MATA KULIAH PENGANTAR TEKNIK PERMINYAKAN 1 MATERI : PENGENALAN PERALATAN DI OPERASI PEMBORAN 07 Desember 2012
12/9/2012
PTP 1
1
Tujuan utama dari operasi pemboran adalah membuat lubang secara cepat, murah dan aman hingga menembus formasi produktif. Lubang hasil pemboran tersebut dinamakan "Lubang sumur" (Well Bore), setelah dipasang pipa selubung (casing) dan disemen, maka langkah selanjutnya adalah memasang fasilitas peralatan produksi untuk memproduksikan minyak atau gas dari formasi produktip. Metoda pemboran yang berkembang saat ini adalah metoda bor putar (rotary drilling). Oleh karena itu, dalam perkuliahan Pengenalan Peralatan Pemboran ini akan dikemukakan sistem utama dari rotary drilling rig. Secara sistematik, Perkuliahan "Pengenalan Peralatan Pemboran" ini dapat dibagi menjadi : 1. Sistem Tenaga (Power System) 2. Sistem Pengangkatan (Hoisting System) 3. Sistem Pemutar (Rotating System) 4. Sistem Sirkulasi (Circulation System) 5. Sistem Pencegah Semburan Liar ( Blowout Prevention System )
12/9/2012
PTP 1
2
Gambar : Rangkaian Peralatan Pemboran 12/9/2012
PTP 1
3
I. SISTEM TENAGA (POWER SYSTEM) 1.1. PENDAHULUAN Sistem tenaga pada operasi pemboran terdiri dari dua sub-komponen utama, yaitu : A.
Power suplay equipment, yang dihasilkan oleh mesin-mesin besar yang yang dikenal sebagai "Prime Mover ” (penggerak utama).
B.
Distribution (tranmission) equipment, yang berfungsi meneruskan tenaga yang diperlukan untuk operasi pemboran. Sistem transmisi dapat dikerjakan dengan salah satu dari sistem, yaitu sistem tranmisi mekanis dan sistem tranmisi listrik.
12/9/2012
PTP 1
4
1.2. PRIME MOVER UNIT Hampir semua rig menggunakan “Internal combustion engines". Penggunaan mesin ini di tentukan oleh besarnya tenaga pada sumur yang didasarkan pada casing program dan keadaan sumur. Tenaga yang dihasilkan prime mover berkisar antara 500 sampai 5000 hp. Letak prime mover tergantung dari beberapa faktor : > Sistem tenaga tranmisi yang digunakan > Ruang yang tersedia, dsb. Beberapa letak prime mover adalah : * Di bawah rig * Di atas lantai bor * Di samping (disisi rig) : diatas tanah, diatas lantal bor, pada struktur yang terpisah jauh dari rig. rig. Jumlah unit mesin yang diperlukan : # Dua atau tiga, pada umumnya operasi pemboran memerlukan dua atau tiga mesin. # Empat, untuk pemboran yang lebih dalam memerlukan tenaga yang lebih besar sehingga mesin yang diperlukan dapat mencapai empat mesin. Jenis mesin yang digunakan : > Diesel (compression) engines > Gas (spark ignition) engines
12/9/2012
PTP 1
5
Gambar : Prime Mover 12/9/2012
PTP 1
6
Gambar : Salah Satu Letak Prime Mover Di Lantai Rig 12/9/2012
PTP 1
7
1.3. DISTRIBUSI TENAGA PADA RIG Rig tidak berfungsi dengan baik bila distribusi tenaga yang diperoleh tidak mencukupi. Sebagian besar tenaga yang dihasilkkan mesin didistribusikan untuk drawwork, Rotary rable dan mud pumps. Disamping itu juga diperlukan untuk penerangan, instrumen rig, engine fans, air conditioner, tenaga transmisi. Tenaga tranmisi oleh satu mesin atau lebih harus diteruskan ke komponen-komponen utama rig, yaitu sistem pengangkatan, sistem putar dan sistem sirkulasi. Komponen yang membutuhkan tenaga pada sistem utama tersebut dapat ditunjukkan sebagai berikut : SISTEM UTAMA UTAMA
KOMPONEN YANG MEMBUTUHKAN TENAGA
SISTEM ANGKAT ANGKAT
Drawworks, Driller's Console dsb
SISTEM PUTAR
Rotary Table, Top Drive
SISTEM SIRKULASI
Mud Pump/ Centrifugal Pumps/ Degasser, Degasser, dsb
12/9/2012
PTP 1
8
Transmisi tenaga ini dilakukan dengan salah satu metode sbb : > Mechanical power tranmission > Electrical power Tranmission
1.3.1. Mechanical Power Transmission. Mechanical power tranmission (tranmisi tenaga mekanik) berarti tenaga yang dihasilkan oleh mesin-mesin harus diteruskan secara mekanis. Proses transmisi ini dapat dapat dilakukan dengan dengan cara sebagai berikut: berikut: > Tenaga yang dihasilkan oleh primme mover harus dihubungkan bersamasama dengan mesin-mesin yang lain untuk mendapatkan tenaga yang mencukupi. Hal ini dilakukan dengan Hydraulic coupling (torque conventers) jang dihubungkan bersama-sama bersama-sama (compounded). > Tenaga ini kemudian diteruskan melalui sistim roda gigi (elaborate sprocket) dan chain linking system (sistem rantai), yang secara fisik mendistribusikan tenaga ke unit-unit yang membutuhkan tenaga. > System ini sekarang banyak digantikan dengan Electric Power Transmission.
