Petroleum Engineer

PROBLEM PEMBORAN
(STUCK PIPE)



II. PIPA TERJEPIT (STUCK PIPE)
Pipa terjepit (stuck pipe) merupakan permasalahan dalam operasi pemboran karena dipengaruhi oleh kondisi lubang sumur serta faktor mekanis. Pipa terjepit secara mekanis disebabkan antara lain : lubang bor runtuh, shale yang mengembang, undergauge hole, junk, green cement dan collapsed casing.

2.1. Pipa terjepit karena runtuhan
Pipa terjepit jenis ini karena dinding lubang bor yang runtuh (caving) yang mengisi annulus antara pipa dan dinding lubang. Dinding lubang runtuh dapat disebabkan oleh :
 Formasi yang kurang kompak dan rapuh (pasir lepas, batu bara, brittle shale)
 Tekanan hidrostatik lumpur yang kecil
 Shale yang sensitive terhadap air.
Runtuhan dari dinding ini akan berkumpul di annulus dan memegang rangkaian bor, sehingga mengakibatkan rangakian bor terjepit.
Tanda telah terjadi runtuhan saat melakukan pemboran adalah :
 Cutting yang keluar bertambah banyak
 Cutting yang keluar besar-besar dan bentuknya pipih
 Tekanan pompa lumpur naik
 Torsi naik
Sebagai tanda telah terjadi pipa terjepit karena runtuhan dinding lubang adalah :
 Rangkaian tidak bisa digerakkan, diputar dan diangkat
 Tekanan pompa naik secara mendadak
Untuk mencegah runtuhnya dinding lubang bor dapat dilakukan hal-hal sebagai berikut :
 Menaikkan tekanan hidrostatik lumpur, supaya dapat menahan dinding lubang supaya jangan runtuh
 Kecepatan aliran di annulus diusahakan jangan terlalu tinggi
 Jenis aliran di annulus harus laminer
 Menggunakan lumpur dengan water loss yang kecil pada saat menembus formasi shale
 WOB diperkecil diwaktu menembus batu bara, dan sering dilakukan reaming











Gambar : Pipa terjepit karena runtuhan
2.2. Pipa terjepit karena Bridge Pack Off
Pipa terjepit yang disebabkan karena lubang bor mengecil. Kejadian ini biasanya terjadi pada formasi shale. Shale yang sensitif air adalah shale yang mempunyai caly jenis natrium monmorillonite. Bridge pack off adalah dinding lubang memegang sekeliling pipa, sehingga pipa tidak dapat diangkat dan diturunkan.
Tanda pipa terjepit karena bridge pack off adalah :
 Torsi naik, karena telah terjadi gesekan dengan dinding lubang
 Tekanan pompa naik, karena aliran lumpur di annulus sudah tertutup
 Rangkaian tidak bisa diangkat.
Untuk mencegah terjadinya pipa terjepit karena bridge pack off adalah :
1. Menggunakan lumpur dengan water loss kecil, kalau bisa menggunakan lumpur yang tidak memiliki water loss, sehingga tidak ada reaksi antara mineral clay dengan air yang dapat mengakibatkan clay mengembang
2. Memakai lumpur calcium lignosulfonate atau lumpur polymer.
3. Menggunakan lumpur bahan dasar minyak.











Gambar : Pipa terjepit karena Bridge Pack Off
2.3. Collapsed Casing
Jepitan ini terjadi bila gaya yang ditimbulkan oleh formasi melebihi collapsed strength dari casing. Hal ini disebabkan oleh kesalahan pada desain casing atau terjadinya korosi yang mengurangi collapsed dari casing.












Gambar : Pipa terjepit karena Collapsed Casing

2.4. Undergauge Hole
Jepitan jenis ini terjadi disebabkan karena pemakaian bit yang sudah terlalu aus dan tidak diganti, sehingga ukuran lubang bor lebih kecil dari seharusnya. Penggunaan bit jenis PDC yang memiliki tingkat kestabilan lubang yang terbentuk dan kemampuan menembus formasi yang tebal.













