teknik pemboran tahap 4

TAHAP IV SISTEM PEMUTAR ( ROTATING SYSTEM )

4.1  DASAR TEORI

Fungsi utama system pemutar pada operasi pemboran adalah untuk memutar rangkaian pipa bor dan memberikan beratan diatas pahat member lubang. Sistem pemutar terdiri dari tiga sub-komponen:

1. Peralatan putar (rotary assembly)
2. Rangkaian pipa bor
3. Mata bor

Peralatan putar berfungsi untuk:

• Memutar rangkaian pipa bor selama operasi pemboran berlangsung
• Menggantungkan rangkaian pipa bor yaitu dengan slip yang dipasang (dimasukkan) pada rotary table ketika disambung atau melepas bagian-bagian drill pipe.

Rangkaian pipa bor menghubungkan antara swivel dan mata bor berfungsi untuk :

§  Menarik-turunkan mata bor

§  Memberikan beban diatas pahat untuk penembusan (penetration)

§  Meneruskan putaran ke mata bor dan

§  Menyalurkan fluida pemboran yang bertekanan ke mata bor

Mata bor merupakan peralatan yang langsung menyentuh formasi, berfungsi untuk menghancurkan dan menembus formasi.

4.1.1. Peralatan Putar (Rotary Assembly)

      Peralatan putar ditempatkan pada lantai bor di bawah crown block diatas lubang, peralatan putar terdiri dari :

1. Meja putar (rotary table)
2. Master bushing
3. Dua alat penting yaitu, kelly bushing (digunakan untuk memutar rangkaian pipa bor) dan rotary slip (dgunakan untuk menggantungkan rangkaian pipa bor). Kunci utamanya adalah meja putar.

Meja putar, master bushing dan kelly bushing digunakan bersama-sama untuk memutar rangkaian pipa bor. Meja putar, master bushing dan rotary table digunakan untuk menggantung rangkaian pipa bor di dalam lubang pada saat menyambung/melepas section drillpipe dengan bantuan “make-up and break-out tongs”.

4.1.1.1 Meja Putar

Meja putar berfungsi untuk:

1. Meneruskan gaya putar dari drawwork ke rangkaian pipa bor melalui Kelly bushing dan Kelly.
2. Menahan pipa bor dalam lubang pada saat penyambungan atau pelepasan pipa bor dilakukan. Kecepatan meja putar dapat diatur oleh seorang driller man dengan beberapa handle yang ada di drawwork.

Hubungan rotary table dengan prime mover ada dua macam:

1. Hubungan dengan rantai ke drawwork.
2. Hubungan langsung ke prime mover.

4.1.1.2   Master Bushing

Master bushing merupakan alat yang dapat dilepas dari rotary table. Fungsinya untuk meneruskan putaran rotary table ke Kelly bushing. Master bushing berfungsi sebagai dudukan (penempatan) Kelly bushing atau rotary slip.

4.1.1.3   Kelly Bushing

Kelly bushing selama operasi pemboran berlangsung berfungsi untuk meneruskan putaran dari rotary table ke rangkaian pipa bor.

4.1.1.4   Rotary Slips

Jika rotary slip dimasukkan ke dalam master bushing, maka rotary slip akan berfungsi sebagai penggantung rangkaian pipa bor pada saat dilakukan penyambungan atau pelepasan section rangkaian pipa bor.

4.1.2   Rangkaian Pipa Bor

4.1.2.1   Swivel

            Swivel adalah ujun teratas rangkaian pipa bor, yang berfungsi untuk :

• Memberikan kebebasan kepada rangkaian pipa bor untuk berputar dimana swivelnya sendiri tidak ikut berputar.
• Memberikan perpaduan gerak vertical dengan gerak berputar dapat bekerja bersama-sama.
• Sebagai penghubung antara rotary hose (pipa karet) dengan Kelly sehingga memungkinkan lumpur bor untuk sirkulasi tanpa mengalami kebocoran.

           Bagian-bagian dari swivel terdiri dari :

1.      Bail : bagian atas dari swivel yang berfungsi sebagai penggantung swivel pada hook di bawah travelling block

2.      Goosneck : merupakan pipa yang berbentuk seperti huruf “U” yang terletak di bagian atas dari swivel, berfungsi untuk menghubungkan rotary hose dengan swivel

3.      Washpipe assembly (internal) terletak pada bagian atas swivel bannet yang berfungsi untuk menghubungkan rotary hose (dari goosneck) dengan rotating swivel stem. Washpipe assembly dapat diambil dari swivel untuk dibersihkan.

4.      Bonnet : merupakan metal yang berfungsi sebagai pelindung washpipe assembly

5.      Houshing : merupakan suatu baja yang berfungsi sebagai pelindung washpipe dan sebagai rumah rotating stem assemblies

6.      Rotating swivel stem : merupakan poros perputaran pada swivel

7.      pin : merupakan ulir pada bagian atas dari kelly cock.