12/9/2012
PTP 1
9
1.3.2. Electric Power Transmission Sebagian besar drilling rig menggunakan Diesel electric dan tenaga Listrik yang harus dialirkan melalui kabel. Pada sistem diesel electric mesin diesel digunakan tenaga listrik dari generator listrik, yang dipasang di depan block. Generator menghasilkan arus listrik, yang dialirkan melalui kabel ke suatu "Control Unit”. Dari control cabinet, tenaga listrik diteruskan melalui kabel k abel tambahan ke motor listrik yang langsung dihubungkan ke sistem sist em peralatan. Beberapa keuntungan penggunaan electric power transmission : > Lebih fleksibel letaknya > Tidak memerlukan rantai penghubung > Umumnya lebih kompak dan portabel.
12/9/2012
PTP 1
10
DRAWWORKS
MUD PUMPS
ROTARY TABLE
DRILLING CONSOLE
Gambar : Rangkaian Peralatan yang Membutuhkan Tenaga dari Prime Mover 12/9/2012 12/9/ 2012
PTP 1
11
12/9/2012
PTP 1
12
II. SISTEM ANGKAT (HOISTING SYSTEM) 2.1. PENDAHULUAN Sistem pengangkatan (hoisting system) merupakan salah satu komponen utama dari peralatan pemboran. Fungsi utamanya adalah ruang kerja yang cukup untuk pengangkatan dan penurunan rangkaian pIpa bor dan peralatan lainnya. Sistem Pengangkatan terdiri dari dua sub kompunen utama, yaitu : 1). Struktur penyangga (Supporting Struktur), lebih dikenal dengan nama "rig", meliputi : > Drilling tower (Derrick atau Mast). > Substructure. > Rig Floor. 2) Peralatan Pengangkat (Hoisting Equipment), meliputi : > Drawwork > Overhead tool (Crown Block, Travelling Block, Hook, Elevator). > Drilling line.
12/9/2012
PTP 1
13
TRAVELLING BLOCK
DRAWWORKS
Gambar : Rangkaian Sistem Angkat (Hoisting System) 12/9/2012
PTP 1
14
2.2. STRUKTUR PENYANGGA (Supporting Structure) Struktur penyangga (rig) adalah konstruksi menara kerangka baja yang ditempatkan diatas titik bor, berfungsi untuk menyangga peralatanperalatan pemboran. Struktur penyangga terdiri dari : > Substructure. > Lantai bor (rig floor). > Menara pemboran (drilling tower) yang ditempatkan diatas struktur dan lantai bor. 2.2.1. Substructure Substructure adalah konstruksi kerangka baja sebagai platform yang dipasang langsung diatas titik bor. Substructure memberikan ruang keria bagi peralatan dan pekera diatas dan dibawah lantai bor. Tinggi substructure ditentukan oleh jenis rig dan ketinggian blow out Preventer Stack . Substructure mampu menahan beban yang sangat besar, yang ditimbulkan oleh derrick atau mast, peralatan pengangkatan, meja putar, rangkaian pipa bor (drillipipe, drillcollar dan sebagainya) dan beban lainnya.