Gambar : Pipa terjepit karena Undergauge Hole


2.5. Adanya Junk
Jepitan jenis ini terjadi karena adanya bagian-bagian kecil (junk) dari peralatan bawah permukaan (down hole equipment) yang jatuh atau benda-benda kecil dari lantai pemboran yang jatuh sehingga akan meyebabkan drill string terjepit pada saat ditarik ke atas (pulled out).













Gambar : Pipa terjepit karena Junk

2.6. Adanya Green Cement
Jepitan jenis ini terjadi bila drill string menembus semen yang belum mengeras (green cement). Dengan adanya tekanan dari drill string cairan yang ada pada bubur semen akan terdesak keluar sehingga menyebabkan semen akan mengeras lebih cepat. Hal ini mengakibatkan drill string terjepit secara permanent.












Gambar : Pipa terjepit karena Junk

2.7. Key Seating
Pipa terjepit karena key seat terjadi pada saat mencabut rangkaian. Tool joint drill pipe akan menyangkut pada lubang key seat sehingga rangkaian tidak bisa dicabut. Pipa terjepit karena key seat disebabkan karena adanya dog leg. Dog leg adalah lubang bor yang membelok secara mendadak atau dengan kata lain terjadi perubahan sudut kemiringan lubang dan sudut arah lubang secara mendadak. Drill pipe akan mengikis lubang yang bengkok secara mendadak tersebut, sehingga terbentuk lubang yang penampangnya seperti lubang kunci (key seat).













Gambar : Pipa terjepit karena Key Seating









Gambar : Pipa terjepit karena Wellbore Geometry dan Poor Hole Cleaning

Penyebab dog leg bisa diakibatkan karena WOB yang terlalu tinggi, faktor formasi (perubahan kekerasan, kemiringan lubang yang ditembus dan formasi bergoa-goa).



Sebagai tanda telah terjadi pipa terjepit katena key seat adalah :
 Rangkaian tidak bisa diangkat
 Tekanan pompa normal
 Rangkaian masih bisa diputar.

2.2. Metoda dan Alat Pembebas Pipa Terjepit
Ada beberapa metoda yang digunakan antara lain :
1. Metoda tarik dan regang lepas
2. Metoda spotting fluid (perendaman fluida)
3. Metoda surging (pipa U)
4. Metoda pelepasan pipa (back off)

2.2.1. Metoda Tarik dan Regang Lepas
Metoda ini adalah metoda yang harus dilakukan pertama kali pada waktu pipa mengalami stuck. Pada waktu melakukan pull out menarik pipa yang terjepit kita harus memperhitungkan tensile strength drill pipe, agar gaya tarikan yang diterima oleh drill pipe tidak merusak ataupun memutuskan drill pipe tersebut. Selain itu juga kita harus mengetahui kekuatan dari rig yang dipakai, tujuannya untuk menghindari robohnya menara.
Langkah-langkah yang harus diperhatikan dalam melakukan tarikan dan regang lepas yaitu :
1. Perkirakan titk lemah dari rangkaian (biasanya drill pipe dipermukaan, kecuali menggunakan drill pipe yang tidak seragam gradenya).
2. Hitung berat drill string di udara diatas titik lemah (Wsw), Wsw = 0. jika titik lemah berada di permukaan (drill pipe yang digunakan seragam)
3. Tarikan maksimum yang terdiri dari overpull ditambah dengan berat rangkaian yang terlihat pada weight indicator (Wim) dalam pounds, dengan persamaan :
Wim = Wb + Tm + Wsw …………………………………………………. (2-1)
Dimana :
Wb = berat travelling block
Tm = tarikan maksimum

