Migas

Minyak dan Gas: Sebuah Pengantar

Salah satu sumber penerimaan Negara saat ini berasal dari sektor minyak dan gas (migas). Kendati minyak Indonesia telah melewati masa emasnya, usaha pemerintah untuk terus mengoptimalkan sumur-sumur minyak tua masih cukup menggiurkan dunia industri, ditambah lagi dengan berbagai insentif kepada para kontraktor migas. Untuk itu sekiranya mahasiswa bercita-cita masuk ke dunia migas masih cukup menjanjikan prospeknya.

Dalam edisi ini, Black Post ingin membagi informasi mengenai dunia migas dengan harapan mahasiswa mengenal proses migas secara umum, sehingga bisa mengambil bidang studi lanjutan atau training-training penunjang yang sesuai.

Asal Minyak/Gas Bumi
Minyak bumi merupakan percampuran rumit dari ratusan rantai hidrokarbon yang tersusun atas 85% karbon (C), 15% Hidrogen (H) dan terdapat sedikit Oksigen (O), Sulfur (S), Nitrogen (N).

Minyak bumi dapat terbentuk karena 3 sebab. Pertama, ada batuan asal yang secara geologis memungkinkan terjadinya pembentukan minyak dan gas bumi. Kedua, Migrasi hidrokarbon dari batuan asal ke bebatuan reservoir, umumnya sandstone atau limestone yang berpori dan cukup menampung hidrokarbon. Ketiga, adanya jebakan geologis. “Ruangan” bawah tanah yang terbentuk akibat pergeseran struktur bumi dan dilapisi dinding impermeable memungkinkan hidrokarbon terjebak.

Hidrokarbon terbentuk pada suhu yang moderat, yakni antara 1070C ke 1770C.

Minyak bumi sudah mulai terbentuk sekitar 505 juta tahun lalu, diketahui dari fosil yang ditemukan bersamaan ditemukannya minyak tersebut. Secara umum Adapun organisme, tumbuhan dan hewan yang hidup di lautan purba. Ketika organisme laut ini mati, terkubur di dasar laut, tertimbun pasir dan lumpur, membentuk batuan endapan (sedimentary rock) yang kaya zat organik. Proses itu berulang terus dan seiring waktu mengalami penyusutan dan atau berpindah tempat. Deposit sedimentary rock diurai oleh bakteri, molekul demi molekul, menjadi material yang kaya hidrogen dan karbon.

Menemukan minyak bumi
Minyak bumi  yang berada jauh didalam tanah akan sulit diketahui keberadaannya. Untuk itu ada beberapa metode menemukannya. Yakni observasi geologi, survey gravitasi, survei magnetic, survei seismic, membor sumur uji.

Survey gravitasi mengukur variasi gravitasi akibat perbedaan densitas material di struktur geologi kulit bumi. Survey magnetic mengukur variasi medan magnetic yang disebabkan perbedaan property magnetic dari bebatuan dibawah permukaan. Survei ini dilakuan di wilayah luas (cekungan atau basin). Dari pemetaan ini kemudian survey seismic dilakukan.

Survey seismic menggunakan shocwave yang diarahkan ke reservoir, oleh berbagai lapisan dibawah, gelombang kemudian dipantulkan ke permukaan dan ditangkap oleh receivers sebagai pulsa tekanan (hydrophone di perairan) atau sebagai percepatan (geophone di darat). Sinyal ini kemudian diolah menjadi peta akustik yang dapat diinterpretasikan.

Minyak Naik & Naik MinyakSumber: howstuffworks.com

Seismik sendiri dapat diaplikasikan tidak hanya pada saat pencarian minyak bumi tapi juga pada masa pengembangan sumur dan produksi.  Pada tahap eksplorasi, seismic menentukan struktur dan stratigrafi endapan dimana sumur nanti digali. Pada tahap penilaian dan pengembangan, seismic memberi output estimasi volume cadangan hidrokarbon. Pada fase produksi, seismic digunakan untuk memonitor kondisi reservoir, seperti menganalisis kontak antara fluida (gas-minyak-air), distribusi fluida dan perubahan tekanan reservoir.

Setelah dipastikan telah ditemukan minyak, selanjutnya mengevaluasi reservoir dan mengembangkan reservoir. Untuk mengambil isi reservoir, maka diperlukan sumur. Pembangunan sumur (well construction) meliputi pengeboran (drilling), pemasangan tubular sumur (casing), penyemenan (cementing). Kemudian sumur dilakukan completion agar siap digunakan. Proses ini meliputi perforasi atau pelubangan dinding sumur, pemasangan pipa, valve dan aksesori lainnya untuk penyaluran migas ke permukaan, pemasangan wellhead, pemasangan pompa. Selanjutnya kondisi sumur dan formasi di dalamnya dievaluasi. Teknik yang digunakan ialah logging.

