Seminar Nasional Rekayasa.
Sains dan Teknologi Vol 3 No 1 Tahun 2023 Perhitungan Material Slurry Dan Desain Cement Slurry Di Laboratorium Pada Semen Pemboran Kelas G Mochamad Rafli Azis1.
Dahrul Effendi1 Prodi Teknik Perminyakan.
Falkiltas Teknik dan Teknologi.
Tanri Abeng University 1,2 Rafliazis14@gmail.
AbstrakAi Proses penyemenan merupakan salah satu bagian yang sangat penting dalam pemboran migas.
Agar semen yang akan digunakan pada sumur pemboran memenuhi persyaratan, penting dilakukan pengujian di laboratorium sesuai dengan perhitungan.
Penelitian ini membahas perhitungan material slurry dan desain cement slurry skala laboratorium pada semen pemboran kelas G yang digunakan pada sumur AuXN-7Ay dengan kedalam 5905 ft.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui volume material slurry yang dibutuhkan untuk proses penyemenan dan mengetahui hasil rheology dan fluid loss setelah melalui tahap pengujian.
Penelitian ini terdiri dari 2 formulasi yang berbeda yaitu formulasi A dan B yang memiliki densitas 15,80 PPG untuk penyemenan dengan suhu dan tekanan yang tinggi.
Dari hasil perhitungan dan pengujian di laboratorium, didapatkan total material penyemenan yang digunakan pada formulasi A adalah total 300 sack semen, volume air yang dibutuhkan sebanyak 19,42 bbl, dan additive yang digunakan adalah Dispersant (BAD) sebanyak 0,08 gal.
Retarder (BAR) sebanyak 0,07 gal.
Fluid loss control (BAL) sebanyak 1,50 gal.
Gas block (BAG) sebanyak 1,00 gal.
Anti foam (BAF) sebanyak 0,03 gal, dengan nilai rheology Plastic viscosity (PV) = 57 dan Yield Point (YP) = 21 dengan nilai fluid loss sebesar 34 cc/30min pada tekanan 1000psi.
Formulasi B total pengunaan material penyemenan yang digunakan sebanyak 301 sack semen, volume air yang dibutuhkan 25,87 bbl, dan additive yang digunakan adalah Dispersant (BAD) sebanyak 0,03 gal.
Retarder (BAR) sebanyak 0,05 gal.
Fluid loss control (BAL) sebanyak 1,00 gal.
Gas block (BAG) sebanyak 0,50 gal.
Anti foam (BAF) sebanyak 0,03 gal, dengan nilai rheology Plastic Viscosity (PV) = 54 dan Yield Point (YP) = 20 dengan nilai fluid loss yaitu sebesar 26 cc/30min pada tekanan 1000psi.
Dari hasil pengujian 2 formulasi A dan B disimpulkan bahwa fluid loss dari formulasi B lebih kecil dibandingkan dengan formulasi A, efektif mengontrol hilangnya fasa liquid ke dalam formasi.
Abstract- The cementing process is a very important part of oil and gas drilling.
In order for the cement to be used in drilling wells to meet the requirements, it is important to conduct laboratory testing in accordance with the calculations.
This research discusses the calculation of slurry material and laboratory-scale cement slurry design on G-class drilling cement used in the "XN-7" well with a depth of 5905 ft.
The purpose of this study is to determine the volume of slurry material needed for the cementing process and determine the results of rheology and fluid loss after going through the testing stage.
This study consists of 2 different formulations, namely formulations A and B which have a density of 15.
80 PPG for cementing with high temperature and pressure.
From the results of calculations and laboratory testing, it was found that the total cementing material used in formulation A was a total of 300 sacks of cement, the volume of water required was 19.
42 bbl, and the additives used were Dispersant (BAD) as much as 0.
Retarder (BAR) as much as 0.
07 gal.
Fluid loss control (BAL) as much as 1.
50 gal.
Gas block (BAG) as much as 1.
00 gal.
Anti foam (BAF) as much as 0.
03 gal, with rheology value Plastic viscosity (PV) = 57 and Yield Point (YP) = 21 with fluid loss value of 34 cc/30min at 1000psi pressure.