2.2.2. Metoda spotting fluid (perendaman fluida)
Fluida organik biasanya disemprotkan di sepanjang daerah jepitan untuk megurangi ketebalan mud cake dan faktor gesekan. Campuran antara minyak solar dan surfactant adalah fluida yang paling banyak digunakan karena kemampuannya untuk membasahi keliling pipa yang terjepit dan karena itu menciptakan lapisan tipis antara drill pipe dengan mud cake, sehingga akan menurunkan besarnya koefisien gesekan.
Volume fluida yang digunakan untuk merendam pipa yang terjepit adalah :
………………………………………………… (2-2)
Dimana :
VL = volume larutan, bbl
OH = open hole, in
OD = out side drill pipe, in
L = panjang pipa yang terjepit, ft
Prosedur umum yang dilakukan adalah memompakan fluida organic ke dalam drill pipe secara berangsur-angsur dan sejumlah kecil ke annulus sampai seluruh daerah jepitan dapat terendam. Lamanya perendaman 12 jam sampai 24 jam untuk mendapatkan hasil optimum.

2.2.3. Metoda surging (pipa U)
Cara yang umum digunakan untuk mengurangi tekanan hidrostatik lumpur adalah metode pipa U (U - tube). Rangkaian pipa bor dan annulus antara rangkaian dan formasi dianggap sebagai pipa U, dengan pahat sebagai penghubung.
Ada dua kondisi pada saat pengurangan tekanan hidrostatik yaitu tekanan formasi telah diketahui atau tekanan formasi belum diketahui.
Pengurangan tekanan hidrostatik lumpur diperoleh dengan memompakan fluida dengan densitas yang rendah seperti diesel oil ke drillpipe. Maksimum volume minyak atau air yang dipompakan ke drillpipe dapat dihitung dengan
persamaan :

Level fluida yang turun di anulus ketika tekanan formasi seimbang adalah :
Equivalen mud weight adalah :

dimana :
∆FL = fluid level, bbl/ft
Vdp = volume drillpipe, bbl/ft
Vann = volume annulus, bbl/ft
Pp = tekanan pori, psi
Pdpmax = tekanan drillpipe max, psi
ρo = densitas minyak, ppg
ρm = densitas lumpur. ppg
Lst = kedalaman titik terjepit, ft

2.2.4. Metoda pelepasan pipa (back off)
Apabila semua metode diatas sudah dilakukan tetapi hasilnya belum berhasil, maka operasi back off adalah pilihan terakhir yang dilakukan.
Operasi back off mencakup pelepasan bagian pipa yang masih bebas dari lubang bor. Hal ini secara efektif berarti melepaskan rangkaian pemboran pada atau diatas daerah jepitan dan pengangkatan bagian pipa yang masih bebas dari jepitan lubang bor.
Peralatan back off (back off shot) ditempatkan pada tool joint drill pipe yang masih bebas terhadap tension dan torsion. Torsi kekiri dan sedikit tarikan ke atas diatas berat back off (hook load sebelum terjepit dikurangi dengan berat pipa yang terjepit) dilakukan pada titik back off, dan kemudian peralatan back off tersebut dioperasikan. Pipa bisa terbebas dengan cara ini yang diindikasikan dengan turunnya hook load. Pipa kemudian diputar dan ditarik ke atas untuk memastikan keberhasilan back off. Bagian drill pipe yang terjepit, drill collar dan bit yang tertinggal didalam lubang, disebut “fish”.

HAZARDOUS AREA

1. Mengenalkan apa yang dimaksud dengan daerah berbahaya ?
2. Dengan pengenalan itu diharapkan ada pengembangan dan peningkatan kewaspadaan terhadap bahaya, sekaligus merupakan peningkatan usaha pencegahan kerugian akibat kebakaran ?
3. Meningkatkan dan memperkaya wawasan dalam pencegahan kebakaran ?

Definisi :
Daerah berbahaya (hazardous area) :
→ Setiap area dimana ada kecenderungan/kemungkinan besar kepada ancaman kebakaran atau ada peledakan akibat terbakarnya gas, uap atau butiran-butiran minyak.

