Teknik perminyakan, cabang teknik yang berfokus pada proses yang memungkinkan pengembangan dan eksploitasi ladang minyak mentah dan gas alam serta analisis teknis, pemodelan komputer, dan peramalan kinerja produksi di masa depan. Teknik perminyakan berevolusi dari teknik pertambangan dan geologi, dan tetap terkait erat dengan geosains, yang membantu para insinyur memahami struktur geologi dan kondisi yang menguntungkan untuk deposit minyak bumi. Insinyur perminyakan, yang bertujuan untuk mengekstraksi produk hidrokarbon gas dan cair dari bumi, berkaitan dengan pengeboran, produksi, pemrosesan, dan pengangkutan produk-produk ini serta menangani semua pertimbangan ekonomi dan peraturan terkait.
- Sejarah
Dasar-dasar teknik perminyakan didirikan pada tahun 1890-an di California. Di sana, para ahli geologi dipekerjakan untuk menghubungkan zona penghasil minyak dan zona air dari satu sumur ke sumur lainnya untuk mencegah air asing memasuki zona penghasil minyak. Dari sinilah muncul pengakuan akan potensi penerapan teknologi untuk pengembangan ladang minyak. American Institute of Mining and Metallurgical Engineers (AIME) membentuk Komite Teknis untuk Perminyakan pada tahun 1914. Pada tahun 1957, nama AIME diubah menjadi Institut Insinyur Pertambangan, Metalurgi, dan Perminyakan Amerika.
Awal abad ke-20
Mata kuliah yang mencakup topik-topik terkait perminyakan diperkenalkan sejak tahun 1898 dengan penggantian nama Departemen Geologi Universitas Stanford menjadi Departemen Geologi dan Pertambangan; studi perminyakan ditambahkan pada tahun 1914. Pada tahun 1910, University of Pittsburgh menawarkan mata kuliah hukum minyak dan gas serta praktik industri; pada tahun 1915, universitas ini memberikan gelar pertama dalam bidang teknik perminyakan. Pada tahun 1910, University of California di Berkeley juga menawarkan program pertama di bidang teknik perminyakan, dan pada tahun 1915, universitas ini menetapkan kurikulum empat tahun di bidang teknik perminyakan. Setelah upaya perintis ini, program-program profesional menyebar ke seluruh Amerika Serikat dan negara-negara lain.
Dari tahun 1900 hingga 1920, teknik perminyakan berfokus pada masalah pengeboran, seperti menetapkan titik-titik casing untuk penutupan air, merancang string casing, dan meningkatkan operasi mekanis dalam pengeboran dan pemompaan sumur. Pada tahun 1920-an, para insinyur perminyakan mencari cara untuk meningkatkan praktik pengeboran dan meningkatkan desain sumur dengan menggunakan ukuran pipa, choke, dan pengemas yang tepat. Mereka merancang bentuk-bentuk baru pengangkatan buatan, terutama pemompaan batang dan pengangkatan gas, dan mempelajari cara-cara di mana metode produksi memengaruhi rasio gas-minyak dan tingkat produksi. Teknologi cairan pengeboran semakin maju, dan pengeboran terarah menjadi praktik yang umum dilakukan. Selama tahun 1910-an dan 1920-an, beberapa kumpulan makalah diterbitkan tentang produksi minyak. Buku teks teknik perminyakan pertama yang didedikasikan adalah A Textbook of Petroleum Production Engineering (1924) oleh insinyur dan pendidik Amerika, Lester C. Uren.
Kemerosotan ekonomi dunia yang dimulai pada akhir 1929 bertepatan dengan penemuan minyak bumi yang melimpah dan dimulainya industri jasa ladang minyak (industri yang dikembangkan untuk membantu perusahaan-perusahaan penghasil minyak bumi dalam eksplorasi, survei, desain dan manufaktur peralatan, dan layanan serupa). Pada tahun 1929, ahli geofisika Jerman, Conrad dan Marcel Schlumberger, telah membangun bisnis wireline logging (praktik menurunkan alat ukur ke dalam lubang bor untuk menilai berbagai sifat batuan atau cairan yang ditemukan di dalamnya). Dengan teknologi ini, mereka dapat memperoleh pengukuran listrik bawah permukaan dari formasi batuan dari berbagai belahan dunia-termasuk Amerika Serikat, Argentina, Venezuela, Uni Soviet, India, dan Jepang. Dengan alat logging dan penemuan ladang minyak supergiant (ladang minyak yang mampu menghasilkan 5 miliar hingga 50 miliar barel), seperti Ladang Minyak Texas Timur, teknik perminyakan berfokus pada keseluruhan sistem reservoir minyak-air-gas daripada pada masing-masing sumur. Mempelajari jarak sumur yang optimal di seluruh lapangan menghasilkan konsep rekayasa reservoir. Selama periode ini, mekanisme pengeboran dan produksi tidak diabaikan. Tingkat penetrasi pengeboran meningkat sekitar 100 persen dari tahun 1932 hingga 1937.
Ekspansi industri yang cepat selama tahun 1930-an menunjukkan bahaya dari tidak adanya pengawasan terhadap penggunaan minyak bumi. Pada bulan Maret 1937, sebuah sekolah di New London, Texas, di dalam Ladang Minyak Texas Timur, meledak, menewaskan sekitar 300 siswa dan guru. Penyebab ledakan adalah percikan api yang menyulut gas alam yang bocor dari saluran gas limbah ladang minyak ke sekolah yang dihubungkan oleh seorang petugas kebersihan, tukang las, dan dua pengemudi bus. Setelah tragedi ini, badan legislatif Texas menjadikannya ilegal bagi siapa pun selain insinyur yang terdaftar untuk melakukan rekayasa perminyakan. Preseden ini diduplikasi di banyak negara penghasil minyak bumi di seluruh dunia pada tahun itu. Selain mewajibkan registrasi insinyur, badan legislatif Texas juga mengamanatkan agar aditif malodoran ditambahkan ke gas alam, yang sebelum ledakan diangkut dalam keadaan tidak berbau, dalam keadaan alamiahnya.
Petrofisika telah menjadi elemen kunci dalam evolusi teknik perminyakan sejak tahun 1920-an. Ini adalah studi dan analisis sifat fisik batuan dan perilaku cairan di dalamnya dari data yang diperoleh melalui log kabel. Ilmu ini dengan cepat berkembang setelah munculnya wireline logging pada akhir tahun 1920-an, dan pada tahun 1940, subdisiplin ilmu ini telah berkembang hingga mencapai tahap di mana estimasi kejenuhan minyak dan air di dalam batuan reservoir dapat dilakukan.
1945 hingga sekarang
Setelah Perang Dunia II, para insinyur perminyakan terus menyempurnakan teknik analisis reservoir dan petrofisika. Pada tahun 1947, sumur komersial pertama di laut yang tidak terlihat dari daratan diselesaikan di Teluk Meksiko oleh perusahaan minyak Kerr-McGee. Pengembang lain di Teluk Meksiko dengan cepat mengikutinya, dan teknik perminyakan "lepas pantai" menjadi topik studi dan bagian dari produksi minyak bumi. Peristiwa penting pada tahun 1950-an adalah pengembangan industri minyak lepas pantai dan teknologi yang sama sekali baru. Karena insinyur perminyakan darat hanya memiliki sedikit pengetahuan tentang ketinggian gelombang dan kekuatan gelombang, disiplin ilmu teknik lainnya memberikan keahlian, termasuk ahli oseanografi dan insinyur kelautan yang baru saja diberhentikan dari angkatan bersenjata. Segera standar desain dikembangkan, dan infrastruktur yang lebih kompleks dibangun untuk mengebor dan mengembangkan lepas pantai. Tongkang pengeboran air dangkal berevolusi menjadi anjungan bergerak, kemudian menjadi tongkang jack-up, dan akhirnya menjadi kapal pengeboran semisubmersible dan terapung.
Sejumlah perkembangan besar dalam industri perminyakan terjadi selama tahun 1960-an. Organisasi Negara-negara Pengekspor Minyak (OPEC) dibentuk di Baghdad, Irak, pada tahun 1960. Banyak ladang minyak raksasa yang dikenal ditemukan. Komputer digunakan oleh para insinyur untuk membantu menganalisis pembacaan bawah permukaan dari log, termasuk log dipmeter pertama Schlumberger yang didigitalkan pada pita magnetik.
Pada tahun 1970-an, seismologi digital telah diperkenalkan, sebagai hasil dari kemajuan yang dicapai dalam komputasi dan perekaman pada tahun 1960-an. Seismologi digital memungkinkan para ahli geologi yang bekerja dengan para insinyur perminyakan untuk mendapatkan pemahaman yang lebih besar tentang ukuran dan sifat total reservoir di luar apa yang dapat dideteksi melalui pencatatan kabel. Gelombang seismik dihasilkan dengan meledakkan dinamit, yang kemudian digantikan oleh vibroseis (mekanisme getar yang menciptakan gelombang seismik dengan menghantam permukaan bumi) dan susunan senapan angin dan merekam gelombang suara saat mereka bergerak ke detektor yang berada di tempat yang cukup jauh. Analisis waktu kedatangan dan amplitudo gelombang yang berbeda memungkinkan para ahli geologi dan insinyur untuk mengidentifikasi batuan yang mungkin mengandung minyak dan gas yang produktif. Pada tahun 1975, perusahaan minyak dan gas serta akademisi mulai membandingkan temuan mereka dan bertukar laporan melalui ARPANET, pendahulu Internet. Kombinasi alat komunikasi ini dengan industri yang sudah mendunia menghasilkan ledakan teknologi dan praktik baru, seperti kolaborasi virtual, pengambilan keputusan teknologi yang tepat waktu, dan pengeboran pada kedalaman yang lebih besar.
Antara tahun 1980-an dan akhir abad ke-20, pertumbuhan teknik perminyakan yang stabil terhenti oleh melimpahnya persediaan minyak yang menekan harga minyak. Peristiwa ini menyebabkan kemerosotan industri, restrukturisasi perusahaan, dan merger dan akuisisi di seluruh industri. Satu generasi insinyur perminyakan yang potensial memilih karier alternatif. Namun, mereka yang terus bekerja di lapangan mengembangkan banyak peralatan yang mampu mengeksplorasi dan mengekstraksi minyak bumi dari batas-batas baru lingkungan laut dalam dan ultra-dalam-kedalaman lebih dari sekitar 305 meter (1.000 kaki) dan 1.524 meter (5.000 kaki), masing-masing. Pada tahun 2000, Exxon Mobil dan BP meluncurkan anjungan yang dikenal sebagai Hoover-Diana di kedalaman 1.463 meter (4.800 kaki) di Teluk Meksiko untuk memulihkan minyak bumi dari lingkungan ini. Pada tahun 2014, Shell Oil Company telah menempatkan anjungan terapungnya sendiri, Perdido, di Teluk Meksiko pada kedalaman 2.450 meter (8.000 kaki), dan anjungan ini menjadi anjungan minyak terapung terdalam di dunia.
Pada awal abad ke-21, para insinyur perminyakan mengembangkan strategi untuk mengeksploitasi sumber daya nonkonvensional yang sangat besar seperti minyak serpih, minyak berat, dan pasir ter. Tim terpadu yang terdiri dari para ahli geologi, ekonom, insinyur permukaan, dan insinyur lingkungan bekerja untuk menangkap minyak dan gas yang tidak konvensional dalam pasir dan serpih. Meskipun masih ada kontroversi publik tentang teknologi seperti rekahan hidraulik yang diperlukan untuk mencapai ladang serpih, pada tahun 2010, jumlah insinyur perminyakan di Amerika Serikat telah membengkak hingga mencapai tingkat sebelum tahun 1985. Pengeboran dan eksplorasi air ultra-dalam meluas dengan cepat ke Teluk Meksiko, Brasil, Rusia, dan Afrika Barat, mencapai kedalaman air lebih dari 3.660 meter (sekitar 12.000 kaki) dengan tambahan 3.350 meter (sekitar 11.000 kaki) dalam pengeboran lateral.
- Cabang-cabang Teknik Perminyakan
Selama evolusi teknik perminyakan, sejumlah bidang spesialisasi berkembang: teknik pengeboran, teknik produksi dan teknik fasilitas permukaan, teknik reservoir, dan teknik petrofisika. Di dalam keempat bidang ini terdapat subset insinyur spesialisasi, termasuk beberapa dari disiplin ilmu lain-seperti teknik mesin, sipil, listrik, geologi, geofisika, dan kimia. Peran unik insinyur perminyakan adalah mengintegrasikan semua spesialisasi ke dalam sistem pengeboran, produksi, dan pemrosesan minyak dan gas yang efisien.
Teknik pengeboran adalah salah satu aplikasi teknologi pertama yang diterapkan pada praktik ladang minyak. Insinyur pengeboran bertanggung jawab atas desain teknik penetrasi bumi, pemilihan casing dan peralatan keselamatan, dan, seringkali, arah operasi. Fungsi-fungsi ini melibatkan pemahaman tentang sifat batuan yang akan ditembus, tekanan pada batuan ini, dan teknik yang tersedia untuk mengebor dan mengontrol reservoir bawah tanah. Karena pengeboran melibatkan pengorganisasian beragam perusahaan jasa, mesin, dan material, menginvestasikan dana yang sangat besar, bekerja sama dengan pemerintah dan masyarakat setempat, serta memperhatikan keselamatan dan kesejahteraan masyarakat umum, maka insinyur harus mengembangkan keterampilan pengawasan, manajemen, dan negosiasi.
Pekerjaan insinyur produksi dan insinyur fasilitas permukaan dimulai setelah selesainya pengeboran sumur-mengarahkan pemilihan interval produksi dan membuat pengaturan untuk berbagai aksesori, kontrol, dan peralatan. Kemudian, pekerjaan para insinyur ini melibatkan pengendalian dan pengukuran cairan yang diproduksi (minyak, gas, dan air), merancang dan memasang sistem pengumpulan dan penyimpanan, serta mengirimkan produk mentah (gas dan minyak) ke perusahaan pipa dan agen transportasi lainnya. Para insinyur ini juga terlibat dalam hal-hal seperti pencegahan korosi, kinerja sumur, dan perawatan formasi untuk merangsang produksi. Seperti di semua cabang teknik perminyakan, insinyur produksi dan insinyur fasilitas permukaan tidak dapat melihat masalah pemrosesan di dalam lubang atau di permukaan secara terpisah, tetapi harus menyesuaikan solusi ke dalam sistem reservoir, sumur, dan permukaan yang lengkap, dan dengan demikian mereka harus berkolaborasi dengan insinyur pengeboran dan insinyur reservoir.
Insinyur reservoir berkaitan dengan fisika distribusi minyak dan gas serta alirannya melalui batuan berpori-berbagai gaya hidrodinamika, termodinamika, gravitasi, dan gaya lainnya yang terlibat dalam sistem batuan-cairan. Mereka bertanggung jawab untuk menganalisis sistem batuan-cairan, menetapkan pola drainase sumur yang efisien, meramalkan kinerja reservoir minyak atau gas, dan memperkenalkan metode untuk produksi yang efisien dan maksimum.
Untuk memahami sistem batuan-cairan reservoir, insinyur pengeboran, produksi, dan reservoir dibantu oleh insinyur petrofisika, atau evaluasi formasi, yang menyediakan alat dan teknik analisis untuk menentukan karakteristik batuan dan fluida. Insinyur petrofisika mengukur sifat akustik, radioaktif, dan listrik dari sistem batuan-cairan serta mengambil sampel batuan dan cairan sumur untuk menentukan porositas, permeabilitas, dan kandungan cairan dalam reservoir.
Meskipun masing-masing dari keempat bidang spesialisasi ini memiliki tanggung jawab teknik tersendiri, hanya melalui upaya geosains dan teknik perminyakan yang terintegrasi, reservoir yang kompleks dapat dikembangkan. Sebagai contoh, proses karakterisasi reservoir, atau yang dikenal sebagai pengembangan model statis reservoir, merupakan kolaborasi antara ahli geofisika, ahli statistik, ahli petrofisika, ahli geologi, dan insinyur reservoir untuk memetakan reservoir dan menentukan struktur geologi, stratigrafi, dan pengendapan.
Penggunaan statistik membantu mengubah model statis menjadi model dinamis dengan menghaluskan tren dan ketidakpastian yang muncul di celah-celah model statis. Model dinamis digunakan oleh insinyur reservoir dan insinyur simulasi reservoir dengan dukungan dari ahli geologi untuk menentukan volume reservoir berdasarkan sifat-sifat fluida, tekanan dan temperatur reservoir, dan data sumur yang ada. Output dari model dinamis biasanya berupa perkiraan produksi minyak, air, dan gas dengan rincian biaya pengembangan dan operasi terkait yang terjadi selama masa proyek. Berbagai skenario produksi dibuat dengan model dinamis untuk memastikan bahwa semua hasil yang mungkin terjadi - termasuk pemulihan yang ditingkatkan, stimulasi bawah permukaan, perubahan harga produk, perubahan infrastruktur, dan pengabaian akhir dari suatu lokasi - telah dipertimbangkan. Masukan berulang dari berbagai anggota tim teknik dan geosains mulai dari penilaian geologi awal hingga perkiraan cadangan akhir dari cadangan yang diproduksi dari simulator membantu meminimalkan ketidakpastian dan risiko dalam mengembangkan minyak dan gas.
Disadur dari: https://www.britannica.com/