4. BAB III. Dasar Teori

8/19/2019 4. BAB III. Dasar Teori

1/69

7

BAB III

DASAR TEORI

3.1. Lumpur Pemboran

Lumpur pemboran atau yang dikenal juga dengan fluida pemboran

didefinisikan sebagai suatu fluida sirkulasi dalam operasi pemboran berputar

(rotary drilling ) yang memiliki banyak variasi fungsi yang merupakan salah satu

faktor penting terhadap optimalnya operasi suatu pemboran.

3.1.1. Komponen Lumpur Pemboran

Lumpur pemboran pada umumnya terdiri dari empat komponen utama

atau fasa :

a. Fasa Cair (air atau minyak)

b. Reactive Solids, yaitu padatan yang bereaksi dengan air membentuk koloid

(clay)

c. Inert Solids (at padat yang tidak bereaksi)

d. Fasa !imia

a. Fasa Cair.

Fasa cair ini dapat berupa minyak atau air" dimana 7#$ lumpur

pemboran menggunakan air. %ir dapat pula dibagi menjadi dua" air ta&ar dan

asin. %ir asin" dapat dibagi menjadi air asin jenuh dan air asin tak jenuh.

'stilah oil-base digunakan bila minyaknya lebih dari # $. Invert emulsion

mempunyai komposisi minyak #*7 $ (sebagai fasa kontinyu) dan +* # $

(sebagai fasa diskontinyu).

b. Reactive Solids

,adatan ini bereaksi dengan sekelilingnya untuk membentuk koloidal.

-alam hal ini clay air ta&ar seperti bentonite mengisap (absorp) air ta&ar dan

membentuk lumpur. 'stilah yield / digunakan untuk menyatakan jumlah barrel


2/69

0

lumpur yang dapat dihasilkan dari satu ton clay agar viskositas lumpurnya 1#

cp.

2ntuk bentonite" yield nya kira3kira 1 bbl4ton. -alam hal ini bentonite

mengabsorp air ta&ar pada permukaan partikel3partikelnya" sehingga kenaikan

volumenya sampai 1 kali lipat atau lebih" yang disebut Swelling / atau

5idrasi/.

2ntuk salt water clay (attapulgate)" swelling akan terjadi baik di air

ta&ar atau di air asin dan karenanya digunakan untuk pemboran dengan Salt

water Mud /. 6aik bentonite maupun attapulgate akan memberikan kenaikan

viskositas pada lumpur. 2ntuk oil base mud " viskositas dinaikan dengan

penaikan kadar air dan penggunaan asphalt .

c. Inert Solids.

'ni dapat berupa Barite (6a89) yang digunakan untuk menaikan

densitas lumpur ataupun galena atau bijih besi. Inert solids dapat pula berasal

dari formasi3formasi yang dibor dan terba&a lumpur seperti chert " pasir atau

clay3clay non swelling " dan padatan3padatan seperti ini bukan disengaja untuk

menaikkan densitas lumpur dan perlu dibuang secepat mungkin (bisa

menyebabkan abrasi" kerusakan pompa dan lain3lain).

d. Fasa !imia

at kimia merupakan bagian dari sistem yang digunakan untuk

mengontrol sifat3sifat lumpur" misalnya dalam dispersion (menyebarkan

partikel3partikel clay) atau flocculation (pengumpulan partikel3partikel clay).;feknya terutama tertuju pada peng/koloid/an clay yang bersangkutan.

6anyak sekali at kimia yang digunakan untuk menurunkan viskositas"

mengurangi water loss" mengontrol fasa koloid (disebut surface active agent ).

at3at kimia yang mendisperse (dengan ini disebut thinner < menurunkan

viskositas" mengencerkan) misalnya :

=uobracho (dispersant ).

,hosphate.


3/69

odium >annate (kombinasi caustic soda dan tannium).

Lignosulfonates (bermacam3macam kayu pulp). Lignites.

urfactant ( surface active agents).

edangkan at3at kimia untuk menaikan viskositas" misalnya adalah :

C. ?. C.

tarch.

6eberapa senya&a polimer.

at*at kimia bereaksi dan mempengaruhi lingkungan sistem lumpur tersebut"misalnya dengan menetralisir muatan*muatan listrik clay" menyebabkan

dispersion dan lain3lain.

3.1.2. Fungsi Lumpur Pemboran

Lumpur pemboran pada mulanya hanya berfungsi sebagai pemba&a

serbuk bor dari dasar lubang bor ke permukaan" selain itu lumpur pemboran juga

mempunyai fungsi penting dalam operasi pemboran" yaitu :1. Menganga! Cutting e Permuaan

erbuk bor (cutting) yang dihasilkan dari pengikisan formasi oleh pahat

harus secepatnya diangkat dari ba&ah pahat ke permukaan karena pertimbangan

effisiensi dan rate penetrasi. !eefektifan dari pengangkatan cutting ini antara lain

tergantung dari faktor3faktor berikut ini :

a. Ke"epa!an A#iran Lumpur

!ecepatan aliran lumpur diannulus merupakan suatu hal yang pentingdalam pengangkatan cutting " dimana kecepatan ini tergantung dari kapasitas

pompa" ukuran pipa bor dan tipe aliran fluidanya" seperti diketahui bah&a dalam

setiap problem aliran fluida terdapat distribusi kecepatan dari fluida yang

mengalir yang dipengaruhi oleh tipe alirannya" laminer atau turbulent.

6anyak sekali variasi kecepatan yang melalui annulus dalam aliran

laminer (viscous) daripada dalam aliran turbulent" dalam aliran laminer distribusi

kecepatan aliran maksimum terdapat pada fluida yang mengalir di pusat" sehingga


4/69

1

cutting yang berada di pusat aliran tersebut akan lebih cepat mencapai permukaan"

sementara cutting yang mendekati dinding akan naik lebih lambat" karena

distribusi kecepatan pada aliran laminer sangat tidak merata" maka aliran laminer

ini buruk untuk mengangkat cutting .

-istribusi kecepatan aliran dalam aliran turbulent lebih merata sehingga

aliran turbulent lebih baik mengangkat cutting . ,erputaran drill pipe akan

membantu proses pengangkatan" sedangkan perputaran cutting akan membantu

terjadinya aliran turbulent.

b. Densi!as $an %isosi!as

!edua faktor ini berpengaruh pada proses pengangkatan cutting . 6ila

densitas dan viskositas terlalu rendah maka pengangkatan cutting tidak sempurna"

akibatnya cutting akan terendapkan kembali di dasar lubang bor dan akan

mengakibatkan laju pemboran yang kecil. @iskositas yang terlalu besar" maka

pemisahan cutting dengan lumpur dipermukaan akan susah dilakukan.

2. Mengon!ro# Teanan Formasi

>ekanan fluida formasi umumnya adalah mempunyai gradient tekanan

yang normal sebesar .9A# ,si4ft. ,ada tekanan yang normal" air beserta padatan

pemboran telah cukup untuk menahan tekanan formasi ini.

>ekanan hidrostatik lumpur untuk formasi bertekanan kecil ( subnormal

pressure) harus diperkecil agar tidak terjadi hilang lumpur masuk dalam formasi"

demikian pula bila tekanan formasi lebih besar dari normal (abnormal pressure)"

lumpur harus diperberat dengan menambahkan bahan pemberat (additive) agar

dapat mengimbangi tekanan formasi.

3. Cutting Suspension

!emampuan lumpur untuk menahan cutting selama sirkulasi dihentikan

terutama tergantung dari gel strength. >ahanan terhadap gerakan cutting ke ba&ah

dapat dipertinggi bila cairan berbentuk gel. utting perlu ditahan agar tidak turun

ke ba&ah" karena bila mengendap di ba&ah bisa menyebabkan akumulasi cutting "


5/69

11

pipa terjepit ( pipe stic!ing )" memperberat rotasi pemulaan pompa dan juga

memperberat kerja pompa untuk memulai sirkulasi kembali.

&. Pen$ingin $an Pe#umas Pa'a! ser!a Drill String

elama operasi pemboran berlangsung terjadi kontak antara pahat dengan

formasi yang menyebabkan panas" tetapi dengan adanya lumpur maka panas dapat

disalurkan ke permukaan. %danya gesekan yang terjadi antara rangkaian pipa bor

serta pahat dengan formasi akan menimbulkan gaya gesekan yang menyebabkan

keausan rangkaian pipa bor dan pahat lebih cepat" dengan adanya lumpur yang

bersifat melumasi maka keausan ini dapat diperlambat.

(. Me#epasan Cutting $i Permuaan

upaya cutting dan pasir tidak terba&a ke tangki pengumpul lumpur

dimana lumpur akan disirkulasikan lagi" maka cutting dan pasir ini harus

dipisahkan dari aliran lumpur. Lumpur pemboran harus dapat dipisahkan dari

cutting dan pasir di permukaan" sehingga lumpur harus mempunyai kondisi gel

strength yang tidak terlalu tinggi agar tidak menimbulkan kesulitan dalam hal

pemisahan. ,emisahan cutting dari aliran lumpur tersebut penting karena sifatnya

yang sangat abrassive akan mempercepat kerusakan pada pompa" sambungan3

sambungan" rangkaian pipa bor dan pahat. ,elepasan cutting dan pasir

dipermukaan biasanya menggunakan shale sha!er dan desander .

). Mena'an Sebagian Bera! Drill String $an Casing

Bangkaian pipa bor dan selubung (casing ) yang diperlukan bertambah

banyak seiring bertambahnya kedalaman formasi yang dibor sehingga bebanrangkaian pipa bor serta selubung tersebut semakin berat. 6erat rangkaian pipa

bor didalam lumpur akan berkurang sebesar gaya ke atas yang ditimbulkan oleh

lumpur yang bersangkutan.

*. Me#in$ungi Formasi Pro$u!i+

Fungsi lumpur untuk melindungi formasi produktif" berhubungan dengan

sifat membentuk mud ca!e" terutama ketika pemboran menembus formasi


6/69

1

produktif yang potensial. !etika formasi yang permeabel di bor" maka suatu filter

ca!e akan terbentuk pada dinding lubang bor dimana ia akan berfungsi untuk

meminimalkan invasi fluida kedalam ona permeable tersebut. !arakteristik dari

fasa air pada lumpur bor dapat dan perlu dikontrol untuk mengurangi terjadinya

kerusakan formasi.

,. Si+a! Memben!u Mud Cake

Lumpur yang baik akan membentuk kerak lumpur (mud ca!e) yaitu

lapisan at padat yang tipis di permukaan formasi yang permeabel. ,embentukan

mud ca!e ini akan menyebabkan tertahannya aliran fluida masuk kedalam

formasi. Mud ca!e akan menyaring fluida yang masuk kedalam formasi yaitu

berupa cairan ditambah padatan" sehingga yang masuk ke dalam formasi hanya

filtrat lumpur" itupun sudah berkurang.