  

4.1.2.2. Kelly

Kelly merupakan rangkaian pipa bor yang paling atas dimana bentuk irisan luarnya dapat berbentuk segi tiga, segi empat, segi enam. Kelly ini dimasukkan ke dalam kelly bushing.

Kelly bushing berfungsi untuk meneruskan gaya putar (torsi) dari meja putar ke kelly dan selanjutnya keseluruh rangkaian pipa bor. Selama kelly ini tidak dipergunakan (dilepas) misal pada waktu mencabut string, maka kelly ini dimasukkan ke dalam rathole yang terdapat di lantai bor. Dalam keadaan ini kelly bushing selalu ikut terbawa demikian pula swivelnya.

4.1.2.3    Upper Kelly Cock

Merupakan suatu valve yang dipasang diantara swivel dan kelly. Fungsi utamanya (pada saat tertutup) adalah untuk menjaga agar tidak terjadi tekanan dari lubang bor yang bertekanan tinggi.

4.1.2.4   Lower Kelly Cock (Mud Silver Valve)

Mempunyai valve otomatis atau manual berfungsi untuk menahan cairan pemboran dalam kelly pada saat dilakukan penyambungan.

4.1.2.5.   Drill Pipe

Drillpipe merupakan bagian rangkaian pipa bor yan terpanjang, artinya jumlahnya paling banyak dalam satu rangkaian pipa bor untuk mencapai kedalaman lubang bor yang diinginkan. Fungsi utama drillpipe adalah untuk :

-          menghubungkan kelly dengan drillcollar dan mata bor di atas lubang bor

-          memberikan rangkaian panjang pipa bor, sehingga dapat menembus formasi yang lebih dalam

-          memungkinkan naik turunnya mata bor

-          meneruskan putaran dari meja putar ke meja bor

-          meneruskan aliran lumpur bor dari swivel ke mata bor

4.1.2.6    Penyambung Drill Pipe

Setiap section atau joint drillpipe standart mempunyai tiga bagian pokok,

yaitu : tube (pipe), dan tool joint pada kedua ujungnya. Tool joint terdiri dari dua jenis :

1. Pin connection : tool joint pada bagian bawah drillpipe (DP) dimana ulir dibuat pada bagian luar, disebut “PIN”
2. Box connection : tool joint pada bagian atas drill pipe (DP) dimana ulir dibuat pada bagian dalam, disebut “BOX”

4.1.2.7   Karakteristik Drill Pipe

a)      Tipe utama drill pipe, ada 2 macam :

1.      Standart drill pipe : digunakan dari permukaan sampai pada top drill collar. Pada umumnya drill pipe diikuti drill collar di atas mata bor (bit).

2.      Heavy weight drill pipe : digunakan pada kondisi khusus, yaitu pada waktu terjadi down hole problem seperti pipa terjepit, dan sebagainya.

b)      Ukuran dan panjang :

1.      Range 18’ – 22’ à jarang dijumpai

2.      Range 27’ – 30’

3.      Range 39’ – 45’

c)      Drillpipe joint biasanya disambung atau dilepasdari section pipa bor. Section ini disebut “stand’. Jumlah joint dalam satu stand ditentukan oleh tinggi menara dan ring drill pipe yang digunakan.

d)     Penyimpanan drill pipe : drill pipe disimpan bila tidak digunakan pada dua rak pipe didekat rig. Rig storage bisa dilepas dari rangkaian pipa bor, drill pipe joint ditempatkan (disandarkan) pada rak pipa di sisi menara. Near Rig storage drill pipe joint ditempatkan pada rak yang terletak di seberang rig.

4.1.2.8.   Drill Collar

Drillcollar berbentuk seperti DP, tetapi diameter dalamnya lebih kecil dan diameter luarnya sama dengan diameter luar “tooljoint” DP. Jadi dindingnya lebih tebal daripada DP.

Drill Collar ditempatkan pada rangkaian pipa bor bagian bawah diatas mata bor. Fungsi utama dari Drill Colar :

• Sebagai pemberat (wight on bit = WOB), sehingga rangkaian pipa bor dalam keadaan tetap tegang pada saat pemboran berlangsung, sehingga tidak terjadi pembelokkan lubang.
• Membuat agar putaran rangkaian pipa bor stabil
• Memperkuat bagian bawah dari rangkaian pipa bor agar mampu menahan puntiran

Dengan demikian diharapkan akan berjalan dengan laju yang besar, lubang bor lurus dan kerusakan DP kecil.

