Teknik Pemboran Peralatan Pemboran PDF [PDF]

Citation preview

TEKNIK PEMBORAN PERALATAN PEMBORAN



TUGAS KULIAH



Diajukan kepada Dosen Pembimbing Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Teknik Pemboran



oleh: Genti Emel Fernanda 1308145.2013



PROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGAN D-III JURUSAN TEKNIK PERTAMBANGAN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI PADANG 2014



1



KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, taufik, dan hidayahNya sehingga saya dapat menyelesaikan makalah mata kuliah Teknik Pemboran tentang peralatan pemboran. Pada kesempatan ini, saya mengucapkan terima kasih kepada Bapak Mulya Gusman selaku dosen mata kuliah Teknik Pemboran atas dedikasinya kepada saya untuk menyelesaikan makalah. Saya sebagai penyusun menyadari bahwa dalam penulisan makalah ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, saya sangat mengharapkan saran dan kritik dari para pembaca. Semoga makalah ini dapat bermanfaat untuk kita semua. Amin..



Padang, 28 Oktober 2014



Penulis



2



DAFTAR ISI



Kata pengantar..........................................................................................................2 Daftar isi...................................................................................................................3 BAB I PENDAHULUAN A. Latar belakang..............................................................................................4 B. Rumusan masalah.........................................................................................5 C. Manfaat penulisan makalah......................................................................... 5 BAB II PEMBAHASAN A. Pengenalan Pemboran.................................................................................. 7 B. Sistem Klasifikasi Metode Pengeboran........................................................7 C. Peralatan Pemboran....................................................................................12 D. Rangkaian Pelengkap.................................................................................31 BAB III PENUTUP A. Kesimpulan................................................................................................37 B. Saran...........................................................................................................37 C. Daftar Pustaka............................................................................................37



3



BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Kegiatan pengeboran adalah salah satu kegiatan penting dalam sebuah industri pertambangan. Kegiatan pengeboran ini mempunyai tujuan yang bermacam-macam dan tidak hanya dilakukan dalam industri pertambangan saja namun juga untuk bidang-bidang yang lain. Pengeboran sebagai salah satu kegiatan dalam industri telah ada semenjak Cina mempergunakan bor tumbuk (cable tool) sekitar 4.000 tahun yang lalu. Dengan adanya berbagai pengembangan hingga saat ini baik dari segi teknis maupun aplikasi, pengeboran telah berkembang ke dalam delapan sektor industri berikut ini: 1. Geoteknik Pengeboran geoteknik bertujuan untuk menentukan karakteristik tanah dan batuan, dalam beberapa hal digunakan untuk memperoleh informasi tentang kondisi alami dan posisi muka air tanah. 2. Konstruksi Pengeboran konstruksi secara umum bertujuan untuk menentukan batas antara batuan dasar (basement) dan batuan di atasnya yang umumnya sudah mengalami deformasi pelapukan. 3. Eksplorasi mineral Eksplorasi adalah proses pencarian terhadap suatu cebakan mineral untuk menentukan kuantitas mineral secara ekonomis. Pengeboran eksplorasi bertujuan untuk: a. Eksplorasi tubuh bijih b. Informasi stratigrafi c. Survei seismik d. Verifikasi interpretasi geofisika dan geokimia e. Kontrol kadar bijih f. Perhitungan cadangan bijih



4



g. Deskripsi tubuh bijih (penyebaran, bentuk, butir penyusun, dll.) 4. Seismik Pengeboran dalam kegiatan survei seismik berguna untuk menempatkan bahan peledak sebagai sumber getaran dalam seismik refraksi maupun refleksi. 5. Peledakan Pengeboran untuk keperluan peledakan berguna untuk menempatkan bahan peledak sebagai salah satu proses untuk memberaikan material yang kompak. 6. Sumur air Pengeboran dalam pembuatan sumur air bertujuan untuk membuat lubang untuk menentukan posisi akuifer dan memproduksi air. Disamping itu pengeboran air juga digunakan untuk: a. Mengetahui level air b. Memonitor sumur produksi c. Sumur injeksi d. Sumur dewatering dalam pertambangan atau konstruksi 7. Lingkungan Pengeboran dalam lingkup lingkungan terdiri dari pengeboran geoteknik dan sumur air untuk memonitor kualitas air tanah dan membantu dalam kontrol/remediasi polusi air tanah. 8. Minyak dan gas Pengeboran dalam industri minyak dan gas bertujuan untuk eksplorasi baik onshore maupun offshore, injeksi, dan produksi sumur minyak dan gas.



Tujuan kegiatan yang banyak atau bermacam-macam ini membawa konsekuensi perlengkapan, tipe, dan kapasitas mesin yang berbeda. Arah pengeboran pun bisa vertikal ke bawah, vertikal ke atas, horizontal atau miring dengan sudut tertentu. Dalam pegangan kuliah ini hanya dibatasi



5



pada pengeboran untuk mineral/batubara dan pengeboran air. Ada pun bahasannya mencakup: a. Peralatan pengeboran; meliputi jenis mesin bor, pompa atau kompresor, stang bor (drill rod), casing, core barrel, mata bor (bit), dan perlengkapan lainnya. b. Lumpur pengeboran c. Logging (hanya sebatas aplikasinya) d. Teknis pengeboran; meliputi metode/klasifikasi pengeboran (dengan sirkulasi dan tanpa sirkulasi) dan tahapan-tahapan pengeboran. e. Masalah-masalah yang dihadapi dalam pelaksanaan pengeboran baik masalah teknis maupun non teknis. f. Organisasi



divisi



pengeboran;



membahas



struktur



organisasi



pengeboran umumnya dan tugas dari masing-masing personil. g. Analisa biaya pengeboran; membahas faktor yang mempengaruhi dan menentukan biaya pengeboran, program untuk mengontrol biaya dan beberapa contoh rencana anggaran biaya.



B. Rumusan Masalah 1. Apa itu pemboran? 2. Apa saja peralatan pemboran? 3. Bagaimana peralatan pemboran itu berfungsi?



C. Tujuan 1. Untuk mengetahui apa itu pemboran. 2. Untuk mengetahui peralatan pemboran. 3. Untuk mengetahui fungsi peralatan pemboran.



6



BAB II PEMBAHASAN A. PENGENALAN PEMBORAN Sebelum dipaparkan lebih jauh tentang metode dan peralatan pengeboran, akan diperkenalkan beberapa istilah yang dijumpai dalam operasi pengeboran: 1. Tipe pengeboran, adalah jenis-jenis proses pengeboran dimana masingmasing tipe pengeboran bisa menerapkan berbagai macam metode pembuatan lubang dan pembersihan lubang. 2. Teknik pengeboran, adalah segala sesuatu yang berhubungan pada sebuah tipe pengeboran sehingga proses pengeboran menjadi lebih efektif dan efisien. Sebagai contoh seorang ahli bor jika menggunakan metode pengeboran putar dengan fluida lumpur, maka harus selalu mengatur berat jenis lumpur untuk mengontrol keseimbangan terhadap tekanan formasi. 3. Metode pembuatan lubang, adalah prosedur untuk memberaikan material terkonsolidasi maupun tak terkonsolidasi dalam proses pengeboran. 4. Metode pembersihan lubang, adalah prosedur untuk membersihkan cutting dari lubang bor. 5. Metode penyetabilan lubang, adalah prosedur untuk menjaga lubang bor tetap terbuka, mencegah terjadinya gua-gua, atau terjadinya runtuhan dinding lubang bor.



B. SISTEM KLASIFIKASI METODE PENGEBORAN Klasifikasi pengeboran dapat didasarkan pada beberapa bagian proses pengeboran, diantaranya berdasarkan: 1. Metode pembuatan lubang



7



Proses pembuatan lubang meliputi pemberaian batuan dari batuan yang tak terkonsolidasi. Pembuatan lubang juga termasuk pembersihan pecahan dan material tak terkonsolidasi dari bawah mata bor sehingga pemberaian dapat terus berlangsung. Pembuatan lubang dapat berupa proses mekanik atau pun proses- proses yang lain. Metode-metode pembuatan lubang berdasarkan pemberaian mekanik adalah: a. Pengeboran cable tool b. Pengeboran putar auger c. Pengeboran putar d. Pengeboran top hole hammer e. Pengeboran putar down hole hammer f. Pengeboran putar slim hole



Gambar 1. Contoh tipe pengeboran berdasarkan pembuatan lubang. 2. Metode pembersihan dan penyetabilan lubang Karena lubang bor telah dibuat dan cutting dibersihkan dari muka mata bor, maka cutting harus dibersihkan semuanya dari lubang bor dan dilakukan penyetabilan dinding lubang bor. Jika lubang bor tidak terbuka dan bersih maka proses pengeboran tidak bisa terus



8



berlangsung. Penyetabilan lubang bisa dilakukan dengan casing, tekanan hidrostatik, atau dengan pembuatan dinding. Metode-metode pembersihan lubang dapat diklasifikasikan: a. Pembersihan mekanik, pada metode ini peralatan pengeboran dalam lubang akan melakukan pembersihan dengan sendirinya. Metode pembersihan mekanik di antaranya: 1) Bailing, dimana proses penyetabilan dengan casing atau tekanan hidrostatik 2) Bucket auger, dimana proses penyetabilan dengan casing atau tekanan hidrostatik 3) Plate auger 4) Continuous flight auger, Plate dan continuous flight auger lebih cocok digunakan untuk formasi yang stabil. b. Pembersihan dengan fluida (sirkulasi langsung atau normal), pada metode ini digunakan fluida untuk membersihkan lubang bor. Sirkulasi normal adalah dimana fluida (udara, air, atau lumpur) dipompa dengan tekanan ke bawah melalui stang bor, mata bor, dan kemudian membawa cutting ke permukaan di antara dinding lubang bor dan stang bor. c. Pembersihan dengan fluida (sirkulasi terbalik), pada metode ini fluida dipompa ke bawah melalui lubang di antara dinding lubang bor dan stang bor, kemudian melewati mata bor, dan naik ke atas melalui lubang di dalam stang bor.



Gambar 2. Contoh tipe pengeboran berdasarkan pembersihan lubang.



9



3. Kedalaman dan ukuran lubang Tipe pengeboran harus sesuai dengan kedalaman dan ukuran lubang bor yang diinginkan. Sebagai contoh bor auger tangan hanya dapat melakukan pengeboran pada beberapa meter kedalaman dan ukuran lubang yang kecil. Beberapa tipe pengeboran dapat diaplikasikan pada rentang ukuran lubang bor tertentu, a. Cable tool, ukuran lubang 100 mm s/d 400 mm (4-16 in) dan sampai kedalaman 1.500 m (5.000 ft) b. Slim rotary (diamond), ukuran lubang 30 mm s/d 100 mm (1-4 in) dan sampai kedalaman 1.500 m (5.000 ft)



Gambar 3. Contoh tipe pengeboran berdasarkan kedalaman dan ukuran lubang. 4. Aplikasi Tipe



pengeboran



juga



dapat



diklasifikasikan



berdasarkan



aplikasinya seperti cable tool untuk pengeboran air, rotary untuk pengeboran minyak, hammer untuk pengeboran pada kuari, dll. Dalam hal ini klasifikasi lebih banyak ditentukan oleh sifat formasi seperti ditunjukkan dalam daftar berikut: a. Pengeboran pada formasi yang terkonsolidasi Cable



- Sampel bagus



Rotary mud



- Tingkat penetrasi cepat



10



Rotary air



- Sangat cepat pada formasi yang kering dan



kohesif Rotary mud reverse



- Sampel bagus, penetrasi cepat, menjaga



kondisi dinding Auger



- Murah dan cepat pada formasi kering



Jetting



- Murah pada kondisi air yang melimpah



b. Pengeboran pada formasi yang stabil (high drillability) Rotary



- Semua fluida memberikan hasil yang bagus



Cable tool



- Bagus tetapi lebih lambat



Hammer



- Sampling chip dan air, penetrasi cepat



Diamond coring



- Lebih lambat dari hammer, sampel lebih



sempurna



c. Pengeboran pada formasi yang stabil (low drillability) Hammer



- Penetrasi cepat



(Top hole untuk pengeboran dangkal dan down hole untuk pengeboran dalam) Diamond drills



- Informasi lengkap dan inti lebih bagus



Heavy rotary drills



- Murah dan cepat



d. Pengeboran pada formasi boulder dan breksi keras Beberapa tipe pengeboran dapat dilakukan dalam berbagai teknik pengeboran, dalam hal ini aplikasi akan menentukan teknik pengeboran yang digunakan. Dalam hal aplikasi untuk mendapatkan informasi bawah permukaan maka sistem kontrol yang cermat dan interpretasi semua indikator pengeboran adalah parameter yang diutamakan. Dalam aplikasi untuk lingkungan maka metode pengeboran harus tidak memberikan dampak terhadap kualitas sampel kimia maupun biologi. Kondisi seperti ini memerlukan modifikasi dalam teknik pengeboran.



11



Dalam aplikasi yang membutuhkan sampel inti maka metode pengeboran dipilih terhadap proses penetrasi yang stabil sehingga akan memberikan inti yang lebih sempurna yang tertampung dalam core barrel. Untuk aplikasi yang hanya menginginkan lubang bor maka digunakan metode dengan penetrasi yang cepat dimana cutting dan proses pembersihannya dilakukan secara cepat tetapi efektif sehingga tetap dapat menjaga stabilitas dinding lubang bor.



C. PERALATAN PEMBORAN 1. Mesin Bor Mesin bor merupakan peralatan penting dalam operasi pengeboran sebagai tenaga penggerak dari rangkaian bor. Dalam setiap metode pengeboran maka akan digunakan jenis mesin bor yang berbeda pula tergantung dari mekanisme metode pengeboran. Pada pengeboran cable tool, mesin bor berperan sebagai sumber tenaga yang menggerakkan rangkaian bor naik dan turun secara terus-menerus. Pada pengeboran putar, mesin bor berperan sebagai sumber tenaga yang memutar rangkaian bor. Pada sistem pengeboran putar hidrolik maka mesin bor sekaligus akan menjadi sumber tenaga sehingga pompa hidrolik akan bekerja memberikan tekanan pada rangkaian bor. Seorang ahli bor harus mampu memilih mesin bor sesuai dengan kebutuhan dari kegiatan pengeboran yang akan dilakukan. Beberapa hal penting yang harus diperhatikan dan dipertimbangkan dalam pemilihan mesin bor yang akan digunakan antara lain: a. Tipe dan model mesin bor, aspek ini berhubungan dengan jenis metode pengeboran yang akan dilakukan. b. Kemampuan rotasi (rpm) atau tumbuk per satuan waktu



12



c. Momen puntir (torque) maksimum, yaitu kekuatan maksimum mesin untuk bisa memutar stang bor, (kg.m) d. Rentang diameter lubang bor yang bisa dibuat, (mm) e. Total kedalaman yang bisa dicapai, (m) f. Hoisting capacity, yaitu kapasitas pengerekan terhadap rangkaian bor dari mata bor sampai ke hoisting swivel, termasuk di sini adalah sirkulasi fluida bor yang berada di dalamnya, (kg). g. Sliding stroke, yaitu mobilisasi mesin bor tanpa memindahkan bantalan mesin atau tanpa kehilangan posisi titik lubang bor. Ada kalanya unit pemutar pada mesin bor harus digeser misalnya untuk melakukan pengangkatan rangkaian bor, (mm). h. Dimensi (panjang x lebar x tinggi), (mm) i. Berat mesin bor, (kg) j. Power unit, yaitu tenaga yang diperlukan untuk mengoperasikan mesin bor, (kW.P) Ketepatan dalam pemilihan mesin bor sangat berpengaruh terhadap efektivitas operasi pengeboran. Sebagai contoh pemilihan mesin yang kurang tepat, misalnya akan melakukan pengeboran dengan kedalaman 200 m, jika memilih mesin bor dengan kapasitas kedalaman yang kurang dari 200 m maka pengeboran tidak akan bisa mencapai target kedalaman yang diinginkan. Jika memilih mesin bor dengan kapasitas kedalaman yang lebih tinggi misalnya 1.000 m maka penetrasi pengeboran akan cepat tetapi tidak efisien karena biaya mobilisasi alat yang tinggi, biaya depresiasi yang besar, dll. Didalam pemboran ada beberapa jenis mesin bor diantaranya adalah sebagai berikut: a. Mesin Bor Tumbuk Mesin bor tumbuk yang biasanya disebut cable tool atau spudder rig yang diopersikan dengan cara mengangkat dan menjatuhkan alat bor berat secara berulang- berulang ke dalam lubang bor.



13



Mata bor akan memecahkan batuan terkosolidasi menjadi kepingan kecil,atau akan melepaskan butiran – butiran pada lapisan.Kepingan atau hancuran tersebut merupakan campuran lumpur dan fragmen batuan pada bagian dasar lubang, jika di dalam lubang tidak dijumpai air, perlu ditambahkan air guna membentuk fragmen batuan (slurry).Pertambahan volume slurry sejalan dengan kemajuan pemboran yang pada jumlah terentu akan mengurangi daya tumbuk bor. Bila kecepatan laju pemboran sudah menjadi sangat menjadi sangat lambat, slurry diangkat ke permukaan dengan menggunakan timba (bailer) atau sand pump. Beberapa factor yang mempengaruhi kecepatan laju pemboran (penetrasi) dalam pemboran tumbuk diantaranya adalah: 1) Kekerasan lapisan batuan 2) Diameter kedalam lubang bor 3) Jenis mata bor 4) Kecepatan dan jarak tumbuk 5) Beban pada alat bor Kapasitas mesin bor tunbuk sangat tergantung pada berat perangkat penumbuk yang merupakan fungsi dari diameter mata bor, diameter dan panjang drill-stemnya. Adapun beberapa kelebihan dan kekurangan mesin bor tumbuk jika dibandingkan denngan mesin bor putar dapat dijelaskan sebagai berikut: Kelebihannya: 1) Ekonomis 2) Harga lebih murah sehingga depresiasi lebih kecil 3) Biaya transportasi lebih murah 4) Biaya operasi dan pemeliharaannya lebih rendah 5) Penyiapan rig untuk pemboran lebih cepat 6) Menghasilkaaan contoh pemboraan yang lebih baik 7) Tanpa sistem sirkulasi. 8) Lebih mempermudah pengenalan lokasi akifer



14



9) Kemungkinan kontaminasi karena pemboran relative lebih kecil Kekurangannya: 1) Kecepatan laju pemboran rendah 2) Sering terjadi sling putusTidak bisa mendapatkan core 3) Tidak memiliki saran pengontrol kestabilan lubang bor 4) Terbatasnyaa personil yang berpengalaman 5) Pada formasi yang mengalami swelling clay akan menghadapi banyak hambatan



b. Mesin Bor Putar Mesin bor putar merupakan jenis mesin bor yang mempuyai mekanisme yang paling sederhana, untuk memecahkan batuan menjadi kepingan kecil, mata bor hanya mengandalkan putaran mesin dan beban rangkaian stang bor. Jika pemboran dilakukan pada formasi batuan yang cukup keras, maka rangkain stang bor dapat ditambah dengan stang pemberat. Kepingan batuan yang hancur oleh gerusan mata bor akan terangkat ke permukaan karena dorongan fluida. Contoh yang populer dari jenis ini adalah meja putar dan elektro motor.Pada jenis meja putar, putaran vertical yang dihasilkan oleh mesin penggerak dirubah menjadi putaran horizontal oleh sebuah meja bulat yang ada pada bagian bawahnya terdapat alur – alur yang berpola konsentris, sedangkan pada elektro motor, energi mekanik yang digunakan untuk memutar rangkaian stang bor berasal dari generator listrik yang dihubungkan pada sebuah elektro motor. Komponen – komponen utama dari mesin bor putar adalah: 1) Swivel 2) Kelly bar 3) Stabilizer 4) Mata bor 5) Stang bor 6) Stang pemberat



15



c. Mesin Bor- Hidrolik Pada mesin bor putar – hidrolik, pembebanan pada mata bor terutama diatur oleh sistem hidrolik yang terdapat pada unit mesin bor, disamping beban yang berasal dari berat stang bor dan mata bor. Cara kerja dari jenis mesin bor ini adala mengombinasikan tekanan hidrolik, stang bo dan putaran mata bor di atas formasi batuan. Formasi batuan yang tergerus akan terbawa oleh fluida bor ke permukaan melalui rongga anulus atau melalui rongga stang bor yang bergantung pada sistem sirkulasi fluida bor yang digunakan. Adapun contoh mesin bor putar – hidrolik adalah: 1) Top Drive Unit pemutar pada jenis Top Drive bergerak turun naik pada menara, tenaganya berasal dari unit transmisi hidrolik yang digerakkan oleh pompa. Penetrasinya dapat langsung sepanjang stang bor yang dipakai (umumnya sepanjang 3,6m – 9 m), sehingga jenis mempuyai kinerja yang paling baik. 2) Spindle Pada jenis ini pemutarannya bersifat statis, kemajuan pemboran sangat dipengaruhi oleh panjang spindle (umumnya antara 60 m – 100 m), dan tekanan hidrolik yang dibutuhkan. Adapun spesifikasi mesin bor yang digunakan adalah: a) Merk b) Kapasitas c) Berat d) Kemampuan rotasi e) Dimensi f) Diameter lubang g) Tipe/ model



16



2. Pipa Pipa banyak digunakan pada bagian-bagian alat pengeboran atau aktivitas konstruksi sumur, penggunaan pipa di antaranya: a. Sistem hidrolik b. Media aliran fluida c. Pipa bor putar dan collar d. Stang bor diamond dan casing e. Casing sumur air dan minyak Tujuan dari rangkaian pipa pemboran (drillstring) adalah meneruskan atau mentransmit tenaga mekanik (rotary table), hydrolic power (pressure & flowrate), dan weight on bit (WOB).



Gambar 4. Rangkaian pipa pemboran Komponen utama dari drillstring adalah sebagai berikut: a. Drill Pipe Rangkaian drillpipe diletakan setelah (dibawah) kelly, bentuk drillpipe hampir sama dengan bentuk pipa pada umumnya dengan



17



diameter luar (Outside Diameter) berkisar antara 2.375 Inch – 6.625 Inch. Rangkaian drillpipe harus lebih ringan namun kuat, dibuat dengan menggunakan besi baja dengan kualitas tinggi. API membuat grade untuk kualitas baja untuk pipa pemboran menjadi empat kelas yaitu: E– 75,X–95, G–105, dan S–135. sedangkan untuk panjang tiap drillpipe dibagi menjadi 3 range yaitu: Range I (18ft – 22 ft), Range II (27ft – 30ft) paling banyak digunakan saat ini, Range III (38ft – 45ft). b. Drill Collar Drill collar ditempatkan diatas mata bor (bit) dan setelah heavy drillpipe. Bentuk drillcolar hampir mirip dengan drillpipe hanya saja memiliki ketebalan dinding pipa yang lebih besar dan diameter dalam (Inside Diameter) yang lebih kecil. Tujuan pemasangan drillcollar adalah untuk memberikan tenaga axial (beban) kepada bit. Selain memiliki bentuk yang mirip pipa drill collar juga ada yang bentuknya spiral seperti yang terlihat pada gambar berikut ini.



c. Heave Drill Pipe Merupakan rangkaian pipa yang terletak diantara drillpipe dengan drill collar. HWDP memiliki bentuk yang mirip dengan drillpipe tapi dengan tool joint yang lebih panjang. d. Beberapa peralatan khusus. Beberapa peralatan khusus yang digunakan pada rangkaian pipa pemboran adalah stabillizer, reamer dan hole openers. Stabillizer pada pemboran vertikal berfungsi untuk mencegah getaran (vibrasi) pada rangkaian pipa selama melakukan pemboran. Reamer berfungsi untuk menjaga diameter lubang bor sesuai dengan hasil penggalian oleh mata bor (bit). Hal ini dikarenakan selama kegiatan pemboran kemungkinan akan terjadi penyempitan lubang bor



18



akibat swelling formation dan juga berkurangnya ukuran mata bor (bit) akibat formasi yang keras. hole-openers digunakan untuk memperbesar lubang bor dikarenakan menggunakan bit yang lebih kecil sedangkan ukuran lubang akhir yang direncanakan lebih besar. Berikut ini gambar dari peralatan khusus tersebut:



3. Stang Bor Stang bor merupakan pipa yang terbuat dari baja dimana bagian pada ujung-ujungnya terdapat ulir. Sebagai penghubung antara dua buah stang bor digunakan double nepple (Gambar 2.5).



Gambar 5. Double nepple sebagai penghubung dua buah stang bor.



19



Dalam suatu kegiatan pengeboran stang bor berfungsi sebagai: a. Rangkaian untuk mentransmisikan putaran, tekanan, dan tumbukan yang dihasilkan oleh mesin bor menuju mata bor b. Jalan keluar-masuknya fluida bor pada pengeboran putar Stang bor harus bisa mengimbangi gaya/tekanan yang tidak hanya besar tetapi juga gaya/tekanan yang selalu berubah setiap saat dengan cepat. Stang bor harus tahan terhadap material abrasif dan lingkungan yang korosif. Stang yang mempunyai tebal dinding yang seragam akan berpotensi terjadinya pembengkokan pada titik-titik sambungan pipa (lihat Gambar 6a). Untuk mengatasi permasalahan seperti ini maka harus digunakan sambungan yang khusus (double nepple) untuk memperkuat ujung- ujung stang bor. Selain itu cara lain untuk memperkuat ujung stang bor adalah dengan menambah ketebalan dinding pipa pada ujungnya, metode ini disebut dengan upsetting (lihat Gambar 6b).



Gambar 6. Pembengkokan pada sambungan stang bor (a), salah satu cara mengatasinya dengan upsetting (b).



Secara umum pemilihan ukuran dan jenis stang bor harus memperhatikan hal-hal berikut ini: a. Tujuan pengeboran b. Tipe pengeboran c. Kedalaman pengeboran d. Diameter lubang bor 20



e. Kekerasan batuan formasi f. Metode sirkulasi fluida Adapun rangkaian stang bor dan ukurannya yang digunakan dalam operasi pengeboran tergantung dari tipe pengeboran yang diterapkan. Rangkaian stang bor dan ukurannya secara detil akan dibahas pada masingmasing tipe pengeboran. 4. Casing Casing adalah pipa yang digunakan untuk mempertahankan lubang bor tetap terbuka (tidak runtuh/collapse) setelah tahap pengeboran atau pada konstruksi sumur air/minyak. Disamping itu casing juga digunakan untuk melindungi peralatan pengeboran dari gangguan-gangguan. Casing tidak diperuntukkan pada beban yang lebih berat lagi. Contoh rangkaian casing dapat dilihat di Gambar 7.



Gambar 7. Rangkaian pipa casing Terdapat dua tipe untuk menghubungkan pipa casing, yaitu: a. Tipe flush joint, Dimana penghubung antara pipa satu dengan pipa lainnya dilakukan secara langsung. b. Tipe flush coupled, Dimana penghubung antara pipa satu dengan pipa lainnya menggunakan sebuah coupling.



21



Beberapa komponen yang terdapat dalam casing di antaranya meliputi: a. Casing Swivel, Alat ini digunakan untuk menghubungkan antara pipa casing dan stang bor. b. Casing Head, Alat ini dipasang di bagian atas casing untuk melindungi drat casing bagian atas. c. Casing Shoe, Alat ini digunakan untuk melindungi casing bagian bawah dari kerusakan. d. Casing Cutter, Adakalanya di dalam suatu lubang casing terjadi suatu masalah. Pada kasus-kasus semacam ini maka casing cutter digunakan untuk memotong casing pada titik yang kita inginkan. e. Casing Band, Alat ini digunakan untuk menjepit pipa casing selama operasi pengangkatan dan penurunan.



5. Corebarrel Core barrel adalah pipa yang digunakan untuk membungkus inti (core) dari kegiatan pengeboran putar. Dengan core barrel maka inti bor akan dapat dibawa ke permukaan sehingga bisa dilakukan pengamatan dan analisis yang jauh lebih baik daripada cutting. Pembahasan mengenai core barrel selanjutnya akan diberikan secara detil pada bagian tipe pengeboran putar. 6. Mata Bor Mata bor merupakan salah satu komponen dalam pengeboran yang digunakan khususnya sebagai alat pembuat lubang (hole making tool). Gaya yang bekerja pada bit agar bit dapat bekerja sesuai dengan yang diharapkan secara garis besar terbagi atas dua macam yaitu gaya dorong (tekan) dan gaya putar. Keefektifan penetrasi yang dilakukan pada pengeboran tergantung pada kedua gaya jenis ini. Gaya dorong dapat dihasilkan melalui tumbukan yang dilakukan pada pengeboran tumbuk (percussive drilling), pemuatan bit (bit loading), dan tekanan di bawah permukaan (down pressure). Gaya putar dapat dihasilkan



22



pada mekanisme pengeboran putar (rotary drilling) dengan bantuan mesin putar mekanik yang dapat memutar bit (setelah ditransmisikan oleh stang bor) dan dengan bantuan gaya dorong statik mengabrasi batuan yang akan ditembus. Gaya dorong yang bersifat statik yang secara tidak langsung turut menunjang gaya-gaya tersebut di atas misalnya berat dari stang bor dan berat rig. Faktor-faktor yang harus diperhatikan dalam pemilihan bit yaitu : a. Ukuran dan bentuk mata bor b. Ukuran gigi mata bor c. Berat mata bor d. Kekerasan matriks e. Konfigurasi pelulusan air Kelima faktor ini merupakan veriabel yang harus disesuaikan dengan beberapa kondisidi lapangan, diantaranya struktur geologi, kualitas bantuan, model pengeboran, dan kedalaman. Beberapa jenis mata bor diantaranya meliputi : a. Mata bor rotasi 1) Mata bor pisau (blade bit) 2) Air coring bit 3) Roller bit b. Mata bor tumbuk 1) Chisel bit 2) Cross bit 3) Button bit c. Mata bor auger, yang terbagi atas 2 variasi : 1) Tipe auger 2) Tipe kelly d. Mata bor pada pengeboran cable (Cable drill bits) 1) Mata bor chisel



23



2) Mata bor tabung e. Mata Bor Intan 1) Impregnated bit 2) Surface set bit 3) Mata bor formasi lunak



7. POMPA BOR Fluida bor akan mengalir dari atas ke bawah lubang bor dengan adanya gaya gravitasi dan tekanan atmosfer. Untuk membuat fluida bor ini dapat bersirkulasi yaitu mengalir ke bawah lubang bor dan kemudian mengalir ke atas dengan membawa material yang terberaikan (cutting) maka harus digunakan pompa untuk fluida cair atau kompresor untuk fluida udara. Pompa bor yang dipakai dalam operasi pengeboran sangat bervariasi baik jenisnya maupun ukuran tenaganya. Jenis pompa yang dipakai umumnya menggunakan gerak putaran, resiprokal, atau gerak lainnya untuk menghasilkan tenaga. Tipe-tipe pompa bor dapat diklasifikasikan sebagai berikut: a. Pompa Jet Pump



Gambar 8. Prinsip kerja pompa jet pump.



24



Udara atau air dapat digunakan untuk mendorong lumpur bor sepanjang stang bor ke permukaan. Tenaga jet mempunyai fungsi untuk mengurangi tekanan pada sekitar jet (menghisap udara) dan kemudian mendorongnya sehingga terbentuk gelembung-gelembung udara untuk mengangkat lumpur bor ke atas (Gambar 8). Jet pump juga menggunakan sistem venturi untuk mengangkat lumpur bor seperti pada Gambar 9. Pada gambar tersebut lumpur bor didorong oleh aliran air pada pipa venturi ke atas, disamping itu lumpur bor juga dihisap dari atas oleh pompa sentrifugal.



Gambar 9. Sistem venturi pada pompa jet pump b. Pompa Sentrifugal Pada pompa sentrifugal, fluida dipompa dengan kipas penghisap yang digerakkan oleh gaya sentrifugal ke arah casing pompa. Tekanan yang tinggi dikondisikan dalam casing pompa sehingga fluida akan terdorong ke saluran keluar (outlet), lihat Gambar 10.



25



Pompa sentrifugal satu step mempunyai kelebihan dalam hal harga yang murah dan mudah dalam pemeliharaan, tetapi mempunyai kapasitas pemompaan yang rendah. Pompa sentrifugal satu step akan berkurang efisiensinya jika menghisap fluida ke atas dengan jarak lebih dari 3 atau 4 meter (10 – 13 ft). Pompa sentrifugal multi step mempunyai kapasitas pemompaan yang kuat, diameter kipas yang lebih besar akan menambah aliran fluida dan jumlah step akan memperbesar tekanan. Contoh dari jenis pompa ini adalah pompa submercible dan pompa turbin, lihat Gambar 11. Baik pada pompa submercible maupun turbin, perangkat pompa bekerja di dalam lubang bor dimana fluida yang dipompa berada



Gambar 10. Skema pompa sentrifugal dari samping (a) dan dari depan (b).



Gambar 11. Skema pompa submercible (a) dan turbin (b)



26



c. Pompa Gir Pada pompa ini fluida akan masuk pada lubang hisap dan kemudian terperangkap di antara gigi-gigi gir sehingga akan sampai pada lubang discharge. Pada sistem pompa ini tidak terdapat katup pengontrol aliran.



Gambar 12. Skema pompa gir. d. Pompa Putar Pompa putar mendorong fluida dengan menggunakan tenaga dari baling-baling yang berputar. Poros baling-baling dibuat tidak terpusat sehingga fluida akan terhisap dari pipa masuk dan terdorong ke pipa keluar, lihat Gambar 13



Gambar 13. Skema pompa putar baling-baling.



e. Pompa Aliran Poros (Axial Flow) Umumnya jenis pompa ini didesain untuk aplikasi yang ringan seperti keperluan irigasi. Terdiri dari satu rangkaian bilah pendorong (blade propeller) yang dapat beroperasi dalam casing dengan diameter besar. Untuk keperluan uji pemompaan maka jenis pompa ini



27



dimodifikasi menjadi multi rangkaian bilah pendorong sehingga tenaganya menjadi lebih besar.



Gambar 14. Skema pompa axial flow. f. pompa Helik Pada pompa jenis ini terdiri dari rotor yang berupa ulir sekrup (helik) dan stator yang berupa karet fleksibel. Dengan perputaran rotor maka fluida akan terdorong di dalam ruang-ruang yang kontinu sepanjang ulir, lihat Gambar 15.



Gambar 15.. Skema pompa helik. g. Pompa Piston Pompa piston adalah pompa yang paling umum digunakan dalam operasi pengeboran. Prinsip kerjanya adalah gerakan bolak-balik piston dalam silinder yang akan menghisap dan kemudian mendorong fluida. Gerakan bolak-balik ini dihasilkan oleh eksentrik yang terhubung ke piston, lihat Gambar 16



28



Pada pompa piston dengan satu silinder maka proses menghisap dan mendorong fluida adalah proses yang berurutan (tidak bersamaan). Sehingga pada pompa satu silinder maka akan terjadi fluktuasi tekanan yang akan memberikan dampak pada peralatan pengeboran misalnya kejutankejutan pada pipa, stang bor, titik sambungan, dan pada selang pompa, serta akan mengeluarkan cutting secara tidak sempurna.



Gambar 16. Skema gerakan bolak-balik piston. Pompa piston duplex (2 silinder) atau triplex (3 silinder) adalah jenis pompa piston yang paling sering dijumpai. Pada pompa ini pada saat satu silinder menghisap maka silinder yang lain akan mendorong fluida sehingga penambahan jumlah silinder berguna untuk mengurangi fluktuasi tekanan. Pada pengembangan selanjutnya, pada setiap silinder dibuat sedemikian rupa sehingga pada saat gerakan piston mendorong fluida ke muka maka secara otomatis fluida akan terhisap dari katup lain di belakang piston dan demikian pula pada gerakan sebaliknya. Apabila sistem ini diterapkan pada pompa dengan dua silinder maka disebut dengan pompa piston duplex aksi ganda atau pompa thorax.



Gambar 17.Skema pompa piston aksi ganda



29



8. KOMPRESOR Pompa bor digunakan untuk membuat sirkulasi fluida berupa cairan seperti air dan lumpur. Pada pengeboran dengan sirkulasi udara maka digunakan kompressor untuk menggerakkan udara. Berikut pada Gambar 18 ditunjukkan bagian-bagian dari sebuah kompresor yang digunakan dalam operasi pengeboran.



Gambar 18. Skema kompresor. Keterangan gambar: a. Nonreturn valve, mencegah udara mengalir terbalik pada saat kompresor dimatikan. b. Heat sensing solenoid, mematikan mesin kompresor secara otomatis apabila temperatur mencapai batas atas. c. Receiver, menampung udara. d. Safety relief valve, membuka katup secara otomatis apabila tekanan pada sistem terlalu berlebihan. e. Water drain, mengalirkan air yang terkondensasi. f. Service outlet valve, mengontrol output. g. Manual unloading valve, memungkinkan receiver dikosongkan sacara manual. h. Automatic unloading valve, melepaskan udara yang tertekan secara otomatis pada saat mesin kompresor dimatikan.



30



i. Pressure gauge, menunjukkan tekanan udara pada receiver. 10. Pressure regulator, mengatur tekanan udara yang diinginkan. j. Unloading device, memungkinkan kompresor tetap beroperasi pada saat sistem dengan tekanan maksimum dan udara tidak dipergunakan. Kompresor dengan kapasitas tekanan yang rendah (kurang dari 1.000 kPa atau 150 psi digunakan untuk pengeboran dangkal. Kompresor kapasitas menengah antara 1.000 sampai 1.500 kPa atau 150 sampai 220 psi biasanya berupa kompresor dua tahap sementara untuk kapasitas tinggi (lebih dari 1.500 kPa atau 220 psi) biasanya berupa kompresor dua tahap dengan ditambah booster. Dalam pemilihan kompresor, hal yang perlu diperhatikan adalah tekanan udara yang dihasilkan dan jumlah atau volume udara yang bisa dihasilkan setiap satu satuan waktu D. Komponen Pelengkap Beberapa peralatan pelengkap yang sering dipakai dalam kegiatan pengeboran diantaranya meliputi: 1. Alat untuk menaikan dan menurunkan a. Water Swivel Alat ini digunakan untuk melewatkan fluida seperti air, lumpur, dll. Dari pompa menuju ke dalam stang bor yang berputar. b. Hoisting Water Swivel Alat yang didesain untuk melewatkan air ke dalam stang bor yang sedang berputar selama proses pengangkatan dan penurunan. c. Hoisting Plug (Hoisting Swivel) Alat ini dihubungkan pada rope socket dan digunakan ketika proses pengangkatan dan penurunan stang bor. d. Hoisting Rope Socket



31



Bagian atas alat ini dihubungkan dengan hoisting wire rope yang di-las menggunakan babbit metal. Bagian bawahnya dihubungkan dengan hoisting plug.



Gambar 19. Peralatan pelengkap untuk menaikkan dan menurunkan rangkaian bor e. Rod Holder Alat ini digunakan untuk menjepit stang bor pada saat pengangkatan atau penurunan f. Snatch Block Alat ini diletakkan di puncak menara pengeboran dan digunakan untuk mengangkat dan menurunkan stang bor, core barrel, dan mata bor. Pada kenyataannya beban yang diangkat atau diturunkan itu terlalu berat, oleh karena itu digunakan crown block atau traveling block untuk membantu proses pengangkatan dan penurunan. g. Travelling Block Alat ini digunakan bersama dua/tiga buah kabel untuk mengangkat atau menurunkan peralatan pengeboran.



32



h. Crown Block Crown block diletakkan di bagian atas menara dan umumnya digunakan untuk mengangkat dan menurunkan peralatan pengeboran i. Lowering Iron Alat ini digunakan pada pengeboran dangkal untuk menurunkan stang bor secara cepat. Stang bor yang cocok ukurannya: 33,5 mm, 40,5 mm, EW, AW. j. Come Along Alat ini digunakan untuk menurunkan stang bor dan digunakan pada pengeboran dangkal.



Gambar 20. Peralatan pelengkap untuk memancing rangkaian bor yang terlepas atau terjepit dalam lubang



33



2. Peralatan pancing a. Rod Coupling tap Alat ini digunakan untuk mengeluarkan batang bor yang rusak dan dibiarkan tertinggal dalam lubang bor untuk satu alasan. b. Rod Inside Tap – Rod Outside Tap Alat ini berungsi hampir sama dengan rod coupling tap c. Casing Tap – Core Barrel Tap Alat ini digunakan untuk mendapatkan casing tubes/core barrel yang tertinggal di lubang bor. d. Rod Band Alat ini digunakan untuk menjepit batang bor yang tertinggal di lubang bor. e. Knocking Block Alat ini digunakan untuk menerima pengaruh pada saat hammering untuk melindungi peralatan bor. f. Drive Hammer with Chain Alat



ini



digunakan



untuk



hammering



ketika



peralatan



bor



mengalamikemacetan. g. Pipe Pulling Jack Alat ini digunakan untuk mengangkat peralatan bor, mempunyai dua tipe, yaitu: hydraulic type dan screw type.



3. Menara Terdapat dua tipe menara yang biasa digunakan dalam pengeboran yaitu : a. Derrick, digunakan untuk pengeboran tegak. b. Tripod, digunakan untuk pengeboran miring



34



Gambar 21. Tripod untuk pengeboran miring (a) dan derrick untuk pengeboran tegak (b). 4. Peralatan Teknis a. Parmalee Wrench Alat ini digunakan untuk mengunci dan melepaskan pipa-pipa yang kecil, seperti kawat core barrel tanpa merusak tabung. b. Pipe wrench Alat ini digunakan untuk mengunci dan melepaskan pipa seperti stang bor, core barrel, dan lain-lain. c. Super Tong Alat ini digunakan untuk mengunci dan melepaskan pipa-pipa dengan ukuran besar dengan diameter berukuran di atas 100 mm



Gambar 22. Parmalee wrench (a) dan pipe wrench (b).



35



Gambar 23. Contoh susunan peralatan pengeboran pada rotary drilling.



36



BAB III PENUTUP A. KESIMPULAN Kegiatan pengeboran adalah salah satu kegiatan penting dalam sebuah industri pertambangan. Kegiatan pengeboran ini mempunyai tujuan yang bermacam-macam dan tidak hanya dilakukan dalam industri pertambangan saja namun juga untuk bidang-bidang yang lain. Dalam kegiatan pemboran, diperlukan banyak peralatan antara lain : pipa pemboran, cssing, mata bor dan lain lain. Pemilihan peralatan pemboran hasru menyesuaikan dengan sistem pemboran yang kita lakukan agar kinerja dari rangkaian peralatan pemboran itu dapat berjalan dengan maksimal. B. SARAN Setelah membaca makalah tentang peralatan pemboran, tentunya penulis mengaharapkan agar pembaca dapat memahami apa itu pemboran, apa saja peralatan yang diperlukan dalam pemboran dan bagaimana fungsi dari peralatan tersebut. Selain itu, dalam penulisan makalah ini, penulis menyadari bahwa masih sangat banyak kekurangan. Untuk itu penulis mengaharapkan kritik dan saran dari pembaca agar makalah ini dapat disempurnakan. C. DAFTAR PUSTAKA file:///E:/UNP/SEMESTER%20III/TEKNIK%20PEMBORAN/tugas%202 /Sistem%20Pemboran%20%20%20DebHarset's%20Blog.html file:///E:/UNP/SEMESTER%20III/TEKNIK%20PEMBORAN/tugas%202 /Pemboran%20Tambang%20(Drilling)%20%20%20MINING%20ENGIN EERING%20BLOG.html file:///E:/UNP/SEMESTER%20III/TEKNIK%20PEMBORAN/tugas%202 /petroleum%20%20TEKNIK%20PEMBORAN.html



37