Dril-062 Dasar Pengangkatan Cutting

Dasar D Dasar P Pengangk atan C Cutting TUJUAN

  Penjelasan dasar-dasar pengangkatan Cutting   Penjelasan faktor-faktor yang mempengaruhi pengangkatan Cutting pada saat

pemboran   Penjelasan metode penentuan parameter-parameter pengangkatan cutting pada pemboran:      

Sumur vertical Sumur directional dan horizontal

Dril-062 Dasar-dasar Pengangkatan Cutting

1

The world's largest digital library

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.











1. Pendahuluan Dalam proses pemboran langsung, bit yang d ipakai selalu menggerus batuan formasi dan menghasilkan cutting, sehingga semakin dalam pemboran berlangsung semakin banyak pula cutting yang dihasilkan. Supaya tidak menumpuk di bawah lubang dan tidak menimbulkan masalah pipe sticking maka cutting tersebut perlu diangkat ke permukaan dengan baik, yaitu banyaknya cutting yang terangkat sebanyak cutting yang dihasilkan. Dalam proses rotary drilling lumpur baru masuk lewat dalam pipa dan keluar ke permukaan lewat anulus sambil mengangkat cutting, seperti terlihat pada Gambar 1 sehingga perhitungan kecepatan minimum yang diperlukan untuk mengangkat cutting ke permukaan dilakukan di anulus.



Gambar 1. Proses Pengangkatan Cutting di Anulus

Cutting yang tidak dapat terangkat dengan baik akan mengendap kembali ke dasar sumur dan mengakibatkan beberapa masalah dalam pemboran, diantaranya : 1. Akan terjadi penurunan laju penetrasi dikarenakan penggerusan kembali cutting yang tidak terangkat (regrinding). 2. Meningkatnya beban drag dan torque karena daya yang diperlukan untuk memutar drill string semakin berat. 3. Kemungkinan terjadinya pipe sticking, yaitu terjepitnya pipa pemboran dikarenakan tumpukan cutting yang mengendap. Beberapa faktor yang mempengaruhi pengangkatan cutting ke permukaan diantaranya:  

Kecepatan fluida di annulus sebagai fungsi dari luas area annulus dan rate pemompaan yang diberikan. Kapasitas untuk menahan fluida yang merupakan fungsi dari rheologi













Eksentrisitas drill pipe. Yaitu posisi relatif pipa pemboran terhadap lubang pemboran, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.

   

Gambar 2 Eksentrisitas Pipa Pemboran

Ukuran rata-rata partikel cutting. Konsentrasi cutting di dalam lumpur pemboran. Adanya pengaruhi kemiringan pada lubang pemboran.

Sedangkan parameter besaran yang sangat berpengaruh dalam mekanisme pengangkatan cutting antara lain : a. Vslip (kecepatan slip) yaitu kecepatan kritik dimana cutting mulai akan terangkat ke permukaan. b. Vcut (kecepatan cutting) yaitu yaitu kecepatan kritik dimana cutting mulai akan terendapkan c. Vmin (kecepatan minimum) yaitu kecepatan slip ditambah dengan kecepatan cutting sehingga cutting dapat terangkat ke permukaan tanpa terjadi penggerusan kembali. Secara umum hubungan antara kecepatan slip, kecepatan cutting, dan kecepatan minimum adalah sebagai berikut :











 Gambar 3. Pengangkatan Cutting oleh Lumpur Pemboran Vsl = Vm - Vcut .....................................................................................................................................(1) dimana: Vsl Vm Vcut

= Kecepatan slip, ft/menit = Kecepatan lumpur, ft/menit = Kecepatan cutting, ft/menit

Dinding lubang yang belum tercasing mempunyai selaput tipis sebagai pelindung yang disebut mud-cake. Agar selaput yang berguna tersebut tidak terkikis oleh aliran lumpur, harus diusahakan aliran tetap laminer. Untuk mencegah terjadinya aliran turbulen, dapat diindikasikan dengan bilangan Reynold . Dengan bilangan reynold yang tidak lebih dari 2000 aliran akan tetap laminer, sehingga batas tersebut dijadikan pegangan untuk menentukan kecepatan maksimum di anulus yang disebut kecepatan kritik. V ca 