4.1.2.8.1  Karakteristik Drill Collar

1. Perbedaan antara drillpipe dengan drillcollar :

Perbedaan pokok antara drillpipe dengan drillcollar adalah ukuran, berat dan strength. Pada gambar terlihat drillcollar tidak mempunyai tool joint,karena drillcollar dindingnya tebal sehingga ulir cukup dibuat pada dindingnya sendiri.

2. standart drillcollar parts
3. ukuran drillcollar :
1. biasanya mempunyai panjang 30 ft atau kurang
2. tebal dindingnya 3 ½ inch atau lebih
3. berat lebih dari 3 tons
4. di bawah batang bor dapat dipakai 2 – 60 drillcollar

4.1.2.8.2  Jenis-Jenis Drill Collar

1. Standart drillcollar mempunyai permukaan yang halus dengan box connection terletak pada tiap top dan pin connection terletak pada bottom
2. Spiraled drillcolar mempunyai permukaan beralur seperti spiral, digunakan pada kondisi khusus untuk mencegah terjadinya differential wall sticking.
3. Zipped drillcollar permukaannya terdapat ceruk (lekukan) yaitu pada bagian ujung atas drillcollar. Digunakan untuk menjaga keseimbangan.

4.1.2.9   Mata Bor (Bit)

Mata bor merupakan peralatan yang langsung menyentuh formasi, berfungsi untuk menghancurkan dan menembus formasi, dengan cara memberi beban pada mata bor.

Bagian – bagian penting dari mata bor :

-          shank: merupakan suatu alur (threaded pin), dimasukkan ke dalam box  connection pada bottom collar atau bit sub di bawah collar.

-          Bit lugs : merupakan peralatan yang berfungsi untuk dudukan poros dan cones.

-          Cones : merupakan roda-roda bergigi (gerinda) yang berputar pada mata bor.

-          Fluid passageway (jets) : merupakan nozzle yang terdapat pada bottom untuk menyemprotkan lumpur bor langsung ke formasi.

Jenis-jenis mata bor :

4.1.2.9.1  Drag Bit

Drag bit ini tidak mempunyai roda-roda yang dapat bergerak dan membor dengan gaya keruk dari blandenya. Pada masa yang lampau, biasanya untuk pemboran permukaan (spud in) dilakukan dengan bit ini, tetapi dewasa ini telah digeser oleh roller- cone bit. Letak jet nozzle pada drag bit ini dirancang agar supaya lumpur yang keluar dari rangkaian pipa bor langsung menyemprot blandernya, hal ini dimaksudkan agar blandenya tetap bersih pada waktu mengebor. Drag bit biasanya digunakan untuk membor formasi-formasi lunak dan plastik (lengket). Blande drag bit dibuat dari macam-macam baja paduan dan pada bagian muka (faced) yang keras umumnya diperkuat dengan tungsten carbide. Persoalan-persoalan yang timbul dalam penggunaan drag bit adalah :

-    lubang bengkok

-    lubang berdiameter kurang dari yang diminta (undergauge)

-    balling (dilapisi padatan) pada pemboran formasi shale

Lubang bengkok dapat dikurangi dengan pemakaian drill collar, sedang undergauge dapat dikurangi dengan membuat otomatis pada nozzle, dimana bila bitnya rusak, nozzle bertumpu pada lubang dan tertutup secara otomatis, sehingga menaikkan tekanan pompa dipermukaan. Balling dapat dikurangi dengan menggunakan jet nozzle pada balandenya.

4.1.2.9.2        Roller-Cone (Rock Bit)

Roller-Cone adalah bit yang mempunyai kerucut (cone) yang dapat berputar untuk menghancurkan batuan. Bit ini pertama kali didesain oleh howard R. Houghes (1909) dan hingga sekarang banyak dilakukan untuk pemboran di lapangan minyak. Pada masing-masing terdapat gigi-gigi. Jika diperhatikan secara seksama maka bentuk gigi tersebut untuk setiap bit berbeda. Gigi yang panjang dan jarang letaknya atau sedikit jumlahnya digunakan untuk formasi batuan lunak. Sedang gigi-gigi yang pendek dan rapat letaknya adalah digunakan untuk formasi medium hard atau hard (keras).

Umumnya jumlah conner pada setiap bit adalah tiga, setiap cones mempunyai sumbu yang berbeda, setiap asnya berpotongan pada satu titik. Panjang jarak gigi-gigi serta pola dari bit dibuat untuk memperoleh laju pemboran yang tertinggi dengan minimum pengaruh balling pada gigi-gigi tersebut.

Roller cone bit ada dua macam :

a.       Steel tooth bit (Milled tooth bit)

Merupakan satu diantara jenis mata bor (bit) yang paling banyak dipakai, dikenal dari gigi-gigi pemotongnya yang dibentuk dengan jalan menggiling/memotong conenya, sehingga menjadi gigi.

b.      Insert bit (Tungsten carbite bit)

Gigi-gigi dibuat dari karbit tungsten yang tahan keausan. Biasanya mata bor jenis ini digunakan untuk menembus lapisan yang paling keras atau paling abrasif.

