Operasi Penyemenan (Cementing JOB) Pengeboran Minyak dan Gas

BUKAN CUMA BANGUNAN YANG DISEMEN, SUMUR MINYAK JUGA DISEMEN !

Ya! Sumur minyak juga perlu disemen. Pakai semen bangunan? Bukan. Tapi semen yang memang secara khusus didesain untuk aktifitas pengeboran. Bukan hanya semen, tapi bermacam pipa juga ditanam sebelum akhirnya semen diaplikasikan. 

Sama seperti fungsi semen pada umumnya, semen yang digunakan pada pengeboran migas juga berfungsi untuk menguatkan formasi dan melindungi sumur dari kontaminasi.

Pada artikel INILAH PROSES PENGEBORAN MINYAK DAN GAS BUMI!, sudah dijelaskan secara umum bagaimana pipa terutama casing pipe diaplikasikan dan semen ditambahkan untuk menguatkannya. Artikel ini akan membahas secara khusus mengenai perpipaan dan semen yang diaplikasikan pada proses pengeboran.

Well Cementing Plan

Dalam operasi pengeboran minyak dan gas bumi, pembuatan sumur dilakukan bertahap sesuai dengan trayek yang telah dibuat. Trayek-trayek ini dibuat berdasarkan kondisi-kondisi formasi yang akan dilalui oleh operasi pengeboran tersebut. Setelah melalui operasi pengeboran telah mencapai target kedalaman tertentu sesuai trayek yang sudah direncanakan, maka tahap selanutnya adalah memasang casing dan melakukan operasi penyemenan. Hal ini dilakukan agar dinding sumur tidak gugur/terjadi longsoran dan melindungi lubang sumur dari masalah yang ada.

Well Completion Design

1. Casing

Terbuat dari pipa baja yang dirancang secara khusus untuk digunakan dalam sumur minyak, gas, dan panas bumi. Dibuat dengan sangat spesifik menurut fungsinya agar tidak mengalami deformasi dan berfungsi dengan baik saat digunakan. Pada umumnya jenis-jenis casing yang dipakai antara lain:

a. Conductor casing

Casing ini merupakan yang pertama kali dipasang pada proses pengeboran. Ukuran casing ini dalam rentang 16"-30". Cara pemasangan casing ini disesuaikan dengan kepadatan formasi permukaan. Bila formasinya kompak dan keras maka pemasangan casing ini perlu dibantu dengan bor. Bila lunak, cukup hanya dengan ditumbuk/hammering saja. 

    

Pemasangan casing ini hingga mencapai kedalaman 40-1500 kaki (feet), lalu disemen hingga ke permukaan dengan semen standar API (American Petroleum Institute) kelas A, C, G, atau H. Fungsi dari conductor casing ini antara lain:

   1. Mencegah pondasi rig runtuh

   2. Recycling return (diverter system)

   3. Vertical Pilot

   4. Structural Support untuk Blow Out Preventer (BOP) dan wellhead.

Conductor Casing

Instalasi Conductor Casing

b. Surface casing

     Casing ini dipasang setelah conductor casing ditanam. Pipa ini memiliki rentang ukuran antara 7"-20" dan dapat ditanam hingga 4500 kaki. Casing ini memiliki beberapa fungsi yaitu:

      1. Memperpanjang integritas hidrolika

      2. Melindungi lapisan fresh water, tekanan lubang sumur dan erosi hidrolika.

      3. Mengatasi masalah pengeboran seperti lost circulation

  

Surface Casing

Surface Casing Installation

c. Intermediate casing
Berikutnya yang dipasang setelah surface casing adalah intermediate casing. Ukuran casing ini antara 5"-13 3/8". Casing ini disemen hingga kedalaman tertentu menggunakan semen API kelas A, C, G, atau H dengan bentonite. Bagian ujung bawah casing ini disemen menggunakan high strength cement. Fungsi dari semen ini antara lain:
    
    1. Memberi kemampuan mengontrol sumur
    2. Melindungi dari tinggi atau rendahnya tekanan lubang sumur yang berasal dari fluida liar
    3. Mengisolasi zona produksi
    4. Mengatasi masalah pengeboran seperti lost circulation, differential sticking

Intermediate Casing

Intermediate casing Installation

d. Production casing
Casing ini memiliki ukuran diameter antara 2 3/8"-9 5/8" ditanam hingga kedalaman zona produksi. Casing ini didesain untuk mengisolasi tekanan formasi sumut. Proses penyemenannya pun menutup zona produksi hingga minimal 100 kaki di atas lapisan zona produksi. Semen pada bagian bawah menggunakan high strength cement.

e. Liner casing
Liner dibedakan menjadi dua tipe yaitu drilling liner dan production liner.

