27 Bab III Teori Dasar Bab berikut membahas mengenai teori dasar yang digunakan dalam penelitian tugas akhir. Teori dasar mencakup terminologi dasar, terminologi kejadian pengeboran, mekanisme pembentuk overpressure, karakteristik plot silang log tali kawat, dan estimasi tekanan pori. III.1 Terminologi Dasar Terminologi dasar merupakan istilah yang umum digunakan terkait dengan tekanan bawah permukaan yang berkaitan dengan overpressure dibahas pada bab ini. Terminologi tersebut meliputi tegasan vertikal, tekanan hidrostatik, tekanan pori, tegasan horizontal minimum, dan tegasan efektif. Ilustrasi hubungan antara tekanan/tegasan dengan kedalaman dapat dilihat pada Gambar III. 1. Gambar III. 1. Profil hubungan antara tekanan/tegasan terhadap kedalaman (Ramdhan, 2010). 28 III.1.1 Tegasan Vertikal/Overburden Stress/Lithostatic Stress Menurut Mouchet dan Mitchell (1989), tegasan vertikal merupakan tegasan yang terjadi akibat pembebanan batuan yang berada di atas suatu titik. Tegasan vertikal juga biasa disebut sebagai tegasan pembebanan (overburden stress) dan tegasan litostatik (lithostatic stress). Tegasan vertikal ditunjukkan oleh garis berwarna merah pada Gambar III. 1. Untuk menghitung nilai tegasan vertikal, digunakan persamaan sebagai berikut: dengan: = tegasan vertikal (ML -1 T -2 ) = percepatan gravitasi (LT -2 ) = densitas bulk (ML -3 ) = ketebalan lapisan yang membebani (L) III.1.2 Tekanan Pori Tekanan pori atau tekanan formasi adalah tekanan yang diakibatkan oleh fluida dalam pori batuan (garis hijau pada Gambar III. 1). Terdapat tiga kondisi tekanan pori yang dapat terjadi di bawah permukaan, yaitu kondisi hidrostatik, overpressure, dan undepressure. Kondisi tekanan pori yang melebih tekanan hidrostatik disebut dengan kondisi overpressure, sedangkan kondisi tekanan pori yang kurang dari tekanan hidrostatik disebut dengan kondisi underpressure (Mouchet dan Mitchell, 1989). Untuk mencari nilai tekanan pori, dapat digunakan persamaan dari Terzaghi dan Peck (1967) sebagai berikut: ) dengan: = tekanan pori (ML -1 T -2 ) = tegasan efektif (ML -1 T -2 ) = tegasan vertikal (ML -1 T -2 ) 29 Pengukuran tekanan pori dapat dilakukan secara langsung saat logging atau saat uji produksi melalui beberapa cara, di antara lain yaitu RFT (Repeat Formation Tester), MDT (Modular Dynamic Tester), FMT (Formation Multi Tester) dan lain-lain. Pengukuran tekanan pori saat logging dapat dilakukan melalui metode SFT (Selective Formation Tester), sementara pengukuran tekanan pada saat uji produksi dapat dilakukan dengan menggunakan metode DST (Drill Stem Test). III.1.4 Tekanan Hidrostatik Tekanan hidrostatik merupakan tekanan pori dalam batuan yang dipengaruhi oleh tinggi kolom fluida dan densitas fluida (garis biru pada Gambar III. 1). Tekanan hidrostatik disebut juga sebagai tekanan normal atau normal hidrostatik. Nilai tekanan hidrostatik akan memiliki nilai yang berbeda-beda untuk setiap fluida. Pada air tawar yang memiliki densitas 1 gr/cm 3 , nilai gradien tekanan hidrostatiknya adalah sebesar 0,433 psi/ft. Tekanan hidrostatik dapat dihitung menggunakan persamaan berikut: dengan: = tekanan