PENENTUAN FILTRASI UNTUK MUD CAKE DAN KADAR MINYAK DALAM LUMPUR

PENENTUAN FILTRASI UNTUK MUD CAKE DAN KADAR MINYAK DALAM LUMPUR

3.1. Tujuan Percobaan

1. Mempelajari pengaruh komposisi lumpur bor terhadap filtration dan mud cake.
2. Mengenal dan memahami alat-alat dan prinsip kerja filter press.
3. Menentukan kadar minyak dan padatan yang terdapat dalam lumpur pemboran

2. Dasar Teori

Ketika terjadi kontak antara Lumpur pemboran dan batuan porous, batuan tersebut akan bertindak sebagai saringan yang memungkinkan fluida dan partikel-partikel kecil melewatinya. Fluida yang hilang kedalam batuan disebut “filtrate”. Sedangkan lapisan partikel-partikel besar bertahan dipermukaan disebut “filter cake”. Proses filtrasi diatas hanya terjadi apabila terdapat perbedaan tekanan positif kearah batuan. Pada dasrnya ada 2 jenis filtration yang terjadi selama pemboran yaitu static filtation dan dynamic filtration. Static filtration terjadi jika lumpur pemboran dalam keadaan diam, dan dynamic filtration terjadi ketika lumpur pemboran dalam keadaan disirkulasikan.

Apabila filtration loss dan pembentukan mud cake tidak dikontrol, maka ia akan menimbulkan berbagai masalah, baik selama operasi pemboran maupun dalam evaluasi formasi dan tahap produksi. Mud cake yang tipis akan merupakan bantalan

yang baik antara pipa dan permukaan lubang pemboran.mud cake yang tebal akan terjadi penyempitan lubang pemboran sehingga sulit diangkat dan diputar, sedangkan filtratnya akan menyusup ke formasi dan akan menyebabkan damage pada formasi.

Dalam percobaan ini akan dilakukan pengukuran volume filtration loss dan tebal mud cake untuk static filtration. Standar prosedur yang digunakan adalah APIRP 13B untuk LPLT (low pressure low temperature). Lumpur ditempatkan dalam silinder sandar yang bagian dasarnya dilengkapi kertas saringan dan diberi tekanan sebesar 100 psi dengan lama waktu pengukuran 30 menit. Volume filtrate ditampung dengan gelas ukur dengan cubic centimeter (cc).

Persamaan untuk volume filtrate dihasilkan dapat diturunkan dari persamaan darcy, persamaannya adalah sebagai berikut :

Vf=A[2k(cccm-1)μ∆PT] 12........................................................................................(4-1)

Dimana :

A    : Filtration Area

K     : Permeabilitas Cake.

Cc     : Volume fraksi solid dalam mud cake.

Cm    : Volume fraksi solid dalam lumpur.

P     : Tekanan filtrasi.

t     : Waktu filtrasi = viskositas filtrate.

Pembentukan mud cake dan filtration loss adalah 2 kejadian dalam pemboran yang berhubungan erat, baik waktu kejadiannya maupun sebab dan akibatnya. Oleh sebab itu maka pengukurannya dilakukan secara bersamaan.

Persamaan yang umum digunakan untuk static filtration loss adalah :

Q2=Q1x(t2t1) 12.......................................................................................................(4-2)

Dimana :

Q1 = fluida loss pada waktu t1.

Q2 = fluida loss pada waktu t2.

