Evaluating the Impact of Centrifuge-Assisted Solid Control on Mud Rheology and Dilution Cost in Water-Based Drilling.pdf

This is my presentation for my bachelor's thesis about solid control in oil and gas drilling

1. Evaluating the Impact of
Centrifuge-Assisted Solid Control
on Mud Rheology and Dilution Cost
in Water-Based Drilling
LAODI ANTONIUS SIJABAT
101318053



2. Table of contents
01
04
02
05
03
Pendahuluan Tinjauan Pustaka Metodologi
Hasil Analisis Kesimpulan
2


3. Pendahuluan
01
3


4. Latar Belakang
●Dalam operasi pengeboran, solid control sangat penting untuk menjaga reologi lumpur
dan efisiensi sirkulasi.

●Penumpukan Low Gravity solid (LGS) dapat meningkatkan viskositas dan densitas
lumpur, yang menyebabkan hidraulik yang tidak efisien dan kebutuhan dilusi yang lebih
tinggi.

●Solid Control dengan menggunakan centrifuge menargetkan padatan halus yang
melewati peralatan konvensional seperti shale shaker dan desilter.

●Studi ini menyelidiki kinerja teknis dan ekonomis solid control dengan menggunakan
centrifuge.





4


5. Rumusan Masalah
1.Bagaimana pengaruh penambahan centrifuge pada sistem solid control terhadap konsentrasi Low
Gravity Solids (LGS) dan properti reologi lumpur (seperti Plastic Viscosity, Yield Point, dan Gel Strength)
dibandingkan dengan sistem tanpa centrifuge?

2.Seberapa besar perbedaan efisiensi pemisahan padatan (Solids Removal Efficiency / SRE) dan
dampaknya terhadap volume dilusi yang dibutuhkan antara sistem solid control yang menggunakan
centrifuge dan non-centrifuge?

3.Bagaimana dampak ekonomis dari integrasi centrifuge pada total biaya perawatan lumpur, setelah
memperhitungkan biaya sewa peralatan dan penghematan dari berkurangnya volume dilusi?

5


6. Tujuan Penelitian
1.Menganalisis dan membandingkan secara kuantitatif konsentrasi LGS dan perubahan properti
reologi lumpur (PV, YP, dan Gel Strength) pada skenario dengan dan tanpa penggunaan
centrifuge.

2.Menghitung dan mengevaluasi perbedaan tingkat efisiensi pemisahan padatan (SRE) serta
mengukur pengurangan volume dilusi yang dihasilkan dari penggunaan centrifuge.

3.Melakukan evaluasi biaya total dengan membandingkan penghematan biaya dilusi terhadap
biaya sewa peralatan centrifuge untuk menentukan keuntungan ekonomis secara keseluruhan.





6


7. Asumsi Dan Limitasi
●Data % volume air digunakan dari data daily mud
report untuk skenario tanpa menggunakan
centrifuge.

●Kadar padatan dalam skenario non-centrifuge
diasumsikan menggunakan rumus 100% -
%volume air

●Tren reologi diasumsikan dipengaruhi secara
langsung oleh konsentrasi LGS.

●Target %LGS pada pada perhitungan volume
dilusi untuk skenario non-centrifuge adalah 6%

●Biaya dilusi dihitung menggunakan biaya tetap air
+ aditif sebesar $10 per barel.



●Hanya satu sumur yang dianalisis; hasilnya tidak
dapat digeneralisasi secara luas tanpa validasi
multi-sumur.

●Tidak ada data lapangan langsung dan tanpa
dilakukan uji lab untuk pengeboran simulasi reologi
non-centrifuge, sehingga nilai simulasi hanya
merupakan perkiraan.

●Faktor seperti kondisi rig, kontaminasi lumpur, waktu
penghentian peralatan, biaya perawatan, atau
variabilitas operator tidak diperhitungkan dalam
analisis biaya.

●Biaya produk dan peralatan tetap konstan di semua
bagian lubang.



Asumsi Limitasi
7


8. Manfaat Penelitian
Bagi Industri

●Memberikan kerangka kerja untuk justifikasi investasi pada peralatan solid control efisiensi tinggi.

●Menyediakan data kuantitatif yang menghubungkan kinerja peralatan dengan penghematan biaya dilusi secara
langsung.