12/9/2012
PTP 1
15
12/9/2012
Gambar : Substructure PTP 1
16
2.2.2. Lantai Bor (Rig Floor) Lantai bor ditempatkan diatas substructure yang berfungsi untuk : > Menampung peralatan-peralatan pemboran yang kecil - kecil > Tempat berdirinya menara > Mendudukkan drawwork > Tempat kerja driller dan rotary helper (roughneck). Bagian Ini penting dalam perhitungan keadaan sumur karena titik nol pemboran dimulai dari lantai bor. Susunan lantai bor terdiri dari : Rotary table, Rotary drive, Drawworks Drawworks Drillers console, console, Make up and Break Break out tongs, Mouse hole, Rat hole, Dog House, Pipe ramp (V ramp), Catwalk, Hydraulic cathead
12/9/2012
PTP 1
17
Gambar : Lantai Rig dengan Berbagai Peralatan Pemboran 12/9/2012
PTP 1
18
2.2.3. Menara Pemboran (Drilling Tower) Fungsi utama menara adalah untuk mendapatkan ruang vertikal yang cukup untuk menaikkan dan menurunkkan rangkaian pipa bor dan casing kedalam lubang bor selama operasi pemboran berlangsung. Oleh karena itu tinggi dan kekuatannya harus disesuaikan dengan keperluan pemboran. Menara ini kalau dilihat dari ke-empat sisinya, konstruksi berbeda. Sisi dimana drawwork berada selalu berlawanan dengan pipa ramp maupun pipe rack. Ada dua tipe menara : 1). Tipe Standart Derrick. Jenis menara ini tidak dapat didirikan dalam satu unit, tetapi sistem pendiriannya disambung satu-persatu (bagian-bagian). Demikian jika dibandingkan harus melepas dan memasang bagian-bagian tersebut, kecuali untuk jarak yang tidak terlalu jauh dapat digeserkan. Menara jenis ini banyak digunakan untuk pemboran dalam, dimana membutuhkan lantai yang luas untuk tempat pipa 2). Tipe Portable Mast. Jenis menara ini posisi berdiri dari bagian yang dikaitkan satu sama lain dengan las/sekrup (biasanya terdiri dari dua tingkat), tipe menara ini dapat didirikan menara ditahan oleh teleskoping dan diperkuat oleh tali-tali yang ditambatkan secara tersebar. Tipe menara ini jika dibandingkan dengan menara standard mempunyai kelebihan, karena lebih murah, mudah dan cepat untuk mendirikannya, serta biasanya transportnya murah, tetapi penggunaannya terbatas pada pemboran yang tidak terlalu dalam (dangkal). 12/9/2012
PTP 1
19
12/9/2012
Gambar : Tipe Menara PTP 1
20
CROWN BLOCK
Gambar : Rangkaian Pendukung Hoisting System 12/9/2012
PTP 1
21
12/9/2012
PTP 1
22
III. SISTEM PEMUTAR (ROTATING SYSTEM) 3.1. PENDAHULUAN Fungsi utama rotating system adalah untuk memutar rangkaian drill string dan memberikan beratan diatas pahat (WOB) untuk membuat lubang. Sistem pemutar terdiri dari tiga sub-komponen : 1. Peralatan putar (rotary assembly). 2. Rangkaian pipa bor (drill string) 3. Mata bor (bit). Peralatan pemutar berfungsi untuk : > Memutar drill string st ring selama operasi pemboran berlangsung. > Menggantungkan drill string yaitu dengan slip yang dipasang pada rotary table ketika disambung atau melepas bagian-bagian drill pipe. Rangkaian pipa bor menghubungkan antara swivel dan bit berfungsi : * Menaik -turunkan mata bor * Memberikan beban diatas pahat untuk penembusan (penetration) * Meneruskan putaran ke mata bor dan * Menyalurkan fluida pemboran yang bertekanan ke mata bor. Sedangkan bit merupakan alat yang langsung menyentuh formasi, berfungsi untuk menghancurkan dan menembus formasi.
12/9/2012
PTP 1
23
3.2. PERALATAN PUTAR (ROTARY ASSEMBLY) Peralatan putar ditempatkan pada lantai bor dibawah crown di atas lubang, peralatan putar terdiri dari : > Meja putar (Rotary Table) > Master bushing, > Kelly bushing dan Rotary slip. Kunci utama adalah rotary table. Rotary table, master bushing dan kelly bushing digunakan bersama-sama untuk memutar rangkaian pipa bor. Meja putar, master bushing dan rotary digunakan untuk menggantung rangkaian pipa bor didalam lubang pada saat menyambung atau melepas section drill pipe dengan bantuan "make up and break out tongs".
