Syntax Literate : Jurnal Ilmiah Indonesia – ISSN : 2541-0849 e-ISSN : 2548-1398 Vol. 3, No. 6 Juni 2018

## DESIGN  PRESSURE  OPERATING  WINDOW  PADA  OPERASI  AERATED DRILLING UNTUK SUMUR GEOTHERMAL PT AIR DRILLING ASSOCIATES
Rial Dwi Martasari, Erlangga dan Winarto Akademi Minyak dan Gas Balongan (AKAMIGAS) Balongan, Indramayu Email: rialdwim@gmail.com, erlanggaSATU @gmail.com

## Abstrak
Aerated  drilling  dinilai  baik  dipakai  untuk  menembus  zona  potensi  pada  sumur panas bumi. Penembusan zona potensi ini sangatlah penting untuk diketahui agar pemboran  dapat  berjalan  dengan  optimal.  Analisa  performa  aerated  drilling dengan menggunakan pressure window telah ditentukan sebagai acuan praktek di lapangan  untuk  sumur  pemboran  geothermal  agar  dalam  operasinya  dapat berjalan  dengan  lancar  dan  terhindar  dari  masalah  lubang  sumur.  Sumur  panas bumi yang didominasi rekahan didalamnya cenderung mempengaruhi kemampuan lumpur  dalam  bersikulasi  pada  saat  pemboran  berlangsung.  Penentuan  pressure window  dibuat  dengan  cara  memberikan  rentang  volume  yang  tepat  antara  fasa gas  dan  cair  dalam  sistem  sirkulasi  lumpur.  Kesesuaian  rentang  volume  tersebut dapat  dinilai  dengan  melihat  kemampuan  pembersihan  lubang  sumur  dan peralatan pendukung dipermukaan agar mendapatkan hasil sirkulasi lumpur yang optimal. Uji coba dilakukan pada simulasi pemboran aerated drilling pada sumur geothermal  dengan  kedalaman  reservoir  1400  m  untuk  memasang  casing  liner  di kedalaman  900  m  dalam  trayek  12-1/4",  9-5/8"    dan  7-7/8".  Pada  campuran  5-7 ppg akan membuat lumpur bor menjadi lebih memiliki kekuatan untuk mengangkat cutting.  Nilai  ijeksi  gas  dari  100-2400  scfm  serta  nilai  laju  alir  lumpur  sebesar 400-900  gpm  menunjukan  kemampuan  pengangkatan  cutting  yang  optimal.  Hasil ini  kemudian  dimasukkan  ke  dalam  grafik  pressure  window.  Demikian  aerated drilling dinilai memiliki performa yang baik dalam mengatasi masalah lubang bor pada zona reservoir panas bumi yang penuh rekahan. Pengujian dilakukan dalam simulasi  pemboran  aerasi  pada  sumur  geothermal  dengan  trayek  12-1/4”  di kedalaman 1750 meter, trayek 9-5/8” di kedalaman 2025 meter dan trayek 7-7/8” di kedalaman 2900 meter diprediksi terdapat zona rekahan pada setiap kedalaman tersebut.
Kata Kunci : Aerated Drilling, Pemboran, Geothermal Dan Pressure Window

## Pendahuluan
Banyak  cara  yang  digunakan  pada  pemboran  sumur  panas  bumi  seperti, blind drilling atau  pemboran  yang  membuang cutting ke  dalam  formasi  yang  memiliki rekahan untuk menyumbat rekahan sehingga dapat meningkatkan sirkulasi agar cutting
tidak menghambat operasi  pemboran. Kini  teknologi  terus berkembang sampai adanya teknik aerated drilling yang mampu menjaga reservoir tidak tersumbat dengan cutting dan menjaga sirkulasi tetap terjaga.
Di dalam pemboran menggunakan aerated drilling penentuan pressure window ini  akan  menjadi  topik  yang  layak  untuk  diangkat  dalam  penulisan  laporan  ilmiah  ini. Dengan  adanya pressure  window maka  teknisi  dilapangan  dapat  memiliki  referensi yang  baik  dalam  pemberian  volume  antara  fasa  gas  dan  cair  yang  efektif  untuk menangani masalah pemboran  yang umumnya terjadi dalam sumur panas bumi seperti hilang sirkulasi dan pipa terjepit.
Tujuan  dilakukannya  penelitian  ini  adalah  untuk  mengetahui  parameter  yang digunakan untuk mengevaluasi nilai pressure window pada operasi pemboran aerasi dan mengetahui  perbandingan  volume  injeksi  lumpur  dengan  volume  injeksi  udara  pada pressure window pada trayek 12 – 1/4", 9-5/8” dan 7-7/8”.

