Semen Pemboran Dalam Perminyakan

Cementing adalah salah satu kegiatan dalam operasi pemboran. Di artikel ini akan menjelaskan primary cementing,secondary cementing, pembuatan dan klasifikasi dari semen pemboran. Pada umumnya operasi penyemenan bertujuan untuk melekatkan casing pada dinding lubang sumur, melindungi casing dari masalah-masalah mekanis sewaktu operasi pemboran (seperti getaran), melindungi casing dari fluida formasi yang bersifat korosi dan untuk memisahkan zona yang satu terhadap zona yang lain di belakang casing.

Menurut alasan dan tujuannya, penyemenan dapat dibagi dua, yaitu primary cementing (penyemenan utama) dan secondary cementing (penyemenan kedua atau penyemenan perbaikan).
Primary Cementing adalah penyemenan pertama kali yang dilakukan setelah casing diturunkan ke dalam sumur. Sedangkan secondary cementing adalah penyemenan ulang untuk menyempurnakan primary cementing atau memperbaiki penyemenan yang rusak.

Primary Cementing
Pada primary cementing, penyemenan casing pada dinding lubang sumur dipengaruhi oleh jenis casing yang akan disemen. Penyemenan conductor casing bertujuan untuk mencegah terjadinya kontaminasi fluida pemboran (lumpur pemboran) terhadap formasi. Penyemenan surface casing bertujuan untuk melindungi air tanah agar tidak tercemar dari fluida pemboran, memperkuat kedudukan surface casing sebagai tempat dipasangnya alat BOP (Blow Out Preventer), untuk menahan beban casing yang terdapat di bawahnya dan untuk mencegah terjadinya aliran fluida pemboran atau fluida formasi yang akan melalui surface casing.
Penyemenan intermediate casing bertujuan untuk menutup tekanan formasi abnormal atau untuk mengisolasi daerah lost circulation. Penyemenan production casing bertujuan untuk mencegah terjadinya aliran antar formasi ataupun aliran fluida formasi yang tidak diinginkan, yang akan memasuki sumur. Selain itu untuk mengisolasi zona produktif yang akan diproduksikan fluida formasi (perforated completion), dan juga untuk mencegah terjadinya korosi pada casing yang disebabkan oleh material-material korosif.

Secondary Cementing
Setelah operasi khusus semen dilakukan, seperti Cement Bond Logging (CBL) dan Variable Density Logging (VDL), kemudian didapati kurang sempurnanya atau ada kerusakan pada primary cementing, maka dilakukanlah secondary cementing. Secondary cementing dilakukan juga apabila pengeboran gagal mendapatkan minyak dan menutup kembali zona produksi yang diperforasi. Secondary cementing dapat dibagi menjadi tiga bagian, yaitu Squeeze cementing, Re-cementing dan Plug-back cementing.

1. Squeeze Cementing
Squeeze Cementing bertujuan untuk :
  • Mengurangi water-oil ratio, water-gas ratio atau gas-oil ratio
  • Menutup formasi yang sudah tidak lagi produktif
  • Menutup zona lost circulation
  • Memperbaiki kebocoran yang terjadi di casing
  • Memperbaiki primary cementing yang kurang memuaskan
  • Operasi squeeze dilakukan selama operasi pemboran berlangsung, komplesi maupun pada saat workover.

2. Re-cementing 
Dilakukan untuk menyempurnakan primary cementing yang gagal dan untuk memperluas perlindungan casing di atas top semen. Dan dilakukan pada zona yang luas dengan cara menambal akan tetapi casing diperforasi terlebih dahulu lalu cement dipompakan.

3. Plug-Back Cementing
Plug-back cementing dilakukan untuk :
  • Menutup atau meninggalkan sumur (abandonment well)
  • Melakukan directional drilling sebagai landasan whipstock, yang dikarenakan adanya perbedaan compressive strength antara semen dan formasi maka akan mengakibatkan bit berubah arahnya
  • Menutup zona air di bawah zona minyak agar water-oil ratio berkurang pada open hole completion.
Pembuatan Semen
Pembuatan semen portland melalui beberapa tahap berikut :
a. Proses Peleburan
b. Proses Pembakaran
c. Proses Pendinginan
d. Proses Penggilingan.