hidrostatik (ML -1 T -2 ) = percepatan gravitasi (LT -2 ) = densitas air (ML -3 ) = ketinggian kolom air (L) III.1.5 Tegasan Efektif Tegasan efektif merupakan selisih antara tegasan vertikal dengan tekanan pori pada suatu titik (Terzaghi dan Peck, 1967) (tanda panah berwarna hitam pada Gambar III. 1). Tegasan efektif dihasilkan dari kontak antar butir batuan, dimana nilainya tidak dapat diukur secara langsung (Swarbrick, 2004). Nilai tegasan efektif hanya dapat diestimasi dengan menggunakan persamaan Terzaghi dan Peck (1967) yang diilustrasikan pada Gambar III. 2. sebagai berikut: 4) 30 dengan: = tekanan pori (ML -1 T -2 ) = tegasan efektif (ML -1 T -2 ) = tegasan vertikal (ML -1 T -2 ) Gambar III. 2. Prinsip Terzaghi (digambar ulang dari Terzaghi dan Peck, 1967). III.1.6 Tegasan Horizontal Minimum Tegasan horizontal minimum adalah batas maksimum tegasan yang dapat diberikan pada suatu batuan sebelum batuan pecah (garis berwarna hitam pada Gambar III. 1). Nilai tegasan ini dapat diperoleh dari hasil uji secara langsung pada sumur pemboran yaitu LOT (Leak Off Test) dan FIT (Formation Integrity Test) (Gambar III.3). Ketika dilakukan uji LOT, tekanan lumpur dinaikkan secara perlahan dengan cara memompa fluida pengeboran ke dalam sumur pengeboran (Ramdhan, 2010). Nilai tegasan horizontal minimum dapat diestimasi menggunakan persamaan Eaton (1975) sebagai berikut: 5) 31 dengan: = tegasan horizontal minimum (ML -1 T -2 ) = tegasan efektif (ML -1 T -2 ) = P = tekanan pori (ML -1 T -2 ) Gambar III. 3. Skema XLOT (White, dkk., 2002 dalam Ramdhan, 2010). LOT dapat digunakan untuk pengukuran minimum horizontal stress. Matthews dan Kelly (1967) dalam Zhang dan Yin (2017) memperkenalkan koefisien tegangan matriks (k) setara dengan koefisien tegangan efektif. Rasio minimum horizontal effective stress terhadap tegangan vertikal effective stress (k) didefinisikan sebagai berikut: Dengan menata ulang persamaan menggunakan rumus fracture gradient, didapat: dengan: 32 = gradien tekanan rekah (ML -2 T -2 ) = koefisien tegasan efektif (ML -2 T -2 ) = gradien tegasan vertikal (ML -2 T -2 ) P = gradien tekanan pori (ML -2 T -2 ) Matthews dan Kelly (1967) memperoleh k dari tekanan inisasi rekah. Oleh karena itu, gradien tekanan rekah lebih tinggi dari gradien tegangan minimum. III.2 Terminologi Kejadian Pengeboran Dalam kegiatan pengeboran minyak dan gas bumi, ada beberapa terminologi atau istilah yang digunakan untuk menjelaskan proses penting yang berlangsung. Semua informasi pengeboran tercantum dalam laporan operasional pengeboran. Aktivitas pengeboran sumur eksplorasi sangat erat hubungannya dengan pengendalian tekanan di dalam sumur dengan tekanan pada Formasi yang dibor. Untuk mengontrol hal tersebut, digunakan lumpur pengeboran agar terjadi keseimbangan tekanan. Pada proses pengeboran, terdapat dua kondisi terkait penggunaan lumpur pengeboran, yaitu overbalance dan underbalance. Kondisi overbalance terjadi ketika berat lumpur pengeboran yang digunakan lebih besar dari tekanan formasi. Sementara itu, kondisi underbalance terjadi ketika berat lumpur yang digunakan lebih kecil dari tekanan formasi.