## Metodologi Penelitian
1. Study Literature
Study  literature mengacu  pada  buku  Boyun  Guo,  Sun  Kai  dan report perusahaan.  Serta  bahan  tambahan  dalam  penyusunan  laporan  yang  berkaitan  dengan topik yang ditulis.

## 2. Pengumpulan Data
Sebelum memulai pengujian dilakukan pengumpulan data. Data tersebut adalah formulasi data aktual dan asumsi data, meliputi True vertical depth, diameter pipe and bit, gravity, fluid density, air injection rate dan fluid injection rate.

## 3. Proses Pengkajian
Perhitungan  yang  dilakukan  adalah  dengan  mencari  nilai Bottom  Hole Circulating Pressure (BHCP) dan Equivalent Circulating Density (ECD).
Merupakan analisa  yang dihasilkan didapatkan dari perhitungan BHCP dan ECD  yang dipadukan  dengan  injeksi  udara  dan  injeksi  lumpur  sehingga goals dari  penelitian  ini adalah  menghasilkan  batasan pressure  window  pada ECD  5  ppg  dan  7  ppg,  untuk mendapatkan BHCP yang direkomendasikan dalam penggunaan aerated drilling.
Gambar 1. Flow Chart

## Hasil dan Pemabahasan
a. Hasil
1. Skema
Sumur  ini  rencananya  akan  dibor  vertikal  dengan  total  kedalaman  2900  m. Kedalaman reservoir atau feed  zone diperkirakan  berada  pada  kedalaman  1400  m sehingga ditentukan penempatan casing shoe pada kedalaman 900 m.  Pada kedalaman tersebut maka mulai dipasang casing liner dengan diameter open hole 12 – 1/4” sampai kedalaman  1750  m.  Dilanjutkan  dengan  menggunakan  diameter open  hole yang  lebih kecil yaitu 9 – 5/8” sampai kedalaman 2025 m. Dan casing liner terakhir menggunakan diameter open hole 7 –7/8” sampai total kedalaman sumur 2900 m. Dengan tujuan dapat menangani loss yang  terjadi  pada section tersebut,  namun  rentang  penggunaan  udara belum  ditentukan.  Penentuan  rentang  penggunaan  udara  ini  sangat  kritikal  untuk menentukan kesuksesan hingga target kedalaman sumur.
Gambar 2. Profile Sumur
Tabel 1. Data Perhitungan Aerated Drilling

## 2. Tahapan Pencarian Penentuan Pressure window Menghitung BHCP
Perhitungan  akan  diwakili  dengan  data  sumur  trayek  12-1/4”  pada rate injeksi lumpur 600 gpm dan rate injeksi udara 500 scfm.
Perhitungan Tekanan Hidrostatik (Ph)
Ph =  0.052 x ρf x TVD =  0.052 x 8.5 x 5741.47
Ph =  2537.72 psi

## Menghitung GLR
GLR  =
=
GLR  =   0.83

## Perhitungan GLR Maximum
GLR max = (0.13369 + 0.09358 )
= (0.13369 + 0.09358 )
GLR max =  4.32
Menghitung Foam Quality
%
Perhitungan Foam Quality at Choke
Setelah di Goal Seek , perbandingannya menjadi sama :
Didapat foam quality at choke sebesar 0.66%
Perhitungan Hydraulic Diameter of Flow Path
D H = =  (12.25 - 5) x 0.0833 D H =  0.60
Menghitung Cross Sectional Area of Flow Path
A  =
=
A  =   98.17
Perhitungan Effective Viscosity (μ e ) Untuk mencari effective viscosity dapat menggunakan rumus dari (Guo, 2002). [1].
K  =  -0.15626  +  56.147  –  312.77  +  576.65  +    63.960 –  960.46 –  154.68  + 1670.2 – 937.88
=  -0.15626  +  (56.147  x  0.04)  –  (312.77  x  0.04 2 )  +  (576.65  x  0.04 3 )  +  (63.960  x 0.04 )  –  (960.46  x  0.04 5 )  –  (154.68  x  0.04 6 )  +  (1670.2  x  0.04 7 )    –  (937.88  x 0.04 8 )
K  =  1.46 n  =  0.095932 + 2.3654 – 10.467  +12.95 + 14.467  – 14.467 +  20.625
=      0.095932+  (2.3654  x  0.04)  –  (10.467  x  0.04 2 )  +  (12.955  x  0.04 3 )  +  (14.467  x 0.04 4 ) – (14.467  x  0.04 5 ) + (20.625 x 0.04 6 ) n    =   0.17
Effective foam viscosity untuk foam quality dapat diestimasikan berdasarkan consistency index K dan flow behavior index n:
=
= 1.46 x = 0.02
Menghitung Average Foam Density
64.350 lb/ft 3

