BAB I PENDAHULUAN 1.1 PENDAHULUAN Rig pengeboran adalah suatu bangunan dengan peralatan untuk melakukan melaku kan pengeboran ke dalam reservoir bawah tanah untuk memperoleh air, memperoleh air, minyak, minyak, atau gas atau gas bumi, atau bumi, atau deposit mineral deposit mineral bawah bawah tanah. Rig pengeboran bisa berada di atas tanah (on (on shore) shore) atau di atas laut/lepas pantai (off (off shore) shore) tergantung kebutuhan pemakaianya. Walaupun rig lepas pantai dapat melakukan pengeboran hingga ke dasar laut untuk mencari mineral-mineral, teknologi dan keekonomian tambang bawah laut belum dapat dilakukan secara komersial. Oleh karena itu, istilah "rig" mengacu pada kumpulan peralatan yang digunakan untuk melakukan pengeboran pada permukaan kerak permukaan kerak Bumi untuk mengambil contoh minyak, air, atau mineral. . Pada perhitungan kapasitas ring yang akan digunakan, didasarkan pada kontruksi sumur yang direncanakan, apakah sumur big hole, medium hole atau slime hole drilling. Perencanaan ini didasarkan pa da rencana target reservoir yang akan ditembus dan karakteristik formasinya. Perediksi tekanan formasi merupakan salah satu hal yang penting agar operasi pemboran tidak mengalami hambatan yang berarti. Kapasitas rig yang diperlukan adalah jenis ring dan tinggi menara atau jumlah joinnya, serta kapasitas HP primove rnya. Bertambah besar dan dalam suatu sumur maka akan bertambah besar HP prime mover yang perlukan, karana mempengaruhi tenaga funsi angkat, putar dan fungsi sirkulasinya. Rencana penentuan kapasitas rig yang diperlukan pada operasi pemboran eksplolrasi akan lebih sulit, dengan minimnya data karakteristik formasi yang akan dibor. Dan seismik dan data pemboran dilapangan yang telah dieksplorasi pada cekungan pengendapan yang sama dapat digunakan untuk menentukan kapasitas rig yang sesuai. 1.2 RUMUSAN MASALAH
1. Bagaimana cara mengetahui parameter untuk menghitung kapasitas di rig? 1.3 TUJUAN 1. mengetahui parameter yang diperlukan untuk menghitung kapasitas rig
Rig Sizing And Selection
1
BAB II PEMBAHASAN
Perhitungan kapasitas rig yang diperlukan pada suatu rencana operasi pemboran, haruslah mengikuti langkah-langkah sebagai berikut:
Data profil sumur yang akan di bor, atau kontruksi sumur yang direncanakan oleh seorang well plnner.
Data rangkaian pipa bor yang digunakan untuk operasi pemboran,meliputi data DP,BHA (HWDP, DC, Stabilizer) dan bit.
Tentukan kapasitas merana dari beban yang bekerja pada Menara. Dari data kedalaman operasi pemboran yang direncanakan hitung jenis rig yang digunakan serta jumlah joint yang mampu diangkat saat round trip (cabut rangkaian).
Tentukan tenaga yang diperlukan pada primer wover dengan menghitung tenaga untuk fungsi angkat, fungsi putar dan fungsi sirkulasi.
Kapasitas merana yang diperlukan dalam operasi pemboran yang optimum yang diperoleh. 2.1.PERHITUNGAN KAPASITAS RIG Perhitungan kapasitas rig didasarkan atas tinggi tau berapajoint kapasitas menaranya dan beban yang dikerja pada Menara, serta perhitungan tenaga pada primer mover. Sementara perhitungan tenaga pada primer mover, didasarkan pada tenaga yang diperlukan untuk fungsi angkat, fungsi putar dan fungsi sirkulasi.
