44
BAB III PERENCANAAN PEMBORAN SUMUR HORIZONTAL
Pemboran merupakan suatu cara untuk membuat lubang antara reservoir dengan suatu permukaan sehingga diharapkan migas dapat mengalir ke permukaan. Teknik pemboran mengalami perkembangan yang cukup pesat bila dibandingkan dengan pemboran yang pertama kali dilakukan, sesuai dengan perkembangan teknologi. Pemboran telah dioperasikan dalam berbagai cara saat ini, baik dengan Pemboran Vertikal ( Vertical Drilling), Pemboran Miring (Directional Drilling) sampai pada Pemboran Horiontal ( Horizontal Drilling). !umur horiontal adalah suatu sumur yang dibor se"a"ar# pararel dengan lapisan reservoir. $anyak kelebihan aplikasi sumur horiontal yang dapat diperoleh dibanding sumur vertikal, yaitu terutama peningkatan perolehan minyak dan percepatan perolehan . %ari beberapa literatur dilaporkan bah&a beberapa lapangan marginal telah dikembangkan dan terbukti berhasil secara ekonomis. Pemboran horiontal sebenarnya merupakan pengembangan dari teknik pemboran miring. %i dalam pemboran horiontal, lubang bor diupayakan agar mempunyai pan"ang penembusan ona produkti' yang lebih besar dan la"u pertambahan sudut yang lebih tinggi dibandingkan dengan pemboran miring.
3.1. Maksud dan Tujuan Pemboan Sumu Ho!"on#a$
!esuai dengan sasaran pemboran horiontal, yaitu untuk memperpan"ang ona produkti', atau dengan kata lain untuk memperluas daerah pengurasan suatu sumur, maka tu"uan pemboran horiontal itu sebagai berikut a) Meningkatkan la"u produksi sumur b) Meningkatkan recovery sumur c) Membuat reservoir yang sudah tidak ekonomis bila dikembangkan dengan pemboran tegak, men"adi ekonomis kembali bila dikembangkan dengan pemboran horiontal. d) Memperkecil ter"adinya water and gas coning*
4+
ambar -.. Pemboran Horiontal $ila /eservoir %iba&ah 0ota 1ang Padat Penduduknya2
ambar -.. !kema Pemboran Horiontal
3.%. A$asan &!$akukan Pemboan Sumu Ho!"on#a$ %alam pemboran suatu 'ormasi, seharusnya selalu diinginkan lubang yang
vertikal, karena dengan lubang yang vertikal kecuali operasinya lebih mudah, "uga umumnya biaya lebih murah dari pada pemboran horiontal. 3adi pemboran horiontal hanya dilakukan karena 'aktor'aktor sebagai berikut a) 5lasan eogra'i b) 5lasan eologi c) Pertimbangan 6konomi 3.%.1. A$asan 'eo(a)!
Pemboran terarah di sini dilakukan apabila keadaan di permukaan tidak memungkinkan untuk mendirikan lokasi pemboran, dengan kata lain tidak dapat dicapai langsung dengan arah yang tegak, misalnya
47
a. Reservoir berada di ba&ah kota yang mempunyai bangunanbangunan berse"arah, lalu lintas yang ramai ataupun di ba&ah lingkungan permukaan yang padat. %i sini tidak dapat dilakukan pemboran tegak, karena harus membongkar dan mengganggu aktivitas masyarakat di sekitarnya. b. Reservoir berada di ba&ah danau, ra&a, ataupun sungai dimana bila dilakukan
straight hole drilling harus dibuatkan platform. 8ni sebenarnya tidak perlu karena masih ada alternati' lain, yaitu dengan melakukan pemboran miring dari darat yang diarahkan ke reservoir tersebut . c. Reservoir berada di ba&ah daerah bertebing ter"al yang mana apabila dilakukan pemboran tegak akan mengalami kesulitan. Maka untuk melakukan operasi pemborannya dicari tempat yang memungkinkan dibuat lokasi dan pemboran diarahkan ke reservoirnya.
ambar -.9. Pemboran Horiontal $ila Reservoir %i ba&ah 0ota 1ang Padat Penduduknya
4:
ambar -.-. Pemboran Horiontal di $a&ah %anau
ambar -.4. Pemboran Horiontal $ila Reservoir %i ba&ah Tebing 1ang ;uram %an Ter"al 3.%.%. A$asan 'eo$o(!
%alam melakukan pemboran horiontal alasan geologi "uga harus men"adi pertimbangan. 5lasan geologi ini ditin"au dari tiga hal yaitu .
42
Pada 'ormasi yang tipis dan memiliki area yang luas maka pemboran horiontal sangat dimungkinkan untuk memperluas daerah pengurasan, sehingga akan meningkatkan recovery. %emikian "uga bila ditemui reservoir dengan bentuk rekahanrekahan vertikal akan lebih menguntungkan bila dilakukan dengan pemboran horiontal. 9. 5danya patahan 5pabila dilakukan pemboran harus yang mele&ati ona patahan, maka akan ter"adi a. Mud loss, sebab pada ona ini akan terbentuk rekahanrekahan yang mana apabila dilakukan pemboran maka lumpur pemboran akan lari dan masuk ke rekahan ini. b. 0erugian di kemudian hari apabila patahan ini akti', &alaupun problem lumpurnya dapat teratasi pada &aktu pemboran. 0arena patahan akti' akan menggunting pro'il lubang sumur. =leh sebab itu maka perlu dilakukan pemboran berarah. -. 5danya lensalensa la$i
reservoir terdiri dari beberapa lensa dan diinginkan untuk ditembus
sekaligus maka lubang bor dirancang dan diarahkan untuk menembus lensa lensa tersebut
ambar -.+. Reservoir Minyak %engan $entuk /ekahan Vertikal2)
4>
ambar -.7. Reservoir Minyak Pada !umur Patahan 2)
ambar -.:. Pemboran Horiontal Menembus Reservoir 1ang Terdiri %ari $eberapa ?ensa2)
3.%.3. Pe#!mban(an Ekonom!
$eberapa alasan ekonomi yang menyebabkan dilakukannya pemboran berarah adalah sebagai berikut
+@
. $ila reservoir migas terletak di lepas pantai karena biaya untuk se&a platform sangat mahal maka dipakai sistem cluster dimana dari satu lokasi dibua t beberapa buah sumur. 9. Menghambat ter"adinya water coning. %engan melakukan pemboran sumur horiontal, maka akan menghambat ter"adinya la"u invasi (terproduksinya) air atau gas dibandingkan dengan pemboran vertikal.
ambar -.2a. Pemboran Horiontal %i ?epas Pantai ( Offshore)2)
+
ambar -.2b. Pemboran Horsontal %i ?epas Pantai ( Offshore)
ambar -.>. Water and Gas Coning Pada !umur Horiontal
3.3. T!*e Pemboan Sumu Ho!"on#a$
$erdasarkan besarnya la"u pertambahan sudut pada bagian lubang yang mengalami pertambahan sudut, maka teknik pemboran horiontal dibagi men"adi empat tipe, yaitu
! "ong Radius #ystem $! Medium Radius #ystem
+9
%! #hort Radius #ystem &! 'ltra #hort Radius #ystem
ambar -.@a. Tipe Pemboran Horiontal
ambar -.@b. Tipe Pemboran Horiontal 3.3.1. Long Radius System Metode
ini
sering
disebut
dengan
sistem
pemboran
horiontal
konvensional. Pemboran long radius ini mempunyai la"u pertambahan sudut yang @
@
kecil sekali yaitu 9 7 #@@ 't, M%. Pada metode ini diperlukan "arak yang sangat pan"ang antara +@@4+@@ 't untuk mencapai titik a&al bagian lubang yang horiontal dari 0=P. 3arak pemboran atau radius kelengkungan adalah sekitar @@@ A -@@@ 't.
+-
0elebihan dari penggunaan sistem long radius adalah . %apat menghasilkan bagian lubang mendatar yang sangat pan"ang (B +@@@ 't). 9. Peralatan pemboran yang digunakan adalah peralatan yang konvensional (hampir sama dengan directional drilling). -. Tingkat dog leg yang tidak terlalu tinggi. 0ekurangan dari penggunaan sistem long radius adalah . Trayek yang harus dikontrol sangat pan"ang 9.
medium radius, kecuali pada (ent)su(nya lebih kecil. !umur long radius ini sering dibor dengan steera(le motor agar pengontrolan arahnya dapat dideteksi dengan tepat serta diperoleh lengkungan yang baik ( smooth). #teera(le motor ini adalah (ent housing motor yang diputar untuk pemboran vertikal atau berarah di dalam pemboran horiontal, sedangkan offset steera(le system dengan single (end dan
multiple (end untuk mengarahkan benda. !istem peralatan pembor an horiontal tipe long radius system terdiri dari
orientation assem(ly* fle+i(le drive* dan sta(ilized straight assem(ly . Peralatan pembentukan sudut pada sumur long radius digunakan @ A 9@ (ent su(s yang dipasang di atas motor dan untuk mempertahankan sudut digunakan string
sta(ilizer! Orientation assem(ly berupa whipstoc, dengan kemiringan : @ A > @ yang dipasang pada lokasi 0=P. Curve -ssem(ly dan fle+i(le drive pipe merupakan peralatan utama dalam pembelokkan lubang. Curve assem(ly mencakup kerangka luar yang tidak berputar dan mudah melengkung, sedangkan fle+i(le drill pipe menghubungkan bagian vertikal yang berputar dengan curve assem(ly, pan"ang satu "oint 9@ 't, berukuran -
-#4
=%, * 8% atau 4
#9
* =%,
#9
* 8%. !edangkan
sta(ilized streigh assem(ly ber'ungsi men"aga sudut kemiringan pada bagian horizontal. -ssem(ly ini merupakan susunan bit, 9@@-@@ ft fle+i(le drive pipe dan sta(ilizer
+4
ambar -.. #teeri(le Motor Design
ambar -.9. #teeri(le Motor Design
++
ambar -.-. Curve Drilling -ssem(ly @)
ambar -.4. #ta(ilized #traight -ssem(ly@) 3.3.%. Medium Radius System Pemboran horiontal tipe ini mempunyai la"u pertambahan sudut antara @
@
9@ A :+ #@@ 't, M%. 3arak pemboran atau ekivalen dengan radius kelengkungan 9+ A -@@ 't, atau dengan "arak pemboran 2@ A 4+@ 't dari 0=P. Peralatan pemboran horiontal tipe ini dimaksudkan untuk men"embatani pemboran horiontal type long radius dan short radius system. 0elebihan dari penggunaan sistem medium radius adalah . Penembusan 'ormasi lain di atas target tidak terlalu pan"ang 9. 0ontrol terhadap pemboran lebih bai k sebab meng gunakan Down Hole Motor (DHM) dan peralatan steera(le. -. %apat mencapai pan"ang lateral sampai -@@@ 't. Peralatan pemboran horiontal tipe medium radius system terdiri dari
HWD., spirral drill collar, compresive service drill pipe , MWD, dan e+periment tool. HWD. berukuran -.+* yang berada pada bagian vertikal dapat di"adikan sebagai cadangan beban untuk WO/. $agian pembentukan sudut yang besar (9+@
+7
A @@@ 't) pada sumur "enis ini umumnya dibor dengan menggunakan motor yang terdiri dari (ent su(s , (ent housing dan sta(ilizer. Pada bagian horiont al dibor dengan menggunakan steera(le motor atau dou(le titled ')0oint motor.
ambar -.+. /ent #u( dan /ent Motor Housing@) $agian pembentukan sudut yang kecil (-.+ A +.+) biasa dibor dengan menggunakan slic, assem(ly yang menggunakan high speed dou(le (ent motor dengan pads atau sta(ilizer untuk menekan peralatan ke arah yang diinginkan.
C#D. berukuran - #9 dan 9 :#2 merupakan drill pipe khusus yang dirancang 'leksible dan tahan dalam kondisi kompresi dipasang pada bagian pertambahan sudut dan horiontal.