## Perhitungan Foam Velocity (Vf)

## 11.20
Menghitung Friction Factor
f =
=
f =  2.96
Menghitung BHCP
Untuk mencari BHCP dapat menggunakan dari (Sun, 2003). [5].
b =
=
b =  0.0103
=
= =    0.6549
c =
=
c =   1.389
d =
=
d =   1.96 e =
=
e =  0.076
N =
=
N =   0.087
M =
=
M =   0.131
Dengan  menggunakan  fungsi Goal  Seek dengan  aplikasi Microsoft  Excel sebagai berikut :
= L 0.0103 (2537.72- 50) - x x
=  0.6549 (1 + (1.96) 2 x 0.076) 5741.47 37.61   =   31.72
Setelah di Goal Seek , perbandingannya menjadi sama : 31.72   =   31.72
Didapat BHCP setelah penambahan udara sebesar : BHCP = 2046 psi
Jadi didapat BHCP pada rate injeksi lumpur 600 gpm dan rate injeksi udara 500 scfm yaitu 2046 psi.
Tabel 2. Hasil BHCP Trayek 12 - 1/4”
Tabel 3. Hasil BHCP Trayek 9 - 5/8”
Tabel 4. Hasil BHCP Trayek 7 - 7/8”

## Menghitung ECD
= =   8,45 ppg
Tabel 5. Hasil ECD Trayek 12 - 1/4”
Tabel 6. Hasil ECD Trayek 9 - 5/8”
Tabel 7. Hasil ECD Trayek 7 - 7/8”

## Menghitung Batas Efektif
Aerated Range =  0.052 x 5 ppg x TVD =  0.052 x 5 ppg x 5741.47 ft Aerated Range =  1492.4 Psi Aerated Range =  0.052 x 7 ppg x TVD =  0.052 x 7 ppg x 5741.47 ft Aerated Range =  2089.36 psi
Tabel 8. Hasil Batasan Pressure Window

## Grafik BHCP Terhadap Qgo
Dari Grafik 1. BHCP Vs Qgo Trayek 12 – 1/4” menunjukan batasan penentuan Pressure  window pada  trayek  12  -  1/4“  pada  kedalaman  1750  meter  yaitu  dengan Aerated Range sebesar 1492.4 psi  dengan ECD 5 ppg dan 2089.36 psi  dengan ECD 7 ppg.
Dari  Grafik  2.  BHCP  Vs  Qgo  Trayek  9  –  5/8”  menunjukan  batasan  penentuan Pressure  window pada  trayek  9  –  5/8“  pada  kedalaman  2025  meter  yaitu  dengan Aerated Range sebesar 1726.92 psi dengan ECD 5 ppg dan 2417.688 psi dengan ECD 7 ppg.
Dari  Grafik  3.  BHCP  Vs  Qgo  Trayek  7  –  7/8”  menunjukan  batasan  penentuan Pressure  window pada  trayek  7  –  7/8“  pada  kedalaman  2900  meter  yaitu  dengan Aerated Range sebesar 2473.12 psi dengan ECD 5 ppg dan 3462.368 psi dengan ECD 7 ppg.