Bagi Akademisi dan Mahasiswa

●Mengisi kesenjangan pengetahuan mengenai dampak ekonomis terukur dari optimasi sistem solid control di
industri migas.

●Menjadi referensi studi kasus aplikatif untuk memahami dampak teknis dan ekonomis dari optimasi sistem solid
control di lapangan bagi mahasiswa



8


9. Tinjauan
Pustaka
02
9


10. Latar Belakang dan Urgensi Solid Control
Proses pengeboran secara alami menghasilkan serpihan formasi (drilled solids) yang masuk ke
dalam sistem lumpur.



Dampak Akumulasi Padatan:

●Jika tidak dipisahkan, padatan ini akan merusak properti lumpur dan menyebabkan:

●Peningkatan densitas dan viskositas secara berlebihan.

●Risiko masalah pengeboran seperti stuck pipe dan torsi tinggi.



Sistem solid control adalah rangkaian peralatan mekanis yang bertujuan memisahkan padatan
ini secara terus-menerus untuk menjaga kualitas lumpur dan efisiensi operasi.

10


11. Klasifikasi
Peralatan Solid
Control
11

●Peralatan berupa saringan bergetar
yang menjadi tahap pertama dan
utama dalam sistem.

●Fungsi Utama: Memisahkan padatan
sisa pengeboran (cuttings) berukuran
paling besar dari lumpur yang kembali
ke permukaan.

●Ukuran Partikel: Efektif untuk
memisahkan partikel berukuran di atas
74 mikron (>74 µm).

Shale Shaker

Gambar 1. Shale Shaker working principal (smkst-petro.com)


12. Klasifikasi
Peralatan Solid
Control
12

●Peralatan berbasis hydrocyclone yang
menggunakan gaya sentrifugal untuk
memisahkan padatan.

●Fungsi Utama: Menjadi tahap pemisahan
kedua setelah shale shaker untuk partikel
berukuran pasir (sand) dan (silt).

●Ukuran Partikel: Desander memisahkan
40-74 µm, sedangkan Desilter memisahkan
15-40 µm.

.



Hydrocyclone

Gambar 2. Desander dan Desilter (drillingmanual.com) 


13. Klasifikasi
Peralatan Solid
Control
13

●Kombinasi dari hydrocyclone yang
dipasang di atas shale shaker.

●Fungsi Utama: Memulihkan kembali
fluida pengeboran dari underflow.

●Ukuran Partikel: Memisahkan partikel
berukuran sama dengan desilter (15-40
µm) namun dengan efisiensi pemulihan
fluida yang lebih tinggi.



.



Mud Cleaner

Gambar 3. Mud cleaner (smkst-petro.com)


14. Klasifikasi
Peralatan Solid
Control
14

Centrifuge

Gambar 4. Centrifuge (drillingmanual.com)

●Peralatan mekanis berkecepatan sangat
tinggi yang menghasilkan gaya sentrifugal
ribuan kali lebih besar dari gravitasi.

●Fungsi Utama: Memisahkan padatan
ultra-halus yang tidak dapat dihilangkan
oleh peralatan lain atau untuk memulihkan
material pemberat.

●Ukuran Partikel: Sangat efektif untuk
memisahkan partikel terkecil berukuran 2
hingga 5 mikron (2-5 µm).


15. LGS & Reologi Lumpur
Low Gravity Solid
Padatan sisa pengeboran berdensitas
rendah yang tidak diinginkan, yang
terlarut dalam lumpur dan cenderung
meningkatkan viskositas secara
berlebihan tanpa memberikan kontribusi
signifikan pada kontrol tekanan



Parameter dari model Bingham Plastic
yang merepresentasikan viskositas fluida
saat sudah mengalir. 

Batas tegangan (stress) yang dibutuhkan
untuk membuat fluida mulai bergerak
dari kondisi diam dan berhubungan
langsung dengan kemampuan lumpur
untuk mengangkat cutting.

Ukuran dari gaya elektrokimia di dalam
lumpur pada saat statis (sirkulasi
berhenti). 