+:
ambar -.7. /a,er Hughes Medium Radius #ystem @)
ambar -.:. -RCO Medium Radius #ystem @) 3.3.3. Short Radius System
Pemboran horiontal tipe ini mempunyai la"u pertambahan sudut yang besar sekali, yaitu +@@ A -@@@#@@, 't. %ari kecepatan tersebut bagian lubang bor yang horiontal akan tercapai dalam "arak pemboran yang relati' pendek dari
1O., yaitu antara -@ sampai :@ 't, atau ekivalen dengan radius kelengkungan antara 9@ sampai 4@ 't. Peralatan pemboran pada tipe ini dikembangkan oleh perusahaan
2astment Whipstoc,, disediakan dalam - ukuran lubang bor yaitu 4.+ , +.2:+*, dan 7.9+*. Pemboran ini banyak diterapkan untuk maksud memproduksi kembali sumur tegak yang sudah tidak berproduksi. ;iri dari sistem short radius sebagai berikut a. Penggunaan fle+i(le drill pipe
+2
b. Penggunaan fle+i(le 0oint drill collar c. Penggunaan near (it sta(ilizer d. Down Hole Motor (DHM) /angkaian pipa pemboran dalam sistem ini tidak ikut berputar. 3ear (it
sta(ilizer ber'ungsi sebagai penumpu yang dapat menghasilkan e'ek pendulum sehingga bit dapat diarahkan sesuai dengan lintasan kurva yang diharapkan. Cntuk pembentukan sudut a&al digunakan whipstoc,. 0elebihan dari penggunaan sistem
short radius adalah "ari "ari
kelengkungan yang kecil (-@ 4@ 't) dan "arak verti kal reservoir lebih dekat. 0ekurangan dari penggunaan sistem short radius adalah "umlah round trip relati' lebih banyak dan memerlukan metode komplesi yang khusus.
2astmen
Christensen telah mengembangkan sistem short radius (4@A 7@ 't) yang kegunaannya untuk mengebor 2@@ A +@@ 't pada bagian horiontal.
ambar -.2.
+>
Tenaga Motor Cntuk #hort Radius #ystem@) 3.3.+. Ultra-Short-Radius System
!istem ultra)short radius merupakan metode yang saat ini paling akti' dikembangkan dibandingkan dengan metodemetode lainnya. Pengembangan sistem yang disebut ultra short radius radial system ('RR#) ini dipelopori oleh
.etrophysics!4nc! Mekanisme yang digunakan berupa drill string beserta bit bergerak ke ba&ah dan dibelokan oleh whipstoc, dengan "ari"ari kelengkungan 9* hingga mengarah ke horiontal. 0eadaan ini dimungkinkan karena selama pemboran drill string tidak berputar. %aya penembusan ke dalam batuan diperoleh dari pancaran 'luida berkecepatan tinggi yang dihasilkan oleh 0et (it! $erdasarkan penelitian yang sudah dilakukan, kecepatan penembusan pada berbagai kekerasan batuan yang berbeda adalah 'nconsolidated sand 7 A 7@ 't#menit #and#Dolomite
9 A @ 't#menit
Hard (granit)
@.+A't#menit
0elebihan dari penggunaan sistem ultra short radius adalah . Tingkat ketepatan pencapaian target sangat tinggi. 9. %apat meman'aatkan sumursumur open hole lama. -. %apat menghasilkan sampa i empat arah lubang horio ntal pada satu kedalaman. 4. !angat baik untuk diaplikasikan pada sistem lensa. 0elemahan dari penggunaan sistem ultra short radius adalah . Pan"ang bagian lateral terbatas (sekitar 4@@ 't). 9. =perasi dilak ukan dengan sistem hidro lik pada tekanan tinggi (@@@ @ psi). -. Memerlukan operasi underreaming sebelum pemasangan peralatan. 4. 3enis penyelesaian sumur kurang dapat bervariasi.
7@
ambar -.>.
'ltrashort Radius #ystem2) Pada pemboran "enis ini diperlukan ruangan di ba&ah tanah pada lubang bor yang ber'ungsi untuk menempatkan peralatan pembelok ( underreamed zone), biasanya digunakan peralatan whipstoc, assem(ly sebagai alat pembelok. %ari (ambar -.) dapat dilhat cara pembelokan lubang bor yaitu
! Melakukan pemboran >+ 't dari casing. $! Melebarkan bagian lubang dengan menggunakan reamer. %! ?ubang diset dan disemen plug. &! Melakukan pemboran kembali dengan tekanan penuh dan menempatkan (setting) peralatan whipstoc,.
5! Menurunkan peralatan /ottom Hole -ssem(ly 6/H-7! 8! Melan"utkan dengan pemboran horiontal.
7
ambar -.9@. 2astman Christensen .rosedur 1ic,coff@)
Mekanisme yang digunakan berupa drill string beserta bit bergerak ke ba&ah dan dibelokkan oleh whipstoc, hingga menga rah ke horiontal. %aya penembusan ke dalam batuan yaitu dari pancaran 'luida bertekanan tinggi yang dihasilkan oleh 0et (it (@@@@ psi) yang digunakan untuk mengeb or @@ A 9@@ 't pada bagian horiontal untuk material unconsolidated sand.
3.+.
Peen,anaan &esa!n Pembe$okan
!ebelum melakukan pemboran horiontal terlebih dahulu harus dibuat rencana pengeboran ( drilling planning) yang menyangkut "uga masalah desain pembelokan karena semua kegiatankegiatan yang nanti akan dilaksanakan berpedoman pada program pemboran tersebut. 3.+.1. Tujuan Peen,anaan &esa!n Pembe$okan
%esain pembelokan merupakan proses perencanaan penentuan arah#bidang bersudut tinggi untuk mencapai target yang direncanakan. Pengontrolan terhadap arah lintasan merupakan hal yang menentukan keberhasilan pencapaian target dalam pelaksanaan pemboran. %esain pembelokan bertu"uan untuk . Menghindari ter"adinya problemproblem operasi. 9. Meminimalkan ter"adinya pergeseran akhir pembelokan ( end of the
curve#6=;) -. Toleransi terhadap penyimpangan target kecil.
79
?angkah a&al dari dari perencanaan pemboran horiontal adalah merencanakan lintasan atau target pemboran. %esain pembelokan berisikan proposal dari berbagai lintasan yang dapat dibor dan secara ekonomis menguntungkan. ?ubang bor pada pemboran horiontal dibagi men"adi tiga phase yaitu . $agian lubang vertikal. 9. $agian penambahan sudut kemiringan sampai kedalaman target. -. $agian pemboran horiontal. Pada perencanaan, masingmasing bagian digambarkan dalam kondisi ideal sesuai dengan sudut arah dan besar la"u pertambahan sudut yang diinginkan. %alam penggambaran tersebut ditun"ukkan posisi 1O., arah targe t, pan"ang bagian sumur horiontal, serta ukuran dan kedalaman casing yang akan dipasang. Pengembangan bagian pertambahan sudut dilakukan dengan metode
Radius of Curvature. Metode menganggap segmensegmen lubang bor berupa busur suatu lingkaran yang menyinggung dua titik survey yang mempunyai sudut kemiringan tertentu, sedangkan pada penggambaran bagian lubang tanpa pertambahan sudut digunakan metoda tangensial. 8nterval perhitungan disesuaikan dengan satuan D-/', yaitu @@ 't, hasil perhitungan tiap bagian lubang digambarkan dalam bentuk proyeksi vertikal dan horiontal yang selan"utnya di"adikan pembanding hasil perhitungan data survey operasi pemboran di lapangan. Masalah utama dalam pemboran horiontal berhubungan erat dengan e'ek gra'itasi, 'riksi dan pengangkatan cutting pada bagian pertambahan sudut dan bagian horiontal yang menimbulkan kesulitan pada pembebanan dan pergerakan di dalam lubang serta pembersihan lubang bor. Pelaksanaan pemboran horiontal akan
ber"alan
lancar
bila
parameter
pemboran
yang
dirancang
untuk
menanggulangi masalah yang ada dilakukan seoptimal mungkin. Perencanaan beberapa parameter pemboran yang berhubungan erat dengan masalah yang dihadapi yaitu penentuan lokasi ,ic, off point (1O.), pemilihan sistem lumpur, perencanaan sistem peralatan, penyemenan, perencanaan casing serta optimasi hidrolika di bit. 3.+.%. Penen#uan Lokas! Kick Off Point -KOP
7-
Titik a&al pembelokan (1O.) adalah titik dimana dilakukan pertambahan sudut pada arah tertentu setelah pemboran tegak mencapai suatu kedalaman. Penentuan lokasi 1O. dibatasi oleh kedalaman target yang harus dicapai, kemampuan peralatan dalam membentuk bagian pertambahan sudut serta kondisi 'ormasi yang dipilih sebagai landasan untuk kedudukan 1O.. 3.+.%.1. /ond!s! Lokas! KOP
$atasan lain yang perlu diperhatikan dalam penentuan lokasi 1O. adalah kondisi lokasi itu sendiri, sedapat mungkin lokasi 1O. memenuhi kriteria berikut ini
0=P tidak terletak pada ona lunak, ona rekah, 'ormasi berkemiringan tinggi, ona perubahan lithologi dan kekerasan, ona loss, ona gas, ona pembesaran lubang dan ona swelling, agar tidak menyulitkan dalam pembentukan sudut arah kemiringan.
0=P terletak pada "arak yang cukup di ba&ah
casing shoe untuk
menghindari ter"adinya pergesekan.
Pada pemboran dengan sistem cluster, 1O. suatu sumur tidak terlalu dekat dengan sumur lain agar tidak ter"adi gangguan logam terhadap hasil survey sumur baru. 0etiga batasan di atas saling terkait satu sama lain sehingga bila salah satu
batasan tidak memenuhi maka batasan tersebut di"adikan patokan untuk dipenuhi oleh batasan lainnya dalam penentuan lokasi 1O.. 3.+.%.%. /eda$aman dan Ta(e#
0edalam target adalah kedalaman titik a&al bagian horiontal yang berpengaruh pada penentuan lokasi 1O. dan berhu bungan erat denga n besar
/'R yang dapat dilakukan. Target yang dalam memungkinkan untuk memilih /'R relati' kecil, sebaliknya target yang dangkal memerl ukan /'R lebih besar. Tabel 8V menun"ukkan hasil perhitungan "arak 1O. A dan "arak pemboran ( MD) yang diperlukan untuk berbagai besar la"u pertambahan sudut konstan. %ari Tabel 8V untuk target yang dalam dipilih lokasi
1O. yang sesuai
dengan /'R yang relati' kecil, tetapi target yang dangkal misalnya seperti 4+@ 't, diperlukan /'R yang lebih besar yait u 9@ @#@@ 't. Damun sekarang telah
74
dilakukan usaha untuk mendapatkan lubang horiontal pada target yang dangkal dengan /'R yang kecil.
Tabel 888 Perhitungan "arak 1O. A target dan "arak pemboran (M%)
9)
$C/ (@#@@ 't)
3arak 0=P A Target (TV% E H, 't)
3arak Pemboran (M%, 't)
9,@ -,@ 4,@ 4,+ +,@ 7,@ 7,+
9274,:> >@>,27 4-9,-> 9:-,94 4+,7 @4,:4 >+4,>-
4+@@,@@ -@@@,@@ 99+@,@@ 9@@@,@@ 2@@,@@ 7-7,-7 +@@,@@
:,@ :,+ :,+ +,@ 9@,@ 9@@,@
22,4: 22,+ :7-,>4 -2,>: 927,42 92,7+
-24,79 92+,: 9@@,@@ 7@@,@@ 4+@,@@ 4+,@@
3.+.%.3. /emam*uan Pea$a#an
0emampuan peralatan yang tersedia dalam membentuk /'R berpengaruh pada penentuan lokasi 1O., /'R yang besar memerluk an kon'igurasi drill stem dan peralatan khusus. Peralatan pemboran long radius dapat digunakan pada /'R sekitar +@ A :@#@@ 't, tetapi sering digun akan pola /'R 4@ A +@ 't. Pemboran dengan /'R besar kemungkinan mengalami kesulitan dalam mengontrol sudut, di samping itu "uga adanya batasan casing yang akan digunakan. 3.+.3. T!*e L!n#asan Pemboan Ho!"on#a$
Terdapat empat buah tipe lintasan pemboran horiontal yang digunakan dalam
praktek
pemboran
horiontal
reservoirnya, yaitu . #ingle /uild Curve 9. 4deal /uild Curve -. #ingle 9angent /uild Curve 4. Comple+ 9angent /uild Curve 3.+.3.1. Single Build Curve
yang
disesuaikan
dengan
kondisi
7+
Tipe ini secara ideal mempunyai satu pelengkungan dengan pertambahan sudut yang konstan hingga mencapai target dari 1O. hingga 2OC. /adius pelengkungannya dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut
ambar -.9. #ingle /uild Curve
R
%imana
+:-@
/
.FFF.FFFFFFFFFFFFFFFFFFF.(4)
/ E /adius, 't $ E $uild /ate ,%eg#@@G
3.+.3.%. deal Build Curve
Metoda ini menggunakan lintasan tunggal dengan pertambahan sudut yang berbeda sehingga diperoleh lintasan yang halus (smooth).
