Fluida pengeboran

Dalam teknik geoteknologi, fluida pengeboran(Ing. drilling mud) digunakan untuk membantu membuat lubang bor ke dalam perut bumi. Fluida pengeboran selain sering digunakan ketika membor sumur minyak bumi dan gas alam serta pada rig pengeboran eksplorasi, juga digunakan pada pengeboran yang lebih sederhana, seperti sumur mata air. Fluida pengeboran yang berupa cairan sering disebut lumpur pemboran. Fluida pengeboran dikelompokkan menjadi tiga kategori utama, yakni lumpur berbasis air (yang dapat berupa terdispersi dan non-dispersi), lumpur berbasis minyak dan fluida bergas, yang mencakupi berbagai jenis gas dapat digunakan.

Fungsi utama dari fluida pengeboran adalah antara lain menyediakan tekanan hidrostatik untuk menghindari masuknya fluida formasi kedalam lubang sumur, menjaga agar mata pahat/bit tetap dingin dan bersih ketika mengebor, mengangkat keluar serpihan bor, dan mengapungkan serpihan bor tersebut ketika pengeboran sedang dihentikan dan ketika susunan alat pemboran dimasuk/keluarkan dari lubang bor. Fluida pengeboran yang digunakan untuk kerja tertentu diseleksi untuk menghindari kerusakan formasi dan untuk membatasi terjadinya korosi.

Tiga faktor yang berkontribusi kepada ketidakstabilan performa fluida pengeboran adalah perubahan kekentalan/viskositas fluida tersebut, perubahan densitasnya serta perubahan pH-nya alias kadar keasamannya.

Banyak terdapat tipe fluida yang digunakan dalam kerja sehari-hari. Beberapa sumur tertentu membutuhkan tipe yang berbeda-beda untuk bagian-bagian yang berbeda pula atau beberapa tipe dicampur dengan tipe lain. Tipe-tipe fluida yang beragam ini umumnya tergolong ke dalam beberapa kategori besar.

• Udara: Udara yang termampatkan dipompakan melalui ruang annularnya lubang bor atau melalui rangkaian bornya itu sendiri.
• Udara/air: Sama seperti di atas, hanya saja air ditambahkan untuk memperbesar viskositas, menyiram lubangnya, menambahkan pendinginan, dan/atau mengontrol debu.
• Udara/polimer: Suatu zat kimia yang sirumuskan secara khusus, yang biasanya dirujuk sebagai sejenis polimer, ditambahkan kedalam campuran air & udara untuk menghasilkan kondisi tertentu. Agen pembusa adalah contoh polimer tersebut.
• Air: Terkadang air digunakan secara tersendiri saja.
• Lumpur Berbasis Air (LBA, Ing. WBM): Sistem lumpur berbasis air yang paling sederhana dimulai dengan air yang kemudian ditambahkan lempung dan aditif-aditif lainnya menjadi suatu campuran homogen. Lempung (atau 'shale' istiliahnya dalam bentuk batuan) biasanya merupakan gabungan dari lempung yang asli terdapat di air ketika mengebor, atau lempung tipe tertentu yang diproses dan dijual sebagai zat aditif untuk sistem LBA. Yang paling sering digunakan dari lempung-lempung ini adalah bentonit, yang di lapangan minyak disebut "gel" (baca: jel). Dinamakan gel kemungkinan dari fakta bahwa ketika dipompakan tampak encer, sementara jika pompa dimatikan justru terlihat seperti "gel" yang susah mengalir. Ketika gaya pemompaan yang mencukupi diaplikasikan ke gel tersebut, gelnya kembali mengalir dan menjadi encer. Banyak zat kimia lain (cth. kalium/potassium format) yang ditambahkan ke sistem LBA untuk mencapai efek yang beragam, termasuk: kontrol viskositas, stabilitas lempung, peningkatan rate of penetration bor, pendinginan dan pelumas peralatan.
• Lumpur Berbasis Minyak (LBM, Ing. OBM): Lumpur berbasis minyak dapat berupa lumpur yang bahan dasarnya produk minyak bumi seperti diesel. Lumpur berbasis minyak digunakan untuk keperluan yang banyak, seperti sifat pelumasannya yang lebih tinggi, penghambatan lempung yang lebih tinggi, serta kemampuan pembersihan yang lebih baik dengan viskositas yang lebih rendah. Lumpur berbasis minyak juga tahan terhadap suhu yang lebih tinggi tanpa jadi terurai. Penggunaan lumpur ini memiliki bahan pertimbangan khusus, yaitu mencakupi biaya, pertimbangan lingkungan (seperti pembuangan serpihan bor yang aman terisolasi dari kemungkinan mencemari lingkungan) serta kerugian penggunaannya (terutama pada sumur wildcat akibat susahnya analisis minyak batu serpihan bor karena kilauan minyak lumpur mirip kilauan minyak asli formasi).
• Fluida Berbasis Sintetis (FBS, Ing. SBM): Tipe ini juga dikenal dengan nama Lumpur Berbasis Minyak dengan Toksisitas Rendah (Ing. LTOBM. Fluida berbasis sintetis adalah lumpur yang bahan dasarnya adalah minyak sintetis. Ini sering digunakan di rig lepas pantai(Ing. offshore) karena memiliki sifat-sifat lumpur berbasis minyak, namun kadar racun/toksisitasnya jauh lebih rendah. Ini penting bagi pekerja yang bekerja dengan fluida ini di tempat tertutup seperti di rig pengeboran lepas pantai. Permasalahan lingkungan dan kontaminasi analisis sampel batuan yang terjadi pada lumpur berbasis minyak berlaku juga pada lumpur tipe ini.