3.3. Alat dan Bahan

3.3.1. Alat

1. Filter press
2. Mud mixer
3. Stop watch
4. Gelas ukur 50 cc
5. Filter paper
6. Retort kit
7. Wetting agent
8. Jangka sorong

      3.3.2. Bahan

1. Bentonite
2. Barite
3. Aquadest
4. PAC-L
5. Spresene

   

        Mud mixer              Retort kit                   Jangka sorong       

             

        Gelas ukur            Filter press                            Stopwatch

            Gambar 3.1 Gambar alat-alat percobaan 3

3.4. Prosedur Percobaan

   3.4.1. Filtrasi dan Mud cake

1. Pembuatan lumpur :membuat lumpur standar:22,5 Bentonite +350 cc aquadest.

Lumpur dasar  I : LD (tidak menggunakan PAC-L)

Lumpur dasar II : 1 gram spresene + LD

2. Mempersiapkan alat-alat filter press dan segera pasang filter paper serapat mungkin dan letakan gelas ukur dibawah silinder untuk menampung fluida filtrate.
3. Menuangkan campuran lumpur lumpur kedalam silinder dan segera tutup rapat.
4. Kemudian alirkan udara dengan tekanan 100 psi.
5. Segera mencatat volume filtrate sebagai fungsi dari waktu dengan stop watch. Interval pengamatan setiap menit pada 20 menit pertama,kemudian 5 menit untuk menit 20 selanjutnya. Catat juga volume filtrate pada menit 7,5.
6. Menghentikan penekanan udara,buang tekanan udara dengan silinder (bleed off) dan sisa lumpur dalam silinder dibuangkan kembali kedalam breaker.
7. Menentukan tebal mud cake yang terjadi dan ukur pH nya.

           3.4.2. Penentuan Kadar Minyak dalam Lumpur.

1. Mengambil himpunan retort keluar dari insulator blok, mengeluarkan mud chamber dari retort.
2. Mengisi upper chamber dengan steel wall.
3. Mengisi mud chamber dengan lumpur  dan menempatkan kembali tutupnya, membersihkan lelehan lumpurnya.
4. Menghubungkan mud chamber dan upper chamber kemudian menempatkan kembali kedalam insulator.
5. Menambahkan setetes wetting agent pada gelas ukur dan menempatkan dibawah kondensator.
6. Menuangkan lumpur sampai tak terjadi kondensasi lagi yang ditandai dengan matinya lampu indicator.

Hal-hal yang perlu dicatat selama pengujian berlangsung adalah:

1. %volume minyak     = ml minyak  x 10
2. %volume air        = ml air x 10
3. %volume padat     = 100 - (ml minyak + air) x 10
4. Gram minyak         = ml minyak x 0,8
5. Gram lumpur         = Lb/gall lumpur x 1,2
6. Gram padatan         = gram lumpur – (gram minyak + gram air)
7. Ml padatan         =10 - ( ml minyak + ml air)
8. SG padatan rata-rata     = gram padatan /ml padatan
9. % berat padatan     = (gram padatan / gram lumpur ) x 100%

3.5. Hasil Pengamatan

Tabel 3.1 Penentuan filtrasi untuk mud cake dan kadar minyak dalam lumpur

No	Kegiatan	Hasil Pengamatan
1.	Penentuan Filtrasi	Pressure compressor = 100 psi Hasil filtrasi Lumpur standar + PACL (filter press series 387) = 78 ml Lumpur standar + PACL (filter press series 300) = 96 ml Tekanan atas HPHT = 100 psi Tekanan bawah HPHT = 50 psi
2.	Penentuan Mud Cake	Tebal Mud Cake Lumpur standar + PACL (filter press series 387) = 0,76 cm Lumpur standar + PACL (filter press series 300) = 1,30 cm
3.	Penentuan kadar Minyak dalam Lumpur	V total = 9,5 ml V air = 9 ml V minyak = 0,5 ml % kadar minyak x 10 = 5%

Catatan : Kami menggunakan dua jenis filter press yaitu series “387” dan “300”.

3.6. Perhitungan

A. Dengan menggunakan filter press series “387”

Diketahui :     Volume filtrat (Vf)    = 78 ml

        Volume minyak     = 9,5 ml – 9 ml = 0,5 ml

        Volume total         = 9,5 ml

        Volume air         = 9 ml

Ditanya :     a. % volume minyak     =...

        b. % volume air     =...

        c. % volume padatan     =...

        d. gram minyak     =...

        e. gram lumpur     =...

f. gram padatan     =...

g. ml padatan         =...

h. SG padatan rata-rata=...

i. % berat padatan     =...

