BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Teori Mesin-Mesin Fluida
Mesin-mesin fluida adalah mesin yang dapat mengubah energi mekanis poros menjadi energi fluida atau sebaliknya mengubah energi fluida (potensial dan kinetis) menjadi energi mekanis poros. fluida yang dimaksudkan disini adalah fluida yang berbentuk cairan, uap, gas. (Basic Mechanic Course PT. Intraco Penta, Tbk. : 2008).
Mesin fluida dapat dibedakan atas 2 (dua) yaitu sebagai berikut: a. Mesin Kerja
Mesin kerja adalah kelompok mesin fluida yang berfungsi untukmengubah energi mekanis poros menjadi energi fluida dalam bentuk energi potensial.
Yang dimaksud dalam mesin kerja adalah sebagai berikut: 1. Pompa
2. Kipas angin 3. Compressor 4. Mesin Tenaga b. Mesin tenaga
Yang dimaksud dengan mesin tenaga yaitu sebagai berikut: mekanis, yang memiliki fungsi untuk memindahkan/mengalirkan suatu zat cair (fluida) dari suatu tempat ketempat yang lain. pompa lumpur (mud pump) bekerja dengan memindahkan cairan (fluida) secara langsung dari sisi hisap ke sisi keluar. karakteristik dari pompa ini adalah sebagai berikut:
a. Memiliki kapasitas yang yang besar. b. Memiliki tekanan yang tinggi.
c. Biaya pengopersian yang relatif tinggi. d. Masa penggunaan pompa yang cukup lama.
Energi yang diberikan kepada fluida berupa dorongan piston yang dengan sendirinya menghasilkan peningkatan tekanan terhadap fluida untuk dapat berpindah.(Manual Book Duri Training Center : 2004).
2.2.1 Pompa Tekanan Statis
merupakan macam–macam pompa yang termasuk pompa tekanan statis adalah sebagai berikut:
a. Pompa Torak
Pompa ini mempunyai bagian utama berupa pengisap atau sekat (difragma) yang bergerak bolak balik dalam silinder. hal ini bertujuan untuk dapat mengalirkan fluida kerja secara kontiniu kesatu arah dan untuk pengaturan aliran fluida. pompa ini dilengkapi dengan katup-katup, dimana fluida bertekanan rendah di hisap melalui katup isap keruang silinder/liner. kemudian ditekan oleh torak hingga tekanan naik dan sanggup mengalirkan fluida keluar melalui katup keluar.
b. Pompa Putar
Pompa putar adalah pompa yang bagian utamanya berupa rotor yang bergerak berputar dirumah pompa, dimana fluida kerja dihisap melalui sisi hisap kemudian dikurung antar rotor dan rumah pompa.kemudian didorong kesisi tekan dengan gerakan putar sehingga tekanan statisnya akan naikdan sanggup mengalirkan fluida melalui katup tekan.
2.2.2 Pompa Tekanan Dinamis
Fluida yang keluar ditampung oleh saluran yang berbentuk spiral dan saluran keluar melalui alat pemercik (nozzle) pompa ini disebut juga dengan “Rotor Dynammic Turbo Pump” karena karena memiliki ciri-ciri sebagai berikut :
a. Fluida mengalir secara berlanjut melalui saluran yang diberikan energi mekanis.
b. Gaya yang dihasilkan adalah gaya sentrifugal.
c. Mempunyai bagian utama terdiri dari poros saluran impeller, rumah spiral dan nozzle.
d. Head tekanan fluida menjadi lebih tinggi, demikian juga head kecepatan karena mengalami percepatan.
e. Fluida yang keluar dari impeller akan dipercikkan oleh nozzle.
Gambar 2.1 Pompa Sentrifugal (http://e.product.litbang.com)
2.3 Pompa Lumpur (Mud Pump)
Pompa lumpur dikategorikan kepada positive displancement pump,cara kerja dari pompa lumpur adalah dengan pemindahan secara langsung dari saluran hisap ke saluran tekan.saluran hisap dibuat agar dapat menyediakan tekanan fluida ke pompa secara terus menerus dalam jumlah yang banyak, sedangkan saluran tekan dibuat sesederhana mungkin dan dihindari pemakaian elbow, valve yang banyak serta perubahan ukuran pipa yang besar akan mengakibatkan getaran yang besar. (Manual Book Mud Pump Ideco T-500 & T-800 : 2002)
Gambar 2.2 Mud pump Ideco T-800 (http://Image.Tradevu.com)
Jenis pompa yang digunakan pada unit pengeboran ada dua macam, yaitu : 1. Pompa duplex (double acting)
Pompa duplex adalah salah satu pompa lumpur, memiliki sistem kerja pompa duplex sama dengan pompa triplex. perbedaan pompa ini hanyalah pada banyaknya piston yang digunakan dan posisi piston terletak pada sisi depan dan belakang crankshaft.