1,08 PV  1,08 PV 2  9,3 d h  d p Yb 2  m

Dimana : Vca PV Yb  m dp dh



 m d h  d p





1/ 2

= Kecepatan kritik, ft/detik = Plastic viscosity, cp = Yield point bingham, lb/100 ft2 = Densitas lumpur, ppg = Diameter drillpipe, in = Diameter lubang, ppg

................................................................(2)











2. Sumur Vertikal 2.1. Kecepatan Slip Metode Moore Kecepatan slip untuk sumur vertikal dihitung dih itung dengan menggunakan persamaan:

  s   f   ................................................................................. (3)  f  

V sl 1,54 d cut 

dimana: Vsl  s  f

= Slip velocity, ft/detik = Densitas cutting, ppg

dcut

= Diameter cutting, in

= Densitas fluida (lumpur), ppg

Kecepatan slip ini dihitung dengan prosedur sebagai berikut:

2.1.1. Penentuan Apparent Viscosity Friction factor pada korelasi ini didasarkan berdasarkan perhitungan dari apparent Newtonian viscosity dengan menggunakan persamaan: n

1   1 n  2   K  dh  dp  n  ...................................................................... (4)     a  144 144  V m in   0,0208     

dimana :  a

= Apparent viscosity , cP

K

= Indeks konsistensi =

n

= Indeks kelakuan aliran = 3,32 log

dh dp Vmin  600  300

= Diameter lubang, in = Diameter pipa, in = Kecepatan minimum , ft/s = Dial reading pada 600 rpm = Dial reading pada 300 rpm

510  300  511n  600  300

2.1.2. Penentuan Reynold Number Apparent viscosity tersebut digunakan untuk menentukan Reynold Number dibawah ini: N Re



928 928 x  f x V sl x d cut

Dimana:

 a

.................................................................................. (5)











dcut

= diameter cutting , in

Selanjutnya apparent viscosity ini digunakan untuk menentukan friction factor dengan menggunakan Gambar 4 berikut.



Gambar 4. Grafik antara Particle Reynold Number terhadap Friction Factor

Gambar 4 ini secara matematis memiliki persamaan:  

Untuk NRe > 300 , aliran di sekitar partikel adalah fully turbulent dan friction factor nya = 1.5 Untuk NRe < 3 ,aliran laminar laminar dan friction factor-nya factor-nya : f 

40 N Re

......................................................................................................(6)

Untuk 3 < NRe < 300 maka aliran transisi dan friction factor-nya: f 

22 N Re

...................................................................................................(7)

faktor friksi ini kemudian dapat digunakan untuk menentukan Vsl pada persamaan.

2.2. Kecepatan Cutting Kecepatan Cuttingnya dapat ditentukan dengan persamaan (3): V

ROP

.................................................................................. (8)













Vcut dp dh Cconc ROP

= Kecepatan cutting, ft/s = Diameter pipa, in = Diameter lubang, in = Konsentrasi cutting, % = Rate Of Penetration, ft/hr

Dapat juga dinyatakan dengan persamaan lain yaitu: Jika yang diketahui luas penampang pipa dan lubang V cut 

ROP

 A pipe  36 1  C conc A hole  

...................................................................................... (9)

dimana : Apipe = Luas penampang pipa, in2 Ahole = Luas penampang lubang, in2 Jika V cutting dinyatakan dalam ft/menit, maka persamaan (8) dapat ditulis: V cut 

ROP

  d p  2   C conc 60 1   d   h  

.................................................................................. (10)

dimana: Vcut = Kecepatan cutting. ft/min Sehingga kecepatan minimum cutting adalah :

Vmin = Vsl + Vcut ............................................................................................. (11) Secara keseluruhan prosedur penentuan Vmin, Vcut dan Vslip pada sumur vertikal dapat dilihat pada Gambar 5 berikut.





