1. Drilling liner 
Memiliki ukuran pipa antara 5"-11 3/4" dan biasanya disemen hingga ke liner hanger. Drilling liner memiliki fungsi antara lain:
         a. Memberi kemampuan mengontrol sumur
         b. Melindungi sumur dari fluida yang tidak diinginkan
         c. Mengisolasi zona produksi
         d. Mengatasi lost circulation 

2. Production liner
Memiliki ukuran pipa antara 5"-9 5/8" dan disemen hingga kedalaman tertentu. Liner inimempunyai fungsi antara alin:
         a. Memberi kemampuan mengontrol sumur
         b. Memberi kestabilan ruang bor
         c. Mengisolasi zona produksi

Well Completion Design

 

Drilling dan Production Liner

 2. Cementing
     Pada umumnya operasi penyemenan bertujuan untuk:
     a. Sebagai penghambat dari perpindahan fluida di antara permeable zones.
     b. Syarat utama pendukung casing
     c. Melindungi casing dari korosi  
     d. Menjaga dinding sumur dari kemungkinan untuk runtuh.

    Menurut tujuannya, cementing dapat dibagi menjadi dua, yaitu:
    
    1. Primary Cementing

Primary cementingi adalah proses penyemenan yang pertama kali dilakukan setelah casingditurunkan ke dalam sumur bor. Proses penyemenan jenis ini fungsi dan tujuannya bergantung pada casing yang akan disemen.  

Penyemenan conductor casing bertujuan untuk mencegah kontaminasi dari fluida pemboran (lumpur pengeboran/mud) dengan formasi.

Penyemenan surface casing bertujuan untuk melindungi air tanah agar tidak tercemar olehdrilling liquid (mud), memperkuat surface casing sebagai tempat dipasangnya blow out preventer(BOP), menahan beban casing yang ada di bawahnya, dan untuk mencegah rembesan drilling liquid atau fluida formasi yang melalui surface casing.

Penyemenan intermediate casing ditujukan untuk menutup tekanan formasi yang abnormal dan untuk mengisolasi daerah lost circulation.

Penyemenan production casing mempunyai tujuan untuk mencegah terjadinya aliran antar formasi atau aliran fluida formasi yang tidak diinginkan yang akan memasuki sumur. Selain itu untuk mengisolasi zona produktif yang akan diproduksi (perforated completion). Mencegah terjadinya korosi akibat zat korosif juga termasuk tujuan penyemenan di zona ini.
  

    2. Secondary / Remedial Cementing 
Secondary atau remedial cementing merupakan penyemenan ulang setelah primary cementing yang bertujuan untuk menyempurnakan atau memperbaiki proses penyemenan sebelumnya. Setelah setiap segmen dari proses penyemenan selesai, maka akan dilakukanCement Bond Logging (CBL) atau pengambilan data kekuatan ikatan semen dan Variable Density Logging (VBL) atau data densitas dari semen tersebut. 

Apabila data yang disajikan oleh kedua metode tersebut menunjukkan hasil yang kurang baik, maka perlu dilakukan perbaikan atau penyemenan ulang. Operasi penyemenan ulang (secondary cementing) antara lain squeeze cementing dan re-cementing. Squeeze cementingdilakukan selama proses pengeboran berlangsung, waktu kompresi maupun workover. Squeeze cementing ini memiliki tujuan yaitu:

       - Mengurangi water oil ratio, water gas ratio, atau gas oil ratio
       - Menutup formasi yang sudah tidak lagi produktif
       - Menutup zona yang lost circulation
       - Memperbaiki kebocoran yang terjadi di casing

Sedangkan re-cementing dilakukan untuk menyempurnakan primary cementing yang gagal dan untuk memperluas perlindungan casing di atas top semen. 

3. Klasifikasi Semen
American Petroleum Institute (API) telah menetapkan pengklasifikasian semen ke dalam beberapa kelas untuk mempermudah pemilihan dan penggolongan semen yang akan digunakan. Pengklasifikasian ini berdasarkan kondisi sumur dan sifat semen yang akan disesuaikan dengan kondisi sumur tersebut. Kondisi yang dimaksud adalah kedalaman sumur, temperatur, tekanan, dan kandungan yang terdapat pada fluida formasi.  


   Terdapat 9 (sembilan) klasifikasi semen yang disusun oleh API, antara lain:

   1. Class A
       - Menjangkau kedalaman permukaan kurang dari 6000 kaki (1830 m)
       - Tidak ada bahan baku tambahan
       - Setara dengan ASTM C150, Type I

   2. Class B
       - Menjangkau kedalaman permukaan kurang dari 6000 kaki (1830 m)
       - Ketahanan terhadap sulfat dari level menengah hingga tinggi
       - Setara dengan ASTM C150, Type II

   3. Class C
       - Menjangkau kedalaman permukaan kurang dari 6000 kaki (1830 m)
       - Ketahanan terhadap sulfat dari level menengah hingga tinggi
       - Setara dengan ASTM C150, Type III
       - Kekuatan awal yang tinggi

   4. Class D
       - Menjangkau kedalaman permukaan antara 6000-10000 kaki (1830-3050 m)
       - Ketahanan terhadap sulfat dari level menengah hingga tinggi
       - Ketahanan terhadap suhu dan tekanan dari level menengah hingga tinggi

   5. Class E
       - Menjangkau kedalaman permukaan antara 10000-14000 kaki (3050-4270 m)
       - Ketahanan terhadap sulfat dari level menengah hingga tinggi
       - Ketahanan terhadap suhu dan tekanan tinggi

   6. Class F
       - Menjangkau kedalaman permukaan antara 10000-16000 kaki (3050-4880 m)
       - Ketahanan terhadap sulfat dari level menengah hingga tinggi
       - Ketahanan terhadap suhu dan tekanan ekstrem

   7. Class G
       - Menjangkau kedalaman permukaan kurang dari 8000 kaki (2440 m)
       - Digunakan sebagai semen dasar, tekstur lembut
       - Dapat digunakan bersama akselerator dan retarder untuk spesifikasi lainnya
       - Ketahanan terhadap sulfat dari level menengah hingga tinggi
       - Tanpa bahan tambahan lain kecuali kalsium sulfat atau air

   8. Class H
       - Menjangkau kedalaman permukaan kurang dari 8000 kaki (2440 m)
       - Digunakan sebagai semen dasar, tekstur kasar
       - Dapat digunakan bersama akselerator dan retarder untuk spesifikasi lainnya
       - Ketahanan terhadap sulfat dari level menengah hingga tinggi
       - Tanpa bahan tambahan lain kecuali kalsium sulfat atau air

   9. Class J
       - Menjangkau kedalaman permukaan antara 10000-16000 kaki (3050-4880 m)
       - Ketahanan terhadap sulfat dari level menengah hingga tinggi
       - Ketahanan terhadap suhu dan tekanan ekstrem
       - Dapat digunakan bersama akselerator dan retarder untuk spesifikasi lainnya
       - Tanpa bahan tambahan lain kecuali kalsium sulfat atau air

Berikut adalah tabel keterangan mengenai karakteristik semen yang digunakan dalam proses pengeboran minyak dan gas bumi.

Cement Classification and Characteristic Tabulation

Sedikit dari banyak hal tentang casing dan cementing sebagai tambahan ilmu pengetahuan kita dalam dunia drilling (pengeboran) minyak dan gas. Mari kita sama-sama menggali ilmu pengetahuan untuk pengembangan Sumber Daya Alam Indonesia yang begitu berlimpah ruah.

Salam drilling dari penulis... !!!

sumber : http://energy-techno.blogspot.com/