Topic bahasan :
1. Potensi bahaya
2. Sumber pengapian
3. Klasifikasi zone
4. Peralatan yang dilindungi
5. System deteksi
6. System perlindungan
7. Praktek kerja yang aman
8. Ringkasan

Bahas
1. Potensi bahaya
→ Bahaya-bahaya yang menyatu dalam hazardous area adalah flammable gases maupun maupun liquid. Missal HC bila diberi api akan terbakar atau meledak.
Flammable limit
→ Suatu campuran gas dan udara tidak akan terbakar bila komposisi uap tidak dalam batas flammable range antara Low Flammable Limit (LFL) dengan Upper Flammable Limit.

2. Sumber-sumber pengapian
- Permukaan yang amat panas
- Peralatan listrik yang rusak
- Electro statis, cegah dengan grounding atau bending
- Percikan api
- Penggunaan listrik non standard
- Pekerjaan panas/Hot Work
- Bahan kimia

3. Klasifikasi zone
- Zone 0 : Salah satu daerah dimana terdapat udara yang berbahaya akan ada secara terus-menerus
- Zone 1 : Salah satu daerah dimana terdapat udara yang berbahaya akan timbul setiap saat
- Zone 2 : Salah satu daerah dimana terdapat udara yang berbahaya kemungkinan timbul keadaan yang tidak normal

Contoh :
- Zone 0 : Convined volume (Gaseous phase in avented tank)
- Zone 1 : Burn pit, disposal tube, tank vent, PSE, PSV, sampling or venting valve pump dan compressor gasket were leak
- Zone 2 : Flanges connection, vent and joints of pipe

4. Peralatan yang dilindungi
a. Peralatan listrik yang digunakan di hazardous area harus khusus, disesuaikan dengan zone
b. Tes dan satifikasi peralatan listrik untuk hazardous area adalah oleh pihak berwenang
c. Type perlindungan :
- Dinding tahan nyala
- Non sparking
- Intrinsieally safe, energy listriknya tak mampu membakar atmosfer
- Peralatan bertekanan positif

5. System detektsi
Di offshore, dekatnya jarak antara bahan mudah terbakar dengan sumber panas membutuhkan peringatan lebih dini, pendekatan dipisahkan antara deteksi gas dan api.
a. System deteksi
Insiden pelepasan gas terjadi karena kegagalan operasi (ex : pipa pecah) karenanya gas detector diperlukan untuk mendeteksi pengumpulan gas sebelum suatu tingkat bahaya dicapai.
b. System deteksi api
Proses plant : dilengkapi dengan fasilitas mendeteksi kebakaran, meniadakan bahan bakar dan mengontrol atau memadamkan api.

6. System perlindungan
1. System air
Otomatis atau dikontrol dengan manual. Deluge dan sprinkler (terdiri dari jaringan pipa-pipa dan penyembur).
2. System gas
Dikenal jenis : Hallon 1301, CO2, dan inergen





Jenis api

- Api kelas A
- Api kelas B
- Api kelas C
- Api kelas D


Api terjadi apabila ada 3 unsur
- Adanya panas
- Bahan bakar
- Oksigen

Radiasi → perpindahan panas tanpa perantara (missal : sinar matahari dengan lensa)
Konveksi → perpindahan panas yang diikuti oleh perpindahan partikel (missal : uap air)
Konduksi → perpindahan panas yang diikuti oleh perpindahan partikel (missal : besi yang dipanaskan)
Flash point → the lowest temperature at which liquid gives of enough gas to flash mourentarilly
Fire point → the lowest temperature to produce subtained conduction after the removal of pilot flame
Flammable range → kemampuan benda untuk menyerap panas

Tahapan JRA (job risk assisment)
- Task
- Hazard
- Initial risk
- Control measure
- Residual risk
- Approval

Hazard → sesuatu yang berpotensi menimbulkan bahaya atau kehilangan control
Risk → kombinasi dari kemungkinan x akibatnya
ALARP (as low as reasonably practicable)
LMRA → cost minute resisment
Incident → peristiwa yang terjadi
Accident → peristiwa yang menimbulkan kerugian dan kecelakaan
Anomaly → keadaan dimana kondisi unsafe condition atau unsafe action
Nearmis → hampir celaka dalam bekerja
Fatality → kecelakaan yang menimbulkan kematian
Injury → kecelakaan yang mengakibatkan luka kecil atau ringan
Accident menurut jaman dulu sebelum tahun 1911 → takdir tuhan
Accident menurut teori domino HW. Heinrich (1930-1960)
- Turunan atau lingkungan
- Kesalahan manusia
- Unsafe condition atau unsafe action
- Accident
- Injury

