4.2.4. Perencanaan Sistem Lumpur 1. Fungsi Lumpur
4.2.5.2. Sifat – Sifat Casing
Seperti halnya drill pipe maupun drill collar, casing juga mempunyai spesifikasi yang menyatakan ciri dari suatu casing, adapun spesifikasi tersebut meliputi grade, panjang, diameter, berat nominal dan tipe sambungan.
a. Grade
Casing dibagi menjadi beberapa grade sesuai dengan grade baja pada casing. Tiap grade memiliki komposisi yang berbeda – beda, sehingga strength yang dimilikinya juga berbeda – beda.
Sifat – sifat fisik casing seperti minimum yield strength dan ketahanan casing terhadap korosi yang disebabkan oleh gas – gas korosif ditentukan oleh komposisi bahan casing.
Pembagian grade casing yang diberikan oleh API adalah F-25, H-40, J-55, N-80, P-110. Sedangkan pada grade casing di luar grade yang diakui API adalah K-55, C-55, dan V-150. Semakin tinggi grade casing, yield strength tersebut ditentukan oleh komposisi bahan casing. Dengan demikian semakin tinggi grade casing semakin besar pula kemampuan untuk menahan gaya – gaya yang bekerja pada casing (burst dan collaps pressure).
Pada umumnya semakin rendah grade casing semakin tahan casing terhadap kerapuhan hydrogen sulfide (H2S). Hal ini perlu dipertimbangkan terutama dalam merencanakan casing untuk sumur–sumur gas. Dalam merencanakan casing yang akan dipasang pada sumur–sumur gas sebaiknya dipakai grade H-40, J-55, atau K-55 apabila gas H2S diperkirakan dapat menimbulkan kerapuhan pada casing.
b. Range panjang casing
Panjang dari casing diukur mulai dari ujung coupling hingga ujung thread, merupakan panjang casing bersama coupling. Range panjang casing dapat dilihat pada table 4-4.
Tabel 4 – 4
Range Length Of API Casing32)
(ft) (ft) Variation (ft) 1 2 3 16-25 25-34 34 or more 18 28 36 6 5 6
Dari uraian di atas, suatu casing dapat ditulis sebagai berikut : casing 7” OD, 23 lb/ft,, N-80 LT & C,R-1, yang artinya casing mempunyai diameter luar 7”, berat nominal 23 lb/ft, grade N-80 dengan tipe sambungan adalah long thread and coupling dan length range I.
c. Diameter casing
Casing mempunyai tiga macam diameter, yaitu: - diameter luar (OD)
- diameter dalam (ID) - diameter drift (DD)
Drift diameter adalah drift maksimal suatu benda yang dapat dimasukkan ke dalam casing. Drift diameter lebih kecil daripada diameter dalam. Diameter ini berguna untuk menentukan diameter bit untuk melanjutkan pemboran setelah rangkaian casing terpasang. Diameter casing diukur pada body casing bukan pada sambungan atau coupling.
d. Berat nominal casing
Berat nominal suatu casing menyatakan berat casing beserta couplingnya per satuan panjang. Pada umumnya berat nominal dinyatakan dalam satuan lb/ft.
API mengeluarkan standart yang dapat digunakan untuk merencanakan pemasangan casing, dimana standart yang dikeluarkan tersebut dari dua macam ukuran yaitu dalam ukuran satuan British dan satuan matric.
e. Tipe sambungan casing
Antara satu casing dengan lainnya disambung dengan menggunakan ulir (thread). Ada tiga macam sambungan dari casing, yaitu :
a. Round thread and coupling
Round thread and coupling mempunyai bentuk ulir seperti huruf v dan mempunyai 8 sampai 10 ulir setiap inch. Tipe sambungan ini ada dua macam, yaitu long thread and coupling dan short thread and coupling. Long thread and
coupling memnpunyai tension strength 30% lebih kuat dari short thread and coupling.
