Penyemenan pada sumur pemboran adalah suatu proses pencampuran (mixing) dan pendesakan (displacement) bubur semen (slurry) melalui casing sehingga mengalir ke atas melewati annulus di belakang casing sehingga casing terikat ke formasi . Pada umumnya penyemenan bertujuan untuk melekatkan casing pada dinding lubang bor, melindungi casing dari masalah-masalah mekanis sewaktu pemboran berlangsung (seperti torsi yang tinggi dan lain-lain), melindungi casing dari fluida formasi yang bersifat korosif dan untuk memisahkan zona yang lain di belakang casing. Penyemenan merupakan faktor yang paling penting dalam operasi pemboran sehingga dapat mereduksi kemungkinan-kemungkinan permasalahan secara mekanis sewaktu melakukan pemboran pada trayek selanjutnya.

Menurut alasan dan tujuannya,penyemenan dapat dibagi menjadi dua yaitu: Primary cementing (penyemenan utama) dan secondary cementing (penyemenan yang kedua atau perbaikan). Primary cementing adalah adalah proses penyemanan yang dilakukan pertama kali setelah casing di turunkan ke dalam lubang bor. Sedangkan secondary cementing adalah penyemenan yang dilakukan dikarenakan tidak sempurnanya penyemenan pertama (gagal).

Macam-Macam Sistem Primary Cementing

Terdapat beberapa sistem dalam penyemenan utama, dan itu semua tegantung dari kondisi dan jenis casing yang akan disemen.

3.2.1 Penyemenan Poor Boy

Yaitu penyemenan dengan menggunakan Tubing sebagai pengantar Cement Slurry kedalam lubang sumur, biasanya dipakai untuk penyemenan Stove Pipe dan Conductor Casing .Pada Stove Pipe dengan memasang Pipa Tubing pada annulus lubang yang pertama dibor dengan Stove Pipe, sedangkan untuk Conductor Casing dengan memasukkan Pipa Tubing kedalam Casing dan digantung dengan Cementing Head.

3.2.2. Penyemenan Dengan Stinger

Yaitu penyemenan dengan menggunakan Stinger dan Drill Pipe (DP), sedangkan Shoe yang dipakai adalah Duplex Shoe. Biasanya dipakai untuk penyemanan Conductor Casing karena Casing ini memiliki ukuran diameter besar sehingga dengan system ini diperlukan volume displace sedikit ( sepanjang DP) dan waktunya lebih cepat

3.2.3 Penyemenan Perkins

Yaitu penyemenan dengan menggunakan Bottom dan Top Plug,pada ujung Casing dipasang Float Shoe dan Float Collar, sedangkan pada puncak Casing dipasang Plug Container/Cementing Head. Biasanya untuk penyemanan Surface,Intermediate dan Production Casing.

3.2.4 Penyemenan Multi Stage

Yaitu penyemenan Casing dalam satu trayek dilakukan lebih dari satu kali dengan cara bertahap/bertingkat, menggunakan peralatan khusus yaitu DSCC, Plugs khusus, dan Float Collar khusus. Pertimbangan dilakukan penyemenan Multi Stage adalah Casing yang disemen panjang dan atau adanya zona loss pada lubang sumur tersebut. Biasanya untuk penyemenan Intermediate dan Production Casing.

3.3 Fungsi Semen

Penyemenan adalah proses pendorongan bubur semen ke dalam casing dan naik ke annulus yang kemudian didiamkan sampai semen tersebut mengeras hingga mempunyai sifat melekat baik terhadap casing maupiun formasi.

