Rangkaian Utama Pengeboran Putar

PENGEBORAN DENGAN FLUIDA

3.2 PENGEBORAN PUTAR (ROTARY DRILLING)

3.2.3 Rangkaian Utama Pengeboran Putar

Pengeboran putar berbeda dengan cable tool, dalam hal tipe rig, fluida, sirkulasi, mata bor, dll yang digunakan akan sangat berbeda antara aplikasi yang satu dengan aplikasi yang lain. Masing-masing komponen dari sistem pengeboran ini dapat saling ditukar untuk memperoleh rangkaian yang cocok dengan kondisi pekerjaan.

Komponen utama dalam pengeboran putar terdiri dari rig, mesin bor, dan rangkaian bor yang selengkapnya dapat dijelaskan sebagai berikut:

• Rig

Rig akan berbeda antara metode yang satu dengan yang lainnya disesuaikan dengan jenis mesin bor, sistem transmisi tenaga, diameter dan kedalaman lubang bor. Berikut dalam Gambar 3.14 adalah contoh rig yang digunakan dalam operasi pengeboran putar.

• Rangkaian bor

Rangkaian bor terdiri dari tiga komponen utama yaitu:

1. Sistem penambat dan penggerak

Sistem ini menghubungkan rangkaian bor dengan rig dan sistem tenaga. Terdapat dua jenis perangkat dalam sistem ini yaitu rotary table dan top drive.

Pada rotary table, rangkaian bor dan peralatannya tertambat dengan bagian atas rig melalui sebuah travelling block. Swivel berfungsi hanya sebagai pentransmisi fluida dan tidak termasuk pentransmisi putaran. Travelling block dan swivel harus mampu menahan dalam pengerekan (hoisting) dari seluruh rangkaian bor beserta fluida yang ada di dalam sirkulasinya. Rotary table mentransmisikan gerakan memutar ke kelly, yaitu sebuah tangkai dengan sisi-sisi yang biasanya berupa bujursangkar, heksagonal, atau berupa kolom yang bergalur. Kelly dibuat dari pipa yang berat dan tidak mudah terpuntir, berfungsi mentransmisikan putaran ke rangkaian bor (Gambar 3.16b).

a b

Gambar 3.15. Travelling block (a) dan rotary swivel (b).

a b

Gambar 3.16. Rotary table (a) dan rotary kelly (b).

Pada sistem top drive (Gambar 3.17), dari bagian atas rig sebuah unit penggerak menggerakkan secara langsung pipa bor. Travelling block bisa juga dipasang untuk menahan peralatan pada saat pengangkatan atau penurunan rangkaian bor dari/ke dasar lubang. Dalam hal ini berat unit penggerak juga ikut memberikan tenaga dorong disamping rangkaian bor itu sendiri. Biasanya swivel sudah terintegrasi pada unit penggerak.

Gambar 3.17. Sistem top head drive.

2. Pipa bor putar/stang bor (drill rod), casing, dan core barrel

Stang Bor

Ukuran stang bor dipilih sesuai dengan diameter lubang bor yang diinginkan atau disesuaikan dengan kapasitas pengerek (hoisting capacity) dari mesin bor yang digunakan. Panjang stang bor pada pengeboran minyak bervariasi antara 18 – 22 ft (Range 1), 27 – 30 ft (Range 2), dan 38 – 45 ft (Range 3), dimana Range 1 lebih umum dijumpai pada sebagain besar operasi pengeboran. Stang bor untuk keperluan yang lain misalnya untuk pengeboran eksplorasi biasanya sudah ditentukan panjangnya oleh produsen, umumnya 3 atau 6 meter (10 atau 20 ft).

Stang bor didesain untuk bisa digunakan dalam gaya regang yang besar, kondisi ini pada prakteknya lebih diinginkan daripada kondisi stang bor yang tertekan. Pada kondisi gaya tekan yang jauh lebih besar maka rangkaian stang bor akan lebih rentan terhadap pembengkokan. Pada Gambar 3.18 diilustrasikan kondisi rangkaian bor yang membengkok oleh karena gaya tekan/kompresi yang besar bisa diimbangi dengan memberikan alat tambahan berupa pemberat pada bagian bawahnya.

a b

Gambar 3.18. Kondisi apabila gaya tekan terlampau besar dibanding gaya regang (a),

bisa diimbangi dengan pemberat sebagai peregang (b).

Tabel III.1. Stang bor wireline seri “Q”.

Ukuran ^{Diameter Luar} mm (in) Diameter Dalam mm (in) AQ 44.5 (1³/4) 34.9 (1³/8) BQ 55.6 (2³/16) 46.0 (1¹³/16) NQ 69.9 (2³/4) 60.3 (2³/8) HQ 88.9 (3¹/2) 77.8 (3¹/16) PQ 117.5 (4⁵/8) 103.2 (4¹/16)

Tabel III.2. Stang bor wireline seri “CHD”.