12/9/2012
PTP 1
24
Conventionall Kelly system Conventiona
12/9/2012
PTP 1
Top Drive System
25
Gambar : Rangkaian Rotary System Di Rig Floor 12/9/2012
PTP 1
26
3.3. Rangkaian Drill String Terdiri dari kelly, drill pipe, BHA (Bottom Hole Assembly) dan bit. BHA terdiri dari drill collar, MWD, stabilizer, Rotary Reamer.
Drill String
12/9/2012
PTP 1
27
12/9/2012
PTP 1
28
IV. SISTEM SIRKULASI (CIRCULATION SYSTEM) 4.1. PENDAHULUAN Sistem sirkulasi terdiri dari empat sub komponen k omponen utama, yaitu: 1. Fluida pemboran (drilling fluida) Ada tiga jenis fluida pemboran yaitu : » Water based mud » Oil ba b ased mud » Air or gas based mud. Fungsi utama lumpur pemboran, yaitu : # Memberikan hydraulic horsepower pada bit untuk membersihkan serbuk bor (cutting) dari dasar lubang bor. # Mengangkat serbuk bor ke k e permukaan. # Membuat lapisan mud cake # Media Media logging logging formasi lubang lubang bor bor # Menahan sebagian berat dari drill string # Mengimbangi tekanan formasi # Mendinginkan dan melumasi bit dan drill string.
12/9/2012
PTP 1
29
12/9/2012
PTP 1 Gambar : Circulation System
30
2. Tempat persiapan (Preparation area) Ditempatkan pada sistem sirkulasi dimulai yaitu dekat pompa lumpur. Tempat persiapan meliputi : > Mud house > Steel mud pits/tanks > Mixing hopper > Chemical mixing barrel > Bulk mud storage bins > Water tank > Reserve Pit
12/9/2012
PTP 1
31
Mud House
Reserve Pit
Gambar : Preparation Area 12/9/2012
PTP 1
32
3. Peralatan sirkulasi (circulating equipment) Ditempatkan pada pada tempat yang strategis strategis disekitar disekitar rig. Peralatan sirkulasi ini meliputi : > Discarge and return lines > Stand pipe > Rotary hose > Mud pumps > Special pumps and Mud agitator > Steel mud pits/tanks
12/9/2012
PTP 1
33
MUD PUMPS
ROTARY HOSE
RETURN LINE
Gambar : Circulating Equipment 12/9/2012
MUD AGITATOR
PTP 1
34
4. Conditioning Area Terdapat dekat rig, meliputi : > Settling tanks Mud > Mud Gas separator > Shale Shaker > Degasser > Desander > Desilter
12/9/2012
PTP 1
35
SETTLING TANKS MUD
MUD GAS SEPARATOR
SHALE SHAKER
Gambar : Conditioning Area Area 12/9/2012
DEGASSER
PTP 1
36
Gambar : Circulation System 12/9/2012
PTP 1
37
12/9/2012
PTP 1
38
V. SISTEM PENCEGAH SEMBURAN LIAR (BLOW OUT PREVENTION SYSTEM) 5.1. PENDAHULUAN Fungsi utama dari blow out prevention system adalah menutup lubang bor ketika terjadi "kick". Blowout merupakan suatu aliran fluida formasi yang tak terkendalikan sampai kepermukaan. Blowout biasanya diawali dengan adanya "kick" yang merupakan suatu intrusi fluida & bertekanan tinggi kedalam lubang bor. Intrusi ini dapat berkembang menjadi blowout bila tid ak segera diatasi. Blow out prevention system terjadi dari 3 sub komponen utama yaitu : (1) Bop Stack . Ditempatkan pada kepala casing atau kepala sumur langsung dibawah rotary table pada lantai bor. Bop Stack meliputi : Annular preventer, Pipe ram preventer, Drilling spool, Blind ram preventer, dan Casing head (2) Accumulator Accumulator biasanya ditempatkan agak jauh dari rig dengan pertimbangan keselamatan, fungsi utamanya adalah menutup dengan cepat valve BOP Stack pada saat terjadi bahaya. 3) Supporting system Terdiri dari : Choke manifold dan Kill line
12/9/2012
PTP 1
39
Gambar : Rangkaian BOP System 12/9/2012
PTP 1
40