Secara lebih spesifik, fungsi penyemenan dalam suatu pemboran adalah :

v Melindungi casing / liner dari tekanan yang dating dari bagian luar casing yang dapat menimbulkan collapse (mengkerut)

v Mencegah adanya migrasi fluida yang tidak diinginkan dari satu formasi ke formasi yang lain.

v Melindungi casing dari fluida yang bersifat korosif

Untuk memenuhi Fungsi-fungsi tersebut di atas, maka semen pemboran harus memenuhi beberapa syarat :

v Semen setelah ditempatkan harus mempunyai kekuatan atau strength yang cukup besar dalam waktu tertentu

v Semen harus memberikan daya ikat casing dengan formasi yang cukup baik.

v Semen tidak boleh terkontaminasi dengan fluida formasi ataupun dengan fluida pendorong

v Semen harus impermeable (permeabilitas harus nol)

3.4 Komposisi Kimia Pembuatan Semen

Semen yang digunakan dalam industry perminyakan adalah semen Portland, kemudian dikembangkan oleh joseph aspdin tahun 1824. Disebut Portland karena asal mula bahannya berasal dari pulau Portland Inggris. Semen ini termasuk semen hidrolis dalam arti akan mengeras apabila bertemu atau bercampur dengan air. Semen Portland mempunyai 4 komponen mineral utama, yaitu :

v Tricalcium silicate (3CaO SiO­2 )

Dinotasikan sebagai C3S yang dihasilkan dari kombinasi CaO dan SiO2 da merupakan komponen terbanyak dalam Portland semen, sekitar 40-45% untuk semen yang lambat proses pengerasannya, dan 60-65% untuk semen yang cepat proses pengerasannya. Komposisi ini memberikan strength yang terbesar pada awal pengerasan.

v Dicalcium Silicate (2CaO SiO2)

Dinotasikan sebagai C2S yang juga dihasilkan dari kombinasi CaO dan SiO2, memberi pengaruh terhadap strength semen akhir. C2S menghidrasi sangat lambat sehingga tidak berpengaruh dengan setting time semen, tetapi sangat berpengaruh dalam kekuatan semen lanjut dan kadarnya tidak lebih dari 20%.

v Tricalcium Aluminate (3CaO Al2 O3 )

Dinotasikan sebagai C3A yang terbentuk dari reaksi CaO dan AL2O3 kadarnya 15% untuk high early Strength dan 3% untuk terhadap kandungan sulfate, namun berpengaruh terhadap rheologi suspense dan membantu proses pengerasan awal semen.

v Tetracalcium Aluminoferrite (4CaO AL2O3 Fe2o3)

Dinotasikan sebagai C3AF yang terbentuk dari reaksi CaO2Al2O3 dan Fe2O3. Kadarnya tidak boleh lebih dari 24% untuk semen yang tahan terhadap kandungan sulfate tinggi. Penambahan oksida besi yang berlebihan akan menaikan kadar C4AF dan menurunkan kadar C3A dan menurunkan panas hasil reaksi /hidrasi C2S dan C3S.

3.5 Klasifikasi Semen

API telah melakukan pengklasifikasian semen kedalam beberapa kelas guna mempermudah pemilihan dan penggolongan semen yang akan digunakan, pengklasifikasian ini berdasarkan pada kondisi sumur, temperature, tekanan dan kandungan yang terdapat pada fluida formasi.

Klasifikasi semen yang dilakukan API terdiri dari:

v Kelas A

Semen kelas A ini digunakan dari kedalaman 0 (permukaan) sampai 6.000 ft. semen ini terdapat dalam tipe biasa (ordinary type) saja, dan mirip dengan semen ASTM C-150 tipe I.

v Kelas B

Semen kelas B digunakan dari kedalaman 0 sampai 6.000 ft, dan tersedia dalam jenis yang tahan terhadap kandungan sulfat menengah dan tinggi (moderate dan high sulfate resistant)

v Kelas C

Semen kelas C digunakan dari kedalaman 0 sampai 6.000 ft, dan mempunyai sifat high-early strength (proses pengerasannya cepat) semen ini tersedia dalam jenis moderate dan high sulfate resistant.