2.1.1. Beban Yang Berkerja Pada Menara
Beban pada rig yang mempengaruh pada perhitungan kapasitas Menara dapat dibagi menjadi beberapa bagian, antara lain : o o o o
Beban vertical Beratan dari Block group Tegangan kabel pemboran Beban Horizontal
Beban Total pada Menara dihitung, dengan persamaan :
=+++ℎ Dimana :
Rig Sizing And Selection
2
= beban total pada merana, lbs = beban vertical, lbs = tegangan pda fast line, lbs = tegangan pada dead line, lbs ℎ = beratan hook Block, lbs 2.1.1.1. Beban Vertical
Beban vertical ini meliputi : berat drill string, berat berangkaian casing, dan berantan dari block group. 2.1.1.1.1. Berat Drill String :
Beban pada rig yang diakibatkan oleh berat drill string dapat dihitung dengan persamaan:
= +
Dimana :
= berat seluruh drillpipe yang digunakan, lbs = berat seluruh drillcolar yang digunakan, lbs
Sedangkan berat drill string didalam lumpur dapat dihitung dengan persamaan :
= × (1 − 0,0015 Dimana :
(1-0,0015
= berat drill string didalam lumpur, lbs = berat drill string diudara, lbs = berat jenis lumpur,
)= buoyancy factor, tak berdimensi
Pada pemboran berarah, besarnya beban dill string dapat dihitung dengan persamaan :
= + 2 cos+..2 sin Dimana :
2
= berat string yang lurus, ton = berat string yang miring, ton = koefisien gesekan antara string dengan formasi, tak
berdemensi
.
= koefisien yang menunjukan bertambah besarnya gesekan pada
waktu
Rig Sizing And Selection
3
waktu mulai bergerak, biasanya diambil 1,5 α
= sudut kemiringan lubang, derajat
2.1.1.1.2. Berat Casing
Berat Casing yang dipasang pada lubang bor untuk diperhitungkan pada beban rig, diambil dari berat casing yang terberat dan dihitung dengan persamaan :
= × Dimana :
= berat casing yang terpasang, lbs = berat nominal casing terberat, lb/ft HI
= panjang casing yang dipasang, ft
2.1.1.2 . Berat Block group
Block group adalah penghubung utama antara drawwork dengan pipa atau casing. Peralatan ini memiliki keuntungan mekanis dalam membantu menaikkan susunan pipa dan memperkecil gaya yang bekerja. 2.1.1.3. Tegangan Kabel Pemboran
Tegangan dalam kabel pemboran terbagi dalam dua sisi, yaitu tegangan pada fats line (Tf) dan dead line (Td). Dalam keadaan statis tegangan pada fast line (Tf) dan tegangan dead line (Td) adalah sama , yang dihitung dengan persamaan : ()
=
Dimana :
= Tegangan pada fast line, lbs
Td = Tegangan pada dead line, lbs Bhook = Beban pada hook, lbs EB = effisiensi pada block, biasanya diambil 0,98
n
= banyak line
2.1.1.4. Beban Horizontal
Beban horizontal yang berkerjaa pada menara ini adalah akibat dari berat stand yang bersandar pada Menara dan beban akibat pengaruh angin. 2.1.1.4.1. Berat stand yang bersandar pada Menara
Rig Sizing And Selection
4
Ilustrasi berat stand yang bersandar pada Menara di tunjukkan dengan gambar 3-2,dan dapat dihutung dengan persamaan. Gh = G x( L/2 h) sin Dimana : Gh = Beban horizontal yang timbul akibat bersandarnya stand, tond G = jumlah berat seluruh stand, ton L = panjang rata-rata stand, meter = sudut antara stand dengan garis vertical,derajat
Masa pake kabel pemboran dapat di tingkatkan dengan memotong (cut off) yang lebih sering pada panjang tertentu untuk menghindari tekanan tinggi pada posisi yang sama. Titik tekana tertinggi biasanya sheave dari crow block. Bagian dari dasar shave travelling block dan titik persalingan pada drum pengangkatan. 2.1.14.2. Beban akibat pengaruh angin Pengaruh angina yang terbesar gaya horizontalnya. Ketika rangkain pipa bor disandarkan vertical pada menara saat round trip dilakukan. Gaya horizontal akibat pengaruh angin dapat dihitung dengan persamaan:
W=0,004x v Dimana : W= wind load,lb/ft2 V = Actual wind velocity.mph Untuk mengetahui beban akibat pengaruh angina perlu di ketahui cuaca (angin) yang terbentuk yang terjadi 100 tahun terakhir. Rencangan ini terutama harus di perhatikan saat operasi pemboran di lakukan di lepas pantai (offshore drilling) Untuk mengetahui beban akibat pengaruh angin dapat dihitung dengan persamaan Wh = W x ( L / 2 h ) Sin Dimana, Wh = Bban Horizontal akibat perngaruh angin, ton Sehingga beban horizontal maksimum dapat dihitung dengan persamaan Bhmax = Gh + Wh Dimana, Bhmax = Beban horizontal maksimum
Rig Sizing And Selection
5
2.2.
