STRUCTURES MASTS & DERRICKS SUBSTRUCTURES LOADING RAMS & MUD BOATS

Ref :API Spec 4F - Drilling and wells servicing StructuresAPI RP 4G - Maintenance and Use of Drilling Well Servicing Structures

MAST / DERRICKTanpa guylinesDengan guylines

< 850 Hp

900 1500 Hp>2000 HpJENIS MAST SEBAGAI FUNGSI DARI DAYA DRAWWORK )*)* Typical

RATING DARI MAST MENURUT API 4F Maximum rated static hook load capacity for a specific number of lines strung to the traveling block and the manufacturers specified guying patternMaximum rated wind velocity (knots) without pipe setbackMaximum rated wind velocity (knots) with full pipe setbackMaximum number of stands and size of pipe in full setback

Maximum rated static hook load capacity for a specific number of lines strung to the traveling block Maximum rated wind velocity (knots) without pipe setbackMaximum rated wind velocity (knots) with full pipe setbackMaximum number of stands and size of pipe in full setback Rated static hook load for wind velocities varying from zero to maximum rated wind velocity with full rated setback and with maximum number of lines to the traveling block

MAST TANPA GUYLINES MAST DENGAN GUYLINES

GAYA-GAYA PADA MAST

AA

Mast axisGuyline ForceHook Load + Trav. block Fungsi Legs : Menahan komponen gaya aksial pd mast Fungsi Braces : Menahan gaya geser Menghindari bahaya buckling pada legs Fungsi Samson Post :Terutama menyangga bottom mast pada saat rig up / down

Internal Guyline : Mengikat mast pada carrier External Guyline :mengikat mast+carrier pada ground

KESETIMBANGAN PADA MAST

KESETIMBANGAN PADA MAST AKIBAT HOOK LOADBEBANBERAT CARRIERREAKSI PADA MAST JACKREAKSI PADA ANCHORKarena mast miring kearah sumur, maka crown block guylines bagian belakang menahan agar mast tidak terguling kearah sumur, sekaligus mengurangi besar gaya yang bekerja pada kaki-kaki mastGuyline harus diberikan pretensioned supaya :

Bending pada mast tidak menjadi terlalu besar Pada beban besar jack depan dari carrier tidak terangkat Pada beban besar posisi hook tidak bergeser dari pusat sumur

MHHook LoadMRBerat CarrierGaya pada anchorABAGIAN DEPAN CARRIER AKAN TERANGKAT JIKA GUYLINE KURANG KENCANGBeban hook yang bekerja pada mast dapat menyebabkan mast terguling kearah sumur. Supaya hal tersebut tidak terjadi, rig harus cukup berat sehingga momen putar akibat beban hook terhadap bottom mast jacks (A) lebih kecil daripada momen putar yang dihasilkan oleh berat rig. Pada kebanyakan rig, berat rig tidak dapat mengimbangi momen yang dihasilkan oleh beban hook, sehingga tanpa guylines atau jika guylines kendur, bagian depan dari carrier akan terangkat.

MAST DERATING (API RP4G)Contoh :HLrated=210000 lbHLtip=140000 Lb Hltip / HLrated = 140000/210000 = 0.65 (65%)HLmaxallow/HLrated = 87% Hook load maksimum yang diijinkan = 87/100 x 210000 = 185000 lbJika carrier dan peralatan diatasnya terlalu ringan, maka gaya pada guylines akan menjadi terlalu besar. Untuk itu API 4G merekomendasikan penggunaan mast pada beban yang lebih rendah, supaya gaya pada guylines dan anchor tidak menjadi terlalu besar.

GAYA ANGIN PADA MAST

GAYA ANGIN PADA MAST DAN SETBACK PIPESGaya angin samping bekerja pada mast dan pada setback pipes. Gaya-gaya tersebut akan mendorong mast kesamping sekaligus memuntir mast tersebut melalui monkey board. Tugas daripada guylines adalah turut menahan gaya-gaya tersebut bersama-sama dengan berat rig sehingga mast tidak terpuntir dan terdorong kesamping.Pada kecepatan angin tertentu momen putar yang ditimbulkan oleh angin lebih besar daripada momen putar yang dapat diberikan oleh berat rig. Pada kondisi tersebut guylines berfungsi untuk turut menahan agar mast tidak terguling kesamping. Oleh karena itu perlu diperhatikan agar pada guylines diberikan pretension yang cukup sehingga guylines tidak kendur

GAYA-GAYA YANG BEKERJA PADA GUYLINES AKIBAT ANGIN DARI SAMPINGGuyline anchorGaya angin pada mast dan pipe setback ditahan oleh dua buah crown block guylines dan satu buah monkey board guyline. Jika monkey board guyline kendur maka mokey board akan terpuntir akibat gaya angin pada setback pipe sehingga dapat mengakibatkan padeye atau pin dari monkey board tersebut rusak.Gayaangin padamastGayaAnginPadaSetback pipe

EVALUASI TERHADAP KAPASITAS MASTKAPAN HARUS DILAKUKAN EVALUASI ULANG TERHADAP MAST Mismatched component : perhitungan dilakukan untuk mengetahui kapasitas mast yang ditentukan oleh bagian yang terlemah Non API mast, untuk membuktikan bahwa mast tersebut memiliki kekuatan yang memadai Unauthorized repair/ modification : modifikasi / repair yang dilakukan bukan oleh OEM atau ARF Mast yang tidak memiliki name plate, sehingga kapasitasnya diragukan

BAGAIMANA EVALUASI TERSEBUT HARUS DILAKUKAN Menggunakan ketentuan dari standar untuk menentukan load cases yang akan digunakan. API 4F mengatur besar beban disain yang harus digunakan ketika menghitung kekuatan mast Menggunakan AISC dalam menentukan asumsi, idealisasi, allowable stresses, definisi stress ratio dan cara perhitungan untuk combined stresses Dianjurkan untuk menggunakan FEA mengingat kompleksitas dari struktur mast

OUTPUT DARI PERHITUNGAN MAST DENGAN GUYLINES (API 4F) Max. rated static hook load Max. rated wind velocity without pipe setback Max. rated wind velocity with full pipe setback Kekuatan mast pada saat erection Kekuatan guylines

OUTPUT DARI PERHITUNGAN MAST TANPA GUYLINES (API 4F) Max. rated static hook load Max. rated wind velocity without pipe setback Max. rated wind velocity with full pipe setback Kekuatan mast pada saat erection

TUJUAN : Menentukan rating dari mast berdasarkan perhitungan sesuai dengan API 4F

American Institute of Steel ConstructionManual of Steel ConstructionAllowable Stress Design (ASD)FaTFs

SAFETY FACTOR :Tension : 1.66Shear : 2.5Compression / Buckling : Refer to Buckling Equation Bending : 1.51Combined Stress Ratio : fa/Fa + fbx/Fbx + fby/Fby < 1 TFaFsMxxMyy

STRESS RATIO HASIL INDEPENDENTCALCULATION TERHADAP MASTBottom mastMiddle mastUpper mast

GUYLINE PATTERN (API RP 4G)

UKURAN GUYLINES DAN PRETENSION MENURUT API 4G

MEMPERKIRAKAN KONDISI PRETENSION DARI GUYLINES (API RP4G)

KERUSAKAN PADA PIN DAN PADEYECrack pada pin head dan bodyPin yang melengkungKeausan yaNg berlebihan pada pinPadeye Dari monkey board yang sobekKerusakan padeye pada Bottom mastKeausan yang berlebihanPada padeye

DeformasiPada kaki mastDan brace akibatTerbentur atau tergesek ropeCrown block beamDeformasi akibat terbentur traveling blockKERUSAKAN YANG UMUM PADA MASTCorrosion

CLEARANCE TERLALU BESARCLEARANCE OPTIMALPENGARUH CLEARANCE ANTARA PIN-LUBANGTERHADAP TEGANGAN YANG TIMBUL

BEBERAPA KERUSAKAN PADA MAST

(a) Crack pada monkey board pad

(b) Locking device yang tidak berfungsi dengan sempurna

(c) Crown block beam yang rusak terbentur traveling block

(d) Kerusakan pada chassis carrier dibawah samson post

(e) Padeye yang sudah oval

(f) Brace yang putus karena terdorongLocking device

BEBERAPA KERUSAKAN PADA MAST

Bottom mastJacksMiddle to Bottom mastPadeye & pinRaising ramPadeye & pinMiddle to Bottom mastLocking deviceUpper to middle mastLocking deviceCrown Block BeamsSamson PostRaising ram beamMonkey boardPadeye & pinBottom mastlegsBAGIAN-BAGIAN DARI MASTYANG SERING MENGALAMI KERUSAKANMiddle mast legs

PULL TESTTujuan : Menilai integritas Mast (Settlement, Excentricity) Menilai integritas dan kemampuan hoisting equipment Menilai kemampuan mesin / motor penggerak drawwork

APLIKASI STRAIN GAUGESPADA SAAT PULL TEST Menilai eksentrisitas beban menilai distribusi beban pada mast Menilai kondisi settlement mast Dll

PEMERIKSAAN VISUAL TERHADAP MASTPeriksa apakah mast berdiri tegak pada landasan yang datar. Untuk mast dengan guylines, jakinkan bahwa kemiringan mast tidak melebihi spesifikasi dari mast tersebut.Untuk mast dengan guylines periksa apakah semua guyline telah terpasang mengikuti petunjuk dari pabrik pembuat atau API 4G mengenai ukuran rope, konstruksi rope, guyline pattern dan pretension Periksa apakah guyline anchor telah terpasang dan dihubungkan ke guylines dengan benar. Periksa apakah escape line sudah terpasang dengan benarPeriksa apakah locking device sudah mengunci bagian-bagian mast dengan sempurnaPeriksa apakah kaki mast dan bracingnya tidak ada yang bengkok atau cacat lainnyaPeriksa apakah terjadi korosi yang berlebihan pada bagian-bagian dari mastPeriksa apakah ada indikasi cacat pada sambungan-sambungan lasPeriksa apakah semua pin sudah dipasang dan menggunakan safety pinPeriksa apakah ada indikasi padeye sudah berbentuk oval atau kerusakan pada pinPeriksa apakah crown beam platform, pagar pengaman dan tangga dalam keadaan baik, tidak berkarat dan terpasang dengan kuat.Jakinkan bahwa lightning arrestor terpasang pada ujung atas mast dan tersambung ke tanah.Periksa apakah raising equipment dapat bekerja dengan baik tanpa sentakan

PERAWATAN MAST Hal yang perlu diperhatikan :

Jangan melakukan Modifikasi terhadap bagian-bagian dari mast terutama leg(s), braces dan crown block beam

Jangan meluruskan dan menggunakan kembali bagian-bagian mast yang telah bengkok.

Jika lubang padeye sudah menjadi oval, segera perbaiki atau ganti padeye Tersebut

Kalau ada bagian mast yang perlu diganti , hubungi terlebih dahulu pabrik pembuatnya untuk mengetahui bahan yang digunakan dan cara pengelasan

Pelaksanaan perbaikan sebaiknya dilakukan dibawah pengawasan pabrik pembuat atau 3rd party structural engineer

Mast dan bagian-bagiannya dibuat dari bahan terpilih yang direncanakan untukdapat bekerja dalam kondisi berat. Sebuah mast dapat terdiri dari dua atau lebih bahan yang berlainan, sehingga penyambungan dari bagian-bagian tersebut memerlukan suatu pengetahuan tentang bahan yang akan dilas, prosedur pengelasan dan juru las yang kualified.

GUYLINE ANCHOR

PEMILIHAN JENIS ANCHOR UNTUK BERMACAM-MACAM JENIS TANAH

JENIS TANAHJENIS ANCHOREXPANSIONSCREWPILEPLATEKERAS :Granite, basalt, batu kapur padat, bongkahantanah liat padat dan kerasX--SEDANGTanah liat dan tanah endapan sedang,pasir padat, tanah urugan yang dipadatkan-XXLUNAKTanah liat lunak, lumpur, tanah uruganyang tidak dipadatkan--X

SANGAT LUNAKRawa, tanah urugan diatas rawa---

GAYA-GAYA PADA TANAH DISEKITAR SCREW ANCHOR(a)(b)Jika ukuran piringan terlalu kecil, tekanan diatas piringan sangat besar sehingga tanah dibagian atas piringan tersebut akan bergeser kebagian bawah piringan sehingga anchor akan bergerak tercabut keatasJika piringan cukup besar tetapi kurang dalam, maka tanah dibagian atas piringan akan terangkat bersama-sama dengan anchor

Jadi persyaratan dari anchor adalah mempunyai piringan yang cukup besar dan dipancangkan cukup dalam dibawah tanah

PEMASANGAN SCREW ANCHOR SECARA MANUAL Pemasangan biasanya dalam posisi tegak karena sulit memasang dalam posisi miring Pemancangan mengakibatkan kerusakan tanah disekitar anchor yang dapat mengurangi daya dukung anchor tersebut Guyline pattern sering tidak simetris karena adanya kecenderungan untuk menancapkan anchor pada lokasi tanah yang lebih lunak Karena kesulitan pada awal pemancangan, operator sering memukul rope terminal sehingga menjadi rusak.

PEMASANGAN SCREW ANCHOR DENGAN MESIN Dapat digunakan untuk memancang anchor pada tanah yang keras Dapat digunakan untuk memancang anchor dengan sudut yang diinginkan Daya pancang lebih tinggi karena kerusakan tanah disekitar anchor lebih sedikit

MENGGUNAKAN BAK YANG DIISI AIR ATAU BALOK SEMEN YANG BERFUNGSI SEBAGAI GUYLINE ANCHORKeuntungan dari cara ini adalah : Dapat digunakan ditanah yang lunak atau tanah urugan diatas tanah rawa Mudah memasang dan memindahkan anchor

Kerugian : Pada saat hujan bak tersebut dapat bergeser karena tanah licin, sehingga guyline

akan menjadi kendur Membutuhkan ruang yang lebih besar daripada screw anchor

GAYA-GAYA YANG BEKERJA PADA SCREW ANCHOR(a) Tegak lurus tanah(b) Searah dengan guylinePemasangan screw anchor secara tegak dapat mengakibatkan kerusakan pada anchor dan mengurangi kapasitasnya akibat kerusakan tanah disekitarnya. Toleransi sudut antara guyline dan anchor yang diijinkan oleh pabrik pembuat adalah 100

KERUSAKAN PADA ANCHOR AKIBAT PEMASANGANTEGAK LURUSPada pemasangan screw anchor yang tegak lurus terhadap tanah, tarikan dari guyline akan menyebabkan badan anchor melengkung, selain itu permukaan tanah disekitar anchor juga akan rusak terpotong badan anchor, sehingga mengurangi kapasitas tarik dari anchor tersebut.

KERUSAKAN PADA PIRINGAN DAN TERMINAL KABEL SCREW ANCHORPiringan dari screw anchor sangat rentan terhadap korosi karena berada dibawah tanah yang biasanya lembab atau basah. Perlindungan permukaan dalam bentuk cat atau galvanising sering mengalami kerusakan pada saat piringan tersebut bergeseran dengan tanah dan batu, ketika pemancangan berlangsung. Oleh karena itu pemeriksaan harus dilakukan sesering mungkin

(a) Kerusakan pada piringan screw anchor

(b) Kerusakan pada terminal

(b) Kerusakan pada terminal kabel dari screw anchor

UJI TARIK PADA SCREW ANCHOR UNTUK MENENTUKAN HUBUNGAN ANTARA KAPASITAS ANCHOR DAN MOMEN PANCANG

Chart3

0

350

925

1450

2100

2500

2850

Torsi (x10 kgf-m)

Gaya Tarik (kgf)

Sheet1

00

500350

1000925

16001450

22002100

26002500

28002850

2800

2800

2600

2000

1200

600

200

0

Sheet1

cm

Gaya (Kgf)

Sheet2

Torsi (x10 kgf-m)

Gaya Tarik (kgf)

Sheet3

Chart5

0

500

1000

1600

2200

2600

2800

2800

2800

Displacement (cm) -->

Gaya Tarik (kgf)

Sheet1

00

500350

1000925

16001450

22002100

26002500

28002850

2800

2800

2600

1800

1000

500

400

200

Sheet1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

cm

Gaya (Kgf)

Sheet2

0

0

0

0

0

0

0

Torsi (x10 kgf-m)

Gaya Tarik (kgf)

Sheet3

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Displacement (cm) -->

Gaya (kgf)

KECELAKAAN AKIBAT TERCABUTNYA GUYLINE ANCHOR

(a) Lokasi tercabutnya anchor

(b) Priringan anchor tertinggal didalam tanah

(c) Rig terguling kesamping

(d) Mast patah menimpa tanki

PULL TESTPull test dilakukan terhadap mast, hoisting equipment dan engine / motor dengan maksud untuk menguji integritas dan performance dari ketiga peralatan tersebutHoisting Equipment : Performance Integrity

Mast / derrick : Integrity Settlement

Engine : Performance

SUBSTRUCTURE

BEBERAPA JENIS SUBSTRUCTURE YANG UMUM

(a) Substructure untuk mast tanpa guylines

(b) Folding type substructure

(c) Stack type substructure

(d) Telescoping type substructure

SUBSTRUCTURERotary table loadPipe setback loadSubstructure rating : Max. rated static hook load (jika mast berdiri diatas substructure) Max. rated pipe setback load Max. rated static load on rotary beams Max. rated combined load of setback and rotary table beams

Substructure harus memiliki name plate yang menunjukkan ratingnya (API 4F), Kalau tidak memiliki name plate, kapasitasnya harus dihitung ulang oleh 3rd party engineerDan hasil perhitungan harus didokumentasikanCombined Load

ROTARY TABLE BEAMSSETBACK BEAMSLEGS AND FLOOR BEAMSPINSWORKING PLATFORMBAGIAN-BAGIAN UTAMA SUBSTRUCTURE

KERUSAKAN PADA SUBSTRUCTURE

(a) Pin hole pada telescoping leg yang menjadi oval

(b) Korosi pada sambungan antara mud boat dengan substructure

(c) Local buckling pada floor beam

(d) Korosi pada kaki substructure

Mud boatSubstructure

(a) Tanpa safety pin

(b) Rotary table beam dipotong untuk drive line

(c) Pin tidak terpasang

(d) Tanah dibawah substructure tidak rata

PEMERIKSAAN VISUAL TERHADAP SUBSTRUCTUREPeriksa apakah substructure berdiri tegak diatas landasan yang datar.Periksa apakah semua sambungan pin dari working platform telah terpasang dengan benar dan menggunakan safety pinPeriksa apakah working floor yang terbuat dari pelat baja dalam keadaan baik dan tidak berkarat atau terlepasPeriksa apakah papan-papan kayu diatas setback beams terpasang semua dan dalam keadaan baikPeriksa apakah kaki substructure dan bracingnya tidak ada yang bengkok, berkarat atau mengalami cacat lainnyaPeriksa apakah ada indikasi cacat pada sambungan-sambungan las Untuk kaki telescoping, periksa apakah pinnya sudah terpasang semua dan menggunakan safety pinPeriksa apakah ada indikasi padeye sudah berbentuk oval atau kerusakan pada pin tersebut diatasApakah ada indikasi dari brace yang tidak atau belum terpasang?Periksa sambungan pin antara substructure dengan mud boat atau loading ram. Jakinkan bahwa semua pin telah terpasang dan menggunakan safety pin.Periksa kondisi pagar pengaman dan tangga-tangga

WORKING PLATFORM

Working Platform meneruskan beban yang ada diatasnya ke tanah dan ke bottom mast.Bagia kritis biasanya adalah penyaluran beban ketanah melalui kaki-kaki karena tanah yang lunak dibawah kaki tidak dapat menahan beban sehingga kaki tersebut masuk kedalam tanah dan WPF menjadi miring, atau bentuk kaki yang terlalu langsing menyebabkan bahaya buckling.KakiTanah

LOADING RAM DAN MUD BOAT

DISTRIBUSI BEBAN PADA LOADING RAM Dengan bertambahnya hook load maka gaya yang bekerja pada bottom mast jack makin bertambah besar

GAYA-GAYA YANG BEKERJA PADA LOADING RAMAPada saat rig mengangkat beban yang berat, bagian depan dari carrier akan sedikit terangkat keatas, sehingga praktis sebagian besar dari beban dan berat rig itu sendiri akan bertumpu pada bottom mast jack dititik A.Hal tersebut mengakibatkan daerah kritis pada loading ram adalah daerah dibawah titik A.Oleh karena itu kekuatan loading ram pada daerah dibawah mast menjadi sangat penting, karena daerah itu yang akan menentukan kekuatan loading ram tersebut.

Loading RamMud boat

BEBAN PADA MUD BOATFungsi utama dari mud boat adalah meneruskan beban yang diterimanya dari loading ram ketanah. Supaya tanah dapat menerima beban tersebut maka mud boat harus cukup luas sehingga tekanan pada tanah dapat dibuat kecil.Karena beban terberat adalah dibawah mast, makadaya dukung tanah dibawah mast harus lebih besar daripada dilokasi lainnya.

REKOMENDASI API 4G MENGENAI DAYA DUKUNG TANAH(PANDANGAN ATAS)

REKOMENDASI API 4G MENGENAI DAYA DUKUNG TANAH(PANDANGAN SAMPING)

CARA PRAKTIS UNTUK MEMENTUKAN DAYA DUKUNG TANAH MENURUT API-4G

PROGRAM PEMERIKSAAN TERHADAP STRUKTURMAST, SUBSTRUCTURE DAN LOADING RAM Kategori 1 : Pengamatan terhadap struktur yang harus dilakukan setiap hari

Kategori 2 : Kategori 1 ditambah dengan pemeriksaan terhadap indikasi korosi, deformasi, komponen yang hilang atau terlepas, pelumasan yang tidak memadai, adjustment dan visible cracks

Kategori 3 : Kategori 2 ditambah pemeriksaan dengan peralatan NDT terhadap lokasi-lokasi kritis. Kalau perlu boleh membongkar peralatan untuk memeriksa kondisi bagian dalam dari peralatan tersebut.

Kategori 4 : Kategori 3 ditambah pemeriksaan lebih lanjut terhadap semua bagian kritis dari peralatan seperti yang dianjurkan oleh pabrik pembuatnya.

PERALATAN YANG DIGUNAKAN DPI Untuk kerusakan pada surface MPI Untuk kersuakan pada surface dan sub surface UT Untuk pemeriksaan yang bersifat volumetris Radiography Untuk pemeriksaan volumetris dengan recoRd berupa foto

Hasil pemeriksaan NDT harus di review oleh seorang engineer yang akan menyimpulkan tentang kondisi dan kelayakan peralatan secara keseluruhan