Cara kerja pompa duplex (double acting) yaitu :
Pompa ini memiliki 2 (dua) piston torak dan pada setiap piston memiliki pasangan 4 buah valve (katup). valve 1 dan 3 merupakan valve tekan sedangkan 2 dan 4 merupakan valve hisap. pompa ini bekerja ganda (double acting) yang artinya grakan piston pompa kedepan ataupun kebelakang akan senantiasa menghasilkan pendorongan cairan. gerakan piston pompa ini biasanya relatif lambat sehingga lumpur mengalir dari tangki masuk kedalam pompa sewaktu langkah hisap cukup mengalir dengan baik tanpa diberi tenaga bantuan pompa atau lumpur mengalir sendiri karena perbedaan tinggi permukaan lumpur dan pompa.
2. Pompa Triplex (single acting)
Cara kerja pompa triplex yaitu:
Pompa ini hanya bekerja satu arah saja yaitu pada saat gerakan kedepan, pompa hanya menghasilkan tekanan fluida keluar, sedangkan unutk gerakan piston kebelakang hanya menghasilkan pengisapan lumpur dari tangki masuk keruangan liner pompa. Gerakan piston ini lebih cepat dibandingkan dengan pompa duplex, yaitu antar 1,5 sampai 2 kali lebih cepat, sehingga sebagai akibatnya diperlukan pengisian lumpur keruang liner dari tangki dengan cepat pula. untuk keperluan itu pada pompa Triplex saluran hisap senantiasa memerlukan bantuan aliran lumpur dengan pompa sentrifugal sebagai super charging.
Dari gambar penampang pompa Duplex maupun Triplex, pompa dapat dibagi menjadi 2 (dua) bagian yaitu Power End dan Fluid End.
1. Power End mempunyai fungsi merubah gerakan mekanis berputar yang berasal dari putaran motor, dirubah menjadi gerakan maju mundur secara bergantian untuk semua piston.
a. Saluran Hisap Pompa
Gambar 2.5 Langkah Hisap (Manual book Mud Pump T-800)
Dilihat dari sisi penyediaan atau terjadinya head pada saluran hisap, maka dibedakan atas atas dua sistem suction line:
1. Fooded suction yaitu saluran hisap yang penyaluran lumpur masuk kedalam ruang liner pompa hanya karena gravitasi.
2. Chargedor or super charged system yaitu sistem saluran hisap yang pengaliran lumpur masuk kedalam ruang liner dengan diberikan tekanan oleh pompa, tujuan diberikan tekanan saluran hisap adalah untuk mencegah keterlambatan pengisian ruang hisap pompa.
b. Saluran Tekan Pompa
Saluran tekan pompa yaitu saluran lumpur yang telah diberikan tekanan dari pergerakan piston yang bergerak maju sehingga lumpur akan bergerak keluar yaitu pada saluran tekan atau buang.
Gambar 2.7 Penampang Fluid End dan Power End (Manual book Mud Pump Ideco T-800)
Keterangan :
1. Lubrication line : Saluran pelumas
2. Valve : Katup
3. Discharge manifold : Saluran buang
4. Liner : Perapat Silinder
5. Cylinder block : Blok silinder 6. Cylinder Liner : Blok silinder 7. Piston Rod :Batang Piston
8. Crosshead :Crosshead
Jenis-jenis pompa yang digunakan pada PT.Bormindo Nusantara yaitu : a. Merek IDECO
b. Merek NATIONAL
Salah satu spesifikasi pompa Triplex dengan merek IDECO yaitu : 7 x 9 Triplex Pump
Model No. T 800 Seri No.79
Performance Max Input 800 HP AT 150 SPM
Table 2.1 Perbandingan ukuran liner dan tekanan
No Ukuran liner (inchi) Tekanan (psi)
1. 7” 1828
2. 6” 2121
3. 5” 3588
4. 4” 4424
Dari tabel 2.1 dapat disimpulkan bahwa semakin kecil ukuran suatu liner maka tekanan aliran fluida semakin tinggi. sedangkan cara kerja pompa lumpur yaitu dengan cara memindahkan langsung dari hisap kesisi tekan.