Perhitungan Horse Power pada Enggine (Remover)
Perhitungan daya yang diperlukan pada operasi pengeboran, harus dipenuhi oleh remover (Enggine), yaitu meliputi daya angkat, putar, dan sirkulasi fluida pengebran. 2.2.1
Tenaga untuk fungsi angkat
Pada proses pengeboran selalu dilakukan penaikan dan penurunan rangkaian pipa bor dan menurunkan casing. Peralatan fungsi angakat pada suatu operasi pengeboran terbagi menjadi 2 sub kompenen utama yaitu : Struktur Penyangga, dan perlatan pengangkat. Struktur penyangga terdiri dari : Menara Pengeboran, Substruktur dan Rig Floor, Sedangkan Peralatan Pengangkat terdiri dari Draw Work, Overhead Tools (Crown Block, Travelling Block, Hook, dan Elevator) dan Drilling Line ( Kabel Pengeboran). Perhitungan Horse Power System Angkat ditentukan dengan menghitung besarnya horse power (Hp) yang diperlukan Draw Work dan Bbesarnya Hp Input yang harus diberikan Remover pada Draw Work. Hp yang diperlukan Draw Work dapat dihitung dengan persamaan : HDP =
33.
Sedangkan besarnya hp input data yang di butuhkan prime mover dapat di hitung dengan persamaan : HPP =
Dimana : HDP = HP Drawwork W = Beban hook,lb HPP = HP prime mover n = factor effesiensi,% (berkisar 80%-90%) perhitungan daya sistem angkat ini harus pula di pertimbangkan beban yang bisa di tanggung oleh menara (mast) dan sub struktur. Dengan demikian walaupun prime mover bisa menyediakan sejumlah daya yang di perlukan sistem angkat, namun bila menara dan sub struktur tidak bisa menahan beban tersebut maka menara akan roboh (ambruk).
Rig Sizing And Selection
6
2.2.2. Tenaga untuk fungsi putar peralatan fungsi putar di bagi menjadi dua kelompok,yaitu :peralata putar dan rangkain pipa bor peralatan putar, terdiri dari Meja putar Master bushing Kelly bushing Rotary slip Sedang raingkain pipa bor,secara umum terdiri dari Swivel Kelly Drill pipe Drill collar Pahat
Pada retory drilling rig rangkaian pipa bor yang terdiri dari Kelly. DP dan BHA, selalu kita putar untuk menurusakn gaya putar ke pahat guna proses penghancuran batuan. untuk menghitung besarnya HP fungsi putar, harus di hitung besarnya RPM kritis, dan besarnya torsi pada kondisi tension. Secara teoritas setiap drill string akan mempunyai frekuensi alamiah yang merupakan effek vibrasi maksimum. Dua type vibrasi yang terjadi, yaitu vibrasi kawat biola dan vibrasi pendulum. Pada setiap tool joint joint dari pipa dapat bervibrasi seperti kawat biola yang bisa di hitung dengan persamaan: RPM =
4.7. 2 2 )1/2 ( +
Type kedua adalah type kawat pendulum yang rejadi pada keseluruhan string dan di hitung dengan persamaan: RPM =
28.