Yield Point
Plastic Viscosity
Gel Strength
15


16. Analisis SRE, Volume dan Biaya Dilusi
Solid Removal
Efficiency
Volume Dilusi
Biaya Dilusi
16

Jumlah total fluida dasar bersih
(seperti air) dan aditif yang perlu
ditambahkan ke dalam sistem
lumpur untuk menurunkan
konsentrasi padatan yang tidak
diinginkan kembali ke tingkat
yang dapat diterima.

Total pengeluaran yang terkait
langsung dengan proses dilusi,
mencakup biaya fluida dasar, aditif
kimia yang diperlukan untuk
merawat volume baru..

metrik kinerja utama yang
mengukur persentase padatan
sisa pengeboran yang
berhasil dihilangkan oleh
rangkaian peralatan solid
control dari total padatan yang
masuk ke dalam lumpur pada
setiap siklus sirkulasi


17. Metodologi
03
17


18. Lokasi Sumur
Well-X berlokasi di Cekungan Sunda,
Indonesia. Lapangan ini berada dalam
Regional 2 - Zona 6 (PHE OSES).

Koordinat Geografis: 301.840 m (X),
9.430.880 m (Y) | 5°08'48.667" LS, 106°
12'43.5778" BT

Provinsi Hidrokarbon: Terletak pada lapisan
Upper TAF Sand dalam Formasi Talang Akar.



18


19. Well-X Prognosis
Section 17.5″ (408 ft – 2830 ft)

Covers:

Formasi Cisubuh dan hingga mencapai
Sebagian formasi Air Benakat

Litologi:

Didominasi oleh claystone

Fungsi:

Casing Surface.



19


20. Well-X Prognosis
Section 12.25″ Hole (2836 ft – 5832 ft)

Covers:

Mulai dari Air Benakat melalui Krisna Sand,
Gumai, dan formasi Baturaja, hingga Talang Akar

Litologi:

Claystone dengan sedikit limestone (Air
Benakat)

Sandstone glauconitic (Krisna)

Claystone dan shale (Gumai)

Formasi calcareous dan laminated
(Baturaja)

Fungsi:

Casing intermediate.





20


21. Well-X Prognosis
Section 8.5″ Hole (6227 ft – 6230 ft)

Cover

Zona target reservoir di Formasi Talang
Akar Bagian Atas

Litologi:

Lapisan berselang-seling antara coal,
sandstone, dan shale

Fungsi:

Casing Produksi







21


22. Bentuk Penelitian Dan Metode Pengumpulan
Data
Penelitian ini berbentuk studi kasus yang menganalisis data operasional dari satu sumur lapangan
(Well-X) di Blok South East Sumatra yang berfokus pada evaluasi untuk membandingkan dua skenario sistem
solid control: satu dengan dukungan centrifuge dan non-centrifuge. Dengan menggunakan pendekatan
kuantitatif yang menganalisis dan membandingkan data numerik dari dua skenario: sistem dengan centrifuge
(data lapangan) dan non-centrifuge (data hasil simulasi).

Pengumpulan data pada penelitian ini diperoleh dari Daily Mud Report dan Daily Mud Weight Report
yang disediakan oleh Divisi Baroid, PT Halliburton Indonesia, yang terdiri dari:

●Data rheology lumpur (Mud Weight, Plastic Viscosity, Yield Point, Gel Strength (10-sec dan 10-min) dari
Daily Mud Report.

●Data operasional centrifuge dari Daily Mud Weight Report. 



22


23. Metode Analisis
1.Pengumpulan Data

2.Estimasi LGS untuk Skenario Tanpa Centrifuge

3.Simulasi Rheologi Lumpur untuk Skenario Non-Centrifuge

4.Perhitungan Volume dan Biaya Dilusi

5.Evaluasi Perbandingan Antar Skenario

6.Visualisasi dan Interpretasi Hasil

23


24. Alur Kerja Penelitian
24


25. Hasil Analisis
04
25


26. Efektivitas Solid Control terhadap Reduksi
LGS
26


27. Efektivitas Solid Control Terhadap Plastic
Viscosity
27


28. Efektivitas Solid Control Terhadap Yield Point

28


29. Efektivitas Solid Control Terhadap Gel Strength 10-Sec

29


30. Efektivitas Solid Control Terhadap Gel Strength 10-Min

30


31. Analisis Solid Removal Efficiency (SRE)

31


32. Analisis Perhitungan Volume dan Biaya Dilusi

32


33. Penyertaan Biaya Peralatan pada Skenario Menggunakan
Centrifuge

33


34. Penyertaan Biaya Peralatan pada Skenario Menggunakan
Centrifuge Section 17.5”

34


35. Penyertaan Biaya Peralatan pada Skenario Menggunakan
Centrifuge Section 12.25”

35


36. Penyertaan Biaya Peralatan pada Skenario Menggunakan
Centrifuge Section 8.5”

36


37. Hasil Analisis Total Biaya Dilusi untuk Kedua Skenario

37


38. Kesimpulan
Dan Saran
05
38


39. Kesimpulan
1.Konsentrasi Low Gravity Solids (LGS) berhasil ditekan dalam rentang 1.9% - 5.5%, jauh di bawah skenario tanpa
centrifuge yang mencapai 10.8%.

2.Nilai Plastic Viscosity (PV), Yield Point (YP), dan Gel Strength secara konsisten lebih rendah dan stabil,
mencegah terjadinya peningkatan viskositas berlebih seperti pada skenario tanpa centrifuge yang PV-nya
mencapai 40.7 cP dan YP-nya 55.6 lb/100ft².

3.Efisiensi pemisahan padatan meningkat drastis hingga 98% pada semua section, dibandingkan sistem tanpa
centrifuge yang efisiensinya bisa turun hingga 35.3%.

4.Kebutuhan volume dilusi berkurang secara signifikan hingga lebih dari 90%, dari 2,190 barrel menjadi hanya
170.5 barrel.

5.Total biaya perawatan lumpur (termasuk sewa alat) berhasil ditekan menjadi $10,054.7, menghasilkan
penghematan yang besar dibandingkan skenario non-centrifuge yang memakan biaya $19,129.8.



39


40. Saran
1.Disarankan untuk melakukan validasi temuan pada beberapa sumur dengan kondisi geologi yang berbeda untuk
generalisasi hasil yang lebih luas.

2.Penelitian selanjutnya sebaiknya membandingkan data lapangan secara langsung antara sumur yang
menggunakan dan tidak menggunakan centrifuge untuk meningkatkan akurasi.

3.Model simulasi di masa depan dapat dikembangkan dengan kalibrasi spesifik terhadap data lapangan lokal untuk
meningkatkan presisi estimasi reologi.

4.Analisis dapat diperluas dengan mengintegrasikan variabel operasional lain seperti kondisi rig atau perubahan laju
alir untuk pemahaman yang lebih komprehensif.

5.Evaluasi ekonomi dapat disempurnakan dengan menggunakan struktur biaya yang dinamis dan spesifik untuk
analisis finansial yang lebih realistis.

40


41. Thanks!
41


42. Rumus yang Digunakan


Dimana

%volume water = percent by volume water

%volume solids = percent by volume solid content

ASG
s
= Average specific gravity of solid

MW = Mud weight, ppg

SG
w
= density of water, 1

%LGS = Percentage of low gravity solid

SG
wt mtl
= Specific gravity of weight material, 4.2

SG
LGS
= Specific gravity of low gravity solid, 2.5





Rumus untuk menghitung %LGS
42


43. Rumus yang Digunakan


Dimana

PV = Plastic viscosity, cP

YP = Yield point, bbl/100ft
2

θ600 = Dial reading 600 rpm

θ300 = Dial reading 300 rpm







Rumus untuk menghitung PV dan YP
43


44. Rumus yang Digunakan


Dimana

V
D
= Volume dilution, bbls

V
m
= Volume Mud, bbls

%LGS
in
= Current percentage of low gravity solids in
the mud

%LGS
des
= Target percentage of low gravity solids
after dilution

C
D
= Cost of dilution, $

C
p
= Cost of product, $/bbls

C
e
= Cost of equipment unit, $

SRE = percent of solid removal efficiency











Rumus untuk menghitung Volume Dilusi,
Biaya Dilusi, dan SRE
44


45. Parameter yang Digunakan untuk
Perhitungan LGS ada Skenario
Non-Centrifuge
45


46. Data yang Digunakan untuk Simulasi Reologi
46


47. Data yang digunakan dalam Perhitungan
Volume Dilusi
47