Materi Bor I Operasi Pemboran PDF [PDF]

Citation preview

OPERASI PEMBORAN Objective :



1. Mengenal operasi pemboran 2. Memahami komponen-komponen dari rig, yaitu : / Power System / Hoisting System



/ Circulating System / Rotating System / Blowout Preventer System 3. Memahami fungsi dari masing-masing komponen rig



Organisasi Pemboran



Personal Pemboran Service Company



Personal Pemboran Service Company



BERDASARKAN TUJUAN • • • • • •



Wildcat Pemboran Eksplorasi Pemboran Deleniasi Pemboran Pengembangan Pemboran Infill Pemboran Reentry



Tabel



Karakteristik berbagai tipe sumur



PERKEMBANGAN PEMBORAN • • • • • • • • • • •



Cable Tool Drilling Rotary Drilling Turbo Drill Hammer Drill Air and Gas Drilling Slim Hole Drilling Over Balance Drilling Under Balance Drilling Coiled Tubing Drilling Casing Drilling ERD



Bit Untuk Cable Tool Rig



COILED TUBING SYSTEM



BERDASARKAN KONTRUKSINYA



• Pemboran Tegak • Pemboran Berarah • Pemboran Horizontal • Pemboran Multilateral



Tipe Pemboran



BERDASARKAN LOKASINYA



• Pemboran di darat (onshore drilling) • Pemboran Lepas Pantai (offshore drilling)



LEPAS PANTAI



Gambar. Jack Up Rig



Gambar. Bantalan Penunjang Jack Up Rig



Gambar. Rig Semisubmersible



Gambar. Drillship



SISTIM PENGANGKATAN • Merupakan salah satu komponen utama dari peralatan pemboran • Fungsi utamanya : memberikan ruang kerja yang cukup untuk pengangkatan dan penurunan drill string dan lainnya • Komponen : - Struktur Penyangga - Peralatan Pengangkatan



Struktur Penyangga r



Fungsi dari sistem angkat (hoisting system) adalah menyediakan fasilitas untuk mengangkat dan menurunkan rangkaian pipa bor (drillstring), casing string, dan peralatanperalatan penunjang lainnya.



r



Komponen-komponen utama dari sistem angkat adalah : - Derrick dan substructure - Block dan tackle - Drawwork



Struktur Penyangga • Substruktur - Kerangka baja baja sebagai platform yang dipasang di atas titik bor. - Memberikan ruang kerja bagi peralatan dan pekerja di atas dan di bawah lantai bor - Tinggi: ditetentukan oleh jenis rig dan BOP stack - Mampu menahan beban yang sangat besar



Struktur Penyangga • Lantai Bor - menampung peralatan pemboran yang kecil - mendudukkan drawwork - tempat kerja Driller dan Rotary Helper



Struktur Penyangga • Rotary Table



DRILLER



Struktur Penyangga Rig / Menara Pemboran • Fungsi : mendapatkan ruang vertikal yang cukup untuk menaikkan/menurun kan drillstring dan casing • Tipe : - Standard/Derrick - Portable/Mast



Struktur Penyangga • Rig tipe standard



Struktur Penyangga • Rig tipe portable



Struktur Penyangga • Jenis Rig



Struktur Penyangga • Memilih Kapasitas Menara : P



1 n  ( P x 0 , 8  G )  M   API 2 n  4 



dimana : P : beban pada Hook, kg a. : Jumlah kabel pada traveling block PAPI : kapasitas API, kg G : berat menara dan crown block, kg M : berat traveling block, hook, link, elevator, swivel, kg



Struktur Penyangga • Sistim Tenaga Tenaga Rig pada umumnya digunakan untuk fungsi angkat dan fungsi sirkulasi. Total tenaga yang dibutuhkan bervariasi dari 1.000 hp s.d. 3.000 hp



Struktur Penyangga • Sistim Tenaga Tenaga Output (hp) : P  T , dimana kecepatan angular ( )  2N dan T  output torsi motor (ft - lbf), N  Kecepatan motor (rpm) Heat energy input (hp) : Q i  w f .H , dimana w f  konsumsi fuel dan H  heating value Effisiensi Sistim Tenaga (%) : P Ef  Qi



Struktur Penyangga • Sistim Tenaga Untuk contoh lain dapat dilihat pada buku no : 3 pada halaman 560 atau buku no: 1 halaman 57



Beban Wind Loads (lb/ft2) : p = 0,004 V2 dimana : V = kecepatan angin (mph)



Struktur Penyangga • Sistim Tenaga Beban angin minimal yang diijinkan : - 54 mph untuk tinggi rig : 80,87, 94, 122 dan 136 ft dengan set back : 54 mph - 75 mph untuk tinggi rig : 140, 147, 189 dengan back : 59,90 lb/ft2 dan tanpa set back : 0 mph.



Struktur Penyangga • Sistim Tenaga Untuk menghitung beban rig : Fd=((n+2)/n).W dimana n : jumlah tali W: beban hook Kecepatan tali pada drawwork pada saat pengangkatan : Vl = n. Vh



Struktur Penyangga •



• • •



• •



Gine Pole : merupakan tiang berkaki dua atau tiga yang berada di puncak menara digunakan untuk memasang crown block Water Table : lantai di puncak menara untuk mengetahui menara sudah tegak Cros bracing : penguat menara bisa berbentuk X atau K Tiang menara : tiang yang membentuk menara, berbentuk segitiga, berfungsi terhadap semua beban vertikal dan horizontal Girt : sabuk menara sebagai penguat Monkey borad platform : tempat kerja derickman / tempat sandar pipa



SISTIM PEMBORAN DI LEPAS PANTAI



Struktur Penyangga • Sistim Pengendalian di Offshore - Mengendalikan posisi gerak naik turun : Drill



String Compensator (DSC) - Mengendalikan posisi relatif pada satu titik : System Mooring (Penjangkaran)



Struktur Penyangga • Drill Sring Compensator



Struktur Penyangga SISTIM MOORING



Struktur Penyangga



Struktur Penyangga



Struktur Penyangga



Struktur Penyangga • Rigging Up



Sistim Pengangkatan



Sistim Pengangkatan Drawwork • Merupakan suatu sistim transmisi yang kompleks • Fungsinya : - memindahkan tenaga dari primemover ke rangkaian pipa bor - memindahkan tenaga dari primemover ke rotary drive - memindahkan tenaga dari primemover ke cathead untuk melepas dan menyambung rangian



Sistim Pengangkatan Drawwork • Revolving drum : drum untuk menggulung drilling line • Breaking system :untuk memperlambat dan menghentikan gerakan kabel bor • Rotary drive : memindahkan tenaga ke meja putar • Catheads : mengangkat/menarik beban pada lantai bor



Sistim Pengangkatan Drawwork • Kontruksi drawwork tergantung dari beban yang dilayani • Didesain dengan Hp dan kedalaman pemboran



Sistim Pengangkatan



Sistim Pengangkatan



Sistim Pengangkatan Overhead Tool • • • •



Crown Block Travelling Block Hook Elevator



Sistim Pengangkatan Crown Block : Merupakan kumpulan roda yang ditempatkan pada puncak menara



Sistim Pengangkatan Travelling Block : Merupakan kumpulan roda yang digantungkan di bawah crown block, di atas lantai bor



Sistim Pengangkatan Spesifikasi : Travelling Block



Sistim Pengangkatan Hook • Berfungsi untuk menggantungkan swivel dan rangkaian pipa bor selama operasi pemboran berlangsung Elevator • Merupakan klem yang digantungkan pada salah satu sisi travelling block atau hook dengan elevator link yang berfungsi untuk menaikkan/menurunkan rangkaian



Sistim Pengangkatan



Sistim Pengangkatan



Sistim Pengangkatan Drilling Line • Berfungsi untuk menahan/ menarik beban yang diderita oleh hook • Cut off program didasarkan kekuatan kabel terhadap tarikan dan dinyatakan dalm ton-mile



Sistim Pengangkatan Beban Drilling Line • Cabut dan masuk drillstring / round trip • Pemasangan casing/ running casing • Operasi pemancingan / fishing job



Sistim Pengangkatan • Reeved drilling line : tali yang melewati roda crown block – roda travelling block • Dead line : tali tidak bergerak yang ditambatkan pada substructure • Dead line anchor : ditempatkan berlawanan dengan drawwork, diklem pada substructure • Storage/supply reel : dedekatkan pada jarak yang dekat dengan Rig



Sistim Pengangkatan



Sistim Pengangkatan



Sistim Pengangkatan Menghitung Ton-Mile : Pada saat Rountrip : DLs  DWm DM  1 / 2 xC  Tr   10560000 2640000 dimana : D : kedalaman lubang, ft Ls : panjang DP, ft Wm : beratan DP dalam Lumpur, lb M : berat traveling, hook, dll, lb C : berat DC dalam Lumpur-berat effektif DP yang sama panjang DC dalam Lumpur, lb



Sistim Pengangkatan Pada operasi Drilling : Td  3T2  T1 



dimana :



T2 T1



: ton-mile round trip pada kedalaman D2, ft : ton-mile round trip pada kedalaman D1, ft



Pada saat Coring :



Tc  2T2  T1 



Sistim Pengangkatan Pada saat Setting Casing :



DLCS  DWCM DM Ts   x1/ 2 1056000 264000 dimana : LCS Wcm WCa B



: panjang tiap batang casing , ft : WCa(1-0,015 x B), lb, berat effektif casing dalam Lumpur : beratan casing di udara, lb : berat Lumpur, lb/gal



Sistim Pengangkatan • Contoh soal untuk sistim ini dapat dilihat pada buku no : 3 halaman 564 – 575 atau pada buku no : 7 halaman 11



Sistim Putar Komponen Utama : • • • • • •



Swivel Kelly Ratary Drive Ratary Table Drillpipe Drill collar



System Rotary dgn Rotary Table dan Top Drive



SWIVEL



KELLY



Gambar . Kelly



Gambar . Rotary Bushing



Gambar . Rotary Table



DRILL STRING



Drill Pipe dan Drill Collar



KOMPONEN DRILLSTRING Drill Pipe (DP) Bottom Hole Assembly : • Drill Collar (DC), dipasang pada bagian bawah drillstring untuk memberikan berat yang cukup pada bit. • Stabilizer, digunakan untuk menjaga arah pemboran sesuai dengan yang direncanakan dengan menggunakan prinsip : PENDULUM, FULCRUM, dan STABILISASI • Roller Reamer, berguna untuk mempertahankan ukuran lubang • Shock Sub, berguna untuk mengabsorp vibrasi beban shock yang terjadi karena adanya aksi penggerusan formasi yang keras. • Subs, berupa sambungan pendek (cross over) • Drilling Jar, dan • Peralatan Khusus (MWD tools, dsb.)



DRILL PIPE (DP) Suatu bentuk pipa yang dilengkapi dengan alat hubung ulir pada kedua ujungnya. Tujuan pemasangan Drill Pipe : • Sebagai alat transmisi torsi dari kelly ke bit • Memberikan suatu saluran bagi fluida pemboran ke bit • Menggantung drill bit pada suatu kedalaman pemboran tertentu Karakteristik Drill Pipe :



• • • •



Tipe Ukuran Grade Class



Code Warna Indentifikasi Drill Pipe dan Tool Joint



Tipe • drill pipe standart dan • heavy weight drill pipe



Tabel 1-1 Heavy Weight Drill Pipe OD,in 3½ 4 4½ 5



ID, in 2 1/16 2 9/16 2¾ 3



Weight, lb/ft 26 28 42 50



Ukuran • Range I • Range II • Range III



New Drillpipe



Dimensional Data



berkisar antara 18 – 20 ft berkisar antar 27 – 30 ft berkisar antara 38 – 45 ft



Crade • Pipa bor yang dibuat dipabrik menurut standart API terdiri dari dua type atau grade yaitu grade D dan grade E. Juga ada grade G yang bukan standart Api.



Ketahanan • • • • • •



Minimum Yield Stregth, grade D - Minimum Yield Stregth, grade E - Minimum Tensile Strength, grade D - Minimum Tensile Strength, grade E - Minimum Yield Stregth, grade G - Minimum Tensile Strength, grade G



: 55.000 psi. : 75.000 psi. : 95.000 psi : 100.000 psi. : 105.000 psi. : 120.000 psi



Code Warna Indentifikasi Drill Pipe dan Tool Joint



Hardbanded Box Tool Joint



Gambar . Heavy Weight Drill Pipe



Gambar . Drill Collar



Drill Collar • Drill collar berbentuk seperti drill pipe (DP), tetapi diameter dalamnya lebih kecil dan diameter luarnya sama dengan diameter luar tool joint drill pipe



Fungsi utama • Sebagai pemberat WOB (Weight ON Bit), sehingga rangkaian pipa bor dalam keadaan tetap tegang saat pemboran berlangsung, sehingga tidak terjadi pembelokan lubang. • Membuat agar rangkaian pipa bor putarannya stabil. • Membuat bagian bawah dari rangkaian pipa bor agar mampu menahan puntiran.



Bentuk permukaan • Standart Drill Collar, mempunyai permukaan halus dengan box connection terletak pada top dan pin connection terletak pada bottom. • Spiralled Drill Collar, mempunyai permukaan beralur seperti spiral. Digunakan pada kondisi khusus untuk memcegah terjadinya differential wall sticking. • Zipped Drill Collar, pada permukaannya terdapat lekukan, yaitu pada bagian atas ujung drill collar.



Fungsinya ada tiga jenis • Anti wall stick, digunakan untuik memperkecil area kontak, biasanya digunakan tipe spiral. • Square Drill collar, digunakan untuk memberikan stabilitas maksimum pada lubang yang terjadi lekukan. • Monel Drill Collar, digunakan untuk melindungi directional survey instrument dari pengaruh distorsi besi string dalam gaya magnetik bumi.



Spriral Drill Collar



Stabilizer • Stabilizer ini digunakan untuk menjaga arah pemboran sesuai dengan yang direncanakan. • Teknik stabilizer yang umum adalah pendulum dan packed hole. • Teknik pendulum menggunakan berat drill collar untuk bergerak pada stabilizer yang menjadi poros untuk mengatur bit. • Sedangkan pada teknik packed hole adalah proses sebaliknya dengan spasi yang berdekatan untuk mencegah efek pendulum



Tipe Stabilizer



Konsep Pendulum Untuk Merubah Sudut



Kombinasi Pemakaian Stabilizer



Roller Reamer • Roller reamer terdiri dari blade stabilizer ditambah suatu seri roller yang terbuat dari baja keras atau dengan menggunakan sisipan tungsten carbide. Disamping beraksi seperti stabilizer ia kjuga membantu mempertahankan ukuran lubang dan menanggulangi stick pipe yang disebabkan oleh dog leg atau key seat Tipe dasar dari roller reamer • 3 point string type dimana memberikan efek sehingga drill collar tetap ditengah dan menjaga lubang tetap dalam ukurannya dengan menghilangkan rintangan – rintangan pada dinding. • 6 point bottom hole type dimana memberikan kestabilan yang lebih sempurna dan kapasitas reaming yang lebih besar, membantu mencegah perubahan sudut lubang pada formasi yang sangat keras atau abrasif. • Dan 3 point bottom hole type dimana digunakan antara drill collar dengan bit untuk mencegah reaming pada dasar lubang bor oleh suatu bit, yaitu menjaga lubang tidak melewati ukurannya



Shock Sub • Shock absorber atau juga disebut shock sub adalah alat yang ditempatkan pada bagian bawah drill collar yang berfungsi untuk menyerap vibrasi dan beban shock karena aksi cutting ketika pemboran menembus formasi keras, sehingga kerusakan drill string dapat dikurangi



Subs



• Berupa joint pendek yang memberikan suatu cross over untuk sambungan yang berbeda pada drill string Drilling Jars



• Tujuan pemasangan drilling jars adalah untuk memberikan suatu aksi sentakan kearah atas pada saat pipa terjepit (stuck)



tipe dari drilling jars • mechanical jars, hydraulic jars dan hidromechanical jars



Gambar . Drag Bit



Gambar . Jenis-Jenis Diamond Bit



Gambar . (Lanjutan)



Gambar . Three Cone Bit



PDC dan Core Bit



Tabel 8. Korelasi Formasi untuk IADC



Tabel 9. IADC Code Rock Bit



Sistim Putar • Menghitung Beban Rotasi : C W Pr  75 dimana : Pr C W



: tenaga fungsi rotasi, Hp : beban kopel, kgm : kecepatan sudut, rad/det. : 2N/60 Contoh lain dapat dilihat pada buku no : 3 halaman 582



Sistim Sirkulasi Aliran fluida pemboran melewati : • • • • •



Dari steel tanks ke mud pump Dari mud pump ke hight pressure surface connection dan ke drill string. Dari drillstring ke bit Dari nozzle bit ke atas ke annulus lubang dengan drillstring sampai ke permukaan Masuk ke Contaminant removal equipment dan kembali ke suction tank



Sistim Sirkulasi



Sistim Sirkulasi Peralatan utama Circulating system : • • • • • • • • •



Mud pumps Mud pits Mud Mixing Equipment Contaminant removal Peralatan Contaminant removal : Shale Shaker Hydrocyclones Decanting centrifuges Separator/Degasser



Sistim Sirkulasi



Gambar Fluid Circulation Pattern Downhole



Scnematic at a Secanting Centrifuge



Scnematic of Hydrocyclone



Sistim Sirkulasi MUD HANDLING & MUD TREATMENT SYSTEMS Shale shakers: it removes the major portion of cuttings and drilled solids; 170µ (approx) < drilled solids < 500µ (approx) Hydrocyclones systems (desanders and desilters): remove drilled solids > (approx) 75 to 170 µ (desanders) > (approx) 20 to 75 µ (desilters) Centrifuges: to remove colloidal-sized solids from weighted water-based muds from 2 to 15 µ (approx) Mud cleaners: to remove fine drilled solids from weighted muds without excessive loss of barite and fluid Degassers: remove gas trapped in the mud



Sistim Sirkulasi • Pompa - Output Volumetric (duplex) : VD 



LS (2d L2  d R2 ) E p 147



- Output Volumetric (triplex) :



VT 



LS (d L2 ) E p 98



Sistim Sirkulasi dimana : VD LS dL dR Ep



= Volumetric displacement, gal/stroke = Stroke Length, in = Liner diameter, in = Rod diameter, in = pump volumetric efficiency, %



Sistim Sirkulasi • Contoh kasus ada pada buku : – Nomor 3 halaman 591 – 592 – Nomor 7 halaman 14, 20 – 21



Sistim Pencegah Semburan Liar



Sistim Pencegah Semburan Liar



• Fungsi utama dari blowout prevention system adalah menutup lubang bor ketika terjadi “kick”. • Blowout merupakan suatu aliran fluida formasi yang tak terkendalikan sampai ke permukaan.



Sistim Pencegah Semburan Liar • BOP Stack     



Annular preventer Pipe ram preventer Drilling Spool Blind Ram Preventer Casing Head



Sistim Pencegah Semburan Liar



 Ram preventer – Pipe rams – Varibale bore rams (VBR) – Blind Rams – Shear Rams



Sistim Pencegah Semburan Liar • Accumulator biasanya ditempatkan agak jauh dari rig dengan pertimbangan keselamatan. • Supporting System terdiri dari : – Choke Manifold – Kill line



Blowout Preventer Stack



Annular Preventer



Pipe Ram Preventer



Blind Shear Ram Preventer



Gambar. Drilling Spool



Gambar. Casing Head



Gambar. Diverter Stacks



Gambar. Rotating Head



Gambar. System Penunjang BOP



Gambar. Susunan Choke Manifold



Komponen penunjang BOP system, meliputi :



Choke manifold, berfungsi untuk menjaga agar tidak terjadi intrusi susulan dari fluida formasi pada saat mengeluarkkan “kick” dengan cara menjaga tekanan balik yang cukup. Kill line, berfungsi untuk mengalirkan lumpur berat ke dalam lubang bor hingga tekanan hidrostatik lumpur dapat mencegah masuknya fluida formasi.



Accumulator Unit



Choke Manifold



Mud Gas Separator



Gambar. Kelly Cock



Gambar. Power System Components



Sistem Tenaga (Power System)



Hampir sebagaian besar daya yang tersedia pada rig dikonsumsi oleh hoisting system dan circulating system, dan sistem lainnya hanya sedikit mengkonsumsi daya yang tersedia.



Untungnya, hoisting dan circulating system ini tidak memerlukan daya pada waktu yang bersamaan, sehingga mesin (power system) yang sama dapat menyediakan daya untuk kebutuhan kedua sistem tersebut.



Total daya yang umum diperlukan pada sebuah rig adalah bervariasi antara 1000 - 3000 hp. Untuk rig modern, sumber penggeraknya biasanya berasal dari internal-combustion diesel engine dan secara umum ditinjau dari cara mentransmisikan daya dapat diklasifikasikan menjadi 2, yaitu : 1. Diesel-electric type (electrical transmission system) 2. Direct-drive type (mechanical transmission system)



Sistem transmisi tenaga secara mekanik



Sistem transmisi tenaga secara elektrik



Sistem Tenaga • Jenis Prime Mover



Two Engines



Three Engines



Four Engines