Formulation B total use of cementing material used was 301 sacks of cement, the volume of water required was 25.
87 bbl, and the additives used were Dispersant (BAD) as much as 0.
030 gal.
Retarder (BAR) as much as 0.
050 gal.
Fluid loss control (BAL) as much as 00 gal.
Gas block (BAG) as much as 0.
50 gal.
Anti foam (BAF) as much as 0.
03 gal, with rheology value Plastic Viscosity (PV) = 54 and Yield Point (YP) = 20 with fluid loss value of 26 cc/30min at 1000psi pressure.
From the test results of 2 formulations A and B, it is concluded that the fluid loss of formulation B is smaller than formulation A, effectively controlling the loss of liquid phase into the formation.
Keywords Ai Material Slurry.
Slurry Cement.
Rheology.
Fluid Loss Mochamad Rafli Azis1.
Dahrul Effendi1
PENDAHULUAN
Proses penyemenan merupakan salah satu bagian yang sangat penting dalam pemboran Kegagalan dalam penyemenan formasi merupakan kerugian yang sangat besar, baik secara materi maupun efisiensi waktu.
Operasi penyemenan bertujuan untuk melekatkan casing pada dinding lubang sumur, melindungi casing dari masalah-masalah mekanis sewaktu operasi pemboran berlangsung .
eperti getara.
, melindungi casing dari fluida formasi yang bersifat korosi dan untuk sebagai pemisah antar lapisan formasi di belakang casing (Burgoyne.
Adam T.
Jr, 1.
Menurut alasan dan tujuannya.
Penyemenan dapat dibagi dua, yaitu :
Penyemenan primer (Primary Cementin.
adalah operasi penyemenan yang dilakukan segera setelah casing dimasukkan ke dalam Hal ini dilakukan dengan memompa bubur semen ke seluruh panjang casing, keluar dari sambungan bawah, dan masuk ke dalam ruang annular.
Sebelum pengeboran atau penyelesaian sumur dimulai, semen dibiarkan mengeras.
Menutup anulus dan mendapatkan isolasi zona adalah dua tujuan utama penyemenan Tujuan terakhir tercapai jika semen di dalam anulus mencegah aliran cairan formasi (Suman et al.
, 1.
Secondary cementing merupakan pekerjaan yang dilakukan untuk memperbaiki .
rimary cementin.
penyemenan pertama yang dilakukan saat drilling, well completion, dan workover.
Strategi terbaik untuk melakukan operasi secondary cementing atau remedial cementing adalah mengoptimalkan operasi primary cementing dan menghindari remedial cementing (Fuller.
Mercado, & Mead, 2.
Menurut (Rubiandini, 2.
Secondary cementing adalah proses penginjeksian semen ke dalam ruang antara pipa dan dinding sumur memperbaiki atau memperkuat sambungan antara pipa dan dinding sumur.
Proses ini biasanya dilakukan setelah cementing, yaitu saat pipa baru ditempatkan dalam lubang sumur dan dikelilingi oleh cairan pengeraskan seperti semen.
Penyemenan pemasangan casing di dalam disebut dengan primary casing.
Sedangkan penyemenan selain dari primary cementing di kelompokkan ke dalam secondary cementing.
(Rudi Rubiandini.
Desain semen tergantung pada tujuan operasi penyemenan, semen awal biasanya untuk mengisi ruang annular antara casing dan lubang dari float shoe ke permukaan atau titik beberapa ratus kaki di atas zona yang harus diisolasi.
Pekerjaan penyemenan pertama disebut primary cementing dan tingkat keberhasilannya sangat penting bagi keberhasilan operasi pengendalian dan penyelesaian sumur berikutnya.
Sifat-sifat bubur semen harus disesuaikan dengan keadaan formasi yang akan disemen.
Sifat-sifat bubur semen termasuk:
Sifat bubur semen.
Densitas bubur semen.
Fluid loss.
Karakteristik aliran, dan Thickening time.