Jawab :     a. % volume minyak     = ml minyak x 10

                    = 0,5 x 10

                    = 5 %

        b. % volume air     = ml air x 10

                    = 9,0 x 10

                    = 90 %

        c. % volume padatan    = 100 – (ml minyak+ml air)x10

                    = 100-(0,5+9,0)x10

                    = 5 %

        d. Gram minyak     = ml minyak x 0,8

                    = 0,5x0,8

                    = 0,4 gram

        e. Gram lumpur     = ppg lumpur x 1,2

                    = 8,56 ppg x 1,2

                    = 10,272 gram

        f. Gram padatan    = gram lumpur – (gram minyak+gram air)

                    = 10,272 - (0,4+9)

                    = 0,872 gram

        g. SG padatan rata-rata= gram padatan / ml padatan

                    = 0,872  / 0,5

                    = 1,744

        h. ml padatan        = 10 – (ml minyak+ml air)

                    = 10 – (0,5+9)

                    = 10-9,5

                    = 0,5 ml

1. % berat padatan    = gram padatan/gramlumpur)x100%

= (1,744/10,272)x100%

= 16,97 %

3.7. Pembahasan

Dalam sistem pemboran, lumpur mempunyai peran yang sangat penting . Salah satunya adalah memberi dinding lubang bor dengan mud cake. Pembentukan mud cake ini akan menyebabkan tertahannya aliran fluida masuk ke formasi.

Percobaan kali ini dalam menentukan mud cake, filtration loss dan kandungan minyak dalam lumpur kami  menggunakan dua filter press yang berbeda. Dimana selain kami ingin mengetahui ketebalan mud cake dan volume filtrat, kami juga ingin membandingkan sistem kerja kedua alat tersebut.

Alat yang pertama adalah filter press series “387”. Alat ini bisa menghasilkan data yang lebih akurat dan efisien dalam menentukan mud cake dan volume filtrat. Hal ini disebabkan karena proses kerja alat ini hampir menyerupai kondisi di lapangan sebenarnya. Filter press series “387” dilengkapi dengan tekanan atas HPHT ( di lapangan adalah tekanan hidrostatik lumpur), tekanan  bawah HPHT (di lapangan merupakan tekanan reservoir), dan juga temperatur. Jadi akan terbentuk mud cake yang bagus dan volume filtratnya yang jernih.

Sedangkan alat yang kedua adalah filter press series “300”. Walaupun sistem kerja alat ini sangat cepat , namun dalam menentukan mud cake dan volume filtratnya tidaklah efektif. Karena alat filter press series “300” ini hanya akan menyaring lumpur akibat dari tekanan hidrostatik lumpur (dari kompressor). Mud cake yang dibentuk masih cair dan filtratnya masih banyak mengandung lumpur . tidak bekerja seperti kondisi di lapangan.

Jadi dari kedua alat tersebut yang lebih akurat dan efisien adalah filter press series “387” karena sistem kerja mirip di lapangan.

Lumpur yang kami gunakan adalah dengan komposisi 350 cc air + 22,5 bentonite + 5 gram PAC-L. PAC-L berfungsi untuk meningkatkan nilai viskositas lumpur. Mud cake yang kami hasilkan adalah 1,30 cm dengan menggunakan filter press series “300” dan 0,76  dengan menggunakan filter press series “387”.

Mud cake yang terlalu tebal akan menjepit pipa pemboran sehingga sulit diangkat dan diputar, sedangkan filtratnya yang menyusup ke formasi akan dapat menyebabkan kerusakan formasi. Sedangkan mud cake yang tipis merupakan bantalan yang baik antara pipa pemboran dan permukaan lubang bor.

Filtration loss control agent adalah bahan-bahan untuk mengurangi filtration loss dan menipiskan mud cake. Seperti , pregelatinized starch, sodium carboxymethylcellulose dll.