2.4 Pemilihan Motor Penggerak (Paccar Engines : 2010)
a. Motor listrik 1. Keuntungan
a. Jika tenaga listrik PLN atau sumbernya lain tersedia dengan tegangan yang sesuai di sekitar tempat tersebut motor listrik meberikan cos yang murah.
b. Pengoperasiannya lebih mudah. c. Pemiliharaan dan pengaturan mudah. d. Tidak menimbulkan suara dan getaran.
2. Kerugian
a. Jika listrik padam, pompa tidak dapat bekerja sama sekali.
b. Jika lokasi pompa jauh dari jaringan listrik yang ada, maka biaya penyambungan tenaga listrik mahal.
b. Motor torak 1. Keuntungan
a. Mudah dipindah-pindahkan.
b. Biaya fasilitas tambahan dapat lebih renda dari pada motor listrik. c. Tidak bergantung dimana tempat pengoperasian.
2. Kerugian
a. Motor torak lebih berat dari pada motor listrik. b. Getaran dan suara mesin yang sangat besar. c. Ongkos pengoperasian besar.
2.5 Lumpur (Mud)
Lumpur pada teknik pengeboran adalah fluida kerja dari proses sirkulasi pompa, sedangkan lumpur itu sendiri terdiri dari gabungan bahan cair (liguid) dan padat (solid) yang diaduk menjadi satu.(Ppt Migas,Cepu :2004).
Tabel 2.2 Komposisi Bahan Lumpur
Cairan Benda padat
Gravitasi tinggi (Barite, biji besi, lapisan belerang)
Gravitasi rendahdan tinggi
Istilah lumpur pada teknik pengeboran adalah fluida kerja dari proses sirkulasi lumpur terdiri dari bahan liquid dan solid.
Berat jenis lumpur (mud weight) sangat besar pengaruhnya dalam mengontrol tekanan lubang, sebab dengan menaikan berat jenis lumpur maka tekanan lumpur akan naik pula. Dilapangan berat jenis lumpur bor ini di ukur dengan menggunakan suatu alat yang disebut Mud Balance. Umumnya berat jenis lumpur ini dinyatakan dalam bentuk Spesific Gravity (SG).
Lumpur pemboran merupakan faktor yang penting serta sangat menentukan dalam mendukung kesuksesan suatu operasi pemboran. Kecepatan pemboran, efisiensi, keselamatan dan biaya pemboran sangat tergantung pada kinerja lumpur pemboran.
Fungsi lumpur dalam suatu operasi pemboran antara lain adalah sebagai berikut:
a. Mengangkat cutting ke permukaan.
b. Mendinginkan dan melumasi bit dan drill string. c. Memberi dinding lubang bor dengan mud cake.
d. Menahan cutting dan material pemberat sirkulasi lumpur dihentikan. e. Melepaskan pasir dan cutting dipermukaan.
f. Menahan sebagian berat drill pipe dan cutting (bouyancy efect). g. Mengurangi efek negatif pada formasi.
h. Mendapatkan informasi (mud log, sampel log). i. Media logging.
Komposisi lumpur pemboran ditentukan oleh kondisi lubang bor dan jenis formasi yang ditembus oleh mata bor.
Ada dua hal penting dalam penentuan komposisi lumpur pemboran, yaitu : a. Semakin ringan dan encer suatu lumpur pemboran, semakin besar laju
penembusannya.
bertekanan tinggi (dikenal sebagai "kick"). Bila keadaan ini tidak dapat diatasi maka akan menyebabkan semburan liar (blowout).
Penentuan lumpur pemboran yang digunakan dalam suatu operasi pemboran didasarkan pada kondisi bawah permukaan dari formasi yang sedang ditembus. Fluida pemboran yang umum digunakan dalam suatu operasi pemboran dapat digolongkan menjadi tiga jenis, yaitu :
a. Water-Base Mud
Pada lumpur pemboran jenis water-base mud, zat komponen yang paling banyak digunakan adalah water base mud (kurang lebih 80%). Komposisi lumpur ini terdiri dari air tawar atau air asin, clay dan chemical additives. Komposisi ini ditentukan oleh kondisi lubang bor.