Klasifikasi Semen
API telah melakukan pengklasifikasian semen ke dalam beberapa kelas guna mempermudah pemilihan dan penggolongan semen yang akan digunakan. Pengklasifikasian ini didasari atas kondisi sumur dan sifat-sifat semen yang disesuaikan dengan kondisi sumur tersebut. Kondisi sumur tersebut meliputi kedalaman sumur, temperatur, tekanan dan kandungan yang terdapat pada fluida formasi (seperti sulfat dan sebagainya).  Klasifikasi semen yang dibuat API terdiri dari :
a.Kelas A
Semen kelas A ini digunakan dari kedalaman 0 (permukaan) sampai 6000 ft. Semen ini terdapat dalam tipe biasa (ordinary type) saja. Semen jenis ini tidak tahan terhadap sulfate.

b.Kelas B
Semen kelas B digunakan dari kedalaman 0 sampai 6000 ft dan tersedia dalam jenis yang tahan terhadap kandungan sulfat menengah dan tinggi (moderate and high sulfate resistant).

c.Kelas C
Semen kelas C digunakan dari kedalaman 0 sampai 6000 ft dan mempunyai sifat high-early strength (Strength-nya cepat naik / proses pengerasannya cepat). Semen ini tersedia dalam jenis moderate dan high sulfat resistant.

d.Kelas D
Semen kelas D digunakan untuk kedalaman dari 6000 ft sampai 12000 ft dan untuk kondisi sumur yang memiliki tekanan dan temperatur tinggi. Semen ini tersedia juga dalam jenis moderate dan high sulfate resistant.

e.Kelas E
Semen kelas E digunakan untuk kedalaman dari 6000 ft sampai 14000 ft dan untuk kondisi sumur yang memiliki tekanan dan temperatur tinggi. Semen ini tersedia juga dalam jenis moderate dan high sulfate resistant.

f.Kelas F
Semen kelas F digunakan untuk kedalaman dari 10000 ft sampai 16000 ft dan untuk kondisi sumur yang memiliki tekanan dan temperatur tinggi. Semen ini tersedia juga dalam jenis moderate dan high sulfate resistant.

g.Kelas G
Semen kelas G digunakan untuk kedalaman 0 sampai 8000 ft dan merupakan semen dasar. Bila ditambahkan retarder, semen ini dapat dipakai untuk sumur yang dalam dan range temperatur yang cukup besar. Semen ini tersedia dalam jenis moderate dan high sulfate resistant.

h.Kelas H
Semen kelas H digunakan dari kedalaman 0 sampai 8000 ft dan merupakan semen dasar pula. Dengan penambahan retarder, semen ini dapat digunakan pada range temperatur dan kedalaman yang besar. Semen ini tersedia dalam jenis moderate dan sulfate resistant.

Sifat - Sifat Bubur Semen
Bubur semen (slurry) memiliki sifat -sifat sebagai berikut :
1. Densitas
Densitas suspensi semen didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah berat bubuk semen, air pencampur dan aditif terhadap jumlah volume bubuk semen, air pencampur dan aditif.

2. Thickening Time dan Viskositas
Thickening time didefinisikan sebagai waktu yang diperlukan suspensi semen untuk mencapai konsistensi sebesar 100 UC (Unit of Consistency). Konsistensi sebesar 100 UC merupakan batasan bagi suspensi semen masih dapat dipompa lagi. Dalam penyemenan, sebenarnya yang dimaksud dengan konsistensi adalah viskositas, cuma dalam pengukurannya ada sedikit perbedaan prinsip. Sehingga penggunaan konsistensi ini dapat dipakai untuk membedakan viskositas pada operasi penyemenan dengan viskositas pada operasi pemboran (lumpur pemboran).
Thickening time suspensi semen ini sangatlah penting. Waktu pemompaan harus lebih kecil dari thickening time. Karena bila tidak, akan menyebabkan suspensi semen akan mengeras lebih dahulu sebelum seluruh suspensi semen mencapai target yang diinginkan. Dan bila mengeras di dalam casing merupakan kejadian yang sangat fatal dalam operasi pemboran selanjutnya.

3. Filtration Loss
Filtration loss adalah peristiwa hilangnya cairan dari suspensi semen ke dalam formasi permeabel yang dilaluinya. Cairan ini sering disebut dengan filtrat. Filtrate yang hilang tidak boleh terlalu banyak, karena akan menyebabkan suspensi semen kekurangan air. Kejadian ini disebut dengan flash set. Bila suspensi semen mengalami flash set maka akan mengakibatkan friksi di annulus dan juga dapat mengakibatkan pecahnya formasi. Pada primary cementing, filtration loss yang diijinkan sekitar 150-250 cc yang diukur selama 30 menit dengan menggunakan saringan berukuran 325 mesh dan pada tekanan 1.000 psi. Sedangkan pada squeeze cementing, filtration loss diijinkan sekitar 55 - 65 cc selama 30 menit.

4. Water Cement Ratio (WCR) 
Water cement ratio adalah perbandingan air yang dicampur terhadap bubuk semen sewaktu suspensi semen dibuat. Jumlah air yang dicampur tidak boleh lebih atau kurang, karena akan mempengaruhi baik-buruknya ikatan semen nantinya. Batasan jumlah air dalam suspensi semen didefinisikan sebagai kadar minimum dan kadar maksimum air.