v Kelas D

Semen kelas D digunakan untuk kedalaman dari 6.000 ft sampai 12.000 ft, dan untuk kondisi sumur yang mempunyai tekanan dan temperature tinggi. Semen ini tersedia juga dalam jenis moderate dan high sulfate resistant

v Kelas E

Semen kelas E digunakan untuk kedalaman dari 6.000 ft sampai 14.000 ft, dan untuk kondisi sumur yang mempunyai tekanan dan temperature tinggi. Semen ini tersedia juga dalam jenis moderate dan high sulfate resistant

v Kelas F

Semen kelas E digunakan untuk kedalaman dari 10.000 ft sampai 16.000 ft, dan untuk kondisi sumur yang mempunyai tekanan dan temperature tinggi. Semen ini tersedia dalam jenis high sulfate resistant.

v Kelas G

Semen kelas G digunakan dari kedalaman 0 sampai 8.000 ft, dan merupakan semen dasar. Bila ditambahkan retarder semen ini dapat dipakai untuk sumur

 OFF SHORE RIG, terbagi atas 6 (enam) kategori, yaitu  :

1. SWAMP BARGE RIG, 

Rig ini merupakan jenis rig laut yang beroperasi untuk kedalaman antara 7-15 feet (laut dangkal) dan pada umumnya dipakai untuk daerah rawa ataupun sungai.  Pengoperasian Rig jenis ini iyakni dengan mengisi “ballast tank” menggunakan air agar posisinya tenggelam dan duduk didasar laut dan “spud can” juga menancap di dasar laut.  Agar terhindar dari resiko terjadinya pergeseran “ballast tank” akibat adanya arus laut yang kuat, maka “ballast tank” harus diikat pada tiang yg sudah dipersiapkan.  Kesalahan akibat ketidakstabilan posisi dan terjadi pergeseran pada Rig, maka akan sangat beresiko terutama pada sumur ; 

2. TENDER BARGE RIG,

jenis Rig ini sama dengan jenis SWAMP BARGE, perbedaannya terdapat pada kedalaman diatas 10 – 30  meter ;

3. JACK UP RIG,

Rig jenis ini yang banyak digunakan pada pengeboran lepas pantai dengan kedalaman operasi 15 – 250 feet.  Rig ini memiliki badan rig atau sering disebut platform.  Platform ini berdiri diatas permukaan air, yang ditopang oleh kaki-kaki (biasanya terdiri dari 3 atau 4 kaki) yang terbuat dari baja. Saat dioperasikan, kaki-kaki baja tersebut berpijak pada dasar laut.   Setelah itu platform tersebut kemudian diangkat keatas permukaan air.  Saat mobilisasi, maka kaki-kaki baja tersebut kemudian diangkat, sehingga badan rig (platform) tersebut mengapung diatas permukaan air. Saat terapung, maka plaform dapat mudah dimobilisasi dengan cara ditarik menggunakan kapal jenis tug boat.  Rig jenis ini bisa dipakai untuk melakukan pengeboran sumur-sumur eksplorasi

4. DRILLING JACKET,

jenis Rig ini lebih sering digunakan pada permukaan laut dangkal dan tenang. Serta dapat dikombinasi dengan jenis rig lainnya ;

5. SUBMERSIBLE RIG,

Rig jenis ini adalah jenis yang mengapung dan memiliki hull pada platform-nya.  Untuk menjaga kestabilan posisi yang diinginkan, maka Rig ini dilengkapi dengan jangkar yang disangkutkan didasar laut.  Selain itu peralatan pendukung berupa baling-baling yang berada disekelilingnya serta sistem keseimbangan (ballast control system) yang berfungsi untuk mengatur keseimbangan dan atau posisi agar  selalu berada diatas permukaan air.  Dengan struktur tersebut, maka Rig jenis ini sering digunakan pada lokasi laut dalam yang memiliki ombak besar dan sanggup menjangkau permukaan dasar laut.  Kedalaman pengoperasiannya diatas 250 feet ;

6. DRILL SHIP RIG,

Rig jenis ini banyak digunakan untuk melakukan pengeboran pada kedalaman lebih dari 3000 meter. Rig ini ditempatkan diatas kapal laut sehingga mendukung untuk mobilitas tinggi dan sanggup beroperasi pada lokasi yang jauh dari daratan.  Penempatan tower  berada diatas kapal yang pada bagian bawah kapal dalam kkondisi terbuka ke laut.

Apa itu koloid ?

 berasal dari bahasa Yunani yang berarti lem, karena dahulu koloid dianggap mirip lem. Klasifikasi koloid yang pertama diajukan oleh Von Weimar dan Ostwald, istilah sistem terdispersi diperkenalkan, dan ukuran partikel digunakan sebagai faktor utama dalam klasifikasi dan karakterisasi koloid.

Koloid adalah zat yang terdiri atas medium homogen dan partikel yang terdispersi di dalamnya. Namun, tidak semua sistem terdispersi merupakan koloid. Menurut Lumi Staudinger, semua koloid dapat digolongkan menjadi koloid molekuler dan koloid asosiasi (miselar). Partikel koloid molekuler adalah makromolekul tunggal, dan strukturnya kurang lebih sama dengan struktur molekul kecil, yaitu atom-atom terikat oleh ikatan kimia sejati.

 Contoh: tepung, 

koloid asosiasi agak berbeda. Partikel koloid miselar bukan molekul besar tetapi agregat dari banyak molekul kecil atau kelompok atom yang terikat oleh ikatan sekunder, seperti kohesi atau gaya van der Waals.

      Emulsi adalah sistem dua fase, yang salah satu cairannya terdispersi dalam cairan yang lain, dalam bentuk tetesan kecil. Jika minyak yang merupakan fase terdispersi dan larutan air merupakan fase pembawa, sistem ini disebut emulsi minyak dalam air. Sebaliknya, jika air atau larutan air yang merupakan fase terdispersi dan minyak atau bahan seperti minyak sebagai fase pembawa, sistem ini disebut emulsi air dalam minyak. Emulsi dapat distabilkan dengan penambahan bahan pengemulsi yang mencegah koalesensi, yaitu penyatuan tetesan kecil menjadi tetesan besardan akhirnya menjadi suatu fase tunggal yang memisah (Anonim, 1995). Emulsi merupakan preparat farmasi yang terdiri 2 atau lebih zat cair yang sebetulnya tidak dapat bercampur (immicible) biasanya air dengan minyak lemak. Salah satu dari zat cair tersebut tersebar berbentuk butiran-butiran kecil kedalam zat cair yang lain distabilkan dengan zat pengemulsi (emulgator/emulsifiying/surfactan). Sedang menurut Farmakope Indonesia edisi ke III, emulsi merupakan sediaan yang mengandung bahan obat cair atau larutan obat terdispersi dalam cairan pembawa distabilkan dengan zat pengemulsi atau surfactan yang cocok. 

Emulsi merupakan system koloid yang partikel terdispersi dan medium pendispersinya sama-sama cair. Ditinjau dari segi kepolaran, emulsi merupakan campuran cairan polar dan cairan non polar. Molekul dikatakan bersifat nonpolar jika distribusi rapatan elektron dalam molekul tersebar secara merata. Sebaliknya, molekul dikatakan bersifat polar jika distribusi rapatan elektron tidak merata, sehingga ada sisi molekul yang distribusi rapatan elektronnya lebih besar, sementara sisi lainnya lebih rendah. Sisi yang rapatan elektronnya lebih besar menjadi lebih negatif, sedangkan sisi lainnya menjadi lebih positif. Dengan kata lain, molekul polar menpunyai dwikutub karena pusat muatan atau pol positif terpisah dari muatan atau pol negatif. Suatu molekul akan bersifat polar jika memenuhi dua syarat berikut.

a. Ikatan dalam molekul besifat polar. Secara umum, ikatan antaratom yang berbeda dapat dianggap polar.
b. Bentuk melekul tidak semetris, sehingga pusat muatan positif tidak berimpit dengan pusat muatan negatif.
Contoh :
NH₃ ikatan N-H dalam molekul NH₃ bersifat polar, dengan atom nitrogen bermuatan negatif (keelektronegatifan nitrogen lebih besar daripada hidrogen).
CH₄ ikatan C-H bersifat polar. Akan tetapi, karena bentuk molekul CH₄simetris (tetrahedron), pusat muatan positif berimpit dengan muatan negatif. Jadi, molekul CH₄ bersifat polar.

Bagaimana air dan minyak dapat bercampur membentuk emulsi cair ?  Hal ini dapat dilakukan dengan menambahkan suatu pengemulsi (emulgator). Oleh karena kebanyakan emulsi berupa dispersi minyak dalam air atau dispersi air dalam minyak, maka zat pengemulsi tersebut harus dapat larut baik dalam air maupun dalam minyak. Contoh zat pengemulsi tersebut adalah senyawa organik yang memiliki gugus polar dan non polar. Bagian non polar akan berinteraksi dengan minyak atau mengelilingi partikel-partikel minyak. Sedangkan bagian polar akan berinteraksi dengan air. Jika bagian polar ini terionisasi menjadi bermuatan negatif. Muatan negatif ini  menyebabkan partikel-partikel minyak saling tolak menolak dan tidak akan bergabung. Dengan kata lain, emulsi menjadi stabil.

Apa itu tegangan antar muka ?
tegangan antar muka adalah gaya persatuan panjang yang terdapat pada antarmuka dua fase cair yang tidak bercampur.
Dalam emulsi tegangan antar muka mempengaruhi terjadinya emulsi, semakin kecil tegangan antar muka semakin besar emulsi itu terjadi.

Apa itu tegangan permukaan ?
Tegangan permukaan adalah gaya persatuan panjang yang harus dikerjakan untuk mengimbangi gaya tarik ke dalam oleh cairan

Sistem Pemutar merupakan sistem yang berfungsi untuk memutar rangkaian pipa bor dan memberikan beban pada bagian atas pada pahat pada saat pemboranberlangsung. Sistem pemutar terdiri dari tiga sub-komponen utama, yaitu:

1.       Peralatan putar (rotary assembly)

2.       Rangkaian pipa bor

3.       Mata bor atau pahat (bit)

1.       Peralatan Putar

      Peralatan putar ditempatkan pada lantai bor di bawah crown block dan diatas lubang. Peralatan putar terdiri dari Meja putar, Master bushing, Kelly bushing, dan Rotary Slip.

a.  Meja putar
           Meja putar (rotary table) berfungsi untuk :
     • Meneruskan gaya putar dari drawwork ke rangkaian pipa bor melalui kelly bushing dan kelly.
     • Menahan pipa bor dalam lubang pada saat penyambungan atau pelepasan pipa bor dilakukan.

Tenaga dari prime mover disalurkan ke rotary table dengan dua cara, yaitu :
• Dengan menggunakan rantai melalui drawwork.
• Langsung dari prime mover dengan belt.

b.  Master bushing
      Master bushing merupakan bagian dari rotary table yang berfungsi sebagai kedudukan kelly             bushing atau rotary slip.

c.  Kelly bushing

           Kelly bushing berfungsi untuk meneruskan tenaga putardari rotary table ke rangkaian pipa bor selama operasi pemboran berlangsung.

d.  Rotary Slip
      Rotary slip akan berfungsi sebagai penggantung rangkaian pipa bor pada saat dilakukan penyambungan ataupun pelepasan bagian rangkaian pipa bor. Pemasangannya dilakukan dengan cara memasukkannya ke dalam master bushing.