Dimana: RPM = RPM kritis L = panjang satu pipa /rangkaian,in D = diameter luar pipa, in D = diameter dalam pipa, in Besarnya puaran pada meja putar tidak boleh melebihi RPM kritis karena akan menyebabkan putusnya drill string.
Rig Sizing And Selection
7
Torsi yang dapat memutar pahat pada pemboran dengan retory drilling di batasi oleh : torsi maksimum yang dapat di lakukan oleh meja putar, kekuatan torsi pada sambungan dan kekuatan torsi pada bagian pipa yang tipis. Berdasarkan API RP 7.6 torsi yang dapat di tanggung pipa pada kondisi tensile(tertarik): ,9667 2 1/2 T=
I = [4 − 4 ] 32 Dimana:
T = maksimum torsi pada kondisi tension,lb-ft I = momen inertia polar, in4 OD = diameter luar pipa,in ID = diameter dalam pipa,in Y = minmum yield strength,psi Te = beban tensile,lb A = luas permukaan pipa, in2 Besarnya torsional dan tensile strength dapat di lihat pada table (API) premium. Torsional Dan Tensile (used API Premium)
Untuk pemboran berarah dan lubang miring besarnya torsi di hitung dengan persamaan :
Rig Sizing And Selection
8
T=
24
Dimana : Wm :berat pipa dalam lumpur,lb µ : koofisient friksi (gesekan),tak berdemensi L: panjang pipa,ft : sudut kemiringan sumur,derajat
Pada perhitungan horse sistem putar yang di butuhkan drawwork ,dapat di hitung dengan persamaan: HP = (TxN)/5250 Sedangkan daya (hourse power) input yang harus diberikan oleh prime mover di hitung dengan persamaan: HP p =(HDP)/n Dimana: T = torsi putar,ft-lb N = kecepatan putar,RPM N = factor effensiensi,%(berkisar 80% - 90%)
2.2.3 Tenaga Fungsi Sirkulasi
Pada operasi pemboran dinbutuhkan sirkulasi fluida pemboran, guna megimbangi formasi, mengangkat cutting, pendingin, menahan cutting saat sirkulasi dihentikan, dan lain-lainnya. Peralatan sistim sirkulasi, terdiri dari:
Pompa lumpur
Bak lumpur
Peralatan sirkulasi dipermukaan ( flowline, standpipe, swivel)
Rangkaian pipa bpr dan bit
N
Conditioning area ( Shale shaker , Degasser, Desander, Desilter, mud gas separator, settling tank dan oil reserve pit)
Untuk menghitung daya (horser power) pompa lumpur digunakan persamaan:
∆
HP p = ( P x Q)/1714
Rig Sizing And Selection
9
Sedangkan untuk menghitung besarnya horse power input dari prime mover digunakan persamaan HP pM = ( HP p)/
Dimana :
∆
= Kehilangan tekanan sistem sirkulasi , psi
Q
= Debit pompa, gpm
= Faktor effisiensi, % (berkisar 80%-90%)
Kehilangan tekanan yang terjadi padad system sirkulasi adalah jumlah kehilangan tekanan di surface conection, dalam DP, dalam DC, Bit, Annulus, DC, dan Annulus D. Tentunya nilai kehilangan tekanan pada bit telah dipertimbangkan untuk daya pada pahat (BHHP) yang optimum, serta pengangkatan cutting yang optimal. 2.2.4
STUDY KASUS
Study kasus ini menggunakan satu susmur A, dihitung besarnya kapasitas rig yang digunakan sehingga operasi pemboran dapat lebih efisien dan optimum. Trayek pemboran yang dilakukan pada sumur ‘ A’ lapangan ‘X’ adalah berikut:
Interval 0-20 m
: 26” bit size
Interval 20-300 m
: 17 ½” bit size
Interval 300-975 m
: 12 ¼” bit size
Interval 975-1099 m : 81/2” bit size