Accident menurut teori domino Frank E. bird (1960 → sekarang)
- Lack control
- Management system
- Immediate causes
- Incident
- Lost
- Basic causes
Unsafe condition terjadi pada era tahun 1911 →1930
Ice berg → fenomena mencairnya gunung es
HSE management system meliputi
- Planning
- Organizing
- Leading
- Controlling
Work permit memiliki tujuan dan dapat dikontrol melalui proses
- Memastikan resiko selama pekerjaan sudah direduksi sampai batas yang dapat diterima
- Memastikan syarat-syarat safety dan operasi kerja
- Memastikan adanya perhatian dari management
- Membuat komunikasi dan kerja sama dalam department
- Memastikan bahwa pekerjaan tersebut mengikuti atau sesuai dengan work permit yang dibuat
Work permit terdiri dari
- Cold work permit
- Hot work permit
Complementary permit yaitu
A. Sertifikat
- Isolation
- Electrical safety procedures
- Gas testing
B. Work permit to specific work

- Entry into confined space
- Lifting operation
- Hot tapping
- Excavation
- Service vessel operation
- Diving
- Ionizing radiation

Copy work permit
- Putih → performing site
- Kuning → operation sumur
- Hijau → site manager
- Ungu → safety
- Biru → control room
Yang menandatangani permit
- Site manager
- Performing authonity
- Operation sumur

Stratigrafi dan sedimentologi penting untuk pemodelan geologi, terutama dalam menggambarkan :
1. Dimensi / geometri, distribusi lateral maupun vertical
2. Factor-faktor pengontrol kualitas batuan reservoir atas dasar penciri lithofasiesnya
Sifat-sifat dan karakter reservoir ditentukan berdasarkan :
a. Sifat kimia-fisika mineral batuan
b. Hubungan antar mineral dalam batuan
c. Interaksi antar mineral
d. Interaksi antar mineral dengan fluida dalam batuan
Data pemodelan geologi:
A. Subsurface data (data bawah permukaan)
1. Geophisycal data → merupakan data tidak langsung (Seismic, Log sumuran)
2. Cutting, core, side wall core → merupaka data langsung
B. Surface data: singkapan batuan → merupakan data langsung
mencari reservoir dari data permukaan yang serupa singkapan batuan dilakukan melalui tahapan :
OBSERVASI (Litologi, Geometri, Tekstur, Struktur sedimen, Fosil, Arus purba)
INTERPRETASI (Lingkungan pengendapan, Pelo geografi)
PREDIKSI (Distribusi dimensi/geometri, dan trend batuan reservoir)
BATUAN SEDIMEN
Cara pembentukkan:
a. Batuan sedimen klastik → rombakan
b. Batuan sedimen non klastik
A. Batuan sedimen klastik
Adalah batuan sedimen yang komposisinya didominasi oleh mineral detritus (clast = rombakan) dari proses pelapukan, erosi, transportasi dari batuan yang lebih dulu ada (batuan asal) dan diendapkan dalam suatu cekungan pengendapan.
Komponen batuan sedimen klastik (Butiran, Matriks, Semen, Pore + fluida)
Butiran → material penyusun batuan berukuran rata-rata paling besar.
Matriks → identik dengan butiran berukuran lebih halus, terendapkan bersama butiran mengisi rongga antar batuan.
Semen → mineral-mineral sekunder yang terbentuk dalam pori-pori batuan akibat proses kimiaw / presipitasi, terjadi setelah pengendapan (diagenesa).
TEKSTUR (Merefleksikan proses-proses yang terjadi selama proses sedimentasi berlangsung).
1. Grain size (ukuran butir) dan parameter statistiknya
Ukuran butir diklasifikasikan dengan klasifikasi Wenworth (1922)
a. Konglomerat dan breksi
Ukuran butir rata-rata >2 mm, skala Powers (1953) dapat dipakai membedakan, dominan fragmen bundar → konglomerat, dominan menyudut → breksi.
b. Batupasir
Ukuran butir rata-rata dari 0,0625 – 2 mm, dibagi menjadi 5 batu pasir dimulai dari very find sandstone hingga very coarse sandstone.
c. Batu lempung / serpih, mudstone:
Mudstone mengandung >50% berukuran lanau, dan lempung <0,0625 mm. dalam industry minyak sering disebut serpih atau shale.
Parameter statistic dari analisis gainsize:
a. Interpretasi lingkungan pengendapan dan kondisi aliran (flow condition)
b. Sortasi (standar deviasi)
c. Interpretasi energy pengendapan
d. Porositas dan sortasi
e. Gravel pack design
2. Grain shape (Roundness, Spherecity{Tingkat kedewasaan batuan})
3. Grain surface tekstur
4. Fabric (Orientasi batuan, Contact dan packing, Matrix supported, Grain supported{Proses sedimentasi, Porositas dan permeabilitas})
TEKSTUR MATURITY
Merupakan tingkat kedewasaan batuan dilihat dari tekstur.
Criteria yang digunakan dalam menentukan tekstural maturity batuan sedimen:
1. Jumlah kandungan clay
2. Tingkat kebundaran butiran penyusunan
3. Sortasi
Berdasarkan criteria tersebut dikelompokkan menjadi:
Immature, Submature, Mature, Supermature
Semakin batuan mempunyai tekstural maturity yang tinggi (supermature) semakin bagus porositas dan permeabilitas, karena batuan mempunyai kenampakan well sorted, well rounded dan sedikit bahkan bersih dari matriks.
Jenis shale dan pengaruhnya pada porositas:
Jenis shale : Butiran, Matrix, Semen
Cara identifikasi batuan
1) Identifikasi makroskopik
- Meliputi : jenis batuan, struktur sedimen, urutan vertical, mineralogy, biota, sedimentasi dan porositas dan kuantitas.
2) Identifikasi mikroskopik
- Mikroskopik binokuler untu mengetahui batuan inti dan teras samping.
- Identifikasi petrografi dengan menggunakan mikroskopik polarisasi.


