Lumpur atau drilling mud adalah salah satu elemen krusial dalam pemboran. Dalam operasi pengeboran, orang yang bertanggungjawab atas mud adalah mud engineer. Apakah fungsi dari lumpur pengeboran?
Pemilihan sistem lumpur berkaitan erat dengan sifat–sifat lumpur yang cocok dengan penanggulangan problem yang ditemui dalam pemboran. Lumpur pemboran merupakan faktor penting dalam suatu operasi pemboran yang berpengaruh pada kecepatan pemboran, efisiensi, keselamatan, dan biaya pemboran. Dalam hal ini lumpur yang diharapkan dapat memenuhi fungsi–fungsi sebagai berikut :
-
Mengangkat cutting ke permukaan
Lumpur pemboran harus mampu mengangkat cutting ke permukaan agar tidak terjadi penumpukan cutting di dasar lubang bor. Cutting yang terangkat digunakan sebagai media informasi litologi batuan yang telah ditembus lewat analisis yang dilakukan oleh well site geologist.Meskipun pengaruh gravitasi menarik kebawah (sebagai slip velocity ), tetapi bila kecepatan sirkulasi cukup besar dan annular velocity menuju ke atas cukup tinggi untuk mengatasi slip velocity , maka cutting akan dapat diangkat. Annular velocity biasanya didefiniskan sebagai :
Va (ft/min) = (pump out put (bbl/min x 100))/(annular volume (bbl/100ft))
Selanjutnya persamaan digunakan untuk menghitung slip velocity dalam ft/sec. Hal ini tergantung pada tipe aliran annulus. Terdapat dua tipe aliran, yaitu aliran laminer dan aliran turbulen.
-
Membentuk mud cake yang tipis dan licin
Hal ini perlu dilakukan untuk menghindari gesekan yang berlebihan dan terjepitnya rangkaian peralatan. Sistem lumpur yang dipilih harus mempunyai sifat fluid loss kecil dan karakteristik mud cake yang baik dengan harga koefisien friksi relatif kecil. Pada formasi yang permeabel, air mudah untuk mengalir ke dalam formasi sehingga padatan lumpur akan tertinggal di dinding sumur dan membentuk mud cake. Jika mud cake terbentuk terlalu tebal akan mengakibatkan lubang bor menjadi sempit, jika terlalu tipis dinding lubang bor akan mudah runtuh. Maka mud cake dibentuk agar tidak terlalu tebal atau terlalu tipis sehingga diperlukan desain lumpur yang baik dan tepat, yaitu dapat digunakan penambahan bentonite dan menambah zat-zat kimia seperti starch atau CMC untuk mengurangi filtration loss.
-
Mengimbangi tekanan formasi
Tekanan formasi yang normal berkisar antara 0,433 psi/ft – 0,465 psi/ft. Jika tekanan lebih kecil dari tekanan normal, atau disebut dengan tekanan sub-normal, yaitu dibawah 0,433 psi/ft maka densitas lumpur yang digunakan harus diperkecil agar lumpur tidak masuk ke dalam formasi. Sedangkan pada tekanan formasi diatas 0,465 psi/ft, atau yang disebut dengan tekanan abnormal, perlu ditambahkan barite untuk memperbesar densitas lumpur sehingga air formasi tidak masuk kedalam lubang bor.Lumpur dengan densitas tertentu diperlukan untuk mengimbangi tekanan formasi. Dalam keadaan statis tekanan lumpur bor adalah sebesar :
Pf = Gf x D
dimana,
Pf = Tekanan formasi (psi)
Gf = Gradien tekanan (psi/ft)
D = Kedalaman (ft)Sedangkan pada keadaan dinamis, tekanan kolom lumpur adalah tekanan statis ditambah tekanan pompa yang hilang di annulus di atas kedalaman tersebut ditambah efek penambahan cutting .
-
Membersihkan cutting dari dasar lubang bor
Pada bagian pertambahan sudut, cutting sampai ke dasar lubang bor dengan jarak jatuh yang pendek. Oleh karena itu pembersihan lubang memerlukan perencanaan hidrolika dan sistem lumpur yang cocok. Lumpur dengan viskositas dan gel strength rendah, baik untuk melakukan pengangkatan cutting berukuran kecil. Sedangkan lumpur dengan viskositas dan gel strength besar, cocok digunakan untuk pengangkatan cutting ukuran besar.Kemampuan pembersihan cutting dari dasar lubang bor akan mempengaruhi rate of penetrationnya. Bila pembersihan ini kurang baik, maka akan berakibat drill bit akan menghancurkan cutting berulang kali bahkan serbuk bor ini menimbulkan efek bit bailing. Cutting yang tidak dibersihkan dengan baik karena kurangnya pembersihan lubang bor, dapat menurunkan laju pemboran. Hal ini dimulai dari titik ketika penyimpangan dari garis lurus mulai terjadi. Untuk formasi lunak kurva WOB vs ROP akan lurus, namun pada batas tertentu kurva mengalami penyimpangan tidak lurus lagi, yaitu saat pembersihan lubang bor
Sedangkan untuk formasi yang keras , mula-mula WOB harus melawan compressive strength batuan sampai setelah compressive strength terlampaui, kurva menjadi lurus, menunjukkan bahwa penambahan WOB berbanding lurus dengan penambahan ROP. Tetapi hal ini hanya sebatas saat tertentu ketika pembersihan lubang bor mampu mengimbangi pembentukan serbuk bor tidak dapat mengimbangi kecepatan pembentukan serbuk bor.
-
Menahan cutting saat sirkulasi berhenti
Pada saat sirkulasi berhenti untuk sementara maka serbuk bor harus dapat tertahan untuk tidak terendapkan di dasar lubang bor. Sifat gel strength lumpur yang dipilih harus memadai dalam menahan cutting . Kemampuan lumpur untuk menahan serbuk bor ini tergantung dari sifat gel strength pada lumpur. Gel strength yang besar akan memperberat rotasi permulaan dan memperberat kerja pompa untuk memulai sirkulasi. strength yang besar akan memperberat rotasi permulaan dan memperberat kerja pompa untuk memulai sirkulasi. -
Media logging
Untuk menentukan adanya minyak atau gas maupun zona-zona air perlu dilakukan logging. Jenis logging yang digunakan antara lain Gamma ray, Resistivity , SP log, Neutron log dan lainya. Dalam pemboran horizontal digunakan MWD system yang dapat mencatat resistivity dan radioaktivitas formasi. Sensor MWD memerlukan media penghantar elektrolit untuk dapat mencatat data dengan baik. Water base mud dan emulsion mud dapat digunakan untuk tujuan ini. -
Sebagai media informasi
Lumpur pemboran juga berguna untuk mengetahui litologi formasi yang telah ditembus setelah serbuk bor dapat diangkat ke permukaan. Namun, dalam pemboran panas bumi saat menembus zona total loss informasi litologi formasi tidak didapatkan karena serbuk bor tidak dapat naik ke permukaan akibat hilangnya lumpur seluruhnya. -
Menahan sebagian berat drillstring dan casing
Berat rangkaian pipa bor di dalam lumpur akan berkurang sebesar gaya ke atas yang ditimbulkan lumpur akibat dari pengaruh efek buoyancy, sehingga berat rangkaian pipa bor di dalam lumpur dapat dihitung sebagai berikut :
W2 = W1 – (B x L x MW)dimana,
W2 = Berat pipa bor dalam lumpur, lbs
W1 = Berat pipa bor diudara, lbs
B = Faktor buoyancy, gal/ft
L = Panjang pipa bor, ft
MW = Berat jenis lumpur, ppg