Pada rig pengeboran, lumpur dipompa dari kolam lumpur(Ing. mud pit) melalui rangkaian pipa bor yang kemudian dari situ disemburkan melalui muncung(Ing. nozzle) pada mata bor; melalui proses ini, lumpur juga sambil mendinginkan sekaligus membersihkan mata bor. Lumpurnya kemudian membawa serpihan batuan(Ing. rock cuttings, singkatnya cuttings) naik melalui ruang annular(Ing. annular space, singkatnya annular) yang terletak antara rangkaian pipa bor dan dinding lubang bor, naik lagi ke selubung permukaan (Ing. surface casing), yakni tempatnya sampai ke permukaan bumi. Serpihan-serpihan batuan tersebut kemudian disaring menggunakan shale shaker atau teknologi yang lebih mutakhir yakni shale conveyor, dan akhirnya sampai kembali di kolam lumpur. Kolam lumpur menjadi tempat serpihan yang lebih halus mengendap dan juga tempat lumpur diurus dengan menambahkan zat kimia atau zat-zat lainnya.

Lumpur yang kembali ke permukaan ini dapat mengandung gas alam atau zat-zat lain yang mudah terbakar yang kemudian terkumpul di area shale shaker/conveyor atau di area kerja lainnya. Karena risiko kebakaran atau ledakan seandainya tersulut api, biasanya dipasang sensor monitor khusus dan alat yang bersertifikat anti-ledakan, serta para pekerja dinasihati untuk berjaga-jaga soal keselamatan. Lumpur ini kemudian dipompakan kembali ke dalam lubang dan disirkulasikan ulang. Setelah melalui tes, lumpurnya diurus secara berkala di kolam lumpur untuk mempertahankan sifat-sifat yang mengoptimalkan dan memperbagus efisiensi pengeboran, stabilitas lubang bor serta keperluan lainnya yang didaftarkan di seksi Fungsi di bawah ini.

• Fungsi utama dari lumpur pengeboran dapat diringkas sebagai berikut:
  • Memindahkan serpihan batuan bor dari sumur
  • Mengapungkan dan melepaskan serpihan batuan
  • Mengontrol tekanan di formasi
  • Menutup formasi yang permeabel
  • Menjaga stabilitas pengeboran sumur
  • Meminimalisasi kerusakan formasi
  • Mendinginkan, melumasi dan menyokong mata bor dan susunan pemboran
  • Menyalurkan energi hidraulis ke peralatan dan mata bor
  • Menjaga agar evaluasi formasi memadai
  • Mengontrol korosi sehingga pada tingkat yang wajar
  • Memfasilitasi penyemenan dan komplesi
  • Meminimalisasikan dampaknya pada lingkungan