Ukuran ^{Diameter Luar} mm (in) Diameter Dalam mm (in) CHD-76 70.0 (2³/4) 55.0 (2¹¹/64) CHD-101 94.0 (3⁴⁵/64) 78.5 (3³/32) CHD-134 127.0 (5) 104.7 (4¹/8)

Tabel III.3. Core barrel konvensional seri “MLC”, lebih umum digunakan.

Ukuran ^{Diameter Lubang} mm (in) Diameter Inti mm (in) AMLC 48.0 (1⁵⁷/64) 27.0 (1¹/16) BMLC 59.9 (2²³/64) 35.2 (1²⁵/64) NMLC 75.7 (2⁶³/64) 51.2 (2¹/16) HMLC 98.4 (3⁷/8) 63.5 (2¹/2)

Tabel III.4. Core barrel wireline seri “Q/Q-3”.

Ukuran ^{Diameter Lubang} mm (in) Diameter Inti mm (in) AQ 48.0 (1⁵⁷/64) 27.0 (1¹/16) BQ 59.9 (2²³/64) 36.4 (1⁷/16) BQ-3 59.9 (2²³/64) 33.5 (1⁵/16) NQ 75.7 (2⁶³/64) 47.6 (1⁷/8) NQ-3 75.7 (2⁶³/64) 45.1 (1²⁵/32) HQ 96.0 (3²⁵/32) 63.5 (2¹/2) HQ-3 96.0 (3²⁵/32) 61.1 (2¹³/32)

Tabel III.5. Core barrel wireline seri “CHD”.

Ukuran ^{Diameter Lubang} mm (in) Diameter Inti mm (in) CHD-76 75.7 (2⁶³/64) 43.5 (1²³/32) CHD-101 101.3 (3⁶³/64) 63.5 (2¹/2) CHD-134 134.0 (5⁹/32) 85.0 (3¹¹/32)

Diameter stang bor bervariasi dan masing-masing digunakan sesuai dengan kebutuhan atau diameter lubang bor yang diinginkan. Ukuran stang bor yang digunakan pada pengeboran pada umumnya terlihat dalam Tabel III.1. Ukuran stang bor untuk pengeboran yang lebih berat dan lubang bor yang dalam terlihat dalam Tabel III.2. Ukuran core barrel untuk berbagai tipe dan penggunaan diperlihatkan dalam Tabel III.3 sampai Tabel III.5. Ukuran stang bor biasanya akan cocok dengan ukuran casing tertentu karena sudah menjadi standar oleh produsen. Sebagai contoh stang bor seri “Q” akan cocok dipasang di dalam casing seri “W”, ukurannya disesuaikan dengan huruf kode sebelumnya, misalnya ukuran stang bor NQ sesuai dengan ukuran casing NW. Demikian pula dengan ukuran core barrel NQ akan sesuai untuk stang bor NQ dan casing NW.

Core Barrel

Hasil dari pengeboran inti diperlukan untuk analisis laboratorium, oleh karena itu perolehan inti bor harus diperhatikan dengan cermat. Seandainya terdapat core yang hilang atau hancur pada saat pengangkatan ke permukaan, maka analisis menjadi tidak akurat. Agar analisis laboratorium dapat dilakukan dengan baik maka sampel inti harus dibawa ke permukaan dalam kondisi tidak terganggu dan benar-benar memperlihatkan formasi lapisan yang dibor secara representatif sehingga sedapat mungkin core recovery yang diperoleh mendekati 100%.

Salah satu cara untuk memperoleh sampel inti yang baik yaitu dengan memperhatikan kelayakan core barrel yang digunakan. Core barrel dengan bentuk yang beragam biasanya berupa tabung yang berfungsi untuk:

- Membungkus sampel inti - Memotong sampel inti - Mengangkat sampel inti

- menarik kembali sampel inti dari lubang bor

1. Single tube core barrel

Single tube memiliki desain yang paling sederhana (Gambar 3.19). Tipe core barrel ini sangat efektif digunakan pada tipe formasi yang terkonsolidasi dan keras. Karena hanya terdiri dari satu tabung maka fluida bor harus mampu melewati ruang antara inti dan bagian dalam barrel. Jika batuan tersebut agak lunak maka inti dapat tercuci dan tererosi sehingga akan menyebabkan kesulitan pada saat pengangkatan inti. Pada tipe single tube ini juga kemungkinan besar akan terjadi abrasi inti akibat perputaran dari barrel. Oleh karena itu formasi yang rapuh tidak dapat efektif terangkat dengan tipe core barrel ini karena core recovery akan rendah.