Porositas Sekunder
Factor pengontrol porositas
- Syn-depositional process, meliputi : ukuran butir, bentuk butir.
- Pos-depositional process, meliputi : diagenesa
Diagenesa batuan reservoir meliputi proses :
Kompaksi, Sementasi, Rekistralisasi, Pelarutan, Ubahan
Efek negative diagenesa
- Mengurangi porositas primer yang disebabkan oleh : kompaksi, sementasi, rekistralisasi dan ubahan.
Efek positif diagenesa
- Meningkatkan derajat konektifitas dan nilai porositas, karena kompaksi yang mengakibatkan adanya rekahan dan open styiolite pada batu gamping (dedolomitasi) dan pelarutan.
LINGKUNGAN PENGENDAPAN
Merupakan suatu tempat atau bagian permukaan bumi yang diisi oleh batuan sedimen dengan ciri kondisi fisik, kimia, dan biologis yang dapat dibedakan dengan batuan sedimen di tempat lainnya.
Parameter yang menandai lingkungan pengendapan
- Parameter fisik, meliputi :
Temperature, kedalaman air, arah dan kecepatan arus atau angin, sinar matahari dll.
- Parameter kimia, meliputi :
komposisi air (salinitas), mineralogy.
- Parameter biologi, meliputi :
Binatang, jejak aktivitas binatang.
Tipe lingkungan pengendapan
1. Lingkungan pengendapan continental, meliputi :
Fluvial , Alluvial , Eolin.
2. Lingkungan pengendapan transisi, meliputi :
River dominated delta , Tide dominated delta , Wave dominated delta
3. Lngkungan pengendapan laut
Laut dangkal (Pantai, Tidal, Shelf), Laut dalam (Kipas bawah laut)