya.Bedanya adalah ada lah setelah opening plug diturunkan langsung didorong dengan bubur semen. Bubur semen ini akan menekan opening plug sehingga lower inner sleeve akan membuka cementing port. Dan bubur semen langsung masuk kedalam cementing port dan naik ke annulus sesuai dengan yang diinginkan.
Dalam segi waktu ,cara ini lebih cepat. Bahayanya adalah bila terjadi kemacetan dalam membuka cementing port.Bubur semen ini akan mengeras di dalam casing. Hal ini merupakan kejadian yang sangat tidak diinginkan. Cara ini jarang dilakukan , mengingat bahaya yang disebutkan diatas.
62