b. Butters thread and coupling
Sambungan ini mempunyai bentuk ulir seperti trapezium dan mempunyai lima ulir setiap inch. Butters thread and couplings digunakan untuk tension load yangbesar, atau untuk rangkaian casing yang panjang.
c. Extreme line casing
Sambungan ini mempunyai thread yang menyatu dengan body casing. Bentuk thread atau ulirnya adalah berbentuk trapezium atau square dan mempunyai lima ulir setiap inch. Extreme line casing ini mempunyai ketahanan yang besar terhadap kebocoran. Diameter yang mempunyai lima ulir setiap inch adalah untyuk ukuran 5 5/8 “ sampai 10 ¾”. Sedangkan untuk diameter yang lebih kecil dari 7”mempunyai ulir sebanyak enam buah setiap inch. Ketiga jenis sambungan casing diperlihatkan dalam gambar 4.24
Gambar 4.24. Tipe Sambungan Casing2) 4.2.5.3. Pembebanan Pada Casing
Pembebanan yang terjadi pada casing, pada dasarnya meliputi tiga macam gaya, yaitu :
1. Tekanan Burst
Suatu rangkaian casing yang berada dalam sumur secara serentak akan menerima tekanan yang berasal dari kolom fluida di dalam casing (Pi), dan tekanan yang berasal dari kolom fluida di luar casing (Pe). Kedua macam tekanan ini bekerja dengan arah yang saling berhadapan. Pada kasus tertentu Pi dapat lebih besar atau lebih kecil dari pada Pe. Dikatakan mempunyai tekanan burst bila harga Pi lebih besar daripada harga Pe. Beban burst dapat berasal dari tekanan hidrostatik lumpur, tekanan pada saat penyemenan, stimulasi dan semua kondisi yang menyebabkan (Pi-Pe) berharga positif. Tekanan burst adalah tekanan minimal (Pi-Pe) yang dapat menyebabkan pecahnya atau meledaknya casing. 2. Tekanan Collapse
Adalah tekanan yang berasal dari luar casing (Pe) dimana disebabkan oleh tekanan hidrostatik kolom lumpur di annulus, well kick. Tekanan collapse adalah
tekanan minimal yang dikenakan pada casing (Pi-Pe) sehingga menyebabkan casing hancur.
3. Beban Tension
Beban tension adalah beban yang ditimbulkan oleh berat rangkaian casing. Setiap sambungan casing harus menanggung rangkaian casing yang tergantung di bawahnya. Jadi beban tension terbesar terdapat di permukaan dan mengecil sampai nol di suatu titik pada rangkaian casing. Pada saat casing dimasukkan ke dalam sumur maka lumpur yang berada di dalam lubang bor akan memberikan gaya apung terdapat suatu titik netral pada rangkaian casing tersebut. Di atas titik netral casing berada pada kondisi tension sedangkan di bawahnya casing berada dalam kodisi compression. Apabila beban tension pada casing sudah melampaui minimal yield strengthnya, maka casing akan mengalami deformasi permanent, deformasi ini akan terjadi pada sambungan casing.
4. Beban Biaksial
Gaya – gaya yang bekerja pada casing di dalam sumur, terjadi secara kombinasi. Beban burst dan collapse trjadi secara bersamaan dengan beban tension dan compression. Terlihat bahwa adanya beban tension akan menurunkan collapse resistence dan menaikkan burst resistence, sedangkan beban compression adalah seobaliknya. Dari uraian di atas dapat disimpulkan bahwa terdapat empat kondisi dasar yang perlu diperhatikan dalam perencanaan casing, yaitu :
1. Bila tekanan dalam > tekanan luar, terjadi pembebanan burst. 2. Bila tekanan dalam < tekanan luar, terjadi pembebanan collapse. 3. Bila tension > minimum yield strength, terjadi [deformasi permanent. 4. Tension akan menurunkan collapse resisrtence.