Mud cake adalah lapisan padatan yang melekat pada dinding lubang bor, dan terbentuk dari lumpur pengeboran yang memadat.

Dalam sistem filtration lumpur yang dilakukan oleh batuan berporous  akan menghasilkan mud cake dan filtratnya, maka agar formasi tidak dicemari oleh filtrat maka dipasang chasing.

3.8. Kesimpulan

Berdasarkan percobaan kami ini yang berjudul “penentuan filtrasi untuk Mud cake  dan kadar minyak dalam lumpur” adalah :

1. Mud cake  adalah lapisan padatan yang melekat pada dinding lubang bor dan terbentuk dari lumpur pemboran yang memadat akibat adanya filtrasi (penyaringan), tekanan hidrostatik lumpur, tekanan reservoir dan suhu.
2. Dalam penentuan Mud cake  dan filtratnya alat filter press series “387” lebih efektif dibandingkan filter press series “300” karena lebih menyerupai kondisi nyata di lapangan.
3. Mud cake  yang terlalu tebal akan menjepit pipa pemboran sehingga sulit diangkat dan diputar dan filtratnya yang menyusup ke formasi akan menyebabkan kerusakan formasi.

3.9. Tugas

      1.   a. Apa yang dimaksud dengan mud cake  dan filtrat?

Jawab : Mud cake  adalah padatan yang menempel pada dinding lubang bor yang terbentuk akibat adanya filtrasi terhadap lumpur yang di sirkulasikan oleh batuan berporous. Sedangkan filtrat merupakan air hasil filtrasi lumpur pemboran tersebut.

b. Jelaskan cara menanggulangi mud cake  yang terlalu tebal dan fltrat yang    terlalu banyak !

    Jawab : Dengan Filtration loss Control Agent yaitu bahan-bahan untuk mengurangi Filtration loss dan menipiskan mud cake  seperti : pregelatinized, starch, sodium carboxy methyl cellulose, dll.

2. Jelaskan bagaimana proses terjadinya mud cake  pada saat pengeboran   sedang berlangsung!

Jawab : Pada proses sirkulasi lumpur menembus lapisan sekitar zona formasi produktif yang banyak terdapat batuan berporous ( contoh sand stones) , maka lumpur tersebut akan di saring oleh batuan-batuan tersebut sehingga akan menghasilkan padatan-padatan. Padatan tersebut terbentuk juga akibat adanya tekanan hidrostatik lumpur dan tekanan dari reservoir, padatan-padatan tersebut akan menempel di dinding formasi yang kita kenal dengan mud cake . Mud cake  berfungsi sebagai bantalan antara pipa pemboran dengan permukaan lubang bor. Dan air hasil filtrasi dari lumpur tersebut dinamakan filtrat.

3. Seorang mud engineer mendesign densitas lumpur pemboran 8,56 ppg dari data swabbing diperoleh tekanan formasi sebesar 1100 psi dengan kedalaman 2750 ft.

    a. Berapa tekanan hidrostatik lumpur ?

    b. Apakah design lumpur sesuai dengan formasi ?

    Jawab:

1. Diketahui : ρm        = 8,56 ppg

      Pr        = 1100 psi

      D         = 2750 ft

Ρm (tekanan hidrostatik lumpur)     = 0,052 x ρm x D

                    = 0,052 x 8,56x 2750

                    = 1224,08 psi

2. Sesuai . karena untuk mensirkulasikan lumpur ke formasi, tekanan hidrostatik lumpur harus sedikit lebih besar dari pada tekanan reservoir agar lumpur bisa menembus formasi tersebut. Namun kita juga harus mengontrol agar tidak terjadi lost sirkulasi.

4. Berapa ketebalan mud cake   yang diperbolehkan pada proses pemboran? Jelaskan!

Jawab : 1 inchi. Karena apabila mud cake   terlalu tebal akan mengakibatkan pipa pemboran sulit diangkat dan diputar disebabkan pipa akan terjepit.