Jenis-jenis sumur (Well)
Sumur eksplorasi (wildcat) adalah sumur yang dibor untuk menentukan apakah terdapat minyak atau tidak di tempat yang baru. Jika benar ditemukan migas, maka dibangun sumur konfirmasi di beberapa tempat disekitar sumur eksplorasi untuk memastikan kandungan hidrokarbon apakah cukup untuk dikembangkan. Satu lagi ialah sumur pengembangan, sumur yang dibangun di lapangan yang telah eksis dengan maksud memaksimalkan pengambilan hidrokarbon.

Istilah sumur lainnya adalah sumur produksi, sebutan untuk sumur yang menghasilkan migas, aliran fluida dari bawah ke atas. Sumur injeksi, untuk menginjeksikan fluida tertentu ke dalam formasi, aliran fluida dari atas ke bawah.  Sumur berarah (directional well) sumur yang bentuk geometrinya tidak lurus, bisa berbentuk S, J, L. Sumur horizontal, merupakan bagian dari directional well. Sumur vertical, lurus dari atas hingga bawah.

Metode Pemboran Sumur

Members from both political parties would meet...

Dilakukan dengan kombinasi putaran dan tekanan pada mata bor. Pada pemboran konvensional seluruh pipa pengeboran diputar dari atas dengan alat yang disebut turntable. Turntable digerakan oleh mesin diesel. Dengan berputar, roda gigi pada mata bor akan menggali bebatuan. Daya dorong mata bor berasal dari berat pipa bor itu sendiri. Semakin dalam sumur dibor, semakin banyak pipa yang digunakan yang disambung satu persatu. Selama pemboran, lumpur dipompakan dari pompa lumpur masuk ke dalam pipa bor ke bawah menuju mata bor. Nozel di mata bor akan menginjeksikan lumpur tadi keluar dengan kecepatan tinggi yang akan membantu menggali bebatuan. Kemudian lumpur naik kembali membawa cutting hasil pemboran melalui annulus (celah antara pipa bor dan lubang sumur).

Rig
Struktur penyangga (rig), adalah suatu kerangka sebagai platform yang berfungsi sebagai penyangga peralatan pemboran. Kerangka ini diletakkan di atas titik bor. Fungsi utamanya untuk trip, serta untuk menahan beban yang terjadi akibat peralatan bor itu sendiri maupun beban dari luar. Ciri utama dari rig adalah terdapat menara tinggi yang terbuat dari baja yang berfungsi menaikan dan menurunkan pipa tubular sumur.

Menurut tempat operasinya Rig dibedakan menjadi rig darat (land rig) dan rig laut (offshore rig)yang beroperasi di laut, sungai, rawa, danau, delta.

Off-shore rig diklasifikasi menjadi beberapa menurut kedalaman air.

  1. Swamp barge, rig yang ditempatkan di rawa-rawa, kedalaman air maksimal 7 meter
  2. Tender barge, sejenis swamp barge hanya bisa menjangkau daerah yang lebih dalam
  3. Jackup rig, merupakan platform yang dapat mengapung dan memiliki 3 atau 4 kaki. Untuk mengoperasikannya kakinya harus diturunkan sampai ke dasar dan badan rig akan diangkat sampai di atas permukaan air. Rig dapat dipindah dengan ditarik beberapa kapal setelah kakinya dinaikan. Daerah operasinya pada kedalaman 5-200m.
  4. Drilling jacket, platform struktur baja, umumnya kecil dan dipangkai pada laut tenang dan dangkal. Sering dikombinasikan dengan jack up rig dan tender barge.
  5. Semi submersible rig, atau dikenal dengan semis. Sejenis rig mengapung. Rig ini diikat ke dasar laut dengan tali mooring dan jangkar. Rig semis mampu mengatur posisinya secara dinamis karena memiliki thruster, semacam baling2 dikelilingnya. Karena karakternya sebagai rig yang stabil, rig ini popular digunakan di daerah dengan ombak besar dan cuaca buruk.
  6. Drill ship, prinsipnya seperti menaruh di atas kapal. Sangat cocok di laut yang sangat dalam, dan di daerah terpencil karena daya muatnya paling banyak.

Secara fungsi, rig dibedakan menjadi 2, drilling rig untuk membor sumur baru, membuat cabang sumur baru maupun memperdalam sumur lama. Workover rig untuk melakukan sesuatu terhadap sumur yang telah ada, misalnya untuk perawatan, perbaikan, penutupan dsb.

5 komponen utama rig.