Selain itu untuk pembuatan suspensi semen juga memperhatikan sifat dari suspensi semen Karena itu perlu ditambahkan ke dalam Auneat semenAy .
uspensi semen yang hanya terdiri dari bubuk semen dan ai.
beberapa zat kimia .
agar dicapai hasil penyemenan yang Beberapa additive yang digunakan pada penelitian ini dalam pembuatan suspensi semen yaitu:
Dispersant adalah additive yang dapat mengurangi viskositas suspensi semen.
Pengurangan viskositas atau friksi terjadi karena disperant mempunyai peran sebagai thinner .
Retarder adalah additive yang dapat memperlambat proses pengerasan suspensi semen sehingga suspensi tersebut punya cukup waktu untuk mencapai kedalaman target yang diinginkan, atau dengan kata lain thickening time-nya lebih panjang.
Seminar Nasional Rekayasa.
Sains dan Teknologi Vol 3 No 1 Tahun 2023 Fluid-loss control agent adalah additive yang berfungsi mencegah hilangnya fasa liquid semen kedalam formasi, sehingga terjaga kandungan cairan pada suspensi Gas Control berfungsi untuk mencegah terjadinya migrasi gas saat transisi dari liquid ke solid dan meningkatkan bonding Anti foam digunakan untuk mengurangi kelebihan busa pada saat pembuatan suspensi semen yang dapat menyebabkan hilangnya tekanan pompa dan pembentukan Pada penelitian kali ini dilakukan pengujian dengan formulasi yang berbeda yaitu formulasi A dan B, dengan variasi tingkat konsentrasi additive untuk mendapatkan hasil perhitungan semen dan additive dari cement slurry yang akan digunakan pada proses penyemenan.
Dimana :
Sack Of Cement = Jumlah sack yang Total Volume Slurry = Total Volume Slurry.
Yield Slurry = Yield Slurry, cuft/sack Proses selanjutnya dalam menghitung menghitung volume air dan jumlah additive.
Jumlah air yang dipergunakan dalam proses penyemenan di sesuaikan dengan jumlah sack semen yang digunakan.
Perhitungan mix water required Banyaknya air yang dibutuhkan dihitung dengan rumus sebagai berikut :
II.
METODE PENELITIAN
Pembuatan Suspensi Semen Komposisinya pada penelitian ini.
Semen kelas G dengan specific gravity 3,14.
Standar API slurry cement, dengan nilai BHCT 175AC, dan memakai beberapa material additive dengan variasi tingkat Untuk mencapai kualitas semen yang diharapkan, pengujian laboratorium diperlukan untuk komposisi, aditif, dan bubur semen.
Sebelum memulai suatu penelitian, persiapan peralatan dan bahan harus dilakukan.
Tahapan persiapan meliputi:
Persiapan peralatan dan bahan Prosedur pengujian Desain formulasi Pembuatan suspensi semen Pengujian kualitas semen Perhitungan yang dilakukan pada penelitian ini meliputi:
Dimana :
Mix Water Required Konsentrasi Sack of cement = Air yang dibutuhkan.
Konsentrasi gal/sack = Total sack semen = Ketentuan, gal/bbl Perhitungan material required Total material .
cair yang dibutuhkan dapat dihitung dengan rumus sebagai .
Dimana :
Material Additive cair = Total material additive cair, gal Konsentrasi Additive = Konsentrasi additive cair, gal/sack Sack Of Cement = Total sack semen yang digunakan, sack Sedangkan pengujian yang dilakukan pada penelitian ini meliputi:
Perhitungan sack of cement Jumlah semen yang diperlukan selama proses penyemenan mengacu kepada jumlah volume slurry .
ubur seme.
yang dibutuhkan.
Jumlah sack yang diperlukan untuk penyemenan dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut :
Mochamad Rafli Azis1.
Dahrul Effendi1 Uji Rheology semen dengan room temperature dan circulate temperature Pengujian rheology dilakukan pada semen yang akan digunakan dalam proses penyemenan sumur pemboran.
Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengetahui plastic viscosity dan yield point dari slurry cement yang telah dicampurkan dengan penambahan additive.