77
ambar -.99. 4deal /uild Curve 3.+.3.3. Sim!le "angen Build Curve
#imple tangen (uild curve adalah tipe lintasan atau pelengkapan yang terdiri dari tiga bagian, diantaranya . ?intasan pertama#lengkungan pertama dimulai dari 1O. dengan sudut tetap kemudian dilan"utkan pada tahap tahap kedua. 9. ?intasan kedua#bagian tangensial merupakan lan"utan dari lintasan pertama dengan sudut inklinasi yang konstan. -. ?intasan ketiga meru pakan kelan"utan dari lintas an kedua dengan kedua dengan sudut yang tetap. Pada umumnya lintasan ketiga dan pertama mempunyai pertambahan sudut ((uild up rate) yang tetap.
ambar -.9-. #imple 9angent /uild Curve
3.+.3.+. Com!le# "angent Build Curve
Tipe ini sama deng an tipe tangent (uild curve , hanya sa"a pertambahan sudut pada lintasan pertama dan kedua tidak sama. Target adalah tempat# bidang
7:
yang men"adi sasaran dari posisi bagian horiontal yang harus dicapai. 0eberhasilan pencapai titik target sering disebut dengan teloransi, sebenarnya teloransi dide'enisikan sebagai kemampuan menempatkan bagian horiontal pada koordinat yang telah ditentukan dengan kemiringan tertentu.
ambar -.94. Comple+ 9angent /uild Curve Tipe target horiontal dalam penentuan one target secara umum dapat dikategorikan men"adi tiga tipe, yaitu . Defined Vertical Depth adalah sumur dengan bagian horiontal benarbenar vertikal (>@ @ ) dari sumbu tegak. 9. Defined #tructural adalah sumur dengan target horiontal yang mempunyai sudut mengikuti#se"a"ar dengan kemirin gan struktur lapisan reservoir yang ditembus. -. #lant Hole adalah sumur horiontal yang menembus 'ormasi target dengan sudut kemiringan tinggi. Pemilihan tipetipe target ini sangat dipengaruhi oleh kondisi#kedudukan kemiringan 'ormasi, batas WOC, sehingga dapat memperkirakan daerahdaerah yang perlu diisolasi. 3.+.+. P!ns!* Pembe$okan
Pembelokan lubang bor dalam pemboran horiontal dilakukan dengan besar sudut kemiringan dan arah tertentu sesuai dengan tipe pemboran horiontal yang dipilih. Pembelokan lubang bor dimulai dari 1O. hingga target arah yang diinginkan (2OC # 2nd Off Curvature), pembelokan arah diusahakan agar tidak
72
mengalami penyimpangan terhadap rencana#target, untuk itu arah lubang bor dikontrol melalui peralatan Measurement While Drilling 6MWD7. Pengaturan sudut dilakukan dengan tiga cara yang pada prinsipnya merupakan cara penyusunan peralatan pemboran horiontal ( /H-), sehingga dapat menimbulkan e'ek tertentu terhadap sudut kemiringan pemboran yang dilakukan. Prinsipprinsip pengaturan sudut tersebut adalah .
Prinsip penurunan sudut # prinsip pendulum.
9.
Prinsip menaikkan sudut # prinsip fulcrum.
-.
Prinsip mempertahankan sudut # prinsip stabilisasi. Prinsipprinsip ini berhubungan erat dengan pengaturan "arak antara titik
tangensial (titik sentuh peralatan dengan dinding sumur yang terdekat dekat dengan bit) terhadap bit. Pengaturan ini dilakukan dengan menempatkan sta(ilizer pada "arak tertentu pada bit.
ambar -.9+. Prinsip %asar Pembelokan 5rah ?ubang $or
7>
ambar -.97. Prinsip %asar Pembelokan 5rah ?ubang $or Pengontrolan arah yang baik adalah penting dalam pemboran horiontal, sebab pengontrolan yang kurang baik akan menyebabkan
! Menghabiskan &aktu serta biaya yang mahal $! Dogleg dan 1eyseat %isamping itu untuk mengontrol arah yang baik "uga diperlukan . Perencanaan lubang bor yang baik 9. Pemilihan peralatanperalatan yang tepat -. Memonitor secara akurat dari set iap arah pemboran 3.+.+.1. P!ns!* Pendu$um
Prinsip pendulum adalah "arak titik tangensial diperbesar dengan "alan menempatkan sta(ilizer "auh dari bit (-@>@ 't di atas bit), dengan cara penempatan ini dan dengan pemakaian stabiliser yang berukuran kecil maka gaya gravitasi mempunyai kecenderungan menarik bit ke arah sumbu vertikal lubang dan akibatnya sudut kemiringan semakin kecil. Pengaturan penguran gan besar sudut kemiringan
dilakukan dengan men gatur ukuran sta(ilizer dan "arak
sta(ilizer terhadap bit. 3.+.+.%. P!ns!* $ulcrum
Prinsip ini dimaksudkan untuk memperbesar sudut kemiringan yang telah tercapai, yaitu dengan cara menempatkan sta(ilizer di dek at bit dan "uga
:@
pembebanan yang cukup berat pada drill stem . !tabilier akan men"adi tumpuan berat seluruh peralatan di atasnya, maka ketika mendapatkan pembebanan
sta(ilizer memberikan e'ek menggeser ke arah bit dan setiap penekanan senantiasa akan memperbesar sudut kemiringan. Penambahan besar sudut kemiringan dapat diatur dengan mengubahubah ukuran sta(ilizer dan besar pembebanan tanpa mengubah letak#poisisi sta(ilizer pada sudut pemboran. 3.+.+.3. P!ns!* S#ab!$!sas!
Prinsip stabilisasi ini dimaksudkan untuk men"aga sudut kemiringan yang telah tercapai, hal ini dapat dilakukan denga n "alan menyusun /H- sekekar mungkin, sehingga dapat mengurangi atau bahkan menghilangkan pengaruh pembebanan dan perubahan titik tangensial.
ambar -.9:. Prinsip Pendulum
:
ambar -.92. Prinsip :ulcrum Prinsipprinsip pembelokan
diatas sering dilakukan untuk bagian
pertambahan, penurunan dan mempertahankan sudut yang dipasang bersama sama dengan alat MWD. Hal lain yang perlu diperhatikan dalam pengaturan sudut kemiringan adalah besar WO/, R.M dan 'aktor hidrolika pada bit. WO/ yang terlalu besar akan memperbesar sudut kemiringan, sedangkan R.M dan hidrolika yang terlalu besar akan mengakibatkan pembesaran lubang ( wash out), sehingga sudut kemiringan mengecil.
ambar -.9>. Prinsip !tabilisasi 3.+.0. Susunan Pea$a#an Pembe$okan dan Sue!
Pembelokan pada sumur horiontal senga"a dilakukan dengan sudut kemiringan dan arah tertentu pada titik a&al pembelokan. 5rah lubang dapat diatur dan diketahui dari peralatan survey yang umumnya menggunakan alat
:9
survey MWD. 5lat pembelok pertama biasanya digunakan wipstoc, atau (ent su( dengan down hole motor nya, setelah itu diperoleh pilot lubang bor yang sesuai dengan lintasan lubang bor ( drilling path ) kemudian pemboran dilan"utkan dengan menggunakan /H- yang sesuai dengan pertambahan sudut yang diinginkan. !usunan /H- dapat terdiri dari dari bit
reamer, peralatan survey*
short drillcollar* drill collar* non magneti, drill collar* down hole motor* (ent su(* heavy weight drill pipe 6HWD.7* 0ars* re(el tool dan sebagainya. Posisi moto r dan sta(ilizer serta (ent housing akan memberikan e'ek terhadap pertambahan sudut pada pembelokkan lubang sumur.
ambar -.-@. 9hree .oint Curvature 1. %eometry "y!e & Motor
Geometry type motor ini meru pakan rangkaian dari down hole motor yang digunakan untuk mengontrol (uild up rate.
:-
ambar 4.-. Geometry 9ype Motor %imana $G
E FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF(49)
$G E !udut eIuivalen pada stabiliser pertama, %eg E !udut $ent Housing, %eg 5 E 3arak antara bitbent housing, 't $ E 3arak stabilier dan 9, 't ? E 5, 't ?9 E $, 't %. %eometry "y!e ' Motor
%asar geometri 9 motor sama dengan geometry motor, perbedaannya hanya pada posisi sta(ilizer yang pertama. %imana $G
C E FFFFFFFFFFFFFFFFFFFF.(4-) / C
$G E !udut eIuivalen pada stabiliser pertama, %eg E !udut $ent Housing, %eg 5 E 3arak antara bitstabilier pertama, 't $ E 3arak stabilier pertama dengan bent housing, 't ; E 3arak bent housing kedua, 't ? E 5, 't ?9 E $ J ;, 't
:4
ambar -.-9.
Geometry 9ype $ Motor
3. %eometri "y!e ( Motor
Geometry type % motor ini tersusun atas (ent housing* (ent su( dan dua sta(ilizer, dimana sta(ilizer pertama diletakkan antara bit dan puncak#atas dari (ent housing! !udut eIuivalen pada sta(ilizer pertama dipengaruhi oleh posisi sta(ilizer pertama dan sta(ilizer kedua dari bit, (ent housing dan (ent su(!
ambar -.--. Geometry 9ype % Motor %imana
D C D FFFFF.FFFFFFFF(44) C D / C D
$G E < ;
$G E !udut eIuivalen pada stabilier pertama, %eg E !udut bent housing, %eg 1 E !udut $ent !ub, %eg 5 E 3arak antara bitstabilier pertama, 't $ E 3arak st abilier pertama dengan puncak bent housing,'t ; E 3arak puncak bent housing dengan puncak bent su, 't % E 3arak puncak bent sub dengan stabiliser kedua, 't ? E 5, 't ?9 E $ J ; J %, 't
:+
+. %eometry "y!e ) Motor
Geometry type & motor ini sama dengan geometry - motor hanya sa"a lebih kompleks, untuk mencari harga sudut eIuivalen dapat dicari dengan menggunakan persamaan sebagai berikut
$G
2 D 2 ; E = 2 D C D 2
<
- - / FF..FFFFF(4+)
%imana $G E !udut eIuivalen pada stabilier pertama, deg E !udut kemiringan drive bushing, %eg 1 E !udut bent housing, %eg K E !udut bent sub, %eg 5 E 3arak antara bitstabilier pertama, 't $ E 3arak drive berat dengan stabilier pertama, 't ; E 3arak st abiliser pertama dengan puncak bent housing, 't % E 3arak puncak bent housing dengan puncak bent sub, 't. 6 E 3arak puncak bent sub dengan stabilier kedua, 't ? E 5 J $, 't ?9 E ; J % J 6, 't
ambar -.-4. Geometry 9ype & Motor 3.0. Peen,anaan *rill String
:7
/angkaian pipa bor mempunyai berbagai susunan dengan tu"uan yang berbeda, peralatan ini disambungkan satu dengan yang lain oleh ulir sambungan. 5dapun tu"uan umum dari rangkaian pipa bor ini adalah . Memberikan saluran bagi 'luida pemboran dari rig ke bit. 9. Meneruskan gerak rotasi ke bit. -. Menurunkan dan menaikan bit ke d alam lubang. !edangkan tu"uan khusus rangkaian pipa bor adalah . Memberikan stabilitas pada alata lat ba&ah sum ur untuk mengurangi vibrasi dengan bit. 9. Memungkinkan 'luida 'ormasi dan tes tekanan melalui drill string. 3.0.1. Mekan!ka *rill String
%alam perencanaan drill string yang harus diperhatikan adalah adanya beban dan tekanan yang harus ditanggung oleh drill string . %ua proses yang ter"adi pada drill string adalah
! Menahan beban komponen yang ada diba&ahnya. $! Memberikan beban pada bit atau drill collar ayagaya yang menyebabkan ter"adinya pembebanan pada drill string tersebut beker"a pada satu garis ker"a (vert ikal) diman a satu sama lain sali ng berla&anan. Pada ambar -.-+. memperlihatkan suatu bentuk pipa tergantung di udara, sumbu mendatar menyatakan tension dan compression serta sumbu tegak menyatakan pan"ang pipa tergantung.