2. Double tube core barrel

Tipe double tube ini mempunyai karakteristik khas, yaitu:

a. Terdiri dari dua tabung sehingga inti yang diperoleh dalam tabung mendapat pengaruh yang kecil oleh putaran bit

b. Fluida bor melewati ruang antara dua tabung c. Inti tertahan dalam core lifter

3. Triple tube core barrel

Pada tipe ini tabung yang membawa bit ada dua yaitu outer tube dan second tube. Ruang antara kedua tabung tersebut berfungsi untuk memperbesar lubang bor (reaming). Panjang outer tube dapat diatur sesuai kebutuhan, tabung ini dapat diperpendek untuk formasi lepas atau lunak dan dapat

ditambahkan saat menembus formasi yang keras. Second tube adalah tabung dengan bit yang melakukan pengeboran (actual drilling).

Gambar 3.19. Single tube core barrel.

Air pendingin dialirkan melalui ruang di antara outer tube dan second tube. Kontak air dengan inti dapat dikurangi sehingga inti dapat dipertahankan tanpa tererosi atau tercuci.

Third tube (tabung paling dalam) tertanam pada sebuah anti frictional bearing. Tabung ini membawa core lifter dan jika diperlukan sebuah tabung contoh (alumunium atau plastik) dapat ditambahkan ke dalamnya. Dengan demikian sampel yang terkumpul dapat segera dibawa ke laboratorium untuk dianalisis.

Barrel yang dipakai untuk formasi lempung juga didesain sebagai triple tube. Barrel ini biasanya berukuran pendek dan tidak praktis untuk mengambil inti yang panjang.

a b c

4. Wireline core barrel

Ketiga jenis core barrel yang dijelaskan di atas apabila sudah penuh terisi oleh inti maka semua rangkaian baik core barrel sendiri maupun rangkaian bor dari swivel sampai bit harus diangkat untuk mengambil inti bor. Jenis sampling inti seperti ini lebih banyak digunakan dalam pengeboran yang dangkal, untuk pengeboran yang dalam sistem ini tidak efektif dari segi waktu, operasional, maupun kestabilan lubang bor. Wireline core barrel adalah perangkat (inner tube) yang memungkinkan pengambilan inti bor tanpa harus mengeluarkan rangkaian bor yang sudah tertanam.

Core barrel diambil dari atas dengan menggunakan kawat (cable line). Apabila core barrel sudah penuh maka cable line diturunkan ke bawah lubang bor sehingga bagian kepala tombak (spear head) akan masuk dan terkunci dalam kancing (latch), lihat Gambar 3.20c. Kemudian cable line ditarik ke permukaan beserta core barrel yang telah terisi oleh inti. Untuk melanjutkan pengeboran maka core barrel yang sudah dikosongkan diturunkan ke bawah dengan cable line sampai ke mata bor. Pengeboran dapat dilanjutkan kembali apabila cable line sudah terangkat ke permukaan (tanpa core barrel). Untuk memisahkan cable line dan core barrel digunakan sebuah alat berupa pipa yang dijatuhkan secara bebas dari permukaan sehingga pipa ini akan menghentak kancing dan secara otomatis membukanya sehingga kepala tombak akan terbebas.

Kelebihan dari wireline core barrel di antaranya:

- Inti dapat diambil tanpa mengangkat semua rangkaian bor

- Jika ditemui formasi tak stabil maka stang bor akan tetap menjaga kestabilan lubang

- Operasional menjadi lebih efisien, mengurangi run time peralatan, dan operator tidak mudah jemu

5. Core cutter/lifter

Pada saat core barrel telah terisi penuh maka inti bor yang terperangkap masih menyatu dengan batuan formasi pada bagian bawah. Untuk mengambil inti ke atas maka core barrel harus mampu memotong dan kemudian menahan

sehingga dapat dibawa ke permukaan tanpa jatuh ke bawah. Untuk tujuan tersebut maka pada bagian dalam core barrel dipasang core cutter/lifter.

Gambar 3.21. Core cutter/lifter terpasang di dalam core barrel.

Core cutter/lifter berupa pipa pendek yang tidak menerus (terdapat gap) seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 3.21. Diameter dalam (inner) pada bagian bawah core barrel dibuat semakin menyempit, sementara core cutter/lifter diletakkan di atasnya dalam core barrel. Apabila inti sudah penuh maka core barrel ditarik ke atas, karena ada gaya gesek antara core cutter dan inti maka secara relatif core cutter/lifter akan bergerak ke bawah. Karena diameter barrel ke bawah semakin sempit maka core cutter/lifter akan menyempit pula sehingga akan menahan inti. Jika core barrel ditarik dengan hentakan dari permukaan maka inti akan terpotong dari batuan formasi dan bisa diangkat ke permukaan.