,embentukan mud ca!e diusahakan tipis dan elastis" sehingga tidak mudah

gugur. ,embentukan mud ca!e yang tebal akan mempersempit lubang bor dan

akan memungkinkan terjepitnya pipa bor.

3.1.3. Si+a! Fisi Lumpur Pemboran

!emampuan suatu lumpur yang dipergunakan di dalam pemboran sangat

ditentukan oleh sifat3sifat fisik yang diperlihatkan oleh lumpur tersebut" yang

dapat diperoleh dari percobaan di laboratorium. 5asil analisa tersebut diharapkan

mampu memenuhi properties4sifat3sifat yang diharapkan" apabila lumpur tersebut

dipergunakan untuk membor suatu formasi. !esalahan dalam analisa dapat

menjadi sebab kemampuan dari lumpur tidak mampu mengatasi problem yangtimbul apabila menembus formasi tertentu. ifat3sifat yang harus diperlihatkan

oleh suatu lumpur sebelum dipergunakan dalam pemboran adalah densitas"

viskositas , gel strength, filtration loss, yield point dan juga plastic viscosity.

3.1.3.1. Densi!as

-ensitas lumpur yang dipilih biasanya serendah mungkin untuk mencapai

laju pemboran yang optimum tetapi dapat menahan tekanan formasi" selain itu


7/69

1+

densitas lumpur dijaga agar tidak melebihi gradien rekah formasi" karena dapat

menyebabkan hilangnya lumpur pada bagian formasi yang rekah. -ensitas lumpur

pemboran dinyatakan dalam berat fluida pemboran per satuan volume dan

biasanya diukur menggunakan mud balance" dengan satuan ppg atau lb4ft+. ;fek

densitas lumpur terhadap laju pemboran terutama adalah adanya tekanan

hidrostatik lumpur.

elisih tekanan akan timbul antara tekanan hidrostatik dengan tekanan

formasi. erbuk bor hasil pemboran akan sulit diangkat dari dasar lubang bor bila

selisih tekanan ini besar. !eadaan ini disebut chip hold down effect " akibat dari

keadaan ini serbuk bor akan dibor ulang (regriding"recutting ) sehingga laju

pemboran akan menurun. >ekanan hidrostatik lumpur dapat dinyatakan sebagai :

,h < .# D Em D -...................(+.1)

!eterangan :

,h < tekanan hidrostatik" psi

Em < densitas lumpur pemboran" ppg

- < tinggi kolom lumpur" ft

!ontrol terhadap densitas sangatlah penting" karena bila terlalu berat dapat

menyebabkan hilang sirkulasi dan apabila terlalu ringan akan menyebabkan

terjadinya !ic! dan semburan liar (blow-out ).

3.1.3.2. %isosi!as

@iskositas lumpur diperlukan untuk pembersihan lubang dari serbuk bor

dan melepaskannya di permukaan. 6ertambahnya viskositas lumpur dapat

mengakibatkan kehilangan tekanan yang besar pada sistem sirkulasi sehinggaakan mengurangi daya pembersihan lubang bor. !eadaan ini cenderung dapat

menurunkan laju pemboran.

@iskositas yang besar dapat membentuk tekanan selaput yang tinggi"

sehingga akan menghalangi gesekan antara batuan dengan gigi bit dan akan

menyebabkan laju pemboran berkurang. @iskositas yang rendah menyebabkan

pengangkatan serbuk bor yang tidak baik serta material pemberat dari lumpur


8/69

19

dapat terendapkan. @iskositas lumpur diukur dengan ?arsh #unnel, Stormer

$iscometer atau dengan #ann $.%. Meter .

3.1.3.3. Gel Strength

%el strength adalah pembentukan padatan karena gaya tarik menarik

antara plat3plat clay apabila didiamkan. ifat ini merupakan sifat aliran dalam

keadaan statis dimana clay dapat mengatur diri. Gadi bertambahnya &aktu diam

(yang terbatas)" akan menambah besar gel strength3nya. %el strength harus sekecil

mungkin (asal dapat mengikat clay) karena jika terlalu besar maka dibutuhkan

tekanan pompa yang besar sehingga kemungkinan sebelum lumpur bergerak"

sudah terjadi brea! down pada formasi terlebih dahulu" dimana lumpur masuk

kedalam formasi. %el strength ini sebenarnya sangat tergantung pada viskositas

lumpur" makin besar viskositas lumpur maka makin besar pula gel strength3nya.

,engukuran besarnya gel strength dilakukan dengan alat #ann $-% Meter .

3.1.3.&. Filtration Loss

#iltration loss merupakan kehilangan sebagian dari fasa cair (air filtrat)

lumpur pemboran karena masuk ke dalam formasi permeabel" sedangkan fasa

padat akan tersaring di muka lapisan membentuk lapisan yang disebut dengan

mud ca!e" yang berfungsi juga sebagai penguat dinding lubang bor supaya tidak

mudah runtuh. Haiknya filtration loss akan dapat melunakkan batuan formasi dan

menurunkan compressive strength batuan" oleh karena itu makin besar harga

filtration loss akan semakin besar laju pemboran. 5arga filtration loss tidak boleh

terlalu tinggi pada daerah3daerah tertentu untuk mencegah gugurnya lubang bor"terutama pada daerah formasi shale. ,emboran dengan filtration loss yang besar

dapat menyebabkan menebalnya mud ca!e yang dapat menyebabkan terjepitnya

pipa bor dan filtratnya dapat menyusup ke dalam formasi yang bisa menyebabkan

formation damage atau kerusakan formasi. !erusakan itu dapat berupa

pengembangan clay" penyumbatan porositas di sekitar lubang bor ataupun

penurunan permeabilitas efektif minyak. #iltration loss yang diinginkan adalah

yang mempunyai keseimbangan" yaitu dapat memberikan laju pemboran yang


9/69

1#

maksimum tanpa menyebabkan problem gugur lubang bor. #iltration loss diukur

dengan menggunakan standard filterpress. &dditive yang biasa dipakai untuk

mengurangi filtration loss pada lumpur antara lain : bentonite, emulsified oil,

dispersant, M dan starch.

3.1.3.(. Sand Content

Sand content adalah kadar pasir didalam lumpur bor. ,asir tidak boleh

terlalu banyak didalam lumpur bor karena dapat merusak peralatan yang

dilaluinya pada saat sirkulasi dan akan menaikkan berat jenis dari lumpur bor itu

sendiri.

3.1.3.). Yield Point

'ield point adalah sifat keliatan yang menunjukkan besarnya tekanan

minimal yang harus diberikan terhadap fluida agar fluida bergerak. ifat keliatan

adalah parameter fluida dinamik" sedangkan sifat menjadi gel adalah parameter

fluida statik. >itik keliatan ( yield point ) disebutkan dalam satuan lbf41 sI ft dan

diukur dengan #ann $% meter .

3.1.3.*. Plastic Viscosity

(lastic viscosity didefinisikan sebagai sifat plastis atau kelenturan yang

dimiliki oleh fluida pemboran dan diintepretasikan dalam interval perbedaan

diantara pembacaan dial reading #ann $% meter pada A rpm dan + rpm dan

merupakan slope dari suatu hubungan antara shear rate (laju geseran) dan shear

stress (tegangan geseran)

3.2. Teori Dasar -i$ro#ia

3.2.1. R'eo#og F#ui$a Pemboran

Rheology (perilaku) fluida pemboran adalah suatu kondisi yang dialami

oleh fluida pemboran selama proses aliran fluida berlangsung. Rheology fluida

pemboran meliputi sifat aliran (pola aliran) dan jenis fluida pemboran itu sendiri.


10/69

1A

3.2.1.1. Si+a! A#iran /Po#a A#iran0

Genis aliran fluida pada pipa ada dua" yaitu aliran laminer dan turbulen.

1. Laminer

%liran laminer yaitu suatu aliran dimana gerak aliran partikel*partikel

fluidanya pada kecepatan yang agak lambat" teratur dan sejajar dengan

arah aliran (dinding pipa). ,artikel*partikel yang ada didekat dinding

hampir tidak bergerak" sementara partikel*partikel lain yang ada ditengah

bergerak lebih cepat.

ambar 3.1.

A#iran Laminer 10

2. Turbu#en

%liran turbulen yaitu suatu aliran dimana fluida bergerak dengan

kecepatan yang lebih cepat. ,artikel*partikelnya bergerak pada garis*garis

yang tidak teratur serta geseran yang terjadi juga tidak teratur sehingga

terjadi aliran berputar.


11/69

17

ambar 3.2.

A#iran Turbu#en 10

3. P#ug F#o

(lug flow yaitu aliran yang terjadi khusus untuk fluida plastic" dimana

gerak geser ( shear ) terjadi didekat dinding pipa saja dan ditengah*tengah

aliran terdapat suatu aliran tanpa geseran ( shear ) seperti suatu sumbat.

Reynold umber digunakan dalam menentukan aliran itu laminar atau

turbulen :

HBe < µ

ρ vd C0 ..................................................................................

(+.)

!eterangan :

E < densitas fluida" ppg.

v < kecepatan aliran" fps.


12/69

10

d < diameter pipa" in.

J < viskositas" cp.

HBe K + menunjukkan bah&a aliran berbentuk turbulen sedangkan

HBe merupakan aliran laminar" dan untuk harga diantaranya memiliki pola

aliran transisi.

ifat aliran bisa juga diketahui dengan menentukan kecepatan rata3rata dan

kecepatan kritisnya. %liran laminer ditandai dengan kecepatan rata3rata lebih kecil

dibandingkan dengan kecepatan kritisnya" sedangkan aliran turbulen sebaliknya"

dimana kecepatan rata3ratanya lebih besar dibandingkan dengan kecepatan

kritisnya.

!ecepatan rata3rata dari fluida dapat ditentukan dengan ,ersamaan berikut :

C.990.C d

*v

a!tual

+( = ....................................................................................

(+.+)

!ecepatan di annulus" harga d3nya adalah :

)( CCC oh d d d −= ...................................................................................(+.9)

!ecepatan kritis dihitung dengan persamaan sebagai berikut :

a. !ecepatan kritis pada pipa

)+9.1C(.

70.1 CCm

m

c '( di ($ ($ di

v ρ ρ

++= .....................................

(+.#)

b. !ecepatan kritis pada annulus

))(C#A.(

)(.

70.1 CCm

m

c '( dodh ($ ($

dodh

v ρ

ρ

−++

−

= ...................

....(+.A)

!eterangan :

v c < kecepatan krtitis" fps.

,@ < plastic viscosity" cp.

untuk ne&tonian fluids J < ,@ dan M, < .

dh < diameter lubang bor" in.

do < diameter luar pipa bor" in.


13/69

1

di < diameter dalam pipa bor" in.

M, < yield point" lb41 ft.

3.2.1.2. enis F#ui$a Pemboran

Fluida pemboran dapat dibagi menjadi :

1. Newtonian Fluids

ewtonian fluids adalah fluida dimana viskositasnya hanya dipengaruhi

oleh tekanan dan temperatur" misalnya air" gas dan minyak yang encer.