Water based mud merupakan jenis lumpur yang paling umum digunakan karena murah, mudah penggunaanya dan membentuk "filter cake" (kerak lumpur) yang berguna untuk lubang bor dari bahaya gugurnya dinding lubang bor.
b. Oil - Based Mud
c. Air or Gas - Based Mud
Keuntungan dari lumpur jenis ini terutama adalah dapat menghasilkan laju pemboran yang lebih besar. Karena digunakan kompressor, kebutuhan peralatan dan ruang lebih sedikit.
2.6 Sirkulasi Lumpur
Sebelum menerangkan prinsip kerja pengeboran khususnya pompa lumpur sebagai sistim sirkulasi, ada beberapa hala yang perlu diperhatikan dipersiapkan sehubungan dengan mendirikan RIG antara lain :
a. Permukaan tanah harus bersih dan datar.
b. Harus dekat dengan sumber air yang sangat diperlukan baik untuk proses pengeboran.
c. Perlunya penggalian reserve pit sebagai tempat penampung rock cutting selama proses pengeboran.
untuk mencegah keterlambatan pengisian, mencegah knocking dan mencegah penghisapan udara.
Pemindahan fluida berlansung dari saluran hisap ke saluran tekan atau keluar dengan memberikan lumpur energi berupa dorongan piston secara priodic, sehingga menghasilkan peningkatan tekanan terhadap lumpur untuk berpindah. lumpur kemudian dialirkan melalui surface connection (stand pipe), kelly(pipa yang meneruskan putaran ke drill string), setelah itu aliran lumpur dialirkan atau diteruskan ke drill pipe dan drill collar. Sejalan dengan proses pengeboran maka pompa akan mengalirkan mud ke bit (mata bor), mud akan keluar dari nozzle yang berada pada bit.
Gambar 2.8 Sistem Sirkulasi Pompa Lumpur (Manual Book Drilling Rig :2002)
2.7 Perawatan (Maintenance) 2.7.1 Definisi Keperawatan
2.7.2 Tujuan Perawatan
Tujuan diperlukannya perawatan terhadap mesin adalah:
a. Mesin dapat dipergunakan dalam jangka waktu yang lebih panjang. b. Proses produksi akan lebih lancer, karena tidak ada mesin yang tiba-tiba
rusak.
c. Kerusakan berat dari mesin dapat ditekan serendah mungkin.
d. Waktu pemesinan dalam produksi naik, sehingga kapasitas produksi akan meningkat.
e. Dengan melaksanakan kegiatan perawatan secara preventive,diharapkan dapat dicapai tingkat biaya perawatan serendah mungkin.
2.7.3 Jenis-Jenis Perawatan
Adapun jenis-jenis dari perawatan adalah sebagai berikut: 1. Perawatan Preventif (Preventive Maintenance)
Adalah jenis perawatan yang dilakukan berdasarkan pada anjuran suatu pabrikan mesin, contohnya suatu generator diharuskan untuk melakukan pengganian pelumas mesin setelah melewati 1000 jam kerja.
2. Perawatan Korektif (Corrective Maintenance)
3. Perawatan Prediktif (Predictive Maintenance)
Adalah jenis perawatan yang dilakukan untuk memprediksikan umur suatu mesin agar dapat mencegah kerusakan terjadi saat produksi, contohnya seperti memproduksi komponen baru yang lebih bermutu dan umur suatu mesin dapat diprediksi.
4. Perawatan Berjalan (Running Maintenance)
Adalah jenis perawatan yang dilakukan saat suatu mesin berada dalam kondisi beroperasi.
5. Perawatan Setelah Terjadi Kerusakan (Breakdown Maintenance)
Adalah jenis perawatan yang dilakukan saat suatu mesin dalam kondisi berhenti tiba-tiba saat terjadi kerusakan.