6. Komponen-komponen core barrel di antaranya meliputi:

- Tube core barrel, terbuat dari pipa baja yang berfungsi untuk mengangkat sample inti. Suatu core tube coupling digunakan untuk menghubungkan ujung dari pipa core barrel dengan mata bor. Jumlah dari tabung core barrel ini tergantung dari jenis core barrel yang digunakan:

• Untuk tipe single tube core barrel, tabung core barrel berfungsi sebagai tempat penampungan inti sekaligus untuk melewatkan fluida bor.

• Untuk tipe double tube core barrel, tabung core barrel yang dalam berfungsi sebagai tempat penampung inti, sedangkan fluida bor dialirkan pada ruang di antara tabung dalam dan tabung luar.

• Untuk tipe triple tube core barrel, tabung core barrel ini terdiri dari tiga tabung yaitu: split tube (paling dalam), inner tube, dan outer tube. Split tube tertanam pada sebuah anti frictional bearing, tabung ini membawa core lifter dan berfungsi sebagai tempat penampungan inti.

- Core tube coupling, alat ini berfungsi untuk menghubungkan tabung inti dengan stang bor.

- Prolong coupling, alat ini digunakan untuk menghubungkan 2 buah single core tube.

- Core shell complete, alat ini terdiri dari sebuah core shell coupling, sebuah core shell, dan sebuah core lifter. Alat ini digunakan untuk memotong inti pada lobang bor dan mengeluarkannya. Secara praktis alat ini dipasang di antara core tube dan mata bor.

- Crown coupling, alat ini menghubungkan antara core tube dan mata bor, yang digunakan untuk mencegah core tube dari keausan.

- Closed sludge barrel, alat ini digunakan untuk menangkap dan mengumpulkan slime ketika pengeboran dilakukan pada formasi yang halus.

- Sludge Barrel, alat ini digunakan untuk mengumpulkan hancuran-hancuran untuk memperlancar proses pengeboran. Alat ini dihubungkan pada ujung atas core tube.

Gambar 3.22. Komponen core barrel: core tube coupling (a), crown coupling (b), closed sludge barrel (c), prolong coupling (d), sludge barrel (e), dan core shell complete (f).

Selanjutnya inti bor ditempatkan pada core box untuk deskripsi dan disimpan setelah diberi label kedalaman dan informasi lainnya. Bentuk core box dapat dilihat seperti pada Gambar 3.23.

a b

c d

Gambar 3.23. Inti bor disimpan dalam core box.

3. Stabiliser, drill collar, reamer, dan bit

Stabiliser dan drill collar

Jika mata bor terhubung langsung dengan stang bor maka akan lebih rentan terjadinya perubahan arah pengeboran (deviasi). Dalam hal ini maka perlu ditambahkan stabiliser untuk mengontrol arah pengeboran. Stabiliser adalah sebuah pipa panjang dengan diameter yang besar tetapi mempunyai dinding yang tipis (Gambar 3.24). Perangkat ini lebih memberikan kontrol terhadap arah pengeboran bukan terhadap berat rangkaian bor. Pada kondisi ini rangkaian bor masih dalam keadaan tertekan (kompresi) sehingga biasanya sekaligus dipasang sebuah pemberat atau drill collar (Gambar 3.18).

Reamer

Reamer adalah sebuah peralatan pelengkap yang digunakan untuk memperbesar lubang bor yang telah dibuat. Reamer berupa sebuah pipa pendek yang mempunyai diameter luar lebih besar atau mempunyai gigi-gigi di bagian luarnya sehingga lubang bor yang dihasilkan akan menjadi lebih besar (Gambar 3.25). Reamer dipasang di atas bit dan di bawah stang bor pada rangkaian bor.

Gambar 3.25. Reamer dengan tiga gigi.

Mata Bor

Tipe utama dari mata bor (bit) putar adalah blade bit, roller bit, hammer bit, diamond bit, dan tipe untuk tujuan khusus di antaranya coring bit, pilot bit, dan

reaming bit. Mata bor untuk formasi yang lunak mempunyai gigi yang panjang, untuk formasi yang lebih keras mempunyai gigi yang lebih pendek dengan jumlah yang lebih banyak. Untuk formasi yang sangat keras lebih cocok digunakan mata bor roller dengan gigi terbuat dari bahan carbide.

a b c

d e f

Gambar 3.26. Beberapa contoh mata bor putar: drag bit (a), roller bit/tricone (b), diamond bit (c,d), tungsten carbide bit (e), dan blade & roller bit (f).

Blade and drag bit, mata bor ini banyak digunakan pada formasi yang tak terkonsolidasi atau batuan yang lunak. Mata bor ini memberaikan batuan dengan gaya geser (shearing). Drag bit mempunyai 3 atau 4 potong sayap dengan ujung-ujungnya terpasang gigi dari bahan carbide. Roller bit, mata bor ini mempunyai 2, 3, atau 4 roller dimana mata bor dengan 3 roller (tricone bit) lebih umum digunakan.