3. Sumur Directional dan Horizontal 3.1. Metoda Larsen 3.1.1. Kecepatan Cutting Kecepatan Cutting dapat untuk sumur directional dengan inklinasi inklinasi 55 90 diperkenalkan oleh T. I. Larsen. Kecepatan cutting Larsen ini diturunkan dari persamaan yang sama seperti untuk sumur vertikal, yaitu pada persamaan 8. o

Akan tetapi Larsen kemudian mengembangkan suatu koreksi tambahan terhadap laju penembusan mata bor, yang ditunjukkan pada Gambar 6 berikut.



Gambar 6. Hubungan antara Konsentrasi Cutting vs ROP

Hubungan pada Gambar 7. dapat dituliskan dengan persamaan :











3.1.2. Kecepatan Slip (Vs) dan Faktor Koreksi Hubungan kecepatan slip untuk sumur directional diGambarkan dalam grafik pada Gambar 7.



Gambar 7. Equivalent Slip Velocity vs Apparent Viscosity Gambar 7 secara matematis dinyatakan dengan persamaan berikut: V slip  0,00516  a  3,006 006   a  53 cp ..............................................(14) V slip  0,02554  a  53  3,28   a  53 cp ......................................(15)

dimana:  a cp

= Apparent viscosity, = Kecepatan slip, ft/s

Gambar 7 diperlukan untuk memprediksikan hubungan antara Vmin dengan Vcut setelah mengetahui prediksi kecepatan slip-nya.











Korelasi kecepatan slip pada persamaan 14 dan 16 memerlukan koreksi terhadap inklinasi, ukuran cutting dan densitas sebagai berikut: 1. Koreksi terhadap inklinasi sumur 2  0,213 C ang  0.0342 ang  0,000233 ang

dimana : Cang  ang

........................... ........................... (17)

= faktor koreksi terhadap inklinasi = sudut inklinasi, deg

 Gambar 8. Faktor Koreksi untuk Sudut Inklinasi 2.Koreksi terhadap ukuran cutting Koreksi ukuran cutting dilakukan dengan menggunakan persamaan berikut: C size   1,04 x D50 cut  1,286 ................................................................ (18)

dimana : Csize D50cut

= Faktor koreksi terhadap ukuran cutting = Diameter cutting, in















Gambar 9. Faktor Koreksi Ukuran Cutting

3. Koreksi terhadap densitas C mwt  1  0,0333   m  8,7    m  8,7 ...............................................(19) C mwt  1,0

dimana : Cmwt  m

  m  8,7 .............................................(20) = Faktor koreksi terhadap densitas mud = Densitas lumpur, ppg











V slip  V slip x C ang x C size x C mwt

...................................................... (21) dimana: Vslip Vslip

= Kecepatan slip sesudah dikoreksi, ft/s = Kecepatan slip sebelum dikoreksi, ft/s

Prosedur penentuan transportasi cutting sumur directional metode Larsen dapat dilihat pada Gambar 11.













Gambar 11. Flowchart Penentuan Transportasi Cutting Metode Larsen

3.2. Metode Rudi Rubiandini dan Shindu L. M. Kecepatan minimum cutting metode Rudi Rubiandini dan Shindu L.M. mengkoreksi parameter inklinasi, densitas lumpur dan rotary speed (RPM). Persamaan ini merupakan pengembangan dari persamaan Moore, Larsen dan percobaan yang dilakukan Peden. Prinsip pengembangan persamaan ini adalah membuat plot suatu parameter Vs tak berdimensi. Vs tak berdimensi yaitu perbandingan Vs directional metoda Larsen dan Peden, dengan Vs vertikal metoda Moore.

3.2.1. Koreksi Inklinasi Koreksi sudut (Ci) diperoleh dari plot dimensionless Vs cutting sehingga didapatkan persamaan koreksi sudut yang dikalikan dengan Vs vertikal Moore. Koreksi sudut (Ci) yang digunakan adalah: Untuk   45 o : C i

 2    1   45  ....................................................................................... (22)

Untuk   45 o

Ci = 3 .........................................................................................................(23) dimana: q = Sudut inklinasi, deg











RPM

= Kecepatan putar / rotary

Sehingga Vmin untuk sumur vertikal, directional, maupun horizontal dengan mengembangkan rumus Moore adalah:

Vmin = Vcut + ( Ci x Cmw x CRPM)Vsv maka untuk: Untuk   45 o

 