4.1.2.9.3        Diamond Bit

Pengeboran dengan diamond bit ini sifatnya bukan penggalian (pengerukan) dengan gigi berputar), tetapi diamond bit ini membor batuan berdasarkan penggoresan dari butir-butir intan yang dipasang pada matrix besi (carbite) sehingga menghasilkan laju pemboran yang relatif lambat. Kontak langsung antara intan-intan dengan formasi menyebabkan kerusakan yang cepat karena panas yang ditimbulkan. Pemakaian intan dipertimbangkan karena intan merupakan zat padat yang sampai sekarang dianggap paling keras dan abrasif. Pada prakteknya diamond bit jarang/tidak selalu digunakan di lapangan. Keistimewaan dari diamond bit ini adalah mempunyai umur pemakaian yang relatif panjang (awet) sehingga mengurangi frekuensi roundtrip, dengan demikian biaya pemboran dapat biperkecil.

4.2. DESKRIPSI ALAT

4.2.1. Rotary Table

-   Fungsi                      :     meneruskan gaya putar dari drawwork kerangkaian pipa bor     melalui kelly bushing dan.

- Mekanisme kerja  : Rotary Table mendapat power dari prime Mover,kemudian meneruskannya ke rangkaian peralatan pemboran dibawahnya.

-   Gambar                   :

 

Gb. 4.1. Rotary Table

4.2.2.   Swivel

-   Fungsi                      : a.  memberikan kebebasan pada rangkaian pipa bor  untuk berputar dimana swivel tidak swivelnya tidak ikut berputar.

                                              b. memberikan perpaduan gerak vertikal dengan gerak  berputar agar dapat bekerja bersama-sama

                                      c. sebagai penghubung antara rotary (pipa karet) dengan kelly sehingga memungkinkan lumpur bor untuk sirkulasi  tanpa mengalami kebocoran

-    Mekanisme Kerja   :  Tempat bergantungnya peralatan pemboran

-    Gambar                   :

 

Gb. 4.2. Swivel

4.2.3.  Kelly

-  Fungsi              : Meneruskan gaya putar rotasi (torsi) dari rotary table   ke  Kelly selanjutnya keseluruh rangkaian pipa bor

-    Prinsip Kerja            : Memutar rangkaian pipa bor yang ada di

                                         bawahnya

-    Gambar                     :

Gb. 4.3. Kelly

 4.2.4.    Drill Pipe

-    Fungsi                :    -Menghubungkan kelly terhadap drillcollar dan mata bor di dasar lubang bor

-    Memberikan rangkaian panjang pipa bor, sehingga dapat menembus formasi yang lebih dalam

-    Memungkinkan naik-turunnya mata bor

-    Meneruskan putaran dari meja putaran ke meja bor.

-    Meneruskan aliran lumpur bor dari swivel ke mata bor.

-    Mekanisme        :        Menghubungkan dan menambah panjang rangkaian pipa pemboran.

-    Gambar             :

 

Gb. 4.4. Drill Pipe

4.2.5.  Top Drive System

-   Fungsi                      :  Menghubungkan travelling block, Swivel, dan   Hook yang ditambah dengan motor pemutar .

-   Mekanisme Kerja   : Gerak naik turun pada suatu rel guide runner disepanjang menara

-    Gambar                   :

 

Gb. 4.5. Top Drive System

4.2.6.   Drill Collar

-    Fungsi             :       - Sebagai pemberat (Weight On Bit = WOB), sehingga rangkaian pipa bor dalam keadaan tetap tegang pada saat pemboran berlangsung, sehingga tidak terjadi pembelokan lubang.

-    Membuat agar putaran rangkaian pipa bor stabil

-    Memperkuat bagian bawah dari rangkaian pipa bor agar mampu menahan puntiran.

-   Mekanisme     :    DC yang mempunyai dinding yang tebal memungkinkan dibuatnya grade pada dinding tersebut sehingga tdak memerlukan tool joint. Pada drill collar juga dapat dipasangkan alat-alat spesial sehnga hasil pengeboran formasi dapat maksimal.

-    Gambar          :

 

Gb. 4.6. Drill Collar

4.2.7.   Diamond Bit

-    Fungsi             :   Untuk menghancurkan dan menembus formasi yang sangat keras.

- Mekanisme  : Prinsip kerjanya adalah menghancurkan batuan formasi berdasarkan penggoresan dari butir-butir intan yang dipasang pada matriks besi (carbite) sehingga menghasilkan laju pemboran yang relatif lambat            

-    Gambar          :

 

Gb. 4.7. Diamond Bit