Bab v Sistem Sirkulasi

(1)

BAB V

SISTEM SIRKULASI (CIRCULATING SYSTEM) 5.1. TEORI DASAR

Sistem sirkulasi terdiri dari empat sub-komponen utama, yaitu : 1) Fluida Pemboran (drilling fluid)

Ada tiga jenis fluida pemboran, yaitu :

a. Water – based mud

b. Oil – based mud

c. Air or gas – based mud

Fungsi utama lumpur pemboran adalah :

 Memberikan hydraulic horse power pada bit untuk membersihkan serbuk bor (cutting) dari dasar lubang bor.

 Mengangkat cutting ke permukaan.  Mengontrol tekanan formasi.

 Memberi dinding pada lubang bor dengan mud cake.  Mendinginkan dan melumasi bit dan rangkaian pipa bor.

 Membawa cutting dan material-material pemberat pada suspensi bila sirkulasi dihentikan sementara.

 Menahan sebagian berat drill pipe dan casing (Boyancy effect) 2) Tempat Persiapan (Preparation area)

Ditempatkan pada sistem sirkulasi yaitu dekat dengan pompa lumpur. Tempat persiapan ini meliputi :

 Mud house

 Steel mud pits/tanks  Mixing hopper

 Chemical mixing barrel  Bulk mud storage bins  Water tank

 Reserve pit

3) Peralatan sirkulasi (Circulation equipment)

Ditempatkan pada tempat yang strategis disekitar rig. Peralatan sirkulasi ini meliputi :

 Discharge and return line  Stand pipe

 Rotary house

 Mud pumps

(2)

 Steel mud pits/tanks  Reserve pit

4) Conditioning Area

Ditempatkan di dekat rig, meliputi :  Setting tanks  Mud-gas Separator  Shale Shaker  Degasser  Desander  Desilter 5.1.1 Fluida Pemboran

Fluida pemboran merupakan suatu campuran (liquid) dari beberapa komponen yang terdiri dari air (tawar atau asin), minyak, tanah liat (clay), bahan-bahan kimia (chemical additives), gas, udara, busa maupun detergen. Di lapangan fluida pemboran dikenal sebagai “lumpur” (mud).

5.1.1.1 Komposisi Lumpur Pemboran

Komposisi lumpur pemboran ditentukan oleh kondisi lubang bor dan jenis formasi yang ditembus mata bor. Ada 2 (dua) hal penting dalam penentuan komposisi lumpur pemboran, yaitu :

1. Semakin ringan dan encer suatu lumpur pemboran, semakin besar laju perembesan

2. Semakin berat dan kental suatu Lumpur pemboran, semakin mudah untuk mengontrol kondisi dibawah permukaan, seperti masuknya fluida formasi bertekanan tinggi (dikenal sebagai “kick”). Bila keadaan ini tidak dapat diatasi akan menyebabkan terjadinya semburan liar (blowout).

5.1.1.2 Water – Based Mud

Lumpur pemboran yang paling banyak digunakan adalah water-base mud (80%). Komposisi lumpur ini terdiri dari air tawar atau air asin, clay dan chemical additives. Komposisi ini ditentukan oleh kondisi lubang bor :

Pedoman operasional secara umum :

1. Surface drilling operations : digunakan lumpur biasa dengan sedikit additive. 2. Hard subsurface drilling operations : bila menembus formasi keras (porositas

tinggi) digunakan lumpur berat.

3. Soft subsurface drilling operations : bila menembus formasi bertekanan tinggi (porositas tinggi), digunakan lumpur berat.

Water base mud merupakan jenis lumpur yang paling banyak umum digunakan karena murah, mudah pengunaannya dan membentuk “filter cake” (kerak lumpur) untuk mencegah runtuhnya dinding lubang bor.

(3)

Digunakan pada pemboran dalam, hotholes, formasi shale dan sebagainya. Lumpur bor ini lebih mahal, tetapi akan mengurangi terjadinya korosi pada rangkaian pipa bor.

5.1.1.4 Air or Gas – Based Mud

Keuntungan dari lumpur jenis ini terutama adalah dapat menghasilkan laju pemboran yang lebih besar. Karena menggunakan kompresor, maka kebutuhan peralatan dan ruang lebih sedikit.

5.1.2 Tempat Persiapan

Ditempatkan pada tempat dimulainya sistem sirkulasi. Tempat persiapan lumpur

pemboran terdiri dari peralatan-peralatan yang diatur untuk memberikan fasilitas persiapan atau “treatment” lumpur bor.

Preparation area ini meliputi :

 Mud house, merupakan gudang untuk menyimpan additives.

 Steel mud pits/tank, merupakan bak penampung lumpur di permukaan yang terbuat dari baja.

 Mixing hopper, merupakan peralatan yang digunakan untuk menambah additives ke dalam lumpur.

 Chemical mixing barrel, merupakan peralatan untuk menambahkan bahan-bahan kimia (Chemicals) ke dalam lumpur.

 Bulk storage bin, merupakan bin yang berukuran besar digunakan untuk menambah additives dalam jumlah banyak.

 Water tank, merupakan tangki penyimpan air yang digunakan pada tempat persiapan lumpur.

 Reserve pit, merupakan kolam yang besar digunakan untuk menyimpan kelebihan lumpur.

5.1.3 Peralatan Sirkulasi

Peralatan sirkulasi merupakan komponen utama dalam sistem sirkulasi. Peralatan ini mengalirkan lumpur pemboran dari peralatan sirkulasi, turun ke rangkaian pipa bor dan naik ke annulus mengangkat serbuk bor ke permukaan menuju conditioning area sebelum kembali ke mud pits untuk sirkulasi kembali.

Peralatan sirkulasi terdiri dari beberapa komponen khusus, yaitu : 1. Mud Pit

2. Mud Pump

3. Pump Discharge and Return Lines 4. Stand Pipe

5. Rotary Hose

5.1.4 Conditioning Area

Ditempatkan di dekat rig.Area ini terdiri dari peralatan-peralatan khusus yang digunakan untuk “Clean up” (pembersihan) lumpur bor setelah keluar dari lubang bor. Fungsi utama peralatan-peralatan ini adalah untuk membersihkan lumpur bor dari serbuk bor (cutting) dan gas-gas yang terikut.

(4)

Dua metode pokok untuk memisahkan cutting dan gas dari dalam lumpur bor, yaitu : 1) Menggunakan prinsip gravitasi, dimana lumpur dialirkan melalui shale shaker dan

settling tanks

2) Secara mekanik, dimana peralatan-peralatan khusus yang dipasang pada mud pits dapat memisahkan lumpur dan gas.

Peralatan Conditioning area terdiri dