Paper SPE nomor 00002384 Tahun 1970.

(Lupa Judulnya, asal publish hehe)

Pada paper ini akan menjawab permasalahan tentang bagaimana mengetahui properti dari lumpur pemboran pada tekanan dan temperatur yang tinggi. Tehnik yang dikembangkan oleh Fann Consistometer model 5S-TDL ini mampu membaca equivalen viskositas fluida pada suhu sampai 500 F dan tekanan 20.000 Psi.

Alat ini memiliki gaya magnetik yang konstan untuk memutarkan bob sebagai inti dari prinsip konsistometer. Gaya magnetik ini menimbulkan suhu tambahan pada sample. Padahal putaran bob tergantung dari jenis fluidanya sehingga pada fluida yang rendah viskositasnya, tingkat errornya sangat besar.

Oleh karena itu perlu dilakukan suatu pengkalibrasian dengan menggunakan tap water dan silikon minyak yang sudah diketahui viskositasnya, yaitu 200 cP. Pengkalibrasian ini untuk membaca viskositas dari newtonian fluida atau non newtonian fluida dalam satuan centipoise. Rentang besar viskositas yang terbaca bisa sampai 2000 cP.

Setelah dilakukan kalibrasi, barulah kita uji sampel lumpur. Awalnya dicatat terlebih dahulu viskositas ekuivalen pada suhu dan tekanan ruangan. Setelah itu menjalankan alat dan menjaga sample pada suhu konstan walaupun tekanannya dari 1000 psi secara bertahap perlahan lahan dinaikkan. Setelah tekanan maksimum yang diinginkan sudah tercapai barulah menaikkan suhu yang dijaga tadi. Begitu seterusnya sampai temperatur yang diinginkan.

Sebagai perbandingan dengan konsistometer yang lama, jika suhu dinaikkan maka viskositas fluida akan berkurang. Viskositas yang berkurang ini akan menimbulkan galat yang besar karena disebabkan oleh beberapa faktor. Faktor utama karena bob akan memutar lebih cepat sehingga tercapainya aliran turbulen. Kondisi ini perlu koreksi terhadap energi kinetik yang terjadi.

Alasan lain adalah ketika bob memutar dengan cepat, seharusnya viskositas minyak silikon tidak berubah karena sifatnya newtonian fluida yang tidak dipengaruhi shear rate. Shear rate kali ini disebabkan oleh percepatan bob. Namun kenyataannya berubah.

Pengaruh tekanan pada viskositas dari  minyak silikon yang berbeda pada suhu 100 F dipelajari pada gambar 3.

Pengaruh suhu terhadap viskositas lumpur A pada berbagai tekanan ditunjukkan gambar 4. Apparent viscosity fluida tersebut diukur pada suhu yang berbeda di dalam Fann 50 dengan kondisi tekanan 800 psi dan shear rate 511/sec. Pengaruh tekanan terhadap ekuivalen viskositas sangat jelas tergambar pada viskositas yang rendah. gradien penurunan ekuivalen viskositas menurun seiring naiknya suhu pada tekanan konstan. Akan tetapi jika tekanan dinaikkan maka gradien ekuivalen viskositas akan lambat turun.

Selanjutnya menguji fluida B yang hasilnya tergambar pada gambar 5. Pada suhu 400 F, bukan suhu yang mempengaruhi ekuivalen viskositas secara signifikan akan tetapi tekanan.

fluida C dan D masing masing memiliki densitas 10.5 ppg dan 18,9 ppg. Gambar 6 menunjukkan pengaurh tekanan pada berbagai suhu pada fluida C. Pada suhu 150 F, terdapat 5 trend yang cenderung naik. Disini dapat dijelaskan bahwa trend akan semakin linear pada suhu dan tekanan yang tinggi. Gambar 7 untuk fluida C adalah hasil crosspolt gambar 6.

Gambar 8 untuk fluida D menunjukkan pengaruh dari berbagai suhu terhadap viskositas ekuivalen pada tekanan tertentu. Gambar 9 menunjukkan hubungan antara kedalaman dan viskositas ekuivalent yang diplot untuk fluida D pada sumur yang disimulasi. Gambar ini berasal dari gambar 8 dengan tekanan mud sebesar 18.9 ppg dan diasumsikan geotermal gradien sebesar 2,2 F/ 100 ft.

viskositas yang didapat dari lumpur D yang dicampuri campuran asam akan menjadi lumpur E. Kondisi ini bisa kita bandingkan hubungan antara viskositas ekuivalen dengan suhu yang dapat lihat pada gambar 10.  suhu dimana lumpur mencapai tekanan minimum memiliki kenaikan kira kira 325 F setelah rekondisi. Begitu pula dengan apa yang terjadi pada gambar 11. Bandingkan gambar 9 dan gambar 11 yang memperlihatkan bahwa fluida E mulai mengeras di kedalaman yang lebih dalam daripada fluida D. Fluida E juga memperlihatkan lebih banyak nilai ekuivalen viskositas yang lebih rendah dibandingkan fluida D pada berbagai suhu dan tekanan yang diuji.

