Perpustakaan Digital ITB

Ketidakstabilan lubang bor pada Formasi Cisubuh Bawah di Cekungan Jawa Barat Utara bagian darat merupakan salah satu tantangan utama dalam kegiatan pemboran karena dipengaruhi oleh interaksi antara anomali termal lokal, batulumpur (mudrock) bertekanan lebih (overpressure), reaktivitas mineral lempung yang sensitif terhadap hidrasi, serta degradasi mekanika progresif yang bergantung pada waktu. Penelitian terdahulu umumnya berfokus pada ketidakstabilan mekanika dan tekanan pori abnormal, sedangkan asal-usul geologi anomali termal lokal beserta pengaruhnya terhadap evolusi tekanan pori dan kegagalan lubang bor yang tertunda masih belum dipahami secara memadai. Disertasi ini menyelidiki mekanisme termo-poroelastik dan krono-mekanikal yang saling berinteraksi dalam mengendalikan ketidakstabilan batulumpur melalui pendekatan terpadu yang meliputi karakterisasi mineralogi, evaluasi termodinamika, pengujian geomekanika laboratorium, analisis creep, pemodelan analitik tekanan pori, serta evaluasi geomekanika. Analisis difraksi sinar-X (XRD) dan petrografi mengidentifikasi pirit sebagai mineral sulfida yang tersebar luas dalam Formasi Cisubuh Bawah, dengan konsentrasi tertinggi dijumpai pada Lapangan Bambu Besar yang juga menunjukkan temperatur formasi lebih tinggi. Evaluasi termodinamika menunjukkan bahwa oksidasi pirit merupakan penyebab yang paling mungkin (the most plausible source) dari anomali termal lokal pada Formasi Cisubuh. Data Logging While Drilling (LWD) dari beberapa sumur memperlihatkan temperatur sekitar 20°C hingga 30°C lebih tinggi dibandingkan gradien geotermal regional pada interval Cisubuh. Pengujian swelling, triaksial, dan creep di laboratorium menunjukkan bahwa kekuatan batulumpur menurun secara progresif selama paparan pemboran yang berkepanjangan, ditandai oleh penurunan kohesi yang signifikan sementara sudut geser dalam relatif tetap. Analisis perilaku creep menggunakan hubungan konstitutif Norton-Bailey yang dikombinasikan dengan hubungan temperatur Arrhenius menunjukkan bahwa peningkatan temperatur mempercepat deformasi creep dan memperpendek waktu yang diperlukan batulumpur untuk mencapai kondisi mekanika kritisnya. Formulasi tekanan pori termo-poroelastik yang dikembangkan dalam penelitian ini menunjukkan bahwa temperatur yang tinggi berkontribusi terhadap pembentukan iv tekanan pori berlebih melalui pembebanan termal dan retensi hidrolika (hydraulic retention) yang dikendalikan oleh permeabilitas. Hasil kalibrasi memperlihatkan kesesuaian yang erat antara profil tekanan pori hasil prediksi dan hasil pengukuran pada seluruh interval Cisubuh. Integrasi formulasi tekanan pori termo-poroelastik dengan model degradasi kekuatan krono-mekanikal menunjukkan bahwa ketidakstabilan lubang bor yang tertunda dikendalikan oleh evolusi yang saling berinteraksi antara tekanan pori dan penurunan progresif kohesi bidang perlapisan. Analisis ini juga menunjukkan bahwa waktu hingga kegagalan (time-to-failure, ????????????????) merupakan sifat intrinsik material yang dikendalikan oleh degradasi termo-mekanikal progresif pada kondisi temperatur dan tegangan yang berlaku, serta tidak ditentukan oleh besarnya tekanan lumpur pemboran yang digunakan. Akibatnya, tekanan runtuh (collapse pressure) meningkat secara terus-menerus selama periode paparan lubang bor terbuka (open-hole exposure), sedangkan tekanan runtuh pada waktu hingga kegagalan kritis menentukan tekanan lumpur minimum yang diperlukan untuk mempertahankan kestabilan lubang bor. Dengan demikian, kestabilan lubang bor harus dipahami sebagai suatu proses tekanan-waktu-temperatur (pressure-timetemperature) yang terus berkembang, bukan sebagai kondisi mekanika statis yang hanya ditentukan segera setelah pembentukan lubang bor. Metodologi analitik terpadu yang dikembangkan dalam disertasi ini menggabungkan anomali termal yang berkaitan dengan oksidasi pirit, evolusi tekanan pori termo-poroelastik, retensi hidrolika, deformasi creep Norton-Bailey, degradasi kekuatan yang dikendalikan oleh hubungan Arrhenius, waktu hingga kegagalan (time-to-failure), serta evolusi tekanan runtuh yang bergantung pada waktu ke dalam suatu interpretasi yang konsisten secara fisik mengenai ketidakstabilan lubang bor yang tertunda. Secara keseluruhan, temuan penelitian ini membangun perspektif baru dalam memahami evolusi yang saling berinteraksi antara proses geologi, termal, hidrolika, dan mekanika yang mengendalikan perilaku batulumpur selama pemboran. Metodologi yang diusulkan memberikan dasar yang representatif secara fisik untuk memprediksi tekanan runtuh, mengevaluasi kebutuhan tekanan lumpur yang bergantung pada waktu, serta meningkatkan penilaian geomekanika dan perancangan pemboran pada sistem batulumpur yang mengalami anomali termal dan bersifat reaktif secara mekanika.