Pengujian menggunakan alat viscometer dan memasang rotor dan spindle lalu masukkan suspensi semen kedalam tabung pengukur.
hidukan rotor pada kecepatan 300,200,100,6,3 rpm (Gambar .
dan catat hasil untuk mendapatkan viskositas room temperature disetiap rpm, sampai pembacaan stabil, kemudian bubur semen disirkulasi pada alat atmospheric consistometer untuk diuji pada suhu atmosfer atau suhu tinggi, kemudian bubur semen di uji viskositas kembali untuk mendapatkan hasil viskositas circulate temperature.
Gambar 2.
Alat filter press
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sebelum laboratorium untuk desain cement, perhitungan terlebih dahulu dilakukan terhadap air, semen, dan additive untuk mengetahui komposisi berat dari masing-masing bahan yang digunakan.
Pada penyemenan ini digunakan semen kelas G karena semen ini merupakan semen basic atau murni.
Sehingga jika ditambahkan additive, akan mendapatkan sifat yang diinginkan tanpa mempengaruhi sifat Ae sifat yang lainnya.
Pada Primary Cementing Perhitungan yang dilakukan i.
Sack Of Cement Gambar 1.
Alat Viscometer dan atmospheric Uji fluid loss Pengujian fluid loss dilakukan bertujuan untuk mengetahui berapa banyak cairan yang dapat keluar atau terpisah dari slurry cement, masuk kedalam formasi yang ditembus.
Kadar fluid loss yang dibutuhkan dilihat dari formasi yang akan Pengujian ini menggunakan alat filter press dengan meletakkan gelas ukur dibawah silinder untuk menampung fluid filtrate gunakan filter paper dan alirkan udara atau gas N2 dengan tekanan 1000 psi.
Catat volume cairan sebagai fungsi waktu dengan stopwatch, catat setiap 2 menit pada 10 menit pertama, kemudian setiap 5 menit untuk 20 menit selanjutnya.
Formulasi A Pada formulasi A total sack semen yang 360,68 yaycyceyc Sack Of Cement = ycaycyceyc 1,20 ycycaycayco 300 sack Formulasi B Pada formulasi B total sack semen yang 355,74 yaycyceyc Sack Of Cement = ycaycyceyc 1,18 ycycaycayco 301 sack Mix water required Formulasi A Pada formulasi A total air yang dibutuhkan :
2,72 ycu 300 ycIycaycayco Mix Water Required = = 19,42 bbl Formulasi B Pada formulasi B total air yang dibutuhkan :
Seminar Nasional Rekayasa.
Sains dan Teknologi Vol 3 No 1 Tahun 2023
Mix Water Required 3,61 ycu 301 ycIycaycayco
R300
R200
R100
= 25,87 bbl Volume material required Tabel 1.
Material penyemenan yang dibutuhkan No.
Material Conc.
additive x Total sack of cement Material Dispersant 0,08 x 300 24 gal Retarder 0,07 x 300 21 gal Fluid Loss 1,50 x 300 450 gal Controll Gas Block 1,00 x 300 300 gal Anti Foam 0,03 x 300 9 gal Room.
Temp Circ.
Temp Pada pengujian rheology suspensi semen pada formulasi A hasil yang didapat pada dial reading 300 adalah 78 pada room temperature dan 119 pada circulate temprature dan hasil pada dial reading 100 adalah 40 pada room temperature dan 54 pada circualate temperature, dan diperoleh plastic viscosity sebesar 57 cp pada room temperature dan 97,5 cp pada circulate Tabel 2.
Material penyemenan yang dibutuhkan No.
Material Conc.
additive x Total sack of cement Material Dispersant 0,03 x 301 9,03 gal Retarder 0,05 x 301 15,05 gal Fluid Loss 1,00 x 301 301 gal Controll Gas Block 0,50 x 301 150,5 gal Anti Foam 0,03 x 301 9,03 gal Tabel 4.
Tabulasi hasil pengujian rheology pada Room.
Temp Circ.
Temp
R300
R200
R100
Sebelum dilakukan proses penyemenan, slurry cement akan diuji setelah dilakukannya perhitungan, pengujian yang dilakukan adalah uji rheology dan uji fluid loss terhadap suspensi Uji Rheology semen pada room temperature dan circulate temperature.