Fluida ini mempunyai perbandingan antara shear stress dan shear rate

yang konstan dinamakan J (viskositas). ,ersamaan matematisnya dapat

dinyatakan dengan:

dr

d$r

gc

µ τ

−= ..................................................................................(+.7)

!eterangan :

N < gaya shear per unit luas ( shear stress)" dyne4cm.

d@r4dr < shear rate" sec31.

gc < convertion constant " + ft4sec.>anda negatif pada rumus diatas menunjukan bah&a dengan bertambahnya

jari * jari" maka kecepatan menurun.

ambar 3.3.


14/69

4e!onian Mo$e# 10

2. Non Newtonian Fluids

on ewtonian fluid adalah fluida yang perbandingannya antara shear

stress dengan shear ratenya tidak konstan. Genis fluida ini dibagi lagi

menjadi :

a. ingha! plastic

Fluida pemboran dianggap sebagai bingham plastic" dalam hal ini sebelum

terjadi aliran harus ada minimum shear stress yang melebihi suatu harga

minimum yield point " kemudian setelah yield point dilampaui untuk

penambahan shear stress lebih lanjut akan menghasilkan shear rate

sebanding dengan plastic viscosity untuk bingham plastic" jadi :

( ) ( )

dr

d@r

gc

Jpy

−=−τ τ .....................................................................(+.0)

!eterangan :

N < shear stress" dyne4cm

.Ny < yield point " lb41 ft.


gc < convertion constanta" +ft4sec.


15/69

1

ambar 3.&.

Bing'am Mo$e# 10

". Power law #luid

,endekatan power law dilakukan dengan menganggap kurva hubungan

shear stress terhadap shear rate pada kertas log3log mengikuti garis lurus

yang ditarik pada shear rate + rpm dan A rpm. (ower law dinyatakan

sebagai :n

dr

d$r ,

−−=τ .........................................................................(+.)

!eterangan :

N < shear stress" dyne4cm.


! < indeks konsistensi.

H < indeks aliran yang dibutuhkan.

ambar 3.(.

Poer La Mo$e# 10


16/69

'ndeks aliran diartikan sebagai derajat (tingkat) pada fluida yang non

newtonian. ,erhitungan indeks aliran dan indeks konsistensi dapat

menggunakan ,ersamaan :

=

+

Alog+C.+θ

θ n .....................................................................

(+.1)

n ,

#11

+θ = ................................................................................... (+.11)

?odifikasi ini digunakan dalam perhitungan cutting slip velocity ?oore.

!eterangan :

OA < dial reading pada A rpm" derajat.

O+ < dial reading pada + rpm" derajat.

3.3. Ke"epa!an A#ir

!ecepatan alir adalah merupakan besarnya debit aliran fluida pemboran.

!ecepatan alir ini sangat dibutuhkan dalam operasi pemboran" karena dengan

terlalu kecilnya kecepatan alir lumpur akan mengakibatkan problem pipe stic!ing

karena cutting tidak terangkat" begitu pula sebaliknya bila kecepatan alir terlalu

tinggi akan mengakibatkan terjadinya aliran turbulen pada annulus pipa" dengan

terjadinya pola aliran fluida turbulent jelas akan merugikan karena akan terjadi

pengikisan oleh fluida terhadap mud ca!e yang telah terbentuk. !ecepatan aliran

yang baik adalah diantara keduanya" yaitu tidak terlalu kecil juga tidak terlalu

besar.

3.3.1. Ke"epa!an A#ir Pompa

,ompa lumpur pemboran adalah bagian dari unit pemompaan sedangkan

unit penggeraknya tidak terlalu menjadi permasalahan" karena apapun jenisnya

tidak banyak bedanya terhadap unit pompa yang dipakai" misalnya memakai

mesin uap" listrik" motor bensin" diesel dan lain3lain.2nit pompa dikenal dua jenis dilihat dari mekanisme pemindahan dan

pendorongan lumpur pemboran" yaitu pompa sentrifugal dan pompa torak

( piston). ,ompa yang sering dipakai dalam operasi pemboran adalah pompa jenis


17/69

+

torak ( piston) karena mempunyai beberapa kelebihan dari sentrifugal" misalnya

dapat dilalui fluida pemboran yang berkadar solid tinggi dan abrasif" pemeliharaan

dan sistem kerjanya tidak terlalu rumit atau keuntungan dapat dipakainya lebih

dari satu macam liner sehingga dapat mengatur laju alir dan tekanan pompa yang

diinginkan.-ilihat dari jumlah pistonnya" pompa bisa simple (1 piston)" duple (

piston)" triple (+ piston) dengan arah kerja dapat berupa single acting (1 arah

kerja) atau double acting ( arah kerja).

!emampuan pompa dibatasi oleh horse power maksimumnya" sehingga

tekanan dan kecepatan alirnya dapat berubah3ubah seperti yang ditunjukkan dalam

,ersamaan :

1719

* ( .(

×= .....................................................................................

(+.1)

!eterangan :

5, < horse power yang diterima pompa dari mesin penggerak setelah

dikalikan effisiensi mekanis dan safety" hp.

, < jumlah kehilangan tekanan pemompaan" psi.

= < laju sirkulasi lumpur bor" gpm.

>ekanan pemompaan maksimum dapat dihitung bila kecepatan alir

maksimum telah ditentukan dengan ,ersamaan berikut :( )ed + ) S * CCCA7. −= ..........................................................(+.1+)

!eterangan :* < volume per menit" gpm.

S < panjang stroke" in. < rotasi per menit" rpm.d < diameter tangkai piston" in.

+ < diameter liner" in.e < effisiensi volumetrik" $.,abrik pembuat pompa biasanya telah memberikan spesifikasi dari pompa

yang akan digunakan tentang tekanan dan kecepatan maksimum untuk ukuran

liner yang bermacam3macam.


18/69

9

3.3.2. Ke"epa!an A#ir $i $nnulus

,ahat yang dipakai selalu menggerus batuan formasi dan menghasilkan

cutting saat operasi pemboran berlangsung" sehingga semakin banyak pula cutting

yang dihasilkan. utting yang dihasilkan perlu untuk segera diangkat ke

permukaan agar tidak menimbulkan masalah pipe stic!ing Lumpur yang mengalir di dalam annulus mempunyai kecepatan alir" yang

dapat diukur dengan ,ersamaan :

CC

#.C9

+( h

a/+ +

*v

−

×= ...............................................................................(+.19)

!eterangan :$a < kecepatan lumpur di annulus" fpm* < laju alir pompa" gpm

+h < diameter lubang bor" in +p < diameter luar pipa bor" in

Lumpur pemboran dalam rotary drilling masuk le&at dalam pipa dan

keluar ke permukaan le&at annulus sambil mengangkat cutting " sehingga

perhitungan kecepatan minimum aliran yang diperlukan untuk mengangkat

cutting ke permukaan ( slip velocity) harus di atas kecepatan jatuh cutting . !ecepatan slip adalah kecepatan minimum dimana cutting dapat mulai

terangkat atau dalam prakteknya merupakan pengurangan antara kecepatan

lumpur dengan kecepatan jatuh dari cutting .vpvavs −= ........................................................................................

(+.1#)keterangan :

vs < kecepatan slip cutting" fpm.va < kecepatan aliran lumpur di annulus" fpm.

vp < kecepatan partikel cutting" fpm.

-inding lubang bor yang belum ter3casing mempunyai selaput tipis yang

berfungsi sebagai pelindung yang disebut mud ca!e" agar selaput tipis yang sangat

berguna tersebut tidak terkikis oleh aliran lumpur" maka aliran lumpur di annulus

harus diusahakan laminer.%liran turbulen harus diusahakan dicegah pada operasi pemboran vertikal.

%liran turbulen dapat diindikasikan dengan harga bilangan Beynold" yaitu jika

harganya lebih besar dari +. 6atas tersebut dijadikan pegangan untuk


19/69

#

menentukan kecepatan maksimum di annulus yang disebut kecepatan kritik.

!ecepatan lumpur di annulus haruslah di antara kecepatan slip dan kecepatan

kritik.

a% Ke"epa!an S#ip Cutting

!ecepatan slip cutting adalah kecepatan minimum cutting yang mulai

terangkat atau dalam praktek merupakan pengurangan antara kecepatan lumpur

diannulus dengan kecepatan partikel cutting.

m

cmc

s

d d v

ρ

ρ ρ ×−×=

)( ..............................................................(+.1A)

!eterangan :v s < kecepatan slip cutting" fpmd < +rag onstant " .9dc < diameter cutting terbesar" in

0c < densitas cutting " ppg 0m < densitas lumpur" ppg!ecepatan aliran lumpur minimum dapat diperoleh dari kecepatan slip

cutting ditambah kecepatan cutting (vmin < vs P @cut)" dimana kecepatan cutting

ditentukan sebagai berikut:

adh

/d+p

R/( $ cut

−

=C

1A .................................................................

(+.17)!eterangan :

$ cut < kecepatan serbuk bor" fpm R/( < laju penembusan +h < diameter lubang bor" in +p < diameter luar pipa bor" ina < fraksi" .#

%dapun kecepatan aliran lumpur minimum untuk sumur directional maupun

hori1ontal dengan sudut inklinasi Q sampai Q ditentukan sebagai berikut:o9#≤θ

( ) ( )

+×−+×=

CC#

+A1min

m R(M $s$

ρ θ ........................................(+.10)

o9#≥θ

( ) ( )

+×−+×=

9#

+A1min

m R(M $s$

ρ θ ........................................(+.1)

!eterangan :


20/69

A

vmin < kecepatan aliran lumpur minimum" fpmv s < kecepatan slip serbuk bor" fpm2 < sudut inklinasi

R(M < rate per minute 0m < densitas lumpur" ppg

ehingga laju alir lumpur minimum di annulus dihitung sebagai berikut :

( ) ( )[ ] a/d+pdh$ * ×−×= CC9

minmin π

............................................

(+.)!eterangan :

*min < laju alir minimum" gpm

vmin < kecepatan aliran lumpur minimum" fpm +h < diameter lubang bor" in +p < diameter luar pipa bor" ina < fraksi" .#.

6erdasarkan 6ilangan Beynold partikel" apabila Hp K + maka pola aliran

disekitar partikel adalah turbulen" kecepatan slip dihitung sebagai berikut:

m

mcc

s

d v

E

)E(9.C

−=

ρ

5arga Hp + menunjukkan pola aliran disekitar partikel adalah laminer dankecepatan slip partikel dapat dihitung sebagai berikut :

a

mc s

c +v

J

)3(07.0C C

ρ ρ = .......................................................................

(+.1)6ilangan Beynold dengan harga antara dan + menunjukkan pola aliran

transisi dan kecepatan slip dihitung sebagai berikut :

+++.+++.

AA7.)(.C

am

mc

s

c +v

µ ρ

ρ ρ −= .....................................................................