## Pembahasan
Dari Tabel 2, Tabel 5 dan grafik 1 BHCP VS Qgo Trayek 12 – 1/4” pada batasan ECD  5  pgg  dengan  BHCP  1492.4  psi  dan  7  ppg  dengan  BHCP  2089.36  psi,  dapat dilihat  perbandingan  volume  lumpur  dan  udara  yang  direkomendasikan  dapat digunakan. Pada volume lumpur 400 gpm, volume udara yang direkomendasikan yaitu 500 scfm menghasilkan BHCP sebesar 1757.61 psi dengan ECD 6.76 ppg. Pada volume lumpur  500  gpm,  volume  udara  yang  direkomendasikan  yaitu  500  scfm  menghasilkan BHCP  sebesar  1926.18  psi  dengan  ECD  6.40  ppg.  Pada  volume  lumpur  600  gpm, volume  udara  yang  direkomendasikan  yaitu  500  scfm  menghasilkan  BHCP  sebesar 2046.96 psi dengan ECD 6.81 ppg. Pada volume lumpur 700 gpm, volume udara yang direkomendasikan  yaitu  1000  scfm  menghasilkan  BHCP  sebesar  1636.72  psi  dengan ECD  5.43  ppg.  Pada  volume  lumpur  800  gpm,  volume  udara  yang  direkomendasikan yaitu 1000 scfm menghasilkan BHCP sebesar 1761.46 psi dengan ECD 5.85 ppg. Pada volume  lumpur  900  gpm,  volume  udara  yang  direkomendasikan  yaitu  1000 menghasilkan  BHCP  sebesar  1844.43  psi  dengan  ECD  6.13  ppg  dan  1500  scfm menghasilkan BHCP sebesar 1499.07 psi dengan ECD 4.97  ppg.
Dari Tabel 3, Tabel 6 dan grafik 2 BHCP VS Qgo Trayek 9 – 5/8” pada batasan ECD  5  ppg  dengan  BHCP  1726.92  psi  dan  7  ppg  dengan  BHCP  2417.688  psi,  dapat dilihat  perbandingan  volume  lumpur  dan  udara  yang  direkomendasikan  dapat digunakan. Pada volume lumpur 400 gpm, volume udara yang direkomendasikan yaitu 500 scfm menghasilkan BHCP sebesar 2123.48 psi dengan ECD 6.11 ppg. Pada volume lumpur  500  gpm,  volume  udara  yang  direkomendasikan  yaitu  500  scfm  menghasilkan BHCP  sebesar  2307.48  psi  dengan  ECD  6.64  ppg.  Pada  volume  lumpur  600  gpm, volume  udara  yang  direkomendasikan  yaitu  1000  scfm  menghasilkan  BHCP  sebesar 1845.13 psi dengan ECD 5.30 ppg. Pada volume lumpur 700 gpm, volume udara yang direkomendasikan  yaitu  1000  scfm  menghasilkan  BHCP  sebesar  1975.23  psi  dengan ECD  5.68  ppg.  Pada  volume  lumpur  800  gpm,  volume  udara  yang  direkomendasikan yaitu  1000  scfm  menghasilkan  BHCP  sebesar  2118.16  psi  dengan  ECD  6.09  ppg  dan pada 1500 scfm menghasilkan BHCP 1716.71 psi dengan ECD 4.93 ppg. Pada volume lumpur 900 gpm, volume udara yang direkomendasikan yaitu 1000 scfm menghasilkan BHCP sebesar 2223.82 psi dengan ECD 6.40 ppg dan 1500 scfm menghasilkan BHCP sebesar 1847.68 psi dengan ECD 5.31 ppg.
Dari Tabel 4, Tabel 7 dan grafik 3 BHCP VS Qgo Trayek 7 – 7/8” pada batasan ECD  5  pgg  dengan  BHCP  2473.12  psi  dan  7  ppg  dengan  BHCP  3462.368  psi,  dapat dilihat  perbandingan  volume  lumpur  dan  udara  yang  direkomendasikan  dapat digunakan. Pada volume lumpur 400 gpm, volume udara yang direkomendasikan yaitu 500 scfm menghasilkan BHCP sebesar 3357.46 psi dengan ECD 6.76 ppg. Pada volume lumpur 500 gpm, volume udara yang direkomendasikan yaitu 1000 scfm menghasilkan BHCP  sebesar  2752.83  psi  dengan  ECD  5.54  ppg.  Pada  volume  lumpur  600  gpm, volume  udara  yang  direkomendasikan  yaitu  1000  scfm  menghasilkan  BHCP  sebesar 3005.58 psi dengan ECD 6.05 ppg. Pada volume lumpur 700 gpm, volume udara yang direkomendasikan  yaitu  1000  scfm  menghasilkan  BHCP  sebesar  3157.35  psi  dengan ECD  6.43  ppg  dan  1500  scfm  menghasilkan  BHCP  sebesar  2648.72  psi  dengan  ECD 5.33  ppg.  Pada  volume  lumpur  800  gpm,  volume  udara  yang  direkomendasikan  yaitu 1000  scfm  menghasilkan  BHCP  sebesar  3336.48  psi  dengan  ECD  6.72  ppg  dan  pada 1500  scfm  menghasilkan  BHCP  2833.62  dengan  ECD  5.70  ppg.  Pada  volume  lumpur 900 gpm, volume udara yang direkomendasikan yaitu 1500 scfm menghasilkan BHCP sebesar  3022.32  psi  dengan  ECD  6.08  ppg  dan  pada  2000  scfm  menghasilkan  BHCP sebesar  2597.00  psi  dengan  ECD  5.22  ppg,  dan  pada  1000  scfm  menghasilkan  BHCP sebesar 3462.75 psi dengan ECD 6.97 ppg.