Kecakapan atau skill didefinisikan sebagai kemampuan mengikuti cara kerja yang ditetapkan.kecakapan dapat dibagi menjadi 4 (empat) kelompok yaitu sebagai berikut:
a. Super Skill
Super Skill memiliki ciri-ciri sebagai berikut:
1. Secara bawaan cocok sekali dengan pekerjaanya 2. Bekerja dengan sempurna
3. Tampak seperti terlatih dengan sangat baik.
4. Tidak terkesan adanya gerakan berpikir dan merencanakan apa yang akan dikerjakan.
b. Excellent skil
Excellent skil memiliki ciri-ciri sebagai berikut: 1. Percaya kepada diri sendiri.
2. Tampak cocok dengan pekerjaannya 3. Terlihat telah terlatih dengan baik.
4. Bekerja teliti dengan sedikit pemeriksaan. 5. Gerakan kerja tanpa gerakan salah. 6. Menggunakan peralatan dengan baik.
c. Good skill
Good skill memiliki ciri-ciri sebagai berikut: 1. Kualitas hasil kerja baik.
3. Dapat memberi petunjuk pada pekerja lainnya. 4. Tidak memerlukan banyak pengawasan. 5. Tampak jelas sebagai pekerja yang cakap.
d. Poor skill
Poor skill memiliki ciri-ciri sebagai berikut:
1. Tidak bisa mengkoordinasikan tangan dan pikiran. 2. Gerakannya yang kaku.
3. Kelihatan kurang yakin dengan urutan gerkannya. 4. Terlihat tidak cocoknya dengan pekerjaannya. 5. Sering melakukan kessalahan pekerjaan. 6. Tidak adanya kepercayaan pada diri sendiri.
2.8 Peralatan Pendukung ( Manual Book Drilling Rig :2002)
Peralatan sirkulasi adalah salah satu peralatan utama yang mutlak dan dibutuhkan pada suatu unit pemboran sumur minyak. Peralatan ini berfungsi untuk mengsirkulasikan lumpur. Adapun peralatan – peralatan pendukung dari pompa sehingga sistim sirkulasi dapat berjalan dengan kontiniu adalah:
1. Discharge Pulsation Dampener (Sistem Saluran Tekan)
Gambar 2.9 Pulsation Dampener
(http://Image.china-Ogpe/ideco-mud-pump-pulsation.com)
2. Swivel
Swivel berfungsi untuk mengggantung drilling string yang memungkinkan string berputar. Swivel juga menjadi jalanya lumpur yang dipompakan.
Gambar 2.11 Swivel (http://Rig.knowleadge.wordpress.com)
3. Travelling Block
Gambar 2.12 Travelling Block (http://Rig.Drilling.wordpress.com)
4. Mud Return line
Mud Return line Pipa dimana tempat aliran kembalinya lumpur dari dasar lubang.
Gambar 2.13 Mud Return Line (http://Rig.Drilling.wordpress.com) 5. Shale shaker
Gambar 2.13 Shale Shaker ( http://file.seekpert.com)
6. Shale Slide
Alat memindahkan cuttings ke resserve pit.
7. Reserve pit / tank
Tempat pengumpulan cutting setelah dipisahkan dari lumpur.
8. Mud pit / tank
Tempat dimana lumpur di tempatkan sebelum sebelum dialirkan ke dasar lubang.
9. Mud Mixing Hopper
Alat untuk melakukan pencampuran sebelum lumpur di tempatkan di mud pitdan di alirkan ke lubang.
10. Unit Pompa Sentrifugal
Berfungsi untuk menyuplai air dan untuk proses mixing dan proses pendinginan lumpur dengan meggunakan elektrik motor.
Gambar 2.15 Pompa Sentrifugal (http://e.product.litbang.img/com)
11. Unit Pompa Lumpur
Perlu disediakannya 1 unit pompa cadangan, seandainya terjadi kerusakan yang tidak bisa di atasi dengan segera dilapangan.
12. Drill pipe
Berfungsi untuk meneruskan torsi dari kelly ke mata bor. Drill pipe juga berfungsi untuk jalanya lumpur yang dipompakan.
Gambar 2.17 Drill Pipe (http://bal.ticnordic.com)
13. Drill collar
Berfungsi sebagai pemberat dan menegangkan drill string (pipa-pipa yang diatasnya agar lebih stabil).
14.Bit (mata bor)
Alat yang memiliki nozzle, tempat keluarnya lumpur dan sebagai alat pengikis dan penggerus dari batu-batuan pada lubang.