  1. Hoisting system. Menaikkan atau menurunkan pipa tubular (pipa pemboran, peralatan completion atau pipa produksi) masuk keluar lubang sumur. Menara rig / mast / derrick termasuk didalamnya. Kedalaman suatu sumur minyak sangat mempengaruhi jenis-jenis menara yang akan digunakan. Pemilihan menara harus disesuaikan dengan kedalaman suatu sumur. Parameter ukuran menara yang harus diperhatikan adalah : kapasitas, tinggi, luas lantai bor dan lantai bor. Menurut standard API menara terbuat dari besi baja. Baja profil yang digunakan sesuai dengan spesifikasi A7 atau A94. Karakteristik menara bor ditentukan oleh kapasitas yang menyangkut dimensi dan kekuatannya. Menara harus tahan terhadap pengaruh kecepatan angin. Sebagai contoh untuk menara API no.18, tinggi 41,45 m (136′) harus tahan terhadap pengaruh angin dengan kecepatan 88,15 km/jam. Untuk menara yang lebih besar misalnya API no.25, tinggi 57,60 m (189′) kecepatan angin maksimum 120 km/jam bila pipa-pipa bor berada pada menara dan 185 km/jam bila tanpa pipa bor bersandar pada menara.
  2. Rotary system. Berfungsi memutar pipa-pipa di dalam sumur pada pemboran konvensional. Pipa pemboran/drill strings memutar mata bor (drill bit) untuk menggali sumur.
  3. Circulation system. Mensirkulasikan fluida pemboran keluar masuk sumur dan menjaga agar property lumpur seperti yang diinginkan. System ini meliputi pompa tekanan tinggi untuk memompakan lumpur keluar masuk sumur dan pompa tekanan rendah untuk mensirkulasikannya di permukaan, Shale shaker untuk memisahkan solid hasil pemboran (cutting) dari lumpur, desander untuk memisahkan pasir, degasser untuk memisahkan gas dsb.
  4. Blow Out Prevention System (BOP). Peralatan untuk mencegah blowout ( meledaknya sumur di permukaan karena tekanan tinggi di dalam sumur). BOP tersusun dari beberapa valve dan dipasang di kepala sumur (wellhead).
  5. Power system. Diesel engine biasa digunakan sebagai penggerak semua system diatas dan juga untuk suplai listrik.

Gbr 3

Directional Drilling
Selain pengeboran konvensional dikenal juga directional drilling, adalah pemboran sumur dimana lubang sumur tidak lurus vertical untuk mencapai reservoir. Tujuannya antara lain:

1. Sidetracking. Jika terdapat halangan didepan sumur yang akan dibor maka lubang sumur akan dibelokan untuk menghindari halangan.

Gbr 4

Sumber: petroskills.com

2. Jika serservoir terletak pada suatu tempat yang tidak dapat dibor seperti pemukiman penduduk, pusat kota, suaka alam, maka sumur digali dari lokasi lain dan diarahkan menuju reservoir tersebut.

Gbr 5

Sumber: petroskills.com

3. Untuk menghindari salt-dome (formasi garam yang secara kontinyu bergerak) yang dapat merusak lubang sumur. Hidrokarbon sering ditemui dibawah atau sekitar salt-dome. Maka dilakukanlah directional drilling untuk mencapai reservoir dan terhindar sari salt-dome.

Gbr 6

Sumber: petroskills.com

4. Untuk menghindari fault (patahan geologis).

Gbr 7

Sumber: petroskills.com

5. Untuk membuat beberapa cabang sumur dari satu lubang sumur saja di permukaan. Sumurnya dikenal dengan sumur multilateral.

Gbr 8

Sumber: petroskills.com

6. Untuk membuka akses untuk offshore reservoir tapi rignya terletak di darat sehingga lebih ekonomis.
7. Umumnya di offshore, beberapa sumur dib or dari satu platform yang sama sehingga lebih cepat, murah, mudah.
8. Sebagai relief well ke sumur yang blow out (tak terkontrol).
9. Untuk membuat sumur horizontal yang bertujuan menaikkan produksi hidrokarbon.

Gbr 9

Sumber: petroskills.com

Sumur yang bagian horizontalnya lebih dari 5000m dikenal dengan sebutan extended reach.

Directional drilling dapat dikerjakan dengan metode pemboran konvensional (pipa diputar dari permukaan), kelemahannya sudutnya sangat terbatas. Sekarang directional drilling motor berpenggerak lumpur (mud motor) yang akan memutar mata bor dan dipasang diujung pipa pemboran sehingga pipa lebih mudah dilengkungkan.