(+.)!eterangan :

v s < kecepatan slip serbuk bor" fps +c < diameter serbuk bor" in 0c < densitas serbuk bor" ppg 0m < densitas lumpur" ppg 3a < viskositas efektif" cp

@iskositas ;fektif dapat ditentukan sebagai berikut :


21/69

7

n

n

a

an

v

+p +h ,

+

−=−

C0.

1C

199

1

µ ......................................................

(+.+)!eterangan :

3a < &pparent $iscosity" cp < 'ndeks konsistensi" eI cpn < 'ndeks power lawva < !ecepatan lumpur di annulus" fps

+h < -iameter lubang bor" in +p < -iameter luar pipa bor" in

'ndeks power law dapat ditentukan sebagai berikut :

++

='( ($

'( ($ n

Clog+C.+ .......................................................................

(+.9)

'ndeks konsistensi dapat dihitung sebagai berikut :( )

n

'( ($ ,

#11

#1 += ...............................................................................

(+.#)!eterangan :

< indeks konsistensin < indeks power law

($ < plastic viscosity, cp'( < yield point, lb41 ft

"% Ke"epa!an Kri!is Lumpur

Lumpur yang mengalir di anullus mempunyai kecepatan kritis yang

menentukan batas antara pola aliran laminer dan turbulen. ,ola aliran turbulenmerupakan pola aliran yang mempunyai kecepatan lebih besar dari kecepatan

kritisnya" begitu juga sebaliknya.

3.&. Ke'i#angan Teanan pa$a Sis!em Siru#asi

!ehilangan tekanan pada sistem sirkulasi dari lumpur pemboran adalah

kehilangan tekanan sistem sirkulasi yang diberikan kepada sistem lumpur

pemboran" sebagai akibat timbulnya gesekan untuk menahan aliran selama


22/69

0

terjadinya sirkulasi yang dihasilkan oleh pompa untuk mengalirkan lumpur

pemboran melalui seluruh sistem sirkulasi.

6esarnya kehilangan tekanan pada sistem sirkulasi lumpur pemboran

dapat dilakukan dengan cara menghitung kehilangan tekanan pada pahat yang

digunakan untuk mengurangi tekanan pompa guna mendapatkan harga kehilangan

tekanan parasitiknya.

6esarnya kehilangan tekanan yang terjadi pada saat sirkulasi lumpur

pemboran berlangsung perlu diketahui" hal ini karena :

• !ehilangan tekanan mempengaruhi besarnya hydraulic horse power yang

harus diberikan untuk sirkulasi lumpur.

• !ehilangan tekanan mempengaruhi hilang lumpur" gugurnya dinding

lubang bor dan juga blow out.

• !ehilangan tekanan yang besar merugikan daya yang seharusnya

diperlukan untuk pahat dan akan mempengaruhi laju penembusan.

Fluida pemboran yang paling umum digunakan adalah fluida non

ne&tonian jenis bingham plastic. ecara garis besar kehilangan tekanan sistem

sirkulasi terbagi dalam + bagian" yaitu: kehilangan tekanan pada surface

connection" kehilangan tekanan di dalam pipa dan kehilangan tekanan pada pahat.

3.&.1. Ke'i#angan Teanan pa$a Sur+a"e 5onne"!ion

!ehilangan tekanan pada surface connection dihitung berdasarkan

eIuivalensi dari kehilangan tekanan di drill pipe. !ombinasi alat3alat ini dibagi

menjadi empat kelas" yang masing3masing diberi eIuivalensi terhadap panjang

dari drill pipe" seperti pada >abel '''.1.C.0.10.

($ * 4 (sc ⋅⋅⋅= ρ ....................................................................

(+.A)

!eterangan :

,sc < !ehilangan tekanan pada surface connection" psi.

; < !onstanta yang didapat dari tipe surface connection yang


23/69

digunakan (sesuai dengan kombinasi surface connection

yang digunakan). -apat dilihat pada >abel '''.1.

Em < densitas lumpur" ppg.

= < laju alir lumpur" gpm.

,@ < plastic viscosity" cp.

Tabe# III61.

Ta'anan A#iran Turbu#en pa$a Sur+a"e 5onne"!ion

Sur+a"e

e7uipmen! !pe

Tpi"a# 5ombina!ions

STA4D PIPE -OSE S8I%EL KELL9

L (ft) '- (in) L (ft) '- (in) L (ft) '- (in) L (ft) '- (in)

1 9 +. 9 . 9 . 9 .#

9 +.# ## .# # .# 9 +.#

+ 9# 9. ## +. # .# 9 +.#

9 9# 9. ## +. A +. 9 9.

%a#ues o+ !'e "ons!an! E

Sur+a"e

e7uipmen! !pe

%a#ue o+ E

Imperia# uni!s Me!ri" uni!s

1 .# D 139 0.0 D 13A

.A D 13# +.+ D 13A

+ #.+ D 13# 1.0 D 13A

9 9. D 13# 1.9 D 13A

3.&.2. Ke'i#angan Teanan $i $a#am Pipa

6esar kehilangan tekanan di dalam pipa dapat dihitung berdasarkan pola

alirannya :

• %liran >urbulent" maka ,ersamaan yang digunakan adalah:

0.9

C.0.10.#11.0

+

5 ($ * ( +(

×××××=

− ρ

............................................

(+.7)

3.&.3. Ke'i#angan Teanan pa$a Pa'a!

!ehilangan tekanan pada pahat merupakan faktor yang sangat menentukan

dalam hidrolika lumpur pemboran. ,erhitungan kehilangan tekanan dilakukan


24/69

+

dengan prinsip kesetimbagan energi yang masuk dan keluar melalui no11le pahat.

%sumsi3asumsi yang digunakan adalah sebagai berikut :

1. ,erubahan tekanan mengabaikan perubahan sudut

. !ecepatan upstream diabaikan dan disetarakan dengan no11le velocity (vn)

+. ,engaruh gesekan diabaikan

,ersamaan kesetimbangan energi di no11le adalah :

C

C9

1 179.0 ( v - ( nm =− −

ρ .....................................................................

(+.0)

6ila (,1 * ,) adalah , b maka kecepatan fluida di no11le adalah R

m

b

n -

( v

ρ 9

179.0 −

= ............................................................................

(+.)

!eterangan :

vn < !ecepatan fluida di no11le" fps.

, b < !ehilangan tekanan pada pahat" psi.

Em < -ensitas fluida (lumpur)" ppg.!enyataannya kecepatan fluida di no11le biasanya lebih kecil" hal ini dikarenakan

aliran fluida diasumsikan tidak mengalami gesekan ( frictional flow)" oleh karena

itu agar mendekati keadaan sebenarnya dipakai !oefisien discharge (Cd) sebagai

pengganti faktor gesekan. 5arga Cd berkisar .0 tetapi di lapangan harga yang

sering dipakai .#.

vn


25/69

+1

!eterangan :

, b < !ehilangan tekanan pada pahat" psi.

Em < -ensitas lumpur" ppg.

= < Laju alir lumpur" gpm.

%n < Luas total no11le" in.

3.&.&. Ke'i#angan Teanan pa$a Annu#us D5 : DP

• %liran Laminer

!ehilangan tekanan pada annulus -C dan -, dapat dicari dengan

persamaan:

)(C)(1

C dodh

5'(

dodh

$ 5 (

p

−+

−=

µ ......................................................(+.+)

• %liran >urbulen

!ehilangan tekanan pada annulus -C dan -, dapat dicari dengan

,ersamaan:

)(C)(A

SC

+ h + h

ann+ /+ +

'( 5

/+ +

v ($ 5 (

−××

+−×××

= ........................

(+.++)

!eterangan :

L < panjang pipa (-, atau -C)" ft

di < diameter dalam pipa (-, atau -C)" in

3.(. Me!o$e E;a#uasi Penganga!an Serbu Bor

?etode yang dipakai dalam mengevaluasi keberhasilan pengangkatan

serbuk bor (cutting ) ada +" yaitu:

1. Basio >ransport erbuk 6or (utting 6ransport Ratio)

. !onsentrasi erbuk 6or (utting oncentration)

+. 'ndeks pengendapan erbuk 6or ( (article Bed Inde)

!etiga metode tersebut mengacu pada + parameter yang berbeda" namun

ketiganya menentukan keberhasilan pengangkatan serbuk bor (cutting ) dari


26/69

+

annulus ke permukaan" oleh karena itu agar di dapatkan hasil yang baik maka

analisa pengangkatan serbuk bor (cutting ) tersebut harus optimal.

3.(.1. Cutting &ransport 'atio (Ft%

!ecepatan slip cutting menyebabkan kecepatan cutting terangkat lebih

lambat dari kecepatan lumpur di annulus. !ecepatan aliran cutting di annulus

dapat dihitung dengan ,ersamaan : sa p vvv −= .........................................................................................

(+.+9)

Basio transport dapat dihitung setelah tahu besarnya kecepatan aliran cutting di

annulus dengan menggunakan ,ersamaan :

a

p

t v

v # = ..............................................................................................

(+.+#)Persamaan /3.3&0 disubtitusikan dengan Persamaan /3.3(0 sehingga ,ersamaan

rasio transport menjadi :

a

sa

t v

vv

#

−

= ........................................................................................

(+.+A)!eterangan :

Ft < ratio transport cutting, $v p < kecepatan partikel cutting " fpsva < kecepatan aliran lumpur di annulus" fpsvs < kecepatan slip cutting " fps

utting akan terangkat ke permukaan jika harga rasio transportnya positif"

untuk kecepatan slip sama dengan nol maka rasio transport bernilai satu yang

berarti cutting mempunyai kecepatan yang sama dengan lumpur. Basio transport

turun jika kecepatan slip meningkat. Rasio transport merupakan parameter yang paling baik untuk

menggambarkan kapasitas pengangkatan cutting oleh lumpur pemboran. Rasio

transport dapat ditingkatkan dengan cara mengurangi kecepatan slip cutting atau

dengan meningkatkan kecepatan lumpur di annulus (namun juga harus

diperhatikan kecenderungan pola aliran menjadi turbulen).


27/69

++

Basio transport tidak menggambarkan kondisi kebersihan lubang" tetapi

dengan meningkatkan rasio transport akan menurunkan konsentrasi cutting di

annulus. 6atas minimal rasio transport adalah $.

3.(.2 . Cutting Concentration

!onsentrasi cutting di annulus dapat ditentukan setelah harga rasio

transport diketahui. !onsentrasi cutting di annulus diatas # $ akan menimbulkan

masalah seperti torsi yang tinggi" penurunan laju penembusan dan pipe stic!ing.

!onsentrasi cutting di annulus dapat ditentukan dengan ,ersamaan sebagai

berikut :

$17.19

)( C

* #

+h R/(

t

a = ........................................................................

(+.+7)

!eterangan :

Ca < !onsentrasi cutting " $

B8, < Laju penembusan" fph

- < -iameter pahat" inFt < Basio transport cutting" $

= < Laju alir lumpur" gpm

!onsentrasi cutting di atas # $ dapat diturunkan dengan meningkatkan laju alir

lumpur atau meningkatkan rasio transportnya.

3.(.3 . Particle ed )nde* %nalisa pengangkatan cutting pada operasi pemboran berarah harus

mempertimbangkan adanya inklinasi lintasan lubang terhadap gaya gravitasi bumi

yang menyebabkan timbulnya vektor kecepatan cutting ke arah dinding lubang

bor sehingga cutting akan membentuk endapan. 5al ini dikarenakan pada sumur

berarah dengan pola aliran lumpur laminer" adanya penyimpangan lintasan sudut

lubang bor terhadap gravitasi bumi penyebab adanya kecepatan slip" yang

menyebabkan terjadinya dua arah kecepatan serbuk bor yang merupakan


28/69

+9

penguraian dari vektor kecepatan slip cutting " yaitu vsa yang searah dengan

lintasan sumur dan vsr yang tegak lurus terhadap lintasan lubang bor" sehingga

didapat ,ersamaan sebagai berikut:

φ osvv s sa = .........................................................................................

(+.+0)

φ Sinvv s sr = ..........................................................................................

(+.+)

!eterangan :

vsa < !ecepatan slip searah lintasan sumur" fps

vsr < !ecepatan slip radial" fps

vs < !ecepatan slip searah gravitasi bumi" fps

φ < udut inklinasi lintasan sumur

utting akan mengendap dalam &aktu >s dengan adanya vsr yang dapat ditentukan

dengan ,ersamaan :

sr

sv

+p +h6

)8d3(1C

1

= ...........................................................................

(+.9)

!eterangan :

>s < Taktu yang dibutuhkan cutting untuk mengendap" sec

-h < -iameter lubang bor" in

8d +p < -iameter luar pipa bor" in


eberapa jauh jarak yang ditempuh sebelum cutting mengendap" dapat dihitung

dengan menggunakan ,ersamaan :

s saac 6 vv 5 )( −= ...................................................................................

(+.91)


29/69

+#

)( saa

c s

vv

56

−= ......................................................................................

(+.9)

!eterangan :

Lc < Garak yang ditempuh cutting " ft

va < !ecepatan lumpur diannulus" fps


>s < Taktu yang dibutuhkan cutting untuk mengendap" sec

Taktu yang diperlukan cutting untuk mencapai permukaan adalah:

)(S

S

saa

c s

vv

56

−= .....................................................................................

(+.9+)

!eterangan :

LcU < Garak yang ditempuh cutting sampai ke permukaan" ft

>sU < Taktu yang dibutuhkan untuk mele&ati lintasan" sec

va < !ecepatan lumpur diannulus" fps


erbuk bor (cutting ) telah mengendap sebelum sampai di permukaan jika Lc lebih

pendek dari kedalaman lintasan sumur pada inklinasi tersebut.

(article Bed Inde (,6') merupakan perbandingan &aktu antara

pengendapan serbuk bor dan &aktu tempuh sampai permukaan" dan dapat

dinyatakan dalam ,ersamaan sebagai berikut:

sr c

saa

v 5

vv/d+p +h

(BI ×

−×−=

)()(1C

1

......................................................

(+.99)

!eterangan :

,6' < (article Bed Inde


30/69

+A

-h < -iameter lubang bor" in

8d + p < -iameter luar pipa bor" in

va < !ecepatan lumpur di annulus" fps


Lc < Garak yang ditempuh" ft


etelah harga (article Bed Inde (,6') ditentukan" maka selanjutnya dapat

dipakai sebagai acuan yaitu:

,6' K 1" menunjukkan tidak terjadi pengendapan cutting

,6' < 1" menunjukkan cutting pada kondisi hampir mengendap

,6' 1" menunjukkan cutting mengalami pengendapan

utting yang mengendap inilah yang menyebabkan terjadinya torsi yang

tinggi. ;ndapan cutting pada pemboran horiontal dapat dikurangi dengan cara

mengubah pola aliran lumpur menjadi turbulen" dengan maksud untuk

mengacaukan arah vsr .

,enentuaan indeks pengendapan cutting pada pola aliran lumpur turbulen

dilakukan dengan menggunakan ,ersamaan sebagai berikut:

s

a

v

v (BI

17= ........................................................................................

(+.9#)

3.). -i$ro#ia Pa$a Pa'a!

!onsep bit hydraulic (hidrolika melalui pahat) tidak lain mengoptimalkan

aliran lumpur pada bit" sedemikian rupa sehingga dapat membantu laju pemboran( penetration rate). %liran fluida pada pahat konvensional dengan sengaja

menyentuh gigi pahat sehingga gigi pahat terbersihkan langsung oleh fluida yang

masih bersih dan fluida yang sudah mengandung cutting " sedangkan pada 7et Bit

pancaran fluida diutamakan langsung menyentuh batuan formasi yang sedang

ditembus sehingga fungsi fluida ini sebagai pembantu melepaskan batuan yang

masih melekat setelah dipecahkan oleh gigi pahat. Fluida yang telah mengandung

cutting tersebut menyentuh gigi pahat sebagai fungsi membersihkan dan


31/69

+7

mendinginkan pahat. istem kerja 7et Bit diharapkan tidak akan menimbulkan

penggilingan4pemecahan ulang (regriding ) pada cutting oleh gigi pahat sehingga

efektifitas pahat maupun laju pemboran menjadi lebih baik.

,erbedaan pancaran terjadi antara pahat konvensional dan 7et Bit adalah

pada pemasangan no11le" ialah sebuah lubang yang mempunyai diameter keluaran

lebih kecil daripada masukan sehingga mempertinggi rate. -iameter no11le

tersebut biasanya mempunyai ukuran tertentu dengan satuan 14+ inchi.

!erja aliran4pancaran lumpur keluar dari bit menuju batuan formasi

merupakan pokok pembicaraan dalam Bit ydraulics" dengan kerja yang optimum

maka diharapkan laju penembusan ( penetration rate) dapat ditingkatkan.

,engangkatan cutting dapat dilakukan seefektif mungkin sehingga penggilingan

kembali (regrinding ) seperti dijelaskan semula dapat dikurangi sekecil mungkin.

%da + prinsip dalam mengoptimalkan hidrolika dimana prinsip satu

dengan lainnya berbeda dalam hal anggapan3anggapannya. !etiga prinsip tersebut

adalah Bit ydraulic orse (ower (655,)" Bit ydraulic Impact (65')" dan 7et

$elocity (G@).

,enentuan ukuran nole yang merupakan fungsi dari densitas lumpur" rate

optimum dan kehilangan tekanan di pahat dijabarkan dalam bentuk ,ersamaan :

% <

#.C

10#0

×

×

(b

*mopt ρ .............................................................................

(+.9A)

!eterangan :

% < luas nole total" in

Em < densitas lumpur" ppg

=opt < laju alir optimum" gpm

,b < kehilangan tekanan di bit" psi

6esarnya faktor pangkat () dan konstanta kehilangan tekanan (! p) harus

terlebih dulu ditentukan sebelum melakukan perhitungan yaitu dengan

menggunakan ,ersamaan berikut ini :


32/69

+0

)=4=(log

),,(log

C1

pC p1

"

8 =

.............................................................................(+.97)

( )1C1C

4log

)4(log

**

(p (p 8 = ..............................................................................

(+.90)

8 * (p ,p

−= CC . .....................................................................................

(+.9)

:31

p1 p

=

, ! = ...........................................................................................(+.#)

!eterangan :

< faktor pangkat

!p < konstanta kehilangan tekanan

=1 < laju alir pompa 1" gpm= < laju alir pompa " gpm

, p1 < tekanan kerja pompa 1" psi

, p < tekanan kerja pompa " psi

3.).1. it +ydraulic +orse Power / ++P 0

?etode 655, sesuai digunakan untuk pemboran vertikal dengan jenis

batuannya keras dengan pertimbangan gaya gravitasi dan cenderung aliran yang

digunakan laminer. ,rinsip dasar dari metode ini menganggap bah&a semakin

besar daya yang disampaikan fluida terhadap batuan akan semakin besar pula

efek pembersihannya" sehingga metode ini berusaha untuk mengoptimalkan

orse (ower (daya) yang dipakai di pahat dari horse power pompa yang tersedia

di permukaan.

Langkah3langkah untuk menentukan optimasi adalah sebagai berikut :

a. ,ondisi &ekanan Maksi!u!

1. ?enghitung kehilangan tekanan di pahat :


33/69

+

m b ,1

, 1

1

+= ..........................................................................................

(+.#1)

. ?enghitung rate optimum :

1

1

p

mopt

k )1(

,=

+= ...........................................................................

(+.#)

+. ?emperhatikan apakah =opt tersebut lebih besar dari rate minimum (=min)"

Gika tidak terpenuhi" =opt < =min.

8 opt pm b =.! 3,, = ..........................................................................

(+.#+)

9. ?emperhatikan apakah =opt lebih kecil dari rate maksimum (=maks)

Gika tidak terpenuhi" =opt < =maks

,b < ,m * !p . 8 opt= .......

(+.#9)

#. ?enghitung daya yang diperlukan dipermukaan (5,s):

1719

=opt,m5,s

×= ................................................................................

(+.##)

A. ?emperhatikan apakah daya yang diperlukan dipermukaan tersebut tidak

lebih besar dari daya maksimum pompa (5,m)" jika tidak terpenuhi bisa

dicoba dengan kondisi yang lain.

7. ?enghitung luas nole yang optimum dengan ,ersamaan :

C1

C

,b.10#0

=opt.m %

=

ρ ..........................................

(+.#A)

". ,ondisi Daya Maksi!u!



34/69

9

=min.!p3

min

5,m.1719 ,b

*= ....................

(+.#7)

. ?enghitung rate optimum (=opt) : =opt < =min.

+. ?enghitung tekanan yang diperlukan dipermukaan (,s) :

,s <min

5,m1719

*

. .........

(+.#0)

9. ?emperhatikan apakah ,s lebih kecil dari tekanan maksimum pompa

(,m). Gika tidak terpenuhi bisa dicoba dengan metode lain.#. ?enghitung luas nole yang optimum dengan persamaan (+.#A)

c. ,ondisi Pertengahan

1. ?enghitung rate optimum (=opt) dengan persamaan :

,m

5,m.1719 =

opt = ........

(+.#)

. ?enghitung kehilangan tekanan di pahat :

1

=

,m

5,m.1719 !p3,m,b ........ ..

(+.A)

3.).2. it +ydraulic )!pact (+)%

!onsep 65' sesuai digunakan pada pemboran sumur horiontal maupun

berarah dengan jenis batuan yang kekerasannya menengah dengan maksud supayasudut (O) tidak drop. ,rinsip dasar dari metode ini menganggap bah&a semakin

besar impact (tumbukan sesaat) yang diterima batuan formasi dari lumpur yang

dipancarkan dari pahat semakin besar pula efek pembersihannya" sehingga metode

ini berusaha untuk mengoptimalkan impact pada bit.

Langkah3langkah untuk menentukan optimasi dengan konsep 65' adalah

sebagai berikut :



35/69

91


,mC::

,b += ..........

(+.A1)

. ?enghitung rate optimum :

8 1

!pC)(:

,mC =opt

+

= ...........

(+.A)

+. ?emperhatikan apakah =opt tersebut lebih besar dari rate minimum (=min) :

Gika tidak terpenuhi" =opt < =min.

,b < ,m * !p . =opt ....................(+.A+)

9. ?emperhatikan apakah =opt lebih kecil dari rate maksimum (=maks) :

Gika tidak terpenuhi" =opt < =maks.

,b < ,m * !p . =opt ................(+.A9)

#. ?enghitung daya yang diperlukan dipermukaan (5,s) dengan ,ersamaan :

1719

=,m 5,s

opt×= ................

(+.A#)

A. ?emperhatikan apakah 5,s lebih kecil dari daya pompa maksimum

(5,m)" jika tidak terpenuhi" bisa dicoba dengan kondisi yang lain.

7. ?enghitung nole total yang optimum dengan ,ersamaan (+.#A)

". ,ondisi Daya Maksi!u!1. ?enghitung rate optimum dengan menggunakan :

11

!pC)(

5,m1719 =opt

+

+

= 8 8

...........

(+.AA)

. ?enghitung kehilangan tekanan di pahat :


36/69

9

++=

opt=

5,m1719

C:

1: ,b ..........

(+.A7)

+. ?emeriksa =opt tidak lebih besar dari =maks" jika tidak terpenuhi maka :

=opt < =min

:=.!p=

17195,m ,b maks

maks

−

= ..............

(+.A0)

9. ?emeriksa =opt tidak lebih kecil dari =min" jika tidak terpenuhi maka :

=opt < =min

:=.!p=

17195,m ,b min

min

−

= ..............

(+.A)

#. ?enghitung tekanan yang diperlukan dipermukaan (,s)

=opt

17195,m ,s = ...............

(+.7)A. ?emperhatikan apakah ,s tidak lebih besar dari ,m" jika tidak terpenuhi

coba dengan kondisi yang lain.

7. ?enghitung luas nole total optimum dengan ,ersamaan (+.#A)

c. ,ondisi Pertengahan

1. ?enghitung rate optimum dengan ,ersamaan :

,m

5,m.1719 =opt = ........................................................................

(7.71)

. ?enghitung kehilangan tekanan di pahat dengan ,ersamaan :

1

=

,m

1719.5,m !p3,m,b .........................................................

(7.7)

+. ?enghitung luas nole optimum dengan ,ersamaan (+.#A)


37/69

9+

3.).3. -et Velocity (-V%

?etode G@ digunakan pada pemboran berarah yaitu pada saat pembelokan

lubang dan akan optimum jika O K +Q dengan jenis batuan yang lunak. ?etode

ini berprinsip" semakin besar rate yang terjadi di bit akan berarti semakin besar

efektifitas pembersihan dasar lubang" maka metode ini berusaha untuk

mengoptimalkan rate pompa supaya rate di bit maksimum.

Langkah3langkah untuk menentukan optimasi dengan konsep Get @elocity

adalah sebagai berikut :


1. ?enentukan rate optimum : =opt < =min ......................................(+.7+)

. ?enentukan kehilangan tekanan di pahat :

,b < ,m * !p =min ..............(+.79)

+. ?enghitung daya yang diperlukan dipermukaan (5,s) dengan ,ersamaan :

1719

=min.,m5,s = ...............

(+.7#)9. ?emperhatikan apakah 5,s tidak lebih besar dari daya pompa maksimum

(5,m)" jika tidak terpenuhi coba dengan kondisi yang lain.

#. ?enghitung luas nole total dengan ,ersamaan (+.#A)

". ,ondisi Daya Maksi!u!

1. ?enentukan rate optimum : =opt < =min

. ?enentukan kehilangan tekanan di pahat :

=maks

1719.5,m ,b = ..........

(+.7A)

+. ?enghitung tekanan yang diperlukan di permukaan (5,s) :

=maks

1719.5,m ,b = ..........

(+.77)


38/69

99

9. ?emperhatikan apakah ,s tidak lebih besar dari tekanan maksimum

pompa (pm)" jika tidak terpenuhi" kondisi optimum dalam konsep jet

velocity tidak tercapai.

#. ?enghitung luas total nole dengan ,ersamaan (+.#A)

!eterangan :

,b < !ehilangan tekanan di bit" psi.

Em < -ensitas lumpur" ppg.

=opt < Laju alir lumpur optimum" gpm.

5ps < 6esarnya daya yang diperlukan di permukaan" hp.

% < Luas nole" in.

5pm < 6esar daya maksimum pompa" hp.

,s < >ekanan yang diperlukan di permukaan" psi.

3.).& . Op!imasi -i$ro#ia Pa'a!

@ariabel utama yang harus ditentukan dalam perencanaan hidrolika pada

pahat dimulai dari penentuan laju alir lumpur dan ukuran no11le. Laju sirkulasi

mempunyai efek pada pembersihan lubang bor" stabilitas lubang dan laju

penembusan.

Faktor yang membatasi laju sirkulasi antara lain kapasitas pompa dan

liner " e9uivalent circulating density yang diperbolehkan serta kecepatan kritik

lumpur pada annulus dipakai sebagai batas atas dari laju aliran. 6atas ba&ah yang

dipakai adalah laju aliran sirkulasi minimum cutting dapat terangkat ( slip

velocity). Laju alir yang ditetapkan harus berada diantara =minimum dan =maksimum.

;valuasi hasil optimasi hidrolika pemboran dengan konsep yang berbeda

dapat diperoleh dengan perhitungan sebagai berikut:

a. !onsep 655,

;valuasi pada konsep 655, dapat dilakukan dengan menghitung horse

po&er per sIuare inch (5') dipahat:

C)(94 +h

B( SI

×=π

..............................................................................

(+.70)


39/69

9#

b. !onsep 65'

2ntuk mengetahui kondisi optimum dilapangan" dilakukan dengan

membandingkan daya yang bekerja dipahat (5,b) dengan daya yang

bekerja dipermukaan (5,s)" dengan prosentase sebesar V 90 $.

;valuasi pada konsep 65' dapat dilakukan dengan menghitung tumbukan

sesaat (impact ) dipahat:

( ) #.C17+.1 (bm* BI# ×××= − ρ .........................................................

(+.7)

c. !onsep G@

;valuasi pada konsep G@ dapat dilakukan dengan menghitung kecepatan

aliran dipahat:

&n

*opt $b +C1.= ...................................................................................

(+.0)

3.*. Me!o$e E;a#uasi Pemi#i'an 8OB6RPM Op!imum

-alam memilih4menggunakan 6it dan seting T863B,? yang tepatdigunakan dalam operasi pemboran dibutuhkan suatu evaluasi dari berbagai

parameter. -alam optimalisasi pemboran" maka perlunya penggunaan T863B,?

yang tepat sehingga meghasilkan biaya yang minimum. 8ptimasi T863B,?

dapat menggunakan metode Walle3Toods. 6anyaknya jenis bit yang beredar di

pasaran pada saat ini" meyebabkan proses pemilihan bit menjadi sulit. 8leh karena

itu digunakan beberapa metode dalam memilih bit yang diharapkan dapat

meningkatkan laju pemboran dan menghasilkan biaya yang ekonomis.Langkah3langkah untuk optimasi dengan metode Walle Toods sebagai

berikut :

1. >entukan harga X seperti persamaan berikut :

X

: 07#.7= ...................................................................................(+.01)

. >entukan parameter k dan r dari tabel '''.A. berdasarkan jenis formasi yang

dibor


40/69

9A

+. 6erdasarkan harga X" tentukan L dari tabel '''.+.

9. Laju keausan ,ahat dapat ditentukan dengan persamaan

2 ) m &f

I 5 Bf B-= ................................................................................(+.0)

#. Faktor abrasive formasi dapat dihitung dengan persamaan

%f ; m

i6r = ........................................................................................(+.0+)

A. 6erdasarkan &aktu pemboran (>r)" B,? dan F" tentukan konstanta

drillability formasi dengan :

r ! ) : 6r

# f ..

= ................................................................................(+.09)

7. >entukan faktor bearing (6F) dengan :

6f 5 B-

) 6r

.

.= ........................................................................................(+.0#)

0. >entukan biaya perfoot untuk kombinasi B,? dengan T86 yang konstan

dengan menentukan #ootage terlebih dahulu.

Fi

1 ) : mf r !

.= ........................................................................(+.0A)

C,F #

6t 6r r b )( ++= ............................................................(+.07)

!eterangan :

X < ;kuivalent beban pahat" 1 lb

5 < -iameter lubang bor" in

2 < !onstan keausan pahat

6D < !ondisi 6antalan" $

6f < Faktor keausan bantalan bit

%f < Faktor abrasi formasi

m < Fungsi yang menghubungkan pengaruh T86 terhadap laju

keausan gigi bit

H < ,utaran meja putar" rpm

L < Funsi T86 terhadap laju keausan bantalan


41/69

97

' < Fungsi yang menghubungkan pengaruh rpm terhadap keausan

gigi bit

>r < Taktu rotasi" jam

>t < &aktu tripping" jam

F < footage" ft

< parameter yang menyatakan hubungan antara ketumpulan gigi bit

dengan umur bit

k < eksponen berat

r < eksponen kecepatan

Tabe# III62.

Eui;a##en Beban Pa'a! /Y < ribuan poun$s0 %ersus Fungsi 9angMeng'ubungan Pengaru' 8OB Ter'a$ap La=u Keausan igi Pa'a! /ʍ 0

$an La=u eausan Ban!a#an Bi! /L0

Y ʍ L X ʍ L Y ʍ L1 1"+ 17+1 0 "9## 77 #9 "17 10 1"A 1AAA7 "99 A+ ## "1A 009+ 1"9A 1#1#1 + "9# 9A #A "1#9 0#+9 1"+1 190A +1 "911 +7 #7 "197 0+# 1"9 1++ + "+7 A #0 "1+ 79A 1"19 17 ++ "+09 1A # "1+ 7AA7 1"#7 11+7A +9 "+71 A A "19 7+0 " 1#+ +# "+#0 1A+ A1 "117 719 "90 79# +A "+9A 100 A "11 A0

1 "+ 1A +7 "++9 10 A+ "1+ AA#

11 "0A1 0+A +0 "++ 17# A9 "A A91 "0+ 77#0 + "+11 1A# A# " A1+ "70 71 9 "+ 1#70 AA "0+ #19 "7#A A7 91 " 1#1# A7 "7A #701# "7A A9 9 "7 19A A0 "7 ##01A "AA #09 9+ "A 19 A "A9 #+017 "A7 #99 99 "# 1+9 7 "#7 #10 "A97 #0 9# "9 100 71 "#1 #1 "A9 97# 9A "9 19 7 "9# 909 "A1 99+ 97 "+ 11# 7+ "+ 9A7

1 "#0 917 90 "1 11# 79 "++ 9#


42/69

90

"#A + 9 "1 11# 7# "7 9+9+ "#91 +A0 # "9 1A+ 7A " 910

9 "#19 +9# #1 "1# 1# 77 "1A 9+# "## +7 # "10A 00 70 "1 +00A "900 +0 #+ "170 #+ 7 "# +7+7 "971 1

Tabe# III63.

Pengaru' RPM /40 Ter'a$ap La=u Keausan Pa'a! /i0

H ' H i H i H i H i

1 1 # ## 1 1+ A 1 901# 1# ## A # 1+ 1+# 9 #90 A A 1 19+ 19 # # 7

# A A# 77 1# 1## 19# 70 # + +1 7 0# 11 1A0 1# 7 7# 117+# +7 7# + 11# 101 1A ++0 + 19799 9+ 0 1 1 1# 17 +09 +# 199# 9 0# 1 1# 1 10 9+9 9 +10+

Tabe# III6&.

Fa!or Keausan igi Ma!a Bor /D0 %ersus Kons!an!a Pa'a! />0 $an

Parame!er -ubungan An!ara igi Bi! Dengan >mur Bi! /?0

- 2 140 1+ 1#40 +1A +0+40 #01 +A940 #A+#40 1++7 7#AA40 10+9 A7740 91+ 119040 +70 19+7

Tabe# III6(.

Fa!or Keausan igi Ma!a Bor /D0 %ersus Kons!an!a Pa'a!!ekerasan formasi

Genis pahat

;ksponen berat

(k)

;ksponen kecepatan

(r)Lunak :

3+" 39

(atau ekivalen)

edang :

?9H" ?9L

(atau ekivalen)

.#

1.

.7

.A


43/69

9

!eras :

57" 572

(atau ekivalen)

1.# .#

Tabe# III6).

Kons!an!an Keausan Pa'a! />0 $an Ro" Dri##abi#i! /D0 Ser!a Parame!er

-ubungan igi Dan >mur Bi!


44/69

#

3.,. enis $an Fa!or Penebab Pipa Ter=epi!

%da beberapa faktor yang dapat menyebabkan terjadinya pipa terjepit dan

seringkali digunakan untuk identifikasi jenis pipa terjepit sehingga dapat

diterapkan metode yang paling efektif untuk mengatasinya (membebaskannya).

Genis3jenis pipa terjepit ini secara garis besar adalah :

• +ifferential pipe stic!ing

• Mechanical stic!ing

• ey seat

?asing3masing jenis pipa terjepit di atas memerlukan tindakan yang berbeda

dalam pencegahan maupun penanggulangannya.

3.,.1. Di++eren!ia# Pipe S!i"ing

,ipa terjepit jenis ini terjadi karena adanya perbedaan tekanan hidrostatis

lumpur dengan tekanan formasi yang cukup besar. >ekanan hidrostatis lumpur

menekan rangkaian pipa ke salah satu sisi dari dinding lubang bor. Mud ca!e yang

dihasilkan juga tebal dan rangkaian pipa bor (drill string ) terbenam sebagian ke

dalam mud ca!e sehingga mud ca!e mencengkeram rangkaian pipa bor.

+ifferential pipe stic!ing ini sering terjadi pada lubang miring. Lubang

yang miring akan menyebabkan rangkaian pipa bor cenderung menempel ke

dinding lubang bor dan rangkaian akan terbenam sebagian ke dalam mud ca!e.

Genis jepitan ini sering terjadi pada saat lumpur tidak bersirkulasi dan saat

rangkaian diam.


45/69

#1

ambar 3.).

I#us!rasi Di++eren!ia# Pipe S!i"ing (0

Genis jepitan ini (differential pipe stic!ing ) terjadi hanya sepanjang daerah

yang porous dan permeabel" seperti batu pasir dan batu gamping dan tahanan

geseknya adalah merupakan fungsi dari ketebalan filter ca!e (mud ca!e). Waya

yang menjepit pipa (F) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai

berikut ini :F < -, × %c × Cf (+.+0)

!eterangan :

F < gaya" lbs

-, < tekanan differential" psi

%c < luas bidang kontak" in

Cf < koefisien gesek" tak berdimensi

%gar dapat dibebaskan maka harus dilakukan gaya yang lebih besar daripada nilai F tersebut di atas" akan tetapi harus diingat bah&a gaya tersebut

tidak boleh lebih besar daripada tensile strength pipa karena dapat menyebabkan

rangkaian menjadi putus.

Sebagai !an$a !e#a' !er=a$i pipa !er=epi! =enis ini a$a#a' sebagai beriu! @

rangkaian tidak bisa digerakkan (baik diputar maupun diangkat)

tekanan pemompaan lumpur normal (sirkulasi masih bisa dilakukan)


46/69

#

Se$angan sebab6sebab #ain ang mengaiba!an !er=a$ina =epi!an =enis ini

a$a#a' @

drill colar yang digunakan terlalu besar (tebal) sehingga clearance antara

drill colar dan diameter lubang bor kecil

tingginya kecepatan filtrasi

tingginya kandungan padatan di dalam lumpur

seringnya pipa berada dalam keadaan statis saat mele&ati 1one permeable

-engan mengamati persamaan (+31) besarnya gaya (F) yang menjepit pipa

dapat dikurangi dengan cara :


47/69

#+

luas permukaan yang lebih kecil (# $) dibandingkan drill colar biasa

(smooth) dan oleh karena itu gaya differential yang dihasilkan juga akan

berkurang sebesar setengah dari drill colar biasa. ,engurangan luas

permukaan drill colar ini hanya akan mengurangi berat drill colar sebesar

9 * 7 $ dari berat drill colar biasa dan jika dibutuhkan penambahan berat"

tinggal menambahkan drill colar spiral tadi saja.

-aerah kontak juga bisa dikurangi dengan menggunakan stabili1er

yang akan menjaga drill colar tetap berada di tengah3tengah lubang.

>. !arena luas daerah kontak dan faktor gesekan berbanding lurus dengan

&aktu" semakin jarang (sedikit) rangkaian bor dalam keadaan statis (diam)

akan semakin mengurangi kemungkinan terjadinya differential pipe

stic!ing .

?. ?inyak dan walnut hulls dapat digunakan untuk mengurangi faktor

gesekan (Cf) pada saat membor formasi yang potensial mengalami

differential stic!ing.

3.,.2. Me"'ani"a# S!i"ing

Genis pipa terjepit ini dapat disebabkan oleh beberapa hal seperti tersebut

di ba&ah ini :

;ndergauge ole" jepitan jenis ini terjadi disebabkan karena pemakaian

bit yang sudah terlalu aus dan tidak cepat diganti yang akan menyebabkan

ukuran lubang bor lebih kecil dari seharusnya" sehingga bila bit yang baru

dimasukkan akan terjepit di daerah undergauge tersebut.


48/69

#9

ambar 3.*.

Pipa Ter=epi! Karena A$ana >n$ergauge -o#e 1(0

%danya 7un! " jepitan jenis ini terjadi karena adanya bagian3bagian kecil

( @un! ) dari peralatan ba&ah permukaan (downhole e9uipment ) yang jatuh

atau benda3benda kecil dari lantai pemboran yang jatuh dan akanmenyebabkan drill string terjepit pada saat ditarik ke atas ( pulled out ).

Gepitan jenis ini lebih sering dijumpai di dalam casing daripada di lubang

terbuka (open hole). %danya %reen ement " jepitan jenis ini terjadi bila

drill string menembus semen yang belum mengeras (set) yang disebut

dengan green cement . -engan adanya tekanan dari drill string

menyebabkan semen akan mengeras lebih cepat. 5al ini akan

mengakibatkan drill string terjepit secara permanen. %danya ollapsed asing " jepitan jenis ini terjadi bila gaya yang

ditimbulkan oleh formasi melebihi collapsed strength dari casing. 5al ini

disebabkan oleh kesalahan pada desain casing atau terjadinya korosi yang

akan mengurangi collapsed strength dari casing. udut kemiringan lubang

bor yang relatif tinggi sehingga menyebabkan batuan yang ditembus tidak

bisa menahan beban batuan di atasnya dan runtuh.

,emboran dilakukan di sekitar daerah patahan ( fault 1one)" dimana pada

daerah ini serpih dan gamping dapat rekah secara alami dan jatuh pada

lubang bor" terutama lubang miring sehingga akan mengakibatkan

terjepitnya pipa.


49/69

##

ambar 3.,.

Pipa Ter=epi! Karena A$ana un 30

ambar 3..

Pipa Ter=epi! Karena A$ana reen 5emen!30


50/69

#A

ambar 3.1.

Pipa Ter=epi! Karena A$ana 5o##apse$ 5asing30

3.,.3. Pipa Ter=epi! Karena A$ana Ke Sea!

,ipa terjepit jenis ini disebabkan oleh adanya dog leg (lubang bor yang

membelok secara mendadak atau terjadi perubahan sudut kemiringan lubang dan

sudut arah lubang secara mendadak) dan formasi yang ditembus relatif lunak.

6ool @oint drill pipe akan mengikis dinding lubang yang bengkok mendadak

tersebut sehingga membentuk lubang tambahan yang merupakan perluasan dari

lubang utama yang dibuat oleh bit dan penampangnya seperti lubang kunci (!ey

seat ). ebagai tanda terjadinya pipa terjepit jenis ini adalah sebagai berikut :

rangkaian tidak bisa diangkat dan atau dicabut

tekanan pemompaan lumpur normal

rangkaian bisa diputar

naiknya drag

suara rotary table bertambah keras

2ntuk mencegah terjadinya !ey seat ini maka harus dihindarkan adanya

dog leg yang berlebihan (dog leg harus kurang dari dog leg severity).


51/69

#7

ambar 3.11.

Pipa Ter=epi! Karena A$ana Ke Sea! (0

3.. Me!o$e Pembebas Pipa Ter=epi!

%da beberapa metode yang dapat digunakan untuk mengatasi masalah pipa

terjepit ini" antara lain adalah :

?etode Surging (,ipa 2) untuk membebaskan differential pipe stic!ing

,emberian Spotting #luids untuk semua jenis jepitan

-isamping kedua metode tersebut di atas" ada juga metode mekanis seperti

penggunaan @ar dan tarikan. 2ntuk dapat menarik pipa yang terjepit namun tidak

mengakibatkan masalah lain seperti robohnya menara atau putusnya drill pipe

perlu diperhitungkan besarnya tarikan maksimum yang direkomendasikan

berdasarkan tensile strength drill pipe" dimana langkah3langkahnya adalah sebagai

berikut :

?emperkirakan titik lemah dari rangkaian (biasanya drill pipe di

permukaan" kecuali bila menggunakan drill pipe yang tidak seragam

grade3nya). >arikan maksimum (>m) yang terdiri dari over pull ditambah

dengan berat rangkaian dalam pound" pada titik lemah dihitung dengan

persamaan :

>m < "0# × >s&p (+3)

!eterangan :


52/69

#0

>s&p < tensile strength di titik lemah" lb

?enghitung berat drill string di udara di atas titik lemah (Ts&)" Ts& <

jika titik lemah berada di pemukaan (drill pipe yang digunakan seragam).