5.2. Komponen-komponen Komponen-komponen Dasar Blowout prevention prevention system Blowout prevention system terdiri dari empat komponen dasar yaitu (1) Accumulator. Biasanya ditempatkan pada sekitar 100 meter dari rig. Accumulator bekerja pada BOP stack dengan "high pressure Hydraulis" (saluran hidrolik bertekanan tinggi). Pada saat terjadi "kick". Crew dapat dengan cepat menutup blow out preventer dengan menghidupkan kontrol pada accumulator atau pada remote panel yang terletak pada lantai bor. (2) Blowout Preventer (BOP) Stack. Ditempatkan pada kepala sumur dibawah bor. Terdiri dari sejumlah valve (preventers) yang dapat menutup, lubang bor bila terjadi "kick". (3) Choke manifold. Ditempatkan diluar substructure. Bekerja pada blowout preventer stack dengan "high pressure line" yang dapat memindahkan aliran lumpur bor pada saat terjadi "kick". (4) Kill line Saluran yang merupakan perpanjangan dari mud pumps ke BOP Stack. Kill Line biasanya disambung berlawanan letaknya dengan choke line sehiingga memungkinkan pemompaan lumpur berat kedalam lubang bor.
12/9/2012
PTP 1
41
5.2.1. Komponen-komponen utama. Komponen-komponen utama Blowout prevention system terdiri dari dua, yaitu: (1). BOP Stack (2). Accumulator. (1). BOP Stack BOP stack merupakan peralatan dengan valve tekanan tinggi yang didesain untuk menahan tekanan lubang bor bila terjadi "kick", terdiri dari : a. Annular Preventer. Ditempat paling atas dari susunan BOP stack. Annular Preventer berisi rubber packing element yang dapat menutup lubang annulus baik lubang dalam keadaan kosong ataupun ada rangkaian pipa bor. b. Ram Preventer Ram preventer hanya dapat menutup lubang annulus untuk ukuran pipa tertentu atau pada keadaan tidak ada pipa bor dalam lubang. Pipe ram digunakan untuk menutup lubang bor pada waktu rangkaian pipa bor berada pada lubang bor. - Blind or Blank ram : digunakan untuk menutup lubang bor pada waktu rangkaian pipa bor tidak berada dalam lubang bor. - Shear ram : memotong drill pipe dan seal sehingga lubang bor kosong (open hole). 12/9/2012
PTP 1
42
12/9/2012
Gambar : Annular BOP PTP 1 dan Ram Type BOP
43
c. Drilling Spools Drilling spools adalah terletak diantara preventers. Drilling spools berfungsi sebagai tempat pemasangan choke line (yang mengsirkulasikan "kick" keluar dari lubang bor) dan kill line (yang memompakan lumpur berat). d. Casing head (well head). Merupakan alat tambahan pada bagian atas casing yang berfungsi sebagai fondasi BOP Stack.
12/9/2012
PTP 1
44
12/9/2012
1 GambarPTP : BOP Stack
45
(2). Accumulator. Accumulator. Unit accummulator dihidupkan pada keadaan darurat yaitu untuk menutup BOP stack. Unit ini dapat dihidupkan dari remote panel yang terletak pada lantai bor atau dari accumulator accumulator panel pada pada unit ini digunakan pada keadaan crew harus harus meninggalkan lantai bor.
Gambar : Accumulator System 12/9/2012
PTP 1
46
THE END
12/9/2012
PTP 1
47
2 25
27 26 29
12/9/2012
PTP 1
28
48
TUGAS INDIVIDU BERI NAMA – NAMA ALAT YANG ADA PADA SETIAP NOMOR DI GAMBAR RIG DAN LENGKAP DENGAN FUNGSINYA
PENULISAN : DIBUAT DI KERTAS F4 RANGKAP DUA (1. GAMBAR 2. KETERANGAN ALAT) DITULIS DENGAN TANGAN DAN RAPI BERI NAMA, NIM DAN TANDATANGAN
DIKUMPULKAN HARI SENIN, TGL 22 DESEMBER 2008 JAM 10.00
12/9/2012
PTP 1
49