5. Waiting On Cement (WOC)
Waiting on cement atau waktu menunggu pengerasan suspensi semen adalah waktu yang dihitung saat wiper plug diturunkan sampai kemudian plug dibor kembali untuk operasi selanjutnya. WOC ditentukan oleh faktor-faktor seperti tekanan dan temperatur sumur, WCR, compressive strength dan aditif-aditif yang dicampur ke dalam suspensi semen (seperti accelerator atau retarder), pada umumnya diambil angka sekitar 24 jam.

6. Permeabilitas
Permeabilitas diukur pada semen yang mengeras, dan bermakna sama dengan permeabilitas pada batuan formasi yang berarti kemampuan untuk mengalirkan fluida. Semakin besar permeabilitas semen maka semakin banyak fluida yang dapat melalui semen tersebut, dan begitu pula untuk keadaan yang sebaliknya. Dalam hasil penyemenan, permeabilitas semen yang diinginkan adalah tidak ada atau sekecil mungkin. Karena bila permeabilitas semen besar akan menyebabkan terjadinya kontak fluida antara formasi dengan annulus dan strength semen berkurang, sehingga fungsi semen tidak akan seperti yang diinginkan, yaitu menyekat casing dengan fluida formasi yang korosif. 

7. Compressive Strength dan Shear Bond Strength
Strength pada semen terbagi dua, yakni compressive strength dan shear bond strength. Compressive strength didefinisikan sebagai kekuatan semen dalam menahan tekanan-tekanan yang berasal dari formasi maupun dari casing, sedangkan shear bond strength didefinisikan sebagai kekuatan semen dalam menahan berat casing. Jadi compressive strength menahan tekanan dalam arah horizontal dan shear bond strength menahan tekanan dari arah vertikal.
Untuk mencapai hasil penyemenan yang diinginkan, maka strength semen harus :
  • Melindungi dan menyokong casing
  • Menahan tekanan hidrolik yang tinggi tanpa terjadinya perekahan
  • Menahan goncangan selama operasi pemboran dan perforasi
  • Menyekat lubang dari fluida formasi yang korosif
  • Menyekat antar lapisan yang permeabel.

Aditif yang ditambahkan dalam Suspensi Semen
Ada faktor-faktor yang mempengaruhi dalam pembuatan suspensi semen, seperti waktu dan harga. Selain itu pembuatan suspensi semen harus memperhatikan juga sifat dari suspensi semen tersebut. Oleh karena itu perlu ditambahkan ke dalam ”neat cement” (suspensi semen yang hanya terdiri dari bubuk semen dan air) suatu zat-zat kimia agar dicapai hasil penyemenan yang diinginkan. Zat-zat kimia tersebut dikenal sebagai aditif. Hingga saat ini lebih dari 100 aditif telah dikenal. Namun umumnya aditif-aditif itu dapat dikelompokkan dalam 8 kategori, yaitu :
1. Accelerator 
Berfungsi untuk mempercepat pengerasan semen dan naiknya strength semen. Contohnya kalsium klorida, sodium klorida, gypsum hemydrate form, sodium silikat dan air laut.

2. Retarder 
Berfungsi untuk memperlambat waktu pengerasan suspensi semen. Contohnya lignosulfonate (polymer yang terbuat dari pulp. Efektif hingga 121oC jika ditambah sodium borate hingga 315oC), CMHEC (Carboxy Methyl Hydroxy Ethyl Cellulose), lignin, dan saturated salt solution.

3. Extender
Berfungsi untuk menaikkan volume suspensi semen dan menurunkan densitas suspensi semen. Contohnya bentonite, sodium silikat, pozzolan, expanded perlite, coal, gilsonite dan nitrogen.

4. Weighting Agent
Berfungsi untuk menaikkan densitas. Contohnya hematite, ilmenite, barite, dan Otawa Sand.

5. Dispersant
Berfungsi untuk mengurangi viskositas suspensi semen. Contonya Polimelamine sulfonate (PMS), Polinaftalena sulfonate, Polymer, salt, calcium lignosulfonate, dan longchain.

6. Fluid-loss Control Agent
Berfungsi untuk mencegah filtration loss. Contohnya polymer, CMHEC dan Latex.

7. Lost Circulation Control Agent
Berfungsi untuk mengontrol hilangnya suspensi semen ke dalam formasi. Contohnya gilsonite, cellaphone flakes, gypsum, bentonite, nutshele dan fibrous nylon.

8. Special Additive
Digunakan pada kondisi tertentu, contohnya silica, mud kill, radioactive tracers, dan anti foam agent.

Subscribe Untuk Mendapatkan Updata Artikel

loading...

0 Response to "Semen Pemboran Dalam Perminyakan"

Post a Comment