Cementing
Sumur kemudian harus disemen. Penyemenan sumur dibagi menjadi 2:

  1. Primary cementing. Yaitu penyemenan saat sumur sedang dibuat. Sebelum penyemenan casing dipasang dulu sepanjang lubang sumur. Campuran semen (semen+air+aditif) dipompakan ke dalam annulus (celah antara 2 tubular yang beda ukuran, dapat casing dengan lubang sumur, bisa casing dengan casing). Fungsinya adalah mengisolasi berbagai macam lapisan formasi dalam sumur agar tidak saling berkomunikasi. Selain itu cementing berfungsi untuk menahan beban aksial casing dengan casing berikutnya, menyokong casing dan menyokong lubang sumur (borehole).
  2. Remedial cementing. Penyemenan saat sumur sudah jadi. Tujuannya antara lain untuk mereparasi primary cementing yang kurang sempurna, bisa untuk menutup lubang di dinding sumur umumnya yang tidak dikehendaki, seperti lubang perforasi yang akan disumbat, kebocoran casing dsb. Dapat juga untuk menyumbat lubang sumur seluruhnya.

Gbr 10

Semen yang digunakan adalah jenis Portland biasa. Semen dicampur air dan bahan aditif kemudian disebut bubur semen dan dipompakan ke dalam sumur melalui casing. Bubur semen didorong sampai ke ujung casing lalu masuk ke annulus dan kembali ke permukaan. Diharapkan seluruh annulus sudah terisi dengan semen dan ketika sudah mengeras, pemboran dapat dilanjutkan ke tempat yang lebih dalam lagi.

Well testing
Adalah metode untuk mendapatkan berbagai properti dari reservoir secara dinamis dan hasilnya akurat dalam jangka panjang.

Tujuannya adalah:

  1. Memastikan apakah sumur akan mengalir dan berproduksi.
  2. Mengetahui jumlah kandungan hidrokarbon dalam reservoir dan kualitasnya
  3. Memperkirakan berapa lama reservoir akan berproduksi dan berapa lama akan menghasilkan keuntungan ekonomis.

Teknik dilakukan dengan cara mengkondisikan reservoir ke keadaan dinamis dengan member gangguan sehingga tekanan reservoirnya akan berubah. Jika reservoir sedang berproduksi, tes dilakukan dengan cara menutup sumur untuk mematikan aliran fluida. Yang terakhir ini dikenal dengan build up test. Jika reservoir sudah lama idle, maka sumur dialirkan kembali. Dikenal dengan drawdown test.

Well Completion
Apabila pemboran telah mencapai formasi yang merupakan terget terakhir dan pemboran telah selesai, maka sumur perlu dipersiapkan untuk diproduksikan. Persiapan atau penyempurnaan sumur untuk diproduksikan ini disebut dengan well completion. Pada well completion dilakukan pemasangan alat-alat dan perforasi apabila diperlukan dalam usahanya untuk mengalirkan hidrokarbon ke permukaan. Tujuannya adalah untuk menyerap hidrokarbon secara optimal.

Berdasarkan jenisnya well completion diklasifikasikan menjadi 3, yaitu :

  1. 1.       Formation Completion
  2. 2.       Tubing completion
  3. 3.       Well Head Completion

Perforating
Adalah proses pelubangan dinding sumur  (casing + semen) sehingga sumur dapat berkomunikasi dengan formasi. Minyak dan gas mengalir kedalam sumur melalui lubang ini.

Perforating gun yang berisi beberapa shape-charges diturunkan ke dalam sumur sampai ke kedalam formasi yang dituju. Shape-charges kemudian diledakan dan menghasilkan semacam semburan jet campuran fluida cair dan gas dari bahan metal bertekanan tinggi (jutaan psi) dan kecepatan tinggi (7000m/s) yang mampu menembus casing dan semen.

Gbr 11

Stimulasi
Adalah proses mekanikal dan atau chemical untuk menaikan laju produksi dari suatu sumur. Terdapat 3 jenis stimulasi yang semuanya menggunakan fluida khusus yang dipompakan kedalam sumur.

  1. Wellbore cleanup. Fluida treatment dipompakan hanya ke dalam sumur, tidak sampai formasi. Tujuannya membersihkan lubang sumur dari berbagai kotoran. Fluida yang digunakan berupa acid karena sifatnya korosif.
  2. Stimulasi matriks. Fluida diinjeksikan ke formasi hidrokarbon tanpa memecahkannya. Fluida ini akan membersihkan lubang sumur sehingga fluida mudah mengalir masuk ke lubang sumur.
  3. Fracturing. Fluida diinjeksikan ke formasi dengan laju dan tekanan tertentu sehingga formasi akan pecah atau merekah. Pada propped fracturing, material proppant (mirip pasir) digunakan untuk menahan rekahan formasi agar tetap terbuka. Pada acid fracturing, fluida campuran asam digunakan untuk melarutkan material formasi di sekitar rekahan sehingga rekahan tersebut menganga terbuka. Rekahan ini akan menjadi jalan tol berkonduktivitas tinggi dimana fluida hidrokarbon dapat mengalir dengan lebih optimum masuk ke dalam sumur.

Sumber : artikel “Darimana datangnya minyak bumi” Doddy Samperuru-MB Century, Materi perkuliahan Teknik Perminyakan UPN Veteran Yogyakarta

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s