## Kesimpulan
Dari  hasil  penelitian  yang  berjudul Design  Pressure  Operating  Window pada Operasi Aerated  Drilling untuk  Sumur Geothermal ,  dapat  ditarik  kesimpulan  yaitu. Parameter yang digunakan untuk mengevaluasi pressure window pada pemboran aerasi yaitu nilai injeksi udara, nilai injeksi lumpur dan  nilai ECD.
Perbandingan volume injeksi lumpur dengan volume injeksi udara untuk aerated drilling pada sumur geothermal pada trayek 12–1/4" yang direkomendasikan berturur– turut adalah volume lumpur 400 gpm dan volume udara 500 scfm, volume lumpur 500 gpm dan volume udara 500 scfm, volume lumpur 600 gpm dan volume udara 500 scfm, volume  lumpur  700  gpm  dan  volume  udara  1000  scfm,  volume  lumpur  800  gpm  dan volume udara 1000 scfm dan volume lumpur 900 gpm dengan volume udara 1500 scfm.
Perbandingan volume injeksi lumpur dengan volume injeksi udara untuk aerated drilling pada sumur geothermal pada trayek 9–5/8” yang direkomendasikan berturur- turut adalah volume lumpur 400 gpm  dan volume udara 500 scfm,volume lumpur 500
gpm  dan  volume  udara  500  scfm,volume  lumpur  600  gpm  dan  volume  udara  1000 scfm,volume lumpur 700 gpm  dan volume udara 1000 scfm, volume lumpur 800 gpm dan  volume  udara  1000  scfm  dan  1500  scfm,serta  volume  lumpur  900  gpm  dengan volume udara 1000 scfm dan 1500 scfm.
Perbandingan volume injeksi lumpur dengan volume injeksi udara untuk aerated drilling pada  sumur  geothermal  pada  trayek  7-7/8”  yang  direkomendasikan  berturur- turut adalah volume lumpur 400 gpm dan volume udara 500 scfm, volume lumpur 500 gpm  dan  volume  udara  1000  scfm,  volume  lumpur  600  gpm  dan  volume  udara  1000 scfm,  volume  lumpur  700  gpm  dan  volume  udara  1000  scfm  dan  1500  scfm,  volume lumpur 800 gpm dan volume udara 1000 scfm dan 1500 scfm dan volume lumpur 900 gpm dengan volume udara 1000 scfm 1500 scfm dan 2000 scfm.

## BIBLIOGRAFI
Guo,  Boyun,  Ghalambor,  Ali.  2002.“ Gas  Volume Requirements  for  Underbalanced Drilling ,” PennWell, Oklahoma.
Hussain, Rabia.2002. Well Engineering & Construction . Iran.
Putra,  I  Made  Budi  Kesuma.2008.  “ Drilling Practice  With  Aerated  Drilling  Fluid: Indonesian and Icelandic Geothermal  Field ,” United Nation University, Iceland, hal.1-7.
Saptadji, Neni Miryani.2009. Teknik Panas Bumi . ITB, Bandung.
Sun,  Kai.2003,  “ Pressure  Requirements  in  Foam Drilling ,”  SPE,  University  of Louisiana, Lafayette, hal. 1-6.