2.      Rangkaian pipa bor

      Rangkaian pipa bor merupakan suatu rangkaian yang menghubungkan antara swivel dan mata bor, dan berfungsi untuk:

1.       Menaik turunkan mata bor

2.       Memberikan beban di atas pahat untuk penembusan

3.       Meneruskan putaran ke mata bor

4.       Menyalurkan fluida pemboran yang bertekanan ke mata bor

Rangakaian pipa bor terdiri  dari Swivel, Kelly, Drill Pipe, dan Drill Collar

1.       Swivel

Berfungsi untuk:

§  Memberikan kebebasan rangkaian pipa bor  untuk berputar

§  Memberikan perpaduan gerak vertikal dengan gerak berputar  dapat bekerja bersama-sama

§  Sebagai penghubung antara rotary hose dengan Kelly

2.       Kelly

      Kelly merupakan rangkaian pipa bor dengan irisan luar berbentuk segitiga (triangular), segi empat (square), dan segi enam (hexagonal). Kelly dimasukkan kedalam Kelly bushing, yang berfungsi untuk menruskan gaya putar dari rotary table ke Kelly kemudian diteruskan ke seluruh rangkaian pipa bor.

3.       Drill Pipe

      Merupakan bagian dari rangkaian pipa bor yang panjangnya tergantung dari kedalaman pemboran, sehingga biasanya berjumlah paling banyak umtuk mencapai kedalaman lubang bor yang di inginkan. Fungsi utam Drill Pipe, yaitu:

§  Menghubungkan Kelly terhadap Drill Collar

§  Meneruskan aliran lumpur bor dari swivel ke mata bor

§  Memberikan panjang rangkaian bor, untuk menembus formasi yang lebig dalam

§  Memungkinkan naik turunnya rangkaian pipa dan mata bor

§  Meneruskan putaran dari meja putar ke mata bor

§   

4.       Drill Collar

      Drill Collar mempunyai bentuk seperti Drill Pipe, akan tetapi diameter dalamnya lebih kecil dan diameter luarnya sama dengan diameter luar dari tool joint drill pipe. Fungsi dari Drill Collar yaitu:

§  Sebagai pemberat sehingga rangkaian pipa bor tetap dalam kondisi tegang untuk menahan gaya yang menyebabkan terjadinya pembelokan lubang selama pemboran berlangsung.

§  Membuat agar putaran rangkaian bor stabil.

§   

§  Memperkuat bagian bawah dari rangkaian pipa bor agar mampu menahan adanya gaya puntiran.

3.      Mata Bor (Bit)

      Mata bor merupakan ujung paling bawah dari rangkaian pipa bor yang secara langsung bersentuhan dengan lapisan formasi. Mata bor berfungsi untuk mengahancurkan batuan dan menembus lapisan formasi sampai kedalaman yang diinginkan.

Berdasarkan fungsinya mata bor diklasifikasikan menjadi tiga jenis, yaitu:

1.       Drag Bit

Drag bit tidak mempunyai roda-roda yang dapat bergerak dan membor dengan gaya keruk dari bladenya. Bit jenis ini biasanya digunakan pada formasi lunak dan plastic

2.       Roller Cone

Merupakan bit yang mempunyai kerucut (cone) yang dapat berputar untuk menghancurkan batuan.

3.       Diamond Bit

Pengeboran dengan menggunakan diamond bit sifatnya bukan penggalian, tetapi berprinsip pada proses penggoresan dari butir-butir intan yang dipasang pada matriks besi sehingga laju pemboran yang terjadi adlah lambat. Pemakaian intan dipertimbangkan karena intan zat padat yang paling keras dan abrasif, dan pada prakteknya pemakaian diamond bit pada operasi pemboranmempunyai umur yang relatif panjang (awet) sehingga mengurangi frekuensi round dengan demikian akan mengurangi biaya pemboran.