Uji rheology pada kedua sampel dilakukan sebanyak 2 kali terhadap slurry cement dengan berbeda kondisi temperature yaitu pada room temperature dan circulate temperature atau (BHCT) dengan nilai BHCT yang digunakan adalah 175AC pada kedua formulasi.
Viskositas diukur dalam centipoises .
, ini dilakukan setelah bubur semen dicampurkan dengan air dan additive menggunakan constant speed mixer.
Pada masing-masing data, uji reology dilakukan dengan nilai densitas 15,80.
Tabel 3.
Tabulasi hasil pengujian rheology pada Pada pengujian rheology suspensi semen pada formulasi B hasil yang didapat pada dial reading 300 adalah 74 pada room temperature dan 113 pada circulate temprature dan hasil pada dial reading 100 adalah 38 pada room temperature dan 49 pada circualate temperature, diperoleh plastic viscosity sebesar 54 cp pada room temperature dan 96 cp pada circulate Hasil plastic viscosity ini didapat dengan rumus :
PV = R300 Ae R100 x 1,5 Dimana : PV : Plastic viscosity R300 : Dial Reading 300 R100 : Dial Reading 100 1,5 : ketentuan .
Mochamad Rafli Azis1.
Dahrul Effendi1 Pengukuran reology semen ini digunakan di lapangan untuk menghitung hidrolika operasi penyemenan, yang sangat penting dalam operasi Dalam kasus ini, reology semen berkaitan dengan perkiraan kehilangan tekanan akibat friksi serta sifat-sifat aliran penyemenan.
Disesuaikan dengan keadaan formasi agar operasi penyemenan berhasil.
Uji Fluid loss Pengujian fluid loss ini disesuaikan dengan kondisi temperature pada lubang sumur yang akan disemen.
Namun, hasil pengujian fluid loss diukur dalam satuan cc/30 mnt/1000 psi, sesuai dengan standar API untuk pengujian ini, dan tekanan yang digunakan adalah 1000 psi.
Synthetic organik liquid polymer dan cellulosic derivate adalah additive yang biasa digunakan untuk mengurangi fluid loss.
Bentonite juga digunakan untuk fluid loss .
-500 ml/30 meni.
dan dapat digunakan pada densitas rendah.
Perhitungan fluid loss menggunakan rumus sebagai berikut :
( ycEyc ycu 5,477 )x2 Ooyc Dimana : Qt : Jumlah filtrat pada waktu t t : Waktu dalam hitungan menit saat pengujian berhenti Tabel 5.
Hasil pengujian fluid loss
Sampel
Formulasi
17 CC
Formulasi
13 CC
Waktu menit/1000 menit/1000 Hasil
34 CC
26 CC
Pada pengujian ini menggunakan semen 300 sack pada formulasi A dan 301 sack pada formulasi B, air 19,42 bbl pada formulasi A dan 25,87 bbl pada formulasi B, dengan volume additive fluid loss 450 gal pada formulasi A dan 301 gal pada formulasi B, additive ini digunakan sebagai additive yang berfungsi mencegah hilangnya fasa liquid semen kedalam formasi, sehingga terjaga kandungan cairan pada suspensi Pada kedua sampel menunjukan formulasi B memiliki fluid loss yang lebih rendah dibandingkan formulasi A, penambahan additive fluid loss control berpengaruh pada jumlah cairan yang keluar setelah 30 menit.
Diharapkan bahwa semakin tinggi temperatur maka semakin rendah volume filtrat yang hilang, dan mengindikasikan bahwa ketika bubur semen dipompakan ke dalam sumur, mungkin diperlukan penyemenan sekunder.
Jika digunakan di lapangan, fluid loss yang berlebihan dapat menyebabkan pecah formasi karena banyak cairan atau suspensi filtrasi semen yang hilang ke formasi, mengakibatkan lost Karena bubur semen terdiri dari fase solid .
dan liquid .
, cairan dari bubur semen dapat masuk ke dalam formasiformasi permeable yang dilewatinya.