::
ambar -.-+ Pipa Tergantung di Cdara Tension pada setiap titik adalah merupakan berat dari pada pipa yang ada di ba&ahnya dan karena tergantung bebas maka tidak terdapat a+ial stress pada bagian terba&ah pipa. Tanda () dan (J) menun"ukkan pengaruh gayagaya tersebut terdapat kecenderungan untuk melengkung ( (uc,ling tendency), minus () artinya memperkecil sedangkan (J) plus sebaliknya. 0ondisi yang berbeda ditemui apabila string tergantung pada 'luida pemboran (lumpur). 5pa bila string tergantung pada 'luida pemboran, maka ter"adi gaya (uoyancy akibat tekanan hidrostatis lumpur. 5danya gaya ini akan menyebabkan berat pipa yang harus ditahan ketika pipa dirun kedalam 'luida lebih kecil dari pipa tergantung di udara, gradien
tekanan
udara
dapat
diabaikan.
/uoyancy adalah
gaya
yang
mengusahakan obyek tenggelam men"adi mengapung. 3.0.%. Pea$a#an Bottom +ole ,ssemly
Peralatan A peralatan yang umum digunakan dalam pemboran horiontal yang menyusun /ottom Hole -ssem(ly (/H-) terus berkembang seiring kema"uan teknologi. 5dapun peralatanperalatan tersebut adalah sebagai berikut 1. *o.n +ole Motor
Down Hole Motor adalah motor yang digunakan untuk menggerakan (memutar) bit. Pemakaian motor ini mempunyai banyak keuntungan, antara lain mengurangi daya di permukaan, mengurangi ketergantungan operator terhadap karakteristik mekanis rangkaian drill string dan penggunaannya relati' ekonomis dibandingkan dengan pemboran konvensional. Down hole motor mena&arkan pilihan untuk melakukan pemboran dengan cara memutar (rotary) tradisional atau dengan cara mensliding (meluncur) yaitu dimana lubang bor mengikuti arah (ent
housing pada motor. Penggerak utama dari motor ini adalah aliran 'luida lumpur pemboran yang dipompakan dari permukaan menu"u motor melalui drill string! 5liran lumpur tersebut menggerakan mekanisme motor. $erdasarkan mekanismenya,
down hole motor dibagi men"adi dua "enis, yaitu tur(ine motor dan .ositive Displacement Motor (.DM). %. Steerale System
:2
!teerable !ystem adalah sistem pemboran yang dapat dikontrol arah pemborannya secara langsung ketika melakukan pemboran. !istem ini meliputi
(it* (ent housing* (ent su( , .DM, peralatan MWD* sta(ilizer yang sudah merupakan suatu kombinasi $H5. Pemboran dengan steera(le system dapat menggunakan dua cara (mode) yaitu cara sliding dan cara rotary. ;ara sliding adalah membor dengan memakai .DM sebagai penggerak bit. ;ara ini dilakukan "ika akan melakukan perubahan arah pemboran dan menambah sudut inklinasi. ;ara rotary adalah melaukukan pemboran dengan menggunakan
.DM sekaligus rotary ta(le dan top drive untuk menggerakan bit. ;ara ini dipakai untuk mengebor lubang sumur dengan arah dan inklinasi konstan. Pada ambar -.-7. tersebut sudut yang digambarkan terlalu berlebihan atau terlalu besar (bukan skala sebenarny a), dimana sebenarnya "auh lebih kecil. 3ika drill string tidak diputar maka lubang bor yang dihasilkan oleh suatu (ent motor cenderung berbentuk kurva pada arah tilt (bengkok) mengikuti toolface motor.
ambar -.-7. 0on'igurasi /ent Mud Motor Motor dengan sudut tilt rendah (amb ar -.-7 yang terletak di tengah) dinamakan motor angle hold dan dapat digunakan pada cara rotasi dan "uga ketika cara sliding. Motor angle hold digunakan untuk mengebor lubang yang kurang bersudut, seperti bagian lubang horiontal dimana tu"uannya untuk mengebor lubang pada sudut kemiringan yang dipertahankan sebesar >@
@
. Motor "enis ini
:>
"uga dapat untuk membuat lintasan berbentuk kurva "ika /'R yang diinginkan masih dalam kemampuannya.
Dou(le)tilted universal (D9') 0oint akan memperkecil eksentrik pahat untuk suatu total sudut tilt tertentu ( ). Harga e'ekti' keselur uhan sudut tilt bit
D9' adalah perbedaan antara dua sudut tilt dalam rangkaian ( assem(ly). Motor yang didesain untuk menghasilkan sudut (uild dengan cepat biasanya tidak dapat dirotasi karena tingkat eksentriknya yang tinggi. Motor "enis ini "uga dapat dilihat pada (ambar -.) yang berada paling kanan yang disebut
motor angle (uild! Motor mengebor lebih cepat ( RO. tinggi) ketika dalam mode rotasi daripada ketika dalam mode sliding karena berputarnya drill string mengatasi 'riksi (beban drag) dan memberikan trans'er WO/ menu"u bit. Terdapat beberapa "enis (ent motor yang cocok unuk mengebor lubang sumur horiontal, yait u fi+ed angle (uild (:-/), dou(le)tilted universal 0oint (D9'), ad0usta(le ,ic,)off (-1O), dan dou(le ad0usta(le (D-). Menyetir (steering ) $it 5da dua macam metode yang digunakan untuk merotasi bit, yaitu menggunakan tenaga dari permukaan ( rotary dari permukaan) dan DHM. %i masa yang lalu, pemutaran dari permukaan selalu dilakukan dengan rotary ta(le, tetapi de&asa ini sebagian besar peran rotary ta(le telah digantikan oleh top drive off)
shore! !istem top drive lebih bertenaga karena mampu memutar satu stand %P >@ 't (daripada memakai -@'t stand %P) dan memudahkan untuk merotasi dan memompa lumpur sekaligus ketika sedang mencabut rangkaian pipa keluar dari lubang bor (P==H). %engan sistem top drive , tenaga dibangkitkan (dihasilkan) oleh suatu motor yang dipasang pada travelling (loc, menggantikan yang ada di
rotary ta(le. !uatu /H- rotary tipikal tersusun atas sta(ilizer, DC dan peralatan MWD. Penempatan dan ukuran diame ter sta(ilizer akan mengontrol inklinasi (sudut deviasi dari lubang vertikal). %engan mema kai down hole ad0usta(le sta(ilizer* rangkaian dapat dirancang untuk membentuk sudut ( (uild), mempertahankan (holding) atau mengurangi (dropping). Peralatan ini merupakan solusi yang hemat untuk mempertahankan inklinasi konstan (lurus) yang disebut interval tangensial.
2@
/H- rotary tidak memberikan closed control terhadap azimuth lubang bor, kontrol ini biasanya tercapai (diperoleh) dengan memakai .DM (ent hosing. 0etika han ya .DM yang dipakai, bit dan bagian motor yang bergerak akan berputar, bukan rangkaian pipa (drill string) yang berputar. ;ara ini disebut mode
slidding (mendorong) karena seluruh sisa rangkaian pipa merosot ke dalam lubang bor setelah bit. %alam mode sliding, inklinasi lubang bor mengikuti arah dari (ent
housing pada .DM, yaitu arah dimana toolface (it ditetapkan. !uatu pengukuran orientasi toolface oleh peralatan
MWD memberikan da ta
real)time (dini)
mengenai orientasi bit dan memberikan kemudaha n untuk mengontrolnya dari permukaan. !uatu tipikal pembacaan toolface adalah membaca orientasi bit dalam dera"at ke arah kiri atau kanan dari high side (sisi tinggi) serta puncak lubang bor. Penyesuaian kecil (minor) sudut toolface dilakukan dengan cara mengubah besaran WO/ yang akan merubah torsi reakti' motor dan akhirnya merubah sudut orientasi toolface. Perubahan yang besar (ma"or) dilakukan dengan cara mengangkat rangkaian pipa dari dasar lubang ( (ottom off) dan mereorientasi kembali keseluruhan $H5.
ambar -.-:.
/H- #teera(le dalam Horizontal Drilling
2
ambar -.-2a. ;ara sliding untuk #teera(le #ystem
ambar -.-2b. ;ara sliding untuk #teera(le #ystem 3. Bent Su dan Bent +ousing
/ent su( memberikan suatu siku permanen pada /H- dengan tipikal sudut sebesar @.+@ A -.@ @ yang menghasilkan dog leg sebesar
@
A 7@#@@ 't. 5lat
tersebut dipakai untuk menghasilkan deviasi (penyimpangan sudut dari arah vertikal) lubang bor dan mengontrol lintasan lubang horiontal. /ent housing memiliki tipikal sudut sebesar @.:+
@
A .:+ @ yang menghasilkan dog leg @ A
7@#@@'t.
-d0usta(le /ent #u( (-/#) pada dasarnya sama deng an fi+ed (ent su(, hanya perbedaaanya adalah -/# memiliki variasi ukuran (ent dalam badannya,
29
sehingga hanya diperlu kan satu (ent su( untuk berbagai la"u pembentuk sudut yang diinginkan.
ambar -.->. -d0usta(le /ent #u( dalam -ssem(ly
ambar -.4@.
2-
-d0usta(le /ent #u(>Housing (-/#) 9@)
+. Staili/er dan ,d0ustale %auge Staili/er -,%S
#ta(ilizer dipasang pada /H- untuk mengontrol lintasan lubang bor dan mencegah /H- di atas bit untuk menyentuh dinding lubang bor serta mengurangi resiko untuk ter"epit.
#ta(ilizer digunakan bagi kontrol berarah untuk menghind ari differential stic,ing, untuk mencegah dogleg yang berlebihan dan ,ey seat , untuk melepaskan cyclic streesing pada tool0oint atau sambungan DC serta untuk meminimalkan pemakaian DC. #ta(ilizer tersedia dalam bentuk desain integral (lade* welded
(lade* sleeve dan non)rotating integral (lade . 3on)rotating sleeve sta(ilizer dipakai untuk mengurangi torsi dan kerusakan lubang bor pada pemboran lubang yang sangat miring atau horiontal. !uatu konsep yang menarik bagi pemboran dalam mode angle hold adalah perilaku dan posisi lintasan lubang bor dapat dikontrol dengan memakai suatu variabel diameter sta(ilizer yang dapat diubahubah dari permukaan yang biasa disebut ad0usta(le gauge sta(ilizer # -G# (ambar -.) . -G# biasanya digunakan di bagian tangensial sebagai alternati' cost)effect . 5lat ini memungkinkan driller untuk mengubah kecenderungan /H- untuk (uild atau drop tanpa melakukan
round trip untuk mengganti desain /H-. Ckuran diameter sta(ilizer diubah di dasar lubang dengan cara memvariasikan harga WO/ dan dikun ci dengan mengontrol flow rate lumpur bor. Pada salah satu "enis -G# yang ada dipasaran, pergerakan dari cam yang ada dalam badan sta(ilizer mendorong bagian mekanik ke arah dalam ( inward) atau ke arah luar (outward) sehingga dapat menyesesuaikan diameter e'ekti'. 0. Reamer
5lat ini ber'ungsi untuk membuka atau memperbesar diameter lubang bor atau untuk menghaluskan dinding sumur. Reamer reguler ditempatkan di bagian
/H-. #tring reamer ditempatkan di ba&ah rangkaian D. untuk memperbesar diameter lubang bor di bagian atas bit selama pemboran berlangsung. 8stilah
reamer dengan sta(ilizer kadangkadang dapat ditukar ( interchangea(le) karena salah satu alat ini beker"a untuk tu"uan yang sama. #perry)sun memproduksi
24
reamer dua "enis taper (lade reamer dan roller reamer. 9aper (lade reamer dipakai untuk mencegah drill string dari ,ey seat lubang bor, membuka 'ormasi
swelling dan menstabilkan drill string . Roller reamers dapat dipakai di dekat bit atau lebih tinggi pada drill string . Pemakaian roller reamer menghasilkan RO. yang lebih cepat dan memperpan"ang usia bit.
ambar#ta(iliser -.4. -d0usta(le Gauge 6-G#7 9@)
2+
ambar -.49. Reamer 9@) 2. 1ar
Peralatan mekanis ini umumnya dipasang pada /H- untuk membebaskan rangkaian yang ter"epit. 0etika suatu tension yang diset sebelumnya tercapai, maka "ar secara otomatis akan melepaskan mekanisme palu ( hammer). Pengaruh balik akan memumukul rangkaian untuk lepas. ?ar dapat dipasang untuk mendorong rangkaian lepas ke atas atau ke ba&ah.
#perry sun mengeluarkan prod uk mekanikal
0ar yang dipakai untuk
menghindari pipa ter"epit sehingga menghindari operasi pemancingan ( fishing).
?ar ini dapat dioperasikan dengan arah atas maupun ba&ah, dimana mengakti'kan proses pelepasan dengan cara memberikan beban tensional untuk ke arah atas dan memberikan beban kompresi' ke arah ba&ah.
ambar -.4-. Drilling ?ar 9@) . *rill Collar -*C
Pada pemboran horiontal, drill collar diposisikan pada bagian lubang vertikal untuk mengurangi e'ek drag pada drill string . DC pada dasarnya sama dengan drill pipe , hanya DC memiliki nominal weight yang lebih berat, dinding yang lebih tebal (=%) dan mempunyai sambungan ( 0oint) yang lebih kuat.
27
utama DC adalah untuk memberikan berat pada bit ( WO/) dan untuk memberikan kekakuan (rigidity dan stiffness ) atau 'leLibilitas bit.
a2 $luted a#au S!iral *C !ama sep erti DC biasa, perbedaanya adalah di sekeliling dindingnya mempunyai saluran spiral.
wall stic,ing! 2 3on-Magnetic *C -Monel !ering disebut dengan monel DC, hal ini disebabkan monel sering terbuat dari stainless)steel . Monel ini terbuat dari :@ nikel dan -@ tembaga.
c2 Pony *C 3enis ini memiliki dimensi yang lebih pendek dari DC standar dan terbuat dari bahan reguler atau non magnetic, ber'ungsi untuk memberikan "arak tertentu antara peralatanperalatan pengukuran dalam monel DC dengan peralatan lainnya. %engan ditambahkannya pony DC maka peralatan lain dapat dipasang pada "arak yang tepat terhadap bit.
2:
O& &C5 !n,6
&!ame#e $uban( bo5 !n,6
ambar -.44. Drilling 9ool Ckuran diameter drill collar ditentukan berdasarkan diameter lubang bor yang sedang atau akan dibor, sebagai pendekatan dapat menggunakan Tabel 8V9 guna menentukan diameter DC yang sesuai dengan ukuran lubang bor. Tabel 8889 Ckuran %; terhadap diameter lubang bor 9@) A +.@ A 7.@ A :.@
4.
:.+@ A 2.@ 2.@@ A@.@
7.9+ A 7.:+ :.@@@ A :.:+ 2.+@@ A 2.:+ >.2:+ A @.:+ 9.+@ lebih
+4*P dan CS*P
Heavy weight drill pipe adalah se"enis dengan D. biasa tetapi lebih berat dan mempunyai bagian yang lebih tebal yang membuatnya lebih berat 9.+ kali daripada D. standar, seperti tool 0oint yang ber'ungsi untuk menahan beban tegangan (stress loading) atau beban puntir ( torsional load). $erat HWD. berada diantara D. standar DC, sehingga alat ini dapat ber'ungsi sebagai pengganti DC pada daerah kelengkungan pada pemboran horiontal untuk memberikan beratan pada pahat.
Compressive strength D. adalah drill pipe yang memiliki wear ,not (simpul) yang lebih besar. D. "enis ini umumnya dibuat dari bahan non magnetik,
austenid steel untuk pemakaian instrumen near magnetic survey dan pada lubang dimana /'R lebih besar daripada +@#-@ m. Pada lubang bor dengan /'RN+@# -@ m digunakan HWD.. !ebagai tambahan, HWD. untuk setiap -@ 't pan"ang, memiliki central up set yang bersi'at seperti wear ,not pada C#D.. Wear ,not ber'ungsi untuk men"aga D. "auh dari dinding lubang bor pada daerah kurva. Hal ini akan mengurangi 'riksi rotasi dan 'riksi longitudinal yang akan menghasilkan
less stic,ing , "uga dipikirkan bah&a wear ,not membantu men"aga cutting tetap dalam suspensi.
22
7. B!#
$it standar tricone dan .DC (polycristaline diamond compact) umum dipakai pada sumursumur horiontal. $it .DC menguntungkan untuk sumur horiontal karena memiliki usia lebih pan"ang serta men"adikannya lebih ekonomis pada 'ormasi shale. Meskipun demikian, ke (rittleannya (keras tapi mudah pecah) membuatnya kurang cocok pada 'ormasi yang lebih keras (berpasir). $it .DC "uga atrakti' untuk dipakai karena kurang memiliki bagian yang berputar (bergerak), sehinggga menghilangkan resiko untuk hilang cone (kerucut). 0arena .DC cenderung untuk menghasilkan torsi reakti' yang tinggi pada .DM, maka bit ini akan mudah terpengaruh untuk melenceng lintasan dari arah setting tool face yang direncanakan yang te"adi lebih cepat daripada memakai tricone bit! /it roller cone memiliki kecenderungan untuk wal,ing, biasanya ke arah kanan, arah dari rotasi rangkaian pipa.
/it
rolling)cone sering
dikombinasikan dengan motor kecepatan rendah dan menengah, contoh untuk
rotary speed sebesar kurang dari 9@@ rpm.
ambar -.4+. /it .olycristalline Diamond Compact (.DC)
2>
3.0.3. Caa Pembe$okan
;ara pembelokan pada pemboran horiontal dapat dilakukan dengan dua cara yaitu dengan cara konvensional dan cara steera(le motor. 3.0.3.1. Caa /onen#!ona$
Pembuatan lubang bor horiontal dengan cara konvensional, yaitu memutar rangkaian pipa bor deng an rotary ta(le. Pada rangkaian pipa tersebut dipasang susunan /ottom Hole -ssem(ly (/H-) tertentu untuk mencapai target pemboran. ;ara pemboran konvensional pada saat pembuatan lubang bor bersudut besar dapat di"elaskan sebagai berikut . /uild 'p Rate dapat dicapai sekitar 4@ A +@ #'t. 9. Pan"ang bagian horiontal dapat mencapai sekitar 2@@ A @@@ 't dengan sudut sekitar 29@ 2+@ -. !ering ter"adi kesulitan untuk men"aga arah lubang agar sesuai program pemboran. 4. Memerlukan banyak "enis /ottom Hole -ssem(ly (/H-). +. Pengaturan parameter pemboran seperti WO/, R.M, :low rate sangat ditentukan dengan kondisi lubang (arah dan kemiringan) pada saat pemboran berlangsung. 3.0.3.%. Caa Steerale Motor
Pembuatan lubang bor horiontal dengan cara steera(le motor dengan menggunakan suatu motor untuk memutar bit, sehingga pada curva ini rangkaian pipa bor tidak berputar. ;ara
steera(le motor pada saat pembuatan lubang bor bersudut besar
dapat di"elaskan sebagai berikut . 3ika diperlukan (uild up rate dapat mencapai 7 @ #@@ 't 9. Tidak ter"adi kesulitan ketik a mengebor pada bagia n horiontal karen a arah dan kemiringan dapat di"aga dengan ketelitian tinggi sesuai dengan program pemboran. -. Hanya memerlukan satu "enis /ottom Hole -ssem(ly (/H-) untuk setiap
hoe section.
>@
4. Pengaturan parameter pemboran seperti WO/, R.M, :low rate relatif lebih 'leksibel daripada cara conventional, sehingga memperbesar la"u penambahan. +. !ecara keseluruhan &aktu pemboran dan biaya pemboran lebih kecil daripada cara konvensional. !emakin tipis lapisan produkti' dapat mempersulit pembuatan lubang horiontal karena dapat memperkecil batas penyimpangan lubang bor maka di sinilah dituntut ketelitian alat dan keterampilan untuk men"aga arah dan kemiringan sesuai dengan target rencana pemboran, hal ini telah dapat diatasi oleh teknologi MWD.
3.0.+. Measurement 4hile *rilling -M4*
Measurement While Drilling (MWD) merupakan suatu temuan baru di bidang teknologi pemboran, khususnya dalam pengontrolan arah dan kemiringan lubang bor. Peralatan MWD ini lebih canggih dibandingkan dengan peralatan survey konvensional seperti single shot dan multi shot karena dapat mengetahui orientasi drill string di dalam lubang bor dan mengidenti'ikasi parameter parameter ba&ah permukaan lainnya selama operasi pemboran berlangsung.
Measurement While Drilling ( MWD) adalah suatu sistem pengukuran data lubang bor yang diletakan didekat pahat dan mengirimkan data tersebut ke permukaan secara langsung (real time ) ketika proses pengeboran sedang berlangsung. Media pengiriman yang paling umum digunakan adalah telemetri pulsa lumpur (mud pulse telemetry ) dimana kolom 'luida lumpur yang mengalir dimodulasikan (diatur) secara periodik oleh beberapa peralatan mekanis pada susunan rangkaian ba&ah lubang bor ( downhole assem(ly). Pulsapulsa tekanan
intermitten yang dihasilkan dikirimkan dari rangkaian valve (katup) ba&ah lubang menu"u permukaan sumur pada kecepatan mendekati kecepatan suara dimana pulsapulsa tersebut dirasakan atau dideteksi oleh suatu pressure transducer yang dipasang pada stand pipe.
>
ambar -.47. !kematik !istem MWD 2) 9ransducer tersebut akan mengubah pulsapulsa lumpur men"adi sinyal sinyal listrik (elektrik) dan kemudian dikirimkan ke komputer permukaan. 0omputer akan memecahkan kode yang diterima dan menampilkan in'ormasi yang dikirimkan tersebut (ambar -.4+.). 3.0.+.1. Penea*an M4*
0emampuan untuk mendeteksi apa yang sedang ter"adi pada pahat ( drill
(it) seperti kondisi sesungguhnya akan meningkatkan kee'ekti'an biaya pemboran. MWD dikembangkan karena adanya kebutuhan untuk mendapatkan data secara dini pada lokasi sumur ( wellsite) ketika pemboran sedang berlangsung. Peralatanperalatan MWD pada a&alnya hanya memonitor operasi pemboran berarah berdasarkan suatu dasar &aktu dini ( real time (asis ). Pada de&asa ini, kemampuan MWD telah diperluas untuk mencakup kemampuan menilai 'ormasi (formation logging) dan "uga meningkatkan e'isiensi pemboran. =perator menggunakan
MWD untuk melakukan pengukuran dan
mengontrol arah dengan baik tanpa memakan &aktu dan menggunakan survey
wireline single shots konvensional yang mahal. %ata yang dibutuhkan untuk menghitung penyimpangan lintasan ( deviasi) dan arah ( azimuth) secara otomatis
>9
diambil dan dikirimkan setiap saat aliran lumpur ber"alan, seperti pada saat setelah menyambung rangkaian drill pipe. !uatu keuntungan yang "elas dari pemakaian sistem MWD berarah adalah kemampuan untuk secara cepat mendeteksi setiap perubahan dari lintasan berarah lubang bor akibat adanya perubahan pada WO/ atau
R.M. Variasi yang
berlebihan pada deviasi lubang bor atau azimuth sangat kecil kemungkinannya untuk tidak dipantau. Pengambilan sampel yang sering dari data berarah "uga dirasakan sangat membantu di dalam mengevaluasi seberapa e'ekti' pahat mampu untuk mengebor 'ormasi. !alah satu aplikasi sistem MWD berarah yang paling umum adalah untuk mengarahkan (mengorientasi) down hole motor atau rangkaian (ent su( ketika akan melakukan perubahan arah lintasan lubang bor. !ensorsensor yang dipasang tepat di atas (ent su(, melakukan pengukuranpengukuran ketika pahat mengebor pada dasar lubang, memberikan masukan in'ormasi bagi directional driller mengenai besarnya beban torsi yang dialami drill string dengan down hole motor yang dipakai. !istem MWD untuk evaluasi 'ormasi memakai sensorsensor sinar gamma dan resis tivitas pada /H- untuk mengirimkan data yang berhubungan dengan lithologi dan si'atsi'at reservoir. Peralatanperalatan ini memungkinkan logging (pendataan) lubang bor sebelum ter"adi invasi 'ormasi yang signi'ikan, pembesaran lubang bor atau terbentuknya mud)ca,e. Pada beberapa kasus, kecepatan pengambilan datadata dari alat ini menghasilkan resolusi lapisan 'ormasi yang lebih baik daripada memakai wireline log conventional. !ensorsensor evaluasi 'ormasi MWD mampu menyediakan datadata (log) ketika sedang melakukan pemboran lubang berarah yang memiliki sudut kemiringan lintasan tinggi dimana tidak mungkin dilakuka n dengan memakai
wireline log. MWD log tidak sepenuhnya untuk menggantikan posisi wireline log! 6'isiensi pemboran sistem MWD meliputi sensorsensor untuk
WO/, 9O/
(tor@ue)on)(it), motor R.M dan sensor untuk pemakaian bit. Pada sumur miring dan lubang vertikal sangat sukar untuk memperkirakan beban aktual yang diberikan pada pahat, disini kembali kita menemukan suatu aplikasi dari pemakaian MWD. !uatu penurunan dari la"u pemboran ( RO.) dapat disebabkan
>-
oleh se"umlah 'aktor yang ter"adi di dasar lubang bor, seperti beban
drag
(gesekan) antara komponenkomponen drill string dengan dinding lubang bor, bit
(ailling dan hidrolika yang tidak mencukupi. Pengukuranpengukuran WO/ dasar lubang bor dapat membantu dalam diagnosa atau penilaian permasalahan yang benar.
ambar -.4:. $erbagai 0on'igurasi !istem MWD #perry)sun 2) 3.0.+.%. &a#a 8an( da*a# d!uku o$e6 M4*
%ata yang diukur berupa data geologi dan data teknis lubang bor (tergantung dari susunan sensor yang dipasang pada peralatan ba&ah tanah), yang meliputi . :ormation Radioactive (Gamma ray) %iukur dengan bantuan ruggeddized scintillation detector setiap 9: detik pada pengeboran biasa dan +4 detik dengan down hole motor. 9. :ormation Resistivity (#hort 3ormal)
>4
%engan memasang electro short normal 7 inchi dan mengukur setiap 9: detik.
%! -nnular 9emperature !ensor yang dipasang dibag ian luar MWD akan mengukur suhu lumpur yang melalui sensor tersebut setiap +4 detik. 4. Downhole Weight On /it (DWO/) Mengukur gaya aksial yang ter"adi pada pahat. Hasil pengukuran dikirimkan setiap 9: detik dan dapat diperbandingkan dengan beban pahat dipermuka an (#urface Weight On /it E !O=$).
5! /ore hole Deviation>-zimuth 0emiringan dan arah lubang bor dapat diukur dengan sistem magnetometer dan accelerometer setiap saat selama aliran lumpur berlangsung. 8! 9ool :ace -ngle 5rah dari (ent)su( dapat diketahui dengan magnetometer dan accelerometer
3.0.+.3. E$emen9E$emen M4*
Pada prinsipnya elemenelemen MO% terdiri dari . 9ur(ine -lternator, ber'ungsi untuk menghasilkan daya ke sistem baterai. 9. Modulator, ber'ungsi untuk menggerakan sinyal ke bentuk (inner yang siap ditransmisikan. -. .ressure Velocity #u(, ber'ungsi mengirim atau mentransmisikan sinyal yang disebabkan oleh gangguan aliran 'luida dan membebaskan tekanan ke anulus. 4. Cummulatif #u(, merupakan alat pengaman di dalam collar terutama untuk melubangi screen, dapat mengatur atau membatasi sirkulasi dan dapat dipompa ke luar untuk sirkulasi. 0esemua elemen di atas ditempatkan pada drill pipe yang dibuat khusus dan ditempatkan sedekat mungkin dengan bit. 3.0.+.+. :en!s9 :en!s Pea$a#an M4*
Peralatan MWD berdasarkan atas 'ungsinya dibedakan men"adi dua "enis, yaitu
. 3enis MWD Rotary (Rotary Drilling Mode)
>+
Peralatan "enis ini dapat digunakan pada pengeboran biasa dan pengeboran dengan down hole motor tanpa diperlukan pengarahan lubang bor. %ari perekaman, alat ini akan menghasilkan data
:ormation radioactivity
:ormation resistivity
!uhu annulus (annular temperatur)
Torsi di pahat ( downhole tor@ue)
$eban pahat di dasar ( downhole weight on (it)
!udut kemiringan lubang ( hole deviation)
5rah lubang ( azimuth)
9. Peralatan "enis lain dipergunakan apabila pengarahan alat pembelok (deflection tool# tool face) harus dilakukan terus menerus. /ent)su( dipasang di atas down hole motor dan di ba&ah MWD. Pada penggunaan peralatan ini, rangkaian pengeboran tidak diputar untuk mencegah kesalahan pengarahan alat pembelok. /ekaman ini akan menghasilkan data
:ormation radioa,tif
Magnetic tool face angle
Gravity tool face angle
Downhole weight on (it
5rah lubang ( azimuth)
3.0.+.0. :en!s9:en!s S!s#em M4*
Terdapat tiga "enis sistem transimisi
MWD yang tersedia secara
konvensional, kesemuanya memakai kolom lumpur sebagai media pengiriman data ke permukaan sumur. . !istem Pulsa Positi' !istem ini memakai suatu katup "enis celup ( plunger type valve) yang sering merintangi atau menghalangi aliran lumpur sehingga menciptakan suatu pulsa tekanan transient positi'. 9. !istem Pulsa Degati' !istem ini menggunakan suatu katup yang sering melepaskan suatu porsi (bagian) aliran lumpur menu"u anulus lubang bor yang menghasilkan suatu transient pulsa tekanan negati'.
>7
-. !istem elombang 0ontinyu !istem ini memakai suatu rotor berlubang (slotted) yang berputar dan stator berlubang yang secara berlulangulang menganggu aliran lumpur sedikit mirip suatu katup yang berputar atau sirine. =perasi ini membangkitkan suatu 'luktuasi 'rekuensi rendah yang kontinyu pada tekanan pipa sebesar + A 9+ psi. Pemba&a gelombang kemudian dimodulasikan untuk menghantarkan in'ormasi tersebut ke permukaan sumur. 3.0.0. Ea$uas! Pembebanan Pada Ran(ka!an Bottom +ole ,ssemly -B+,
$eban yang ter"adi pada rangkaian drill string disebabkan oleh berat beban yang tergantung di ba&ah drill string, gesekan antara drill string dengan dinding lubang bor dan tekanan saat melakukan pemboran. $esarnya beban yang ter"adi tergantung dari dimensi peralatan ba&ah permukaan (/H-) yang dipakai, bentuk lintasan yang dibuat, "enis lumpur yang dipakai, dan karakteristik 'ormasi. !uatu desain rangkaian /H- yang mampu menangani beban aksial dan beban torsi dengan aman adalah sama pentingnya seperti mendesain rangkaian
/H- itu sendiri.
/'R yang tinggi dan bagian lubang horiontal yang pan"ang menghasilkan beban drag dan beban torsi yang cepat melampui batasan operasional pipa standar.
0ebutuhan untuk meneruskan beban aksial ke bit ( WO/) di bagian lubang horiontal sering menghasilk an beban kompresi pada HWD. dan D. (pada beberapa kasus)
0ebutuhan akan komponen drillstring yang lebih bera t pada bagian upper (vertikal) lubang bor untuk mengatasi e'ek aksial dari gesekan#'riksi ketika
tripping di dalam lubang bor dan untuk menyediakan WO/ yang cukup ketika sedang mengebor.
!uatu rangkaian /H- didesain untuk mampu mengatasi permasalaha n ini memerlukan kemampuan yang akurat untuk memperkirakan beban tension, torsi dan kompresi' di setiap titik sepan"ang rangkaian pipa bor. Pertimbangan yang paling signi'ikan dalam mendesain komponen
drillsteam untuk bagian lubang horiontal adalah rangkaian pipa yang mampu
>:
untuk meneruskan WO/ dengan aman dari susunan paling atas ( upper) rangkaian pipa hingga bagian lubang horiontal, sekaligus memperkecil beban keseluruhan rangkaian pipa dan beban drag yang lebih tinggi. Cntuk bagian lubang horiontal yang pendek ( short radius), HWD. umumnya merupakan pilihan yang optimum karena dirancang untuk menahan beban kompresi' dan mampu untuk meneruskan (transmit) beban aksial yang sangat tinggi tanpa ter"adi (uc,ling. 0etika lubang horiontal diperpan"ang, beratan HWD. mungkin dapat men"adi suatu pembatas pan"ang lubang bor karena beban drag keseluruhan drill
string meningkat ketika lubang horiontal diperpan"ang. Pada suatu titik, pemakaian %P standar haruslah dipertimbangkan sebagai cara untuk memperkecil beban pic,)up>drag keseluruhan. Cntuk lubang horiontal yang menerapkan 1O. dalam ( deep) dan (uild curve yang cukup kompak, dimungkinkan untuk memperkirakan beban torsi dan beban drag dengan memakai beberapa pendekatan yang cukup sederhana. 3.0.0.1. Beban Tos!
$eban torsi atau punt ir ter" adi karena putaran
drill string mendapat
perla&anan gaya (gaya reaksi) dari 'ormasi akibat persentuhan atau kontak. $esarnya beban torsi yang ter"adi pada rangkaian pemboran dipakai untuk menentukan besarnya daya yang akan disediakan untuk memutar rotary ta(le atau
top drive di permukaan. 0emampuan menahan punt iran pada bagian pipa paling tipis, tool 0oint dan kemampuan rotary ta(le atau top drive untuk memutar drill string men"adi pembatas dalam mendesain lintasan lubang bor yang diinginkan. Cntuk menghitung beban torsi#puntir yang dapat diterima oleh rangkaian pipa pada kondisi tensile atau tertarik adalah @.@>77: +4 9c 9 T E ;9 OD -9
@.+
..FF..FFFFFFFFFFFFF(4
7) 8 E :)
-9
OD
9
4D 9 FFFFFFF..FFFFFFFFFFFF..(4
>2
%imana T
E Torsi minimum minimum tension (tertarik), lb't
8
E Momen inersia polar, in4
=%
E %iameter luar, inch
8%
E %iameter dalam, inch
1
E 1ield strength minimum, psi
Tc
E $ eban tensile
5
E ?uas permukaan pipa, in9
ambar -.42. Model penyebab beban torsi dan beban drag 9@) Pada prinsipnya beban torsi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut TE
.ODt0.:c 94
..FFFFFFFFF..FFFFFFFFFFF..(4
2)
%imana T
E Torsi, lb't
E 0oe'isien 'raksi
E aya kontak lateral, lb#'t
=%t"
E %iameter luar tool "oint pipa, inch
Cntuk lubang melengku ng ( curve hole ), gaya kontak lateral dihitung dengan menggunakan persamaan
>>
9 9 : ./ : ./
@ .+
..FFFF..FFFFFF.(4
>)
%imana
E aya kontak lateral, lb#'t
<5
E $eban aksial (J beban tensile), lbs
$v
E Vertical build curve,@#@@ 't
$?
E ?ateral build curve, @#@@ 't E ($t9 A $v9)@.+
$t
E Total dogleg curvature, @#@@ 't
Om
E aya apung pada pipa, lb#'t
E !udut inklinasi, dera"at
$eban torsi dapat ditentukan dengan men"umlahkan keseluruhan beban torsi yang ter"adi di setiap segmen lubang bor. $erikut ini beberapa persamaan yang telah diturunkan untuk menghitung beban torsi yang timbul pada masing masing 'ase lubang bor. Torsi pada lubang lurus dapat diperkirakan dengan menggunakan persamaan berikut. Cntuk lubang bor#sumur miring (slant hole)
TE
OD.Wm ." . sin 94
.....FFFFFFFFFFFFFF.................(4
@)
Cntuk lubang bor hori ontal %engan asumsi sudut kemiringan >@@ dan 'aktor 'riksi ( E @.--) maka
OD .Wm ." THE )
:9
..FFFFFFFFFF..FFFFFFFF.........(4
@@
Torsi untuk memutar rangkaian pipa di (uild section >@ @, tergantung dari besaran gaya aksial pada 2OC. 0etika mengebor lubang horiontal menggunakan putaran (rotasi) dari permukaan, maka gaya aksial di 6=; E O=$.
Cntuk lubang melengkung atau pertambahan sudut ((uild section) Penentuan beban torsi#puntir pada bagian pertambahan sudut dapat menggunakan persamaan yang dikembangkan oleh Rudi Ru(iandini R!# yaitu dengan batasan batasan sebagai berikut
0 E O=$ A @.-- Om / FFFFFFFFFFFFFFFFF(49)
Cntuk 0 negati'
9/
OD.Wm.R :9
...FFFF..FFFFFFFFFFFFFFF(4
-)
Cntuk 0 positi'
9/
OD.Wm.R :9
OD
(WO/ @.--.Wm.R ) FFF.FFFFF.....(4
47
4)
%imana T
E Torsi 'riksi pada lubang miring, lb''t
TH
E Torsi 'riksi pada lubang horiontal, lb''t
T$
E Torsi 'riksi pada lubang pertambahan sudut, lb''t
=%
E %iameter luar tool "oint atau collar, inch
?
E Pan"ang pipa yang bersentuhan dengan dinding sumur, 't
E 0oe'isien 'riksi (diasumsikan @.--)
E !udut kemiringan, dera"at
O=$ E Oeight on $it, lb
@
0
E 0onstanta perhitungan, lb
Om
E $erat pipa dalam lumpur, lb#'t
/
E 3ari"ari bagian pertambahan sudut, 't E (+:-@#$C/)
3.0.0.%. Beban &a(
8dealnya pada pemboran vertikal, drill string yang digunakan tidak akan mengalami beban drag. Tetapi dengan adanya daerah lubang bor pertambahan sudut akan menyeb abkan drill string rebah dan menempel pada dinding lubang bor, sehingga menimbulkan beban drag yang arahnya berla&anan dengan arah gerak drill string. !emakin besar sudut kemiringan lubang bor maka beban drag akan semakin besar. $eban drag maksimum ter"adi pada saat lubang bor membentuk sudut >@ @ atau pada saat pemboran ke arah lubang horiontal. $eban drag yang timbul pada kondisi ini adalah sama dengan berat rangkaian pipa yang menempel di sepan"ang lubang horiontal setelah dikurangi gaya apung.
ambar -.4>. Model 9ensile dan Compressive Drag 9@)
@9
!emakin berat rangkaian pipa yang terletak pada dinding sumur maka semakin besar beban drag yang harus dihadapi. !ecara teknis beban drag yang besar sangat merugikan karena memberikan hoo, load yang tinggi saat hoisting
drill string dan tekanan yang tin ggi sangat lowering drill string . Cntuk itu diperlukan usahausaha untuk meminimalisasi 'riksi yang ter"adi. !alah satu cara adalah dengan mendesain lintasan lubang bor yang tepat agar daerah kontak antara drill string dengan dinding lubang bor minimal, atau dengan cara memperbaiki desain sistem lumpur sehingga diperoleh kemampuan pelumasan dan pengangkatan cutting yang baik sehingga terhindar dari kemungkinan ter"epitnya pipa. Toleransi maksimum beban drag yang ter"adi pada rangkaian pipa * tool
0oint dan peralatan penyambung lainnya adalah untuk menahan beban drag tersebut. !edangkan besarnya beban drag yang ter"adi akan menentukan besarnya daya yang harus disediakan di permukaan yang diperlukan untuk mengangkat, menurunkan, dan menahan rangkaian pipa.
$eban drag untuk lubang lurus %E
Om.?. .#in FFFFFFFFFFFFFFFFFF...(4+) -
$eban drag untuk lubang hori ontal DH
Wm." .....................................................................................(47) -
Penurunan rangkaian $H5 Pada saat penurunan pipa ke lubang bor (uild section, besarnya beban drag
dapat diperkirakan dengan menggunakan persamaan yang dikembangkan oleh
Rudi Ru(iandini R!#, yaitu 0 E <5 A @.9+.Om./ .FF..FFFFFFFFFFFFFFF(4:) <5
%H J O=$
Maka beban kompresi' drag yang ter"adi di segmen lubang (uild)up adalah
@-
$ila 0 negati' %$ E @[email protected]./ FFFFFFFFF..F.FFFFFFFFF(42)
$ila 0 positi' %$ E @.9+.Om./ J @.7> <5 .FFFFFFFFFFFFFFF.(4>)
Penarikan (hoisting) rangkaian /H- (pic,)up drag) Pada saat pena rikan pipa dari lubang bor (uild section , besarnya beban
drag dapat diperkirak an dengan menggunakan persamaan yang dikembangkan oleh Rudi Ru(iandini R!#, yaitu 0 E <5 A @.2+. Om./ .FFFFFFFFFFFFFF........F(49@) <5
%H
Maka beban tensile drag atau pickup drag pada segmen lubang pertambahan sudut adalah $ila 0 negati' D/
Wm.R .FFFFFFFF.....FFFFFFFFF..........(49) -
$ila 0 positi' D / E @.7>.<5 @.9+ Om./ FFFFFFFFFFFFFFF..(499)
%imana %
E $eban drag pada lubang miring, lb'
%H
E $eban drag pada lubang horiontal, lb'
%$
E $eban drag pada 'ase lubang bor build curve, lb'
Om
E $erat pipa dalam lumpur, lb'#'t
?
E Pan"ang pipa yang bersentuhan dengan dinding lubang bor, 't
E 0oe'isien 'riksi (diasumsikan @.--)
E !udut kemiringan, dera"at
<5
E $eban kompresi pada 6=;, lb
/
E 3ari"ari build curve, 't
@4
Hubunganhubungan ini dapat dipakai untuk mengestimasi besaran beban torsi dan beban drag bagi sebagian besar desain sumur horiontal. 0etika evaluasi tersebut digabung dengan suatu analisa gaya (uc,ling kritis (
/.<
M8T;H6? telah
menurunkan
persamaan
untuk
meramalkan
tertekuknya ((u,ling) pipa pada lubang miring. 8nti dasar dari persamaan adalah gaya gravitasi bumi menarik pipa kearah bagian ba&ah lubang yang cenderung mempertahankan kelurusan pipa dan beban pada bagian akhir pipa cenderung melengkungkan pipa. 5dapun persamaan yang dikembangkan adalah
/: (OD 9 4D 9 ) sin $? E .7: H OD
@.+
...............................................(49-)
%imana $? E $eban minimum penyebab tertekuknya pipa, (lbs) $< E aya apung, (Psi) Q
E !udut kemiringan lubang, (dera"at)
=% E %iameter lubang pipa,(inch) 8%
E %iameter dalam pipa,(inch)
H
E %iameter lubang (bukan ukuran bit), (inch)
$erikut ini merupakan persamaan lain yang dikembangkan untuk menentukan besar aLial load yang dapat menyebabkan pipa melengkung pada lubang lurus.
@+
4 R Wa (7+.+ Mw) sin <;E++@ ......................................................(4 DH Dt0 94) %imana
E MaL.5Lial load pada lubang vertikal (lb')
8
E5!
5s
E @ .:2+4 (=% 98%9)
8
E M omen 8nersia ,in
=%
E %iameter luar pipa, in
Oa
E $erat pipa diudara, lb'#'t
M& %H
E %ensitas ?umpur, ppg E %iameter lubang bor, in
%t"
E %iameter tool "oint, in
OD
9
4D 9
.7
4
$eban buckling adalah ge"ala tertekuknya rangkaian pipa akibat adanya pembebanan yang melebihi maksimumnya kompresi'nya. Cntuk itu perlu dianalisa beban kompresi' yang ter"adi pada rangkaian pipa selama operasi pemboran berlangsung guna menghindari penekukan rangkaian pipa. !aat lubang bor men"adi semakin miring dan horiontal, maka analisa mengenai gaya men"adi rumit (kompleks). $eban aksial kompresi' yang diberikan pada pipa bor dapat menghasilkan dua "enis tertekuknya pipa bor ( (uc,ling), yaitu
sinusoidal (ucling dan helical (uc,ling! #inusoidal (uc,ling adalah bentuk pertama dari tertekuknya pipa bor pada lubang bor, sedangkan helical (uc,ling ter"adi setelah sinusoidal buckling. !inusoidal buckling ter"adi "ika beban yang diberikan melebihi beban sinusoidal buckling (sinusoidal (uc,ling load). Terdapat beberapa hal yang perlu diketahui pada saat ter"ad i sinusoidal (uc,ling. $entuk sinusoidal hanya ter"adi pada bagian pipa dimana beban aksialnya melebihi sinusoidal (uc,ling kritis, sedangkan bagian pipa lainnya masih tetap dalam keadaan lurus. #inusoidal (uc,ling tidak membahayakan pipa bor dan mempunyai periode berbentuk gelombang sinus yang sangat pan"ang "ika dibandingkan dengan amplitudonya. ayagaya yang beker"a pada saat sinusoidal (uc,ling masih dalam batas elastik
@7
pipa bor. Titik a&al mulai terbentuknya sinusoidal buckling bukanlah batas masih mampunya pipa bor didorong lebih "auh ke dalam lubang bor. 3ika pemberian beban terus dilakukan, maka suatu saat akan melampui batas beban helical (uc,ling kritis sehingga akan ter"adi helical (uc,ling. $entuk
heli+ (spiral) hanya ter"adi pada bagian pipa bor dimana beban aksialnya melebihi helical (uc,ling
load! Helical (uc,ling "uga tidak membahayakan pipa bor.
$entuk heliL akan berganti arah untuk suatu periode yang lebih pendek daripada
simusoidal (uc,ling. Helical (uc,ling menyebabkan tambahan gaya kontak antara pipa bor dengan dinding lubang bor yang mengakibatkan peningkatan gaya gesek.
ambar -.+@. $uckling pada sumur Horiontal 9@) !etelah ter"adinya helical (uc,ling , beban yang diperlukan untuk mendorong pipa bor masuk ke bagian lubang horiontal meningkat dengan ta"am, sampai suatu saat pipa bor tidak mampu lagi didorong meskipun diberikan tambahan beban di permukaan ( slac, off). 0ondisi seperti ini disebut terkunci (loc,)up). Pada banyak kasus, tidak ter"adi sesuatu yang membahayakan pipa bor pada saat ter"adi loc,)up. Hanya pada suatu kasus tertentu, yaitu apabila beban yang diberikan melebihi ultimate strength dari pipa bor, maka pipa bor dapat
@:
putus. "oc,)up adalah batas penetrasi pipa bor pada sumur horiontal akibat 'riksi yang semakin meningkat sehingga pipa bor akan berhenti bergerak (terkunci). !emua "enis buckling sangat sensiti' terhadap ukuran lubang bor relati' terhadap ukuran pipa bor dan 'riksi antar pipa bor dengan lubang
ambar -.+. #inusoidal dan Helical /uc,ling 2) 3.0.0.+. Beban Tens!on
Tension yang ter"adi pada drill string pada dasarnya disebabkan oleh beban pipa yang berada di ba&ahnya. $esarnya beban tension bertambah dari mulai titik netral hingga mencapai maksimal pada drill pipe paling atas. $esarnya beban tension yang ter"adi harus dievaluasi dengan cermat hingga dapat ditentukan grade atau kualitas pipa yang sesuai untuk suatu desain /H-. $eban tension yang melampui kekuatan tarik dari pipa akan mengakibatkan pipa dapat putus. $erikut ini adalah cara memperkirakan besarnya beban tension yang ter"adi pada drill string ke dalam beberapa segmen. !emakin pendek segmen, akan menghasilkan hasil perhitungan yang semakin tepat. Persamaan yang dipakai adalah
persamaan
yang
dikembangkan
oleh
C!-!
?ohancssi, .
%alam
memperkirakan beban tension pada drill string dibutuhkan data survey arah dan kemiringan, deskripsi drill string, dan besarnya koe'isien 'riksi antara pipa dengan dinding lubang bor.
@2
Perhitungan dia&ali dari bagian paling ba&ah dari drill string dan secara bertahap hingga ke permukaan. Masingmasing segmen drill string memberikan tambahan beban aksial dan torsi pada segmen di atasnya sehingga perhitungan dilakukan secara kumulati ' hingga ke titik teratas dari drill string. $esarnya gaya normal dapat ditentukan dengan memakai persamaan berikut
!edangkan pertambahan beban tension yang diberikan oleh setiap segmen dihitung dengan persamaan )
dan pertambahan beban torsi adalah M E :n r FFFFFFFFFFFFFFFFFFFF..(4-@)
dimana
E aya normal yang beker"a pada elemen pipa, lb'
E aya tension aksial pada u"ung ba&ah setiap segmen, lb'
E Peningkatan tension pada elemen pipa, lb'
O
E $erat drill string dalam lumpur, lb' E Perbedaan sudut aimuth pada setiap pan"ang elemen pipa, @
E Perbedaan sudut aimuth pada setiap pan"ang elemen pipa, @
E !udut inklinasi ratarata dari segmen pipa, @
E 0oe'isien 'riksi
M
E Peningkatan torsi pada setiap segmen elemen pipa, 'tlb'
r
E 3ari"ari segmen pipa (=%, inch#9), 't
Tanda positi' dipak ai saat penarikan drill string , karena arah penarikan mela&an arah gerakan drill string sehingga beban tension membesar, sedangkan tanda negati' diterapkan saat menurunkan drill string. Cntuk mendapatkan
tension maksimum pada bagian paling atas drill pipe , maka harga kumulati'
@>
tension yang dihitung dengan persamaan di atas, harus ditambahkan lagi dengan beban yang tergantung dari permukaan hingga 0=P, yaitu
%imana %0=P E kedalaman 0=P, 't
3.0.2. Peen,anaan *rill String
$anyak 'aktor yang harus diperhatikan dalam perencanaan drill string terutama berkaitan dengan adanya beban dan tekanan yang harus ditanggung oleh
drill string . Pada kenyataannya banyak sekali beban yang harus ditanggu ng drill pipe, baik yang berkaitan dengan 'ungsinya maupun beban yang timbul tibaAtiba karena suatu kondisi tertentu. $eban tersebut antar a lain collapse* (ursting, dan dogleg! $eban collapse diakibatkan oleh tekanan luar pipa yang sangat besar. $agian ba&ah pipa akan mengalami beban terbesar akibat tekanan ini.
/ursting
adalah tekanan yang diakibatkan oleh tekanan didalam pipa. !ecara umum
dog
leg dapat dikategorikan men"adi dua yaitu Gradual and "ong Dog "eg dan -(urt Dog "eg. Pada gradual and long dog leg , perubahan sudut yang ter"adi adalah perlahanAlahan sehingga bentuk lubang melengkung, sedangkan pada a(urt dog
leg perubahan sudut yang ter"adi adalah tibaAtiba. %alam pendesainan kurva lengkungan, bagian pertambahan sudut diusahakan agar besarnya dapat memperkecil kemungkinan menempelnya pipa pada dinding sehingga dapat menurunkan beban drag dan torsi. $erikut ini adalah persamaan yang dapat dipergunakan untuk menentukan besarnya (uild rate yang harus dilakukan sehingga tidak ter"adi kontak antar pipa dengan dinding sumur.
@
%epth
;ollapse load suplied by annular mud
Pressure
ambar -.+9. $eban Collapse Pada Drill #tring:)
%epth
!ur'ace ;asing
Pressure ambar -.+-. $eban /ursting %ikontrol Tekanan Permukaan:)
$
9R E 3 ? Tan (+:.- ? ) ? 43 43
FFFFFFF....FFFFFF..(4
49)
%imana $
E Ma+! /uild rate yang dapat dilakukan (@#@@ 't)
/
E /adial clearance tool "oint dengan pipa (in)
?
E Pan"ang "oint pipa (in)
(68) @,+ :
3
E
6
E Modulus 1oung (-@ L @ 7) untuk $a"a
8
E M oment 8nersia pipa (in 4) E 5s
(=% 9 8% 9 ) .7
5s
E ?uas penampang pipa (in 9)
<
E $eban kompresi pada pipa (lbs)
=%
E %iameter luas pipa (in)
8%
E %iameter dalam pipa (in)
=%T3 E %iameter luar total "oint (in)
!ehingga ada load maksimum yang dii"inkan pada pipa yang sudah tertekuk dalam lubang vertikal, yang dapat dihitung dengan menggunakan
<
8 Oa (7+,+ MO) E > +: %h %t"
@.+
FFFFFFFF...FFFFF..(4
4-)
%engan <
E $eban maksimum pada lubang vertikal, lbs
8
E Moment inersia pipa, in4 E
5s (=% 9 8% 9 ) .7
=%
E %iameter luar pipa, in
8%
E %iameter dalam pipa, in
Oa
E $erat pipa di udara, lb#'t
MO
E %esitas lumpur yang digunakan, ppg
%h
E %iameter lubang pemboran, in
%t"
E %iameter tool 0oint, in
9
ambar -.+4.
.ipe /ody Contact:)
3.0.2.1. *rill String &a! ; < /OP
!usunan rangkaian drill string yang umum digunakan untuk membor bagian vertikal yaitu dari permukaan sampai sebelum titik belok (1O.) adalah $it A %; A %P F.. dst. 5pabila 'ormasi yang dibor lunak, maka dian"urkan halhal di ba&ah ini a. O=$ rendah b. /PM tinggi c. /PM dan /at e pemompaan dinaikkan sehingga sirkulasi lumpur lebih cepat 3.0.2.%. *rill String Ta6a* Build U! Curve
/angkaian drill string yang umum digunakan untuk pembentukan sudut adalah /it A Dyn a Dri ll A /ent #u ( A 1MC A DC A HWD. A D. )
F.dst.
!edangkan penempatan sta(ilizer harus selalu ditempatkan di dekat bit. 5danya beban pada bit menyebabkan bagian drill colar di atas sta(ilizer membelok dengan kemiringan tertentu. /uild 'p Rate ini sangat tergantung kepada O=$, posisi sta(ilizer dan ukuran drill collar. /angkaian drill string yang umumnya digunakan pada (uild up section ini adalah 5. Tipe ?ong /adius !istem
-
/it A #ta( A /ent #u( A MWD .ulser Collar A Moleshoe #u( A 3on Magnetic A 1MC A #ta( ) F..dst $. Tipe Medium /adius !istem
/it A /ent #u(>/ent Housing A #ta( A MWD A C#D. A #piral DC A HWD. A D. ) F.. dst. ;. Tipe !hort /adius !istem
/it A #ta( /earing -ss A Dou(le 9ilted ' ?oint Housing A Motor #ection A /ypass valve A Orientation>latchdown #u( ) F. dst. %. Tipe Cltra !hort /adius !istem
/it A #ealed 9rust /earing -ss A #ta( A "ower 9ilt #u( A 'pper 9ilt #u( -ss A .ower #ection "ow* Medium or Hight #peed A Dump #u( A #ta( A #hort :le+ 3MDC A ?ars A Cross Over #u( A WHD. A D. ) F dst. Cntuk perubahan sudut (uild up yang besar, maka dian"urkan halhal di ba&ah ini a. WO/ tinggi b. Ckuran Monel Drill Collar kecil c. R.M dan rate pemompaan kecil apabila 'ormasi lunak !edangkan untuk perubahan sudut (uild up yang kecil, dian"urkan halhal sebagai berikut
a! WO/ kecil (! Ckuran Monel Drill Collar besar c! Tematkan sta(ilizer pada puncak Monel drill collar d! Tambahkan "arak bit dengan sta(ilizer e! Tambahkan R.M dan /ate pemimpaan pada 'ormasi lunak 3.0.2.3. *rill String un#uk ba(!an tangent
Pada kasus ini sangat sukar menentukan tangent drill string yang dapat sekaligus mengatur atau mempertahankan kemiringan dan arah lubang bor. Cmumnya persoalan yang terbesar adalah di dalam mengontrol sudut arah, sedang mengontrol sudut kemiringan lebih mudah. Cmumnya tangen section ini dibor dengan sistim rotary karena akan men ghemat biaya. Drill string yang umum digunakan adalah sebagai berikut /it A #ta(ilized #traight -ssem(ly 6'nder
Gauge #ta(7A:le+ D. A D. )B dst.
4
3.0.2.+. *rill String Pada Ba(!an Ho!"on#a$
Drill string yang digunakan pada bagian horiontal umum digunakan adalah . Tipe ?ong /adius !istem
/it)#tring #ta()1MC)#tring #ta()MWD)#tring #ta()HWD.)D.)Bdst 9. Tipe Medium, !hort, dan Cltra !hort /adius !istem.
/it)4ntegral /lade #ta()/ent #u() 4ntegral /lade #ta()C#D.)#piral D.) HWD.)D.)Bdst.
3.2. Monitoring dan Survey
Monitoring diperlukan untuk mengetahui ketepatan dari peralatan pengeboran sesuai dengan perencanaan lintasan yang telah dibuat sebelumnya. %engan demikian akan diketahui bila ter"adi penyimpangan arah dan hal ini bisa ter"adi dimungkinkan koreksi sehingga lintasan tetap ter"aga. 3.2.1. Pea$a#an Survey
!elama operasi pemboran setiap telah dicapai titiktitik dikedalaman tertentu kita mengukur sudut kemiringan dan sudut arah lubang bor. %ari pengukuran ini dapat diketahui penyimpangan sudut dari sasaran yang direncanakan sehingga dari setiap titik pengukuran ini kita dapat mengoreksi penyimpangan dan mengarahkan kembali kesasaran semula. 5lat survey ini terbagi atas dua macam, yaitu
a2 Single Shot Merupakan peralatan survey yang hanya dapat mencatat sekali dalam sekali pengukuran ke dalam, prinsip ker"anya sama dengan peralatan multi shot.
2 Multi S hot Peralatan ini dapat mencatat berkalikali selama sekali pengukuran. Prinsip ker"anya adalah sebagai berikut. !ebuah kompas dan unit pencatat sudut yang berbentuk cakram dipotret bersamasama oleh sebuah kamera. Hasil pemotretan ini menghasilkan penyimpangan dari vertikal, karena adanya 'luida yang bebas bergerak, sedang arah dicatat pada unit pencatat (terdiri dari macam @ A 9 @, @ A 9@@, dan + A >@@).
+
ambar -.++. ;ontoh 5lat !urvey dan Prinsip 0er"anya 9@)
ambar -.+7. ;ara pembacaan hasil pengukuran alat survey 3.2.%. Me#ode Sue8
9@)
!etelah drilling planning dibuat dan telah dilaksanakan maka dalam pengoperasiannya setiap kedalaman tertentu dilakukan pengukuran sudut kemiringan dan arah lubang bor. $ila titiktitik survey tersebut ter"adi penyimpangan maka lubang bor diarahkan kembali ke arah yang telah ditetapkan. $eberapa metode yang dapat menentukan koordinat titik survey tersebut. %alam perhitungannya didasarkan
7
pengukuran ke dalam sumur, perubahan sudut arah dicatat oleh alat survey. Metodemetode perhitungan tersebut adalah
&2 Metode "angensial Prinsip dari metode ini adalah menggunakan sudut in,linasi dan azimuth dari titik a&al interval untuk menghitung vertical depth, daparture dan posisi.
ambar -.+:. Tangential Methode 9@) '2 Metode Bala nced "angential Me thod Metode ini membagi dua interval dimana untuk bagian atas interval digunakan sudut in,linasi dan azimuth pada titik a&al interval dan untuk bagian ba&ah interval digunakan sudut in,linasi dan azimuth pada ititk akhir interval.
:
ambar -.+2. /alanced 9angential Method 9@)
(2 Metode ,n gle ,veraging Prinsip dari metode ini adalah menggunakan ratarata sudut in,linasi dan ratarata sudut azimuth dalam menghitung vertical depth , departure dan posisi.
)2 Metode Radius of Curvature Metode ini menganggap bah&a lintasan yang melalui dua stasiun berbentuk kurva yang mempengaruhi radius of curvature tertentu.
52 Metode Minimum of Curvature Persamaan ini hampir sama dengan persamaan pada metode balanced tangential, kecuali datadata surveynya dikalikan dengan /'.
62 Metode Mercury Metode ini merupakan perbaikan dari metod balanced tangential dengan memasukan 'aktor'aktor koreksi pan"ang dari alat survey yang dipergunakan.