>arikan maksimum yang terdiri dari overpull ditambah dengan berat

rangkaian yang terlihat pada weigth indicator (Tim) dalam pound" dihitung

dengan persamaan :

Tim < T b P >m P Ts& (+.+)

!eterangan :

T b < berat travelling bloc! " lb

emua metode tersebut dilakukan dengan tujuan untuk membebaskan pipa

dari jepitan dan bila ternyata pipa masih belum bisa dibebaskan maka pipa

tersebut harus dipotong dan potongannya ( fish) tersebut harus dikeluarkan dari

lubang bor dengan cara pemancingan. ?etode pemancingan ( fishing ) dan alat3

alatnya ( fishing tools) akan dibicarakan di dalam sub bab selanjutnya.

3..1. Me!o$e Surging

?etode ini bertujuan untuk mengurangi tekanan hidostatik lumpur

sehingga ovebalance pressure dapat dikurangi. Caranya adalah dengan

mengurangi berat lumpur pemboran dengan cara mengalirkan fluida dengan

densitas yang lebih kecil (misalnya diesel oil" crude oil" air" nitrogen atau gas)

melalui drill string .

Gika tekanan formasi telah diketahui (misalnya pada pemboran

pengembangan)" overbalance pressure dapat dikurangi secara bertahap hingga

mencapai tingkat yang aman akan tetapi tekanan hidrostatik lumpur harus selalu

lebih besar daripada tekanan formasi.


53/69

#

ambar 3.12.

Kon+igurasi Pipa6> Sumur (0

>ekanan hidrostatik dapat dikurangi dengan cara memompakan lumpur

baru dengan densitas yang lebih rendah" atau dengan memompakan sejumlah kecil

fluida yang mempunyai spesific gravity (W) rendah melalui drill pipe.

?inyak solar (diesel oil) adalah fluida yang biasanya digunakan karena

W3nya rendah. @olume fluida dengan W rendah yang dibutuhkan ditentukan

dengan menghitung pengurangan tekanan hidrostatik yang diperlukan dan

kemudian mengkonversi hasil tersebut menjadi tinggi dan volume fluida dengan

W rendah tersebut.

!arena besar W lebih rendah maka gradien tekanan fluida yang

dimasukkan lebih rendah daripada gradien tekanan lumpur" maka tekanan total didalam drill pipe akan menjadi lebih kecil daripada tekanan total di annulus dan

karena itu akan ada tekanan balik menuju drill pipe. ,engaruh tekanan balik ini

ditahan dengan cara menutup !elly coc! pada puncak drill pipe. >arikan yang

aman besarnya sama dengan hoo! load mula3mula ditambah dengan etra

overpull kemudian diterapkan pada rangkaian.

+rill pipe kemudian dibiarkan untuk mendapatkan aliran balik (bac!-flow)

pada interval yang sama hingga seluruh volume fluida yang dimasukkan keluar.,ada saat tersebut" tinggi level fluida di annulus telah turun sedemikian hingga

tekanan hidrostatik akan sama dengan atau sedikit lebih besar daripada tekanan

formasi.

elama aliran balik ini" rangkaian bor sebaiknya dicoba untuk digerakkan

secara terus menerus sampai pipa yang terjepit bebas. elain itu" selama terjadinya

aliran balik" tekanan dalam drill pipe dan annulus harus selalu dimonitor. Gika

sumur dalam keadaan statik" tekanan pada drill pipe akan menurun perlahan


54/69

A

seiring dengan tekanan balik dan tidak ada pergerakan fluida di annulus. Gika

terjadi !ic! " yang dapat diamati dari peningkatan bertingkat tinggi level fluida di

annulus dan peningkatan tekanan di drill pipe secara perlahan seiring dengan

aliran balik. Gika situasi ini terjadi" maka operasi pembebasan pipa harus

dihentikan dan kemudian dilakukan operasi penutupan sumur (well !illing ).

3..2. Spo!!ing F#ui$s

Spotting fluids adalah sejenis fluida yang mengatasi pipa terjepit secara

kimia&i. >ingkat keberhasilan metode ini tergantung kepada jenis jepitan pipa"

dan untuk mengangkat pipa tersebut memiliki kemungkinan dengan keberhasilan

penggunaannya harus benar3benar mengikuti petunjuk pabrik.

Genis fluida yang digunakan tergantung kepada jenis formasi dan

komposisi dari mud ca!e. Surfactant adalah jenis fluida yang paling sering

digunakan karena sifatnya yang mengurangi tegangan permukaan antara kedua

bidang kontak. %da beberapa jenis spotting fluids ini yang merupakan campuran

antara berbagai macam at kimia dan mempunyai nama yang bermacam3macam.

?etode ini mempunyai kelemahan dalam hal &aktu. %da beberapa jenis

spotting fluids yang memerlukan paling tidak delapan jam untuk bereaksi dan

periode itu akan memperpanjang rig time yang jelas akan mengalami kerugian

dalam pemboran.

Spotting fluids ini digolongkan menjadi tiga berdasarkan metode yang

digunakannya untuk membantu melepaskan pipa yang terjepit" yaitu :

Soa!ing &gents" adalah merupakan sejenis fluida yang dirancang khusus

untuk melarutkan atau melepaskan mud ca!e dan menyamakan tekanan

differensial sepanjang pipa dan lubang sumur. Soa!ing agents biasanya

merupakan campuran dari lumpur berbahan dasar minyak" invert emulsion"

dan minyak dengan tambahan additive. Spotting fluid jenis ini disemprotkan

dengan volume 1 bbl4jam selama A sampai 1 jam" selama &aktu ini mud ca!e

diharapkan larut atau lepas untuk memungkinkan tekanan differensial antara

mud cake dan dinding lubang bor menjadi sama.


55/69

A1

#riction Reducing &gent " adalah merupakan spotting fluids yang

menggunakan at3at kimia seperti minyak atau graphite untuk menaikkanlubrisitas (kemampuan pelumasan) fluida di sekitar lubang sumur. Spotting

fluids jenis ini biasanya mengandung # * 0 $ minyak teremulsi.

+issolving &gents" cara kerjanya dengan melarutkan mud ca!e dan atau

formasi yang menjepit pipa. Contoh penggunaan spotting fluids jenis ini

adalah melepaskan pipa yang terjepit sepanjang one garam ( salt 1one). %ir

( fresh water ) sebagai at pelarut (dissolving agent ) disemprotkan sepanjang

daerah jepitan untuk melarutkan garam dan melepaskan ( freeing ) pipa.

Cara pemberian spotting fluids jenis ini adalah dialirkan dengan laju alir

tertentu (biasanya dalam bbl4jam) melalui drill string dan didorong dengan

lumpur pemboran. 6iasanya pada pengaliran spotting fluids ini ada sejumlah

volume spotting fluids yang dilebihkan sebagai cadangan bila dirasa dalam &aktu

tertentu larutan ini tidak bereaksi. ?elibihkan spotting fluids ini juga diharapkan

apabila terjadi fluida yang ekses atau hilang kedalam formasi dapat dicegah.

,erendaman ini diharapkan dapat melepas pipa yang terjepit.

Prinsip pelaksanaan perenda!an yaitu

?enyediakan larutan perendam dengan volume berdasarkan volume

annulus string yang terjepit dengan ecess $.

$olume annulus + yang direndam A

( ) 5/+dc +h$olume CC9

−= π

....

(+.9)$olume annulus +( yang direndam A

( ) 5/+dp +h$olume CC9

−= π

.......

(+.91)

@olume yang diperlukan < @ annulus -C P @ annulus -, P $ ecess

!eterangan :

-h : diameter lubang bor" in


56/69

A

8-dc : diameter luar drill collar " in

8-dp : diameter luar drill pipe" in

L : panjang lintasan string yang akan direndam" ft

?emompakan larutan perendam sebanyak # $ dari jumlah seluruhnya.

?erendam ± + menit di tempat jepitan sambil digerak3gerakkan dengan

diputar.

?emompakan kembali sisa larutan perendam.

?erendam dan sambil dilakukan angkat turun rangkaian dan diputar dengan harapan jepitan dapat bebas.

3..3. Penen!uan Ti!i epi!

,ada saat pipa terjepit dikarenakan sebab3sebab yang telah disebutkan di

atas" langkah pertama yang dilakukan adalah mengidentifikasi dimana (pada

kedalaman berapa) pipa tersebut terjepit. !arena semua pipa dianggap elastis

maka regangan ( strectch) pada pipa dapat diukur dengan cara menarik pipa

dengan tarikan ( pull ) tertentu hingga meregang dan kemudian dengan

menggunakan persamaan di ba&ah ini dapat dihitung panjang pipa yang masih

bebas (tidak terjepit). ,ersamaan yang digunakan adalah :

#

: e 5

dp××=7+#C9

.................................................................

(+.9)

!eterangan :

L < panjang pipa yang bebas" ft

e


57/69

A+

kemiringan lubang dan keausan pipa tidak dimasukkan. %da dua metode yang

secara langsung dapat digunakan untuk menentukan kedalaman titik jepit" yaitu :

dengan menggunakan straight line curve

dengan menggunakan nomograph

Straight line curve menunjukkan hubungan antara variabel3variabel

tarikan" regangan dan panjang pipa yang masih bebas. -engan menggunakan

nomograph yang terdiri dari tiga kolom dimana kolom kedua dan kolom ketiga

terdiri dari tarikan ( pull ) dan regangan ( stretch) yang sudah diketahui" maka

dengan menarik garis lurus yang mele&ati tarikan dan regangan akan diketahui

panjang pipa yang masih bebas (tidak terjepit).

elain menggunakan ketiga metode tersebut di atas (persamaan" straight

line curve dan nomograph) ada satu jenis metode lain yang lebih akurat yaitu

dengan menggunakan free point instrument " stuc! point indicator . %lat ini

merupakan peralatan elektronik dengan sensitifitas tinggi yang mengukur baik

regangan maupun puntiran (tor9ue) di dalam pipa. 5asil pengukuran regangan

dan puntiran ini ditransmisikan melalui kabel listrik ke kontrol panel di

permukaan untuk diinterpretasikan.

Stuc! point indicator ini seringkali dihubungkan dengan alat3alat

pemotong pipa dimana bila telah diketahui kedalaman titik jepit maka dapat

langsung dilakukan pemotongan yang akan menghemat biaya se&a rig.

5al lain yang digunakan untuk mengetahui kedalaman titik jepit adalah

dengan menggunakan pipe recovery

Documents

4. BAB III. Dasar Teori