Cairan atau umumnya air yang masuk ini disebut dengan Filtrat ini tidak boleh terlalu banyak, sebab akan membuat bubur semen kekurangan Apabila kekurangan air maka bubur semen akan cepat mengeras sebelum waktu seharusnya, kondisi seperti ini disebut dengan Flash Set.
Jika bubur semen mengalami flash set, friksi di annulus naik, pressure loss naik, dan tekanan bubur semen di annulus naik.
Formasi akan pecah jika tidak dapat menahan tekanan hidrostatis semen.
Dan akan berdampak pada kinerja pompa yang lebih tinggi.
IV.
KESIMPULAN
Berdasarkan perhitungan diatas untuk penyemenan dengan suhu BHCT 175AC dan tekanan yang tinggi pada kedalaman 5905ft di sumur AuXN-7Ay.
Jumlah semen yang dibutukan pada perhitungan material slurry, didapatkan total material penyemenan yang dibutuhkan pada formulasi A adalah total 300 sack semen, dengan volume air yang dibutuhkan sebanyak 19,42 bbl, dan pada formulasi B total material penyemenan yang dibutuhkan sebanyak 301 sack semen, dengan volume air yang dibutuhkan 25,87 bbl.
Seminar Nasional Rekayasa.
Sains dan Teknologi Vol 3 No 1 Tahun 2023 Setelah pengujian rheology pada formulasi A didapatkan nilai rheology Plastic viscosity (PV) = 57 cp dan Yield Point (YP) = 21 lbs/100ft2 dan Formulasi B dengan nilai rheology Plastic Viscosity (PV) = 54 cp dan Yield Point (YP) = 20 lbs/100ft2 Dari hasil pengujian 2 formulasi A dan B disimpulkan penambahan beberapa material additive sangat mempengaruhi hasil dari rheology dan fluid loss, dan dari formulasi B jumlah fluid loss lebih kecil yaitu 26 cc dibandingkan dengan formulasi A yaitu 34 cc, hal ini menjadikan formulasi B cukup efektif untuk mengontrol hilangnya fasa liquid ke dalam formasi yang memiliki kedalaman 5905ft dengan suhu dan tekanan yang tinggi, karena jumlah fluid loss yang terukur lebih Adams.
Charrier.
Drilling Engineering: A Complete Well.
Al-Shamry.
Al-Muntasheri.
Nasr-ElDin.
Optimizing Cement Slurry Performance with Dispersants.
SPE Journal, 17.
, 77-87.
doi: 10.
2118/146442-PA.
API RP10B-2.
Recommended Practice for Testing Well Cements.
Washington.
DC: API.
Bourgoyne Adam T.
Jr.
AuApplied Drilling EngineeringAy First Printing Society of Petroleum Engineer.
Richardson TX-1986.
Baker Huges.
INTEQ.
Drilling Engineering Workbook.
Baker Huges INTEQ.
Houston United State of America.
Fuller.
Mercado.
, & Mead.
Engineered Solutions to Address Deepwater Remedial Cementing Challenges.
IADC/SPE
Drilling Conference Exhibition,p.
https://doi.
org/10.
2118/1787
68-MS.
Liu.
Rao.
Xiao.
Xiao.
, &
Zhang.
Synthesis and performance of fluid loss agents based on different acrylamide monomers.
Journal of Petroleum Exploration and Production Technology, 5, 409-415.
Martha .
Zabidi, l.
, & Satiawati.
Seminar Nasional Cendikiawan.
Studi Laboratorium Pengaruh Penambahan Lignosulfanote Pada Compressive Strenght Dan Thickening Time Pada Semen Pemboran Kelas G, 4.
Nurmalasari.
, & Firdausi.
Densitas dan Porositas Batuan.
Surabaya:
Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Nelson AuWell CementingAy.
Schlumberger Educational Series.
HoustonTexas, 1990.
Halliburton Energy Services.
AuHalliburton Cementing Technology ManualAy.
Halliburton Co.
Duncan.
Oklahoma.
USA, 1993.
Oil Well Cement at Elevated Temperatures.
Journal of Petroleum Science and Engineering, 178, 197.
DAFTAR PUSTAKA