Vs  1 

2   3   m  RPM   1   V sv ................................................. (26) 45  15  600 600 

Untuk :   45 o

 3   m  RPM  .............................................................. (26) 1   V sv .............................................................. 15 600 60 0    

Vs  3 

Prosedur penentuan transportasi cutting dengan metode Rudi dan Sindhu ini dijelaskan pada Gambar 12. 1 2.























 s

= 19,16 ppg

PV

= 40 cP

YP

= 17 lb/100 ft2

 a

= 145,7 cP

dh

= 6 in

dp

= 3,38 in

Dcut

= 0,7283 in

ROP

= 54 ft/hr

RPM

=0

Cconc

= 1.5 %

Kec. Pengangkatan Cutting:

     [() ]*  +  

....................................................................................................(13)











jadi Vsl1 = 4,913 ft/s Dengan melakukan iterasi sampai | Vsl2 - Vsl1 | < 0,01, didapatkan Vsl = 3,9758 ft/s Perhitungan Koreksi Vslip # Koreksi Angle Inclination :

Cang = 0,0342 (ang) - 0,000233 (ang)2 - 0,213 .....................................................................(17) Cang = 0,0342 (61,3526) - 0,0002338 (61,3526 )2 - 0,213 = 1,0052 # Koreksi terhadap Ukuran Cutting :

Csize = -1,04 (D50 cutting) + 1,286 ..............................................................................................(18) Csize = -1,04 x 0,7283 + 1,286 = 0,5285 # Koreksi terhadap Mud Weight : C mwt  1

karena

 m  8,7 .................................................................................................................(19)

 m  8,7 ppg

Cmwt = 1 Final Slip Velocity:











2. Contoh

Perhitungan dengan menggunakan Persamaan Rudi-Shindu, Dengan data yang sama untuk perhitungan Menggunakan Metode Larsen: Data : 

= 61,352 o

 m

= 15 ppg

 s

= 19,16 ppg

PV

= 40 cP

YP

= 17 lb/100 ft2

 a

= 145,7 cP

dh

= 6 in

dp

= 3,38 in

Dcut = 0,7283 in ROP = 54 ft/hr











N Re 

928 .15 x 0,1 x 0,7283 182 ,31

 5.56

NRe > 3 dan NRe <300, jadi aliran yang terjadi menurut Moore transisi f 

f 

22 N Re

.........................................................................................................................................(7)

22 5,5608

 9,3295

Vsv (Slip Velocity Vertikal) dengan Moore :

  s   f   ................................................................................................................(3)  f  

V Sl 2  f Dcut 

 19,16 15  f t / s   4,1929 ft 15  

V Sl 2 9,3295 0,7283

| Vsl2 - Vsl1 | = | 4,1929 - 0,1 | > | 0,01 |, jadi V

 V











DAFTAR PARAMETER DAN SATUAN

 a

= Apparent viscosity, cP

 s  m

= Densitas cutting, ppg = Densitas lumpur, ppg

 f

= Densitas fluida, ppg

 600

= Dial reading pada 600 rpm

 300

Apipe Ahole Cconc dh dp dcut f K

= Dial reading pada 300 rpm = luas penampang pipa, in2 = luas penampang lubang, in2 = Konsentrasi cutting, % = Diameter lubang, in = Diameter pipa, in = Diameter cutting, in = Friction factor = Indeks konsistensi













D A F TA TA R P U S T A K A

1. Adam T. Bourgoyne Jr., Keith K. Millhelm, Martin E. Chenevert, F.S. Young Jr., SPE Textbook Series Vol. 2, "Applied Drilling Engineering", First Printing Society of Petroleum Engineers, Engineers, Richardson TX, 1986. 2. Beyer, A.H., et. al, "Flow Behaviour of Foam as Well Circulating Fluid", SPE Reprint Series 6A, Drilling, SPE of AIME, Dallas, Texas, 1973. 3. Craft, B.C., et.al., "Well Design, Drilling & Production", Prentice Hall Inc., New Jersey, 1962. 4. Dodge, D.G. and Metzner, A.B. , " Turbulent Flow of Non Newtonian System ", AIChE J.,

Dril-062 Dasar Pengangkatan Cutting

Recommend Documents