Trayek pomboran yang digunakan pada sumur evaluasi adalah trayek surface casing, conductor casing, intermediate casing dan production casing. Sedangkan diameter, grade dan berat nominal masing-masing casing pada sumur pada sumurevaluasi adalah sebagai berikut: Ukuran 20” Grade k- 55 ; Berat 94 lb/ft: kedalaman 0-20 m ; SG lumpur =1 (air)
Ukuran 13 3/6” Grade k - 55 ; Berat 54,50 lb/ft; kedalaman 0-300 m ; SG lumpur =
1,08 = 9 ppg Ukuran 9 5/6” Grade K - 55 ; Berat 40 lb/ft; kedalaman 0-21,04 m Grade K – 55 ; Berat 43,5 lb/ft; kedalaman 21,04-106 m
Rig Sizing And Selection
10
Grade N – 80 ; Berat 47 lb/ft; kedalaman 106-970 m Sg lumpur : 1,13 =9,4 ppg Ukuran7” Grade K – 55 ; Berat 26 lb/ft; kedalaman 920,9-1094 m SG lumpur : 1,13=9,6 ppg
Data-data aliran lumpur yang dipergunakan beserta ukuran pompa adalah:
V lumpur
= 1,15=9,6 ppg
PV
= 17 cp
YP
= 12 lb/ 100 ft
Jenis Pompa
= 7 P 50 Triplek
SPM
= 2 x 64
D liner
= 6”
Stroke
= 7 ¾”
Data-data drillstring yang dipergunakan pada trayek pengeboran casing 7” antara lain:
Ukuran diameter bit 8 ½”
Ukuran nozzle 3 x (20/32”)
WOB = 22.050 lbs
Ukuran drillcolar : 6 ¼” OD ; 213/16” ID ;83 lb/ft
Ukuran drillpipe : 4 ½” OD ; 318216”ID ; 16,60 lb/ft
Hasil Evaluasi: Evaluasi fungsi angkat
Beban total =212.997,24
Hp drowwork =340,21
Hp prime mover =400,24
Evaluasi fungsi putar
Hp drowwork =253
Hp prime mover =316
Evaluasi fungsi sirkulasi lumpur
Hp drowwork =668
Hp prime mover =786
Rig Sizing And Selection
11
Evaluasi funsi pencegahan semburan liar
Tekanan max BOP stack = 2.226.25 psi
Total fluida yang harus dapat ditahan accumulator = 31,25
gallons Perhitungan lengkapnya dapat dilihat dilampiran. Setelah didapat harga kebutuhan lapangan, lalu dibandingkan dengan kapasitas rig yang tersedia kemudian dapat ditentukan jenis rig yang akan dipakai untuk melakukan pemboran.
Rig Sizing And Selection
12
BAB III KESIMPULAN
3.1 Kesimpulan
Dari uraian pembahasan diatas dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: 1. Perhitungan kapasitas rig pada suatu lapangan migas dilakuakan untuk merencanakan kapasitas rig dan jenis rig yang optimum yang akan digunakan untuk melakukan operasi pemboran sumur-sumur baru pada lapangan tersebut.
Rig Sizing And Selection
13
DAFTAR PUSTAKA
Abdul A. Tarmuzi, “ Evaluasi Efisiensi Rig Dan Pengaruhnyah Terhadap Biaya Harian Pemboran”,Jurnal Teknik Minyak Dan Gas Bumi No.04/1995 Adam T.Bourgoyne Jr. “ Applied Drilling Engineering”. First Printing, Society of Petroleum Engineering, Richarson, Texas. Adam, J. Neal, :”Drilling Engineering A Complete Well Planning Approach”,Pen Well Publishing Company, Tulsa, Oklahoma, 1985. Chillingarian, G.V., and P. Vorabutur., “Drilling Fluids”, Elsevier Scientifik Publishing Company, Amsterdam, Oxford, New York, 1981. F.J. Pettijohn., “Sedimentary Rock”, # 2 edition, Oxford and IBH Publishing Co., Indian, 1963. Gatlin Cart., “ Petroleum Engineering-Drilling and Completion”.Prentice-Hall, Inc., Engelwood Cliffs, New Jersey, 1960.
Well
Moore, P.L. “ Drllling Practices Manual’ , The Petroleum Publishing Co., Tulsa, 1974.
Rig Sizing And Selection
14