WBM dengan 9 ppg disiapkan di dalam laboratorium tanpa mengandung meteri pemberat. Selanjutnya dilakukan pengujian apparent viskositas dan ekuivalen viskositas. Fluida ini dinotasilkan F pada gambar 12 yang memperlihatkan sebuah plot viskositas apparetn pada shear rate yang tetap di 511 /detik dan 800 psi. Apparent viskositas meningkat dengan kenaikan suhu sampai 250 F, namun tidak ada perubahan hingga 300 F dan akhirnya menurun. Hiller juga menunjukan sebuah peningkatan viskositas apparent dari lumpur pemboran dengan kenaikan suhu sampai 350 F. Suhu dimana mulainya penurunan viskositas tergantung  pada komposisi fluida dan shear rate. viskositas ekuivalen yang ditunjukkan oleh gambar 12 dan pada tekanan yang diujikan memperlihatkan bahwa tidak ada perubahan hingga suhu 250 F. akan tetapi setelah 250 F, nilai yang lebih besar  hingga 350 F dari ekuivalen viskositas terjadi jika tekanan naik. Setelah 350 F, viksoitas ekuivalen menunjukan penurunan yang tajam meskipun nilaiviskositas ekuivalen jika dibandingkan lebih besar pada tekanan yang lebih tinggi. Kenaikan viskositas ekuivalen pada tekanan tinggi dan suhu tetap ( diatas 250 F) akan menyebabkan efek gel dari clay. Annis menyimpulkan bahwa setiap kenaikan gel strength maka terjadi kenaikan suhu pada suspensi bentonite. Ini terlihat seperti proses pembentuk gel yang disebabkan oleh penambahan tekanan.

Fluida F di campur dengan 5 lb./bbl campuran kimia (yang didominasi chrome lignosulfonat) dan selanjutnya dilakukan percobaan uji viskositas ekuivalen dan apparent viskositas. Campuran ini dinotasikan dengan fluida G yang karakternya tergambar pada gambar 13. Setelah penambahan campuran kimia, fluida F akan mengalami penurunan viskositas ekuivalen dan viskositas apparent pada suhu yang rendah. Walaupun demikian, pada suhu yang lebih tinggi, pengaruh tekanan juga akan sangat berpengaruh.

gambar 14 memperlihatkan plot viskositas ekuivalen vs tekanan pada berbagai suhu dari lumpur pemboran H. Fluida H adalah WBM  yang memiliki densitas 18,4 ppg. viskositas ekuivalen dari fluida H pada suhu yang berbeda tidak dipengaruhi tekanan seperti fluida A, B, C, D, dan E. Pada suhu 80 F , Tekanan tidak akan mempengaruhi viskositas ekuivalen.  Pada suhu yang tinggi, ada sebuah kenaikan viskositas ekuivalen seiring naiknya tekanan. Kenaikan ini disebabkan struktur dari gel yang terbentuk. Gambar 15 adalah hasil crossplot dari gambar 14 dan terlihat disana di atas 400 F, fluida menjadi gel secara drastis.

Gambar 16 memperlihatkan kedalaman vs viskositas ekuivalen untuk fluida H pada kondisi pemboran. viskositas ekuivalen yang digunakan pada gambar 16 didapat dari gambar 15 pada kedalaman yang berbeda. Untuk gradien suhu 2,2 F/100 ft, proses pengerasan berawal pada kedalaman 14000 ft dan untuk 1,7 F/100 ft, pengerasan terjadi pada kedalaman dibawah 18000 ft.

Summary

Dengan menggunakan modified Konsistometer maka kita akan mendapatkan informasi yang lebih banyak tentang kelakuan aliran dari fluida pemboran. Hal ini dibuktikan adanya pengaruh tekanan dan suhu dalam proses mulai terbentuknya pengentalan, proses pengentalan, hingga akhirnya menjadi gel dan sulit untuk mengalir. Pengukuran viskositas ekuivalen dipengaruhi arus pada kumparan, berat, ukuran, dan bentuk dari bob yang digunakan. Jika arus pada kumparan meningkat atau berat dari bob berkurang, lumpur  akan semakin mudah menjadi gel pada suhu dan tekanan yang lebih tinggi.

Hasil studi ini membandingkan modifief Fann konsistometer dengan Fann model 50 yang hasilnya adalah mirip dan memiliki kesamaan trend di dalam kelakuan dari fluida berkonsistensi tinggi.

Kesimpulan

  1. Keseluruhan grafik dari viskositas ekuivalen pada suhu dan tekanan yang berbeda telah didapat dengan menguji satu sample. Pengujian dengan banyak sample akan lebih melibatkan banyak prosedur dan lebih lama.
  2. Dengan modifikasi dari konsistometer dan metoda pengkalibrasian, maka hal ini memungkinkan bagi kita untuk mendapatkan nilai bacaan viskositas yang lebih akurat yang kali ini untuk fluida newtonian (minyak silikon) pada harga viskositas yeng lebih tinggi dari 25 cP, dengan cara demikian, kita menghasilkan suatu korelasi untuk pengujian selanjutnya.
  3. Data yang ditampilkan didukung oleh pernyataan berikut ini : a) kesamaan trend untuk data yang didapat dari fluida unweighted dengan harga konsistensi yang tinggi ketika dites menggunakan modified Fann consistometer dan Fann viscometer model 50. b) Untuk lumpur invert emulsion, viskositas ekuivalen berbeda karena pengaruh tekanan yang signifikan pada suhu yang rendah. c) viskositas ekuivalen dari WBM pada umumnya lebih kecil pengaruhnya oleh suhu dan tekanan dibandingkan invert emulsion. d) Pengaruh tekanan pada viskositas ekuivalen dari WBM tergantung komposisi dan suhu sistem. e) campuran kimia yang mengandung chrome lignosulfonate mengurangi efek suhu dan tekanan bagi viskositas ekuivalen dari WBM.

There are no comments on this post.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: