ANALISA BEBAN TENSION, DRAG, TORSI, DAN BUCKLING PADA DRILL STRING. Mierza Saputra/113100104, Stellafanny Gerina/113100020, Reza Akbar/1131000076 Abstrak Analis Analisaa bebanbeban-beb beban an yang yang terjad terjadii pada pada drillst drillstrin ring g merupa merupakan kan salah salah satu satu perenc perencana anaan an dalam dalam melakukan pengeboran. Beban-bean yang terjadi pada drill string dibagi menjadi : beban tension, beban drag, beban torsi, dan buckling. Semua beban tersebut harus diperhitungkan agar tidak terjadi masalah pada saat melakukan pengeboran seperti tertekuknya rangkaian, menempelnya rangkaian pada dindind lubang bor, dll. Rangkaian drill string yang dianalisa terdiri dari BHA#, BHA#!, dan BHA#". ari hasil analisa dan perhitungan, perhitungan, diperoleh bah$a rangkaian drill string aman dari semua beban yang dideritanya. Studii pust pustak akaa : menc mencar arii sum sumber ber- Stud sumber yang akan dijadikan re2erensi 1.PENDAHULUAN dalam melakukan penelitian. Berdasarkan arah lubang pada operasi pengeboran, dapat dibagi menjadi pengeboran - Analisa topik dan masalah yang ada. %er %ertica tical, l, peng pengeb ebo oran ran direc irecti tion onal al,, dan dan - /enyimpulkan dari hasil analisa yang pemboran hori&ontal. Sebelum melakukan telah dibuat. pengeboran, banyak hal yang perlu 4.DASAR TEORI direncanakan, salah satunya yaitu perencanaan BebanBeban-beb beban an yang yang ditang ditanggun gung g drill drill dril drilll stri string ng 'ran 'rangk gkai aian an pipa pipa bor( bor(.. ala alam m string akan dibandingkan dengan kemampuan merencanak merencanakan an drill string, ada beberapa beberapa hal drill drill string string,, apabil apabilaa kemamp kemampuan uan drill drill string string yang yang perlu perlu di perhat perhatikan ikan,, yaitu yaitu : )ubul )ubulars ars,, lebih besar dari beban yang diderita, maka bisa Boy Boyancy ancy * Hook Hook +oad +oad,, BHA BHA eight ight * dikat ikatak akan an bah$ bah$aa drill rill stri string ng ini ini aman aman eight ight on Bit, Bit, eutra eutrall oint, oint, dan )ensio ension, n, diguna digunakan kan dalam dalam pembor pemboran. an. BebanBeban-beb beban an rag, )orsi, )orsi, serta Buckling. Buckling. ada paper ini, yang yang ditang ditanggun gung g drill drill string string terseb tersebut ut akan akan hanya akan dibahas pengaruh dan dipe dipeng ngar aruh uhii oleh oleh keda kedala lam man dan dan sudu sudutt perencanaan, serta penentuan tension, drag, inklinasi yang dibentuk. Semakin dalam dan dan dan tors torsi, i, sert sertaa buck buckli ling ng pada pada pemb pembor oran an semaki semakin n besar besar drill drill string string yang yang ditang ditanggun gung, g, directional. maka beban yang diderita akan semakin s emakin besar. 2.TUJUAN 4.1. Tension Tension - /enentukan /enentukan tension, drag, drag, torsi, serta Beba Beban n tens tensio ion n adal adalah ah tota totall beba beban n buckling pada rangkaian pipa bor. bor. string string yang yang terben terbenam am dalam dalam lubang lubang sumur sumur,, /engetahui pengaruh pengaruh tension, tension, drag, - /engetahui beban ini akan dibandingkan dengan kekuatan torsi, torsi, serta serta buckli buckling ng pada pada rangka rangkaian ian tensil tensilee yield yield streng strength th dari dari drill drill pipe. pipe. Beban Beban pipa bor. 0. METODOLOG1 tension terbesar terdapat pada drill pipe yang /etodologi yang digunakan dalam pembuatan paling atas karena drill pipe ini menanggung paper ini yaitu : beban drill string yang ada diba$ahnya. 3ntuk - /enentukan topic yang akan dibahas. menentukan menentukan tension suatu drill string, dapat digunakan persamaan :
Ldp x Wdp ( ¿ )+( Ldc x Wdc )
¿ P= ¿
MW BF =1 − 65.5
yang dapat diberikan pada drill pipe. enetuan torsi dapa menggunakan persamaan : - Ji#a *O+ , -.))*&R &a#a
...'4(
T =
555..
-
4.2.Drag 4.2. Drag Beban drag dalam pemboran dibedakan menjadi , yaitu compressi%e drag dan tensil tensilee drag. drag. 6ompre 6ompressi% ssi%ee drag drag adalah adalah beban drag pada saat drill string diturunkan maka drill string kana rebah dan menempel dengan dinding lubang bor. Sedangkan tensile drag adalah beban drag yang ditanggung ditanggung oleh dril drilll strin string g pada pada saat saat drill drill strin string g dica dicabu but. t. ehitungan beban drag dapa dibagi menjadi : - Pehitngan !e!an "rag nt# $!ang $rs. D =Wm x L x sinθ
55555555..
'0( - Perhitngan %o&'ressi(e "rag. 7ika 8A 9 .; mR, maka DB =0.4 W m x R
5.............55555
'!( 7ika 8A < .; mR, maka DB =0.25 Wm + 0.69 FA FA
';( - Pehitngan nt# tensi$e "rag. 7ika 8A 9 .=;mR, maka DB =
WmxR 3
5555555555
5..'"( 7ika 8A < .=;mR, maka DB =0.69 FA FA − 0.25 W m x R
555.....
'>( 4.). Torsi Torsi )orsi merupakan beban puntiran yang dialami drill string pada saat pemboran dengan menggunakan metode rotary. Beban torsi yang berlebihan akan membatasi panjang bagian lubang yang dapat ditembus. Sehingga perlu ditent ditentuka ukan n berapa berapa batas batas yang yang diijin diijinkan kan atau atau
555
OD xWmx L x sin θ OD 24
+
46
( WOB−0.33 Wm x
555'?( 4.4. +%# +%#$ing $ing Beban buckling kritis pada drill string merupakan dari drill string terhadap tekukan karena adanya pembebanan dari gaya aksial, bending maksimal, @B, serta pengaruh drag pada drill string. Besarnya beban buckling kritis kritis dipeng dipengaru aruhi hi oleh oleh ukuran ukuran pipa, pipa, ukuran ukuran lubang bor, berat lumpur yang digunakan serta besarnya kemiringan lubang bor. @B pada pemboran dengans sudut kemiringan tinggi harus harus dijaga dijaga agar agar tetap tetap bisa bisa menym menymban bangka gkan n sejumlah sejumlah beban agar terjadi terjadi penetrasi, penetrasi, tetapi besarnya harus lebih rendah dari beban buckling kritisnya. kritisn ya. Beban buckling kritis dapa ditentukan ditentukan dengan persamaan persamaan Rapier Rapier a$son dan .R. aslay '4?=!( :
FC =550 555555
24
55'=( Ji#a *O+ / -.))*&R &a#a
T =
55555555.'(
OD x Wm Wm x L x sinθ
(
I x Wa ( 65.5 − MW ) ) sinθ D h− Dtj
)
5
555'4( 0.ANALISA 0. ANALISA DATA DATA DAN PERHITUNGAN 0.1. Ana$isa Ana$isa Data Ta!e$ 1. arameter emboran dan ata +umpur +HA3 2 4 Ho$e 4> 4 4 4 = 4 Se%tion De'th In 5&6 =; = 4;;.=0 De'th = 4;;.=0 4?; Ot 5&6 M" 5''g6 ?. ?.?? 44.4" 4-! > *O+ tonne ;-> tonne tonne In#$inasi A7a$ 586 .0 4. 40.!? 40.40 40.40 4;.! In#$inasi
A#hir 586
• •
)ool 7oint Ta!e$ 2. ata rilpipe dan )ool Dri$$ Pi'e
• • •
6lass
remium 6lass Crade D
•
@ 'in(
;
•
1 'in(
!.>"
t 'lb2t( Too$ Joint
4?.;
)ype
6 ; '18(
@ 'in( 1 'in(
" 0! 0 4
/ @ Beban torsi /ake up torJue
44=;? lb2 4=!?.= 2tlb2 4">>0. 2t-lb2
Beban drag /aks. @B
44".; lb2 040=.0 lbs
@B actual
440.4 lb2
6ritical Buckling
4>???.! lb2
• •
T!e$ ). Hasil ehitungan ada Eedalaman Akhir )rayek 4>.;
•
)ension
•
Iield strength teoritis
?!4".0 lbs ?;"40 lbs
/@
4";;;.=? lb2
Beban torsi
??"." 2t-lb2
/ake up torJue
4">>0 2t-lb2
Beban drag
"00."> lb2
/aks. @B
?>!?.>! lbs
@B actual
==4=.!? lbs
6ritical Buckling
4!";.; lb2
0.2. 0.2.2. 2. +H +HA3 A34 4 DP DP Gr Gra" a"ee E ata-data yang diperlukan :
Eedalaman : ;?!.=! 2t anjang BHA : =".?4 2t Berat BHA : "";!" lbs Berat BHA BHA diba$ah diba$ah 7ar 7ar : !!4; lbs lbs
;?"40 lbs
0.2. 0.2.). ). +H +HA3 A3 DP DP Gr Gra" a"ee E ata-data yang diperlukan :
•
•
: !.>" : ".>; : 4.; : 40.40G : 440.4 lb2
4!40;4. lbs
Eedalaman : "4?.! 2t : =!0.4= 2t • anjang BHA : ""."? lbs • Berat BHA diba$ah jar : !>4? !>4? lbs • Berat BHA diba$ah eight ' F )7( : !.00 lb2t • ominal eight : ";.; ppg • ensi tas bes i : ?. ppg • ensi tas lumpur : 40.40G • 1ncli nati on : ==4=.!? lbs • @B
•
: ;
)ension Iield strength teoritis
•
•
: ";.; ppg
Ta!e$ 4. Hasil ehitungan ada Eedalaman Akhir )rayek 4.;
0.2.Pehit 0.2. Pehitngan ngan ote: untuk perhitungan tiap BHA, dapat dilihat pada lampiran. 0.2. 0.2.1. 1. +H +HA3 A32 2 DP DP Gr Gra" a"ee E ata-data yang diperlukan :
•
ensitas besi @ 1 @ jts h 1nclination @B
•
• • • • • •
Eedalaman : "0?>.?? 2t anjang BHA : =>.;0 2t Berat BHA : ;4;=;.>> lbs Berat BHA diba$ah diba$ah jar : >?4> >?4> lbs ensitas besi : ";.; ppg ensitas lumpur : 44.4" ppg @ : ; 1 : !.>" @ jts : ".>; h : =.; 1nklinasi : 4;.!G @B : 4;!0.! lb2 Ta!e$ 0. Hasil erhitungan ada Eedalaman Akhir )rayek =.;
)ension
4;;0.> lbs
Iield eld str stren engt gth h teo teorritis itis
;?" ;?"4 40 lbs lbs
/@
4!0>= lbs
Beban torsi
!44. 2t-lb2
/ake up torJue
4">>0 2t-lb2
Beban drag
4>40.=> lb2
/aks. @B
4?"=".0? lbs
@B actual
4;!0.! lb2
6ritical Buckling
04=?0.0 lb2
.PEM+AHASAN ari ari tabel tabel K-0, -0, untuk untuk BHA# BHA# dapat dapat dilihat bah$a semua beban yang yang diderita drill string diba$ah kemampuan drill string. Beban dragnya lebih kecil daripada maks @B dan /@-nya, sehingga drillstring masih mampu mena menaha han n beba beban n drag drag yang ang dier dierit ita. a. @B actualnya lebih kecil dari dari critical buckling 2orc 2orcee nya, jadi jadi drill drill strin string g ini aman aman dari tertekuknya pipa. Sama seperti pada BHA#, pada tabel K-!, dapa dapatt dilih dilihat at bah$ bah$aa BHA# BHA#! ! mamp mampu u menahan semua beban yang diderita baik itu drag ataupun torsi. BHA tersebut aman dari teku tekuka kan n, kare karena na @B @B actu actual alny nyaa masih asih diba$ah critical buckling 2orce nya. n ya. ari ari tabel tabel %-;, %-;, dapat dapat diliha dilihatt bah$a bah$a BHA#" mampu menahan semua beban. beban. /aks @B dan /@ nya masih mampu menahan beban drag baik pada saat penurunan ataupun pencabutan drill string. @B actualnya masih diba$ah critical buckling 2orce nya, sehingga
aman aman dari dari teku tekuka kan. n. ada ada BHA BHA ini ini beba beban n terb terbes esar ar terj terjad adi, i, kare karena na BHA BHA ini ini haru arus mena menaha han n beba bebann-be beba ban n yang yang dider diderit itaa oleh oleh BHA-BHA diatasnya. 9.:ESIMPULAN - Beban tension terbesar terjadi pada trayek =.;, tapi beban tensionnya masih diba$ah tensile tensile yield teoritisnya, teoritisnya, sehingga sehingga masih aman. - Beban torsi dari drillstring masih diba$ah make up torJue, sehingga dril string masih bisa menahan beban puntiran yang terjadi saat pemboran berlangsung. - /aks /aks @B @B dan /@ drill drill string string lebih besar daripada beban dragnya, sehingga rangkaian drill string masih aman. - rill string aman terhadap tekukan, karena @B actual actualnya nya masih masih diba$a diba$ah h critica criticall buckling nya. RE;ERENSI - /uJorobin, Anggi. 440"4!?. Analisa Beban )ension, )orsi, rag, dan Buckling ipa Bor Sum Sumur ire irect ctio iona nall LM LM +apa +apang ngan an LI LI ertamina D.4 Baker Hughes Hughes 1)DN. 1)DN.ri rilli lling ng Dngine Dngineeri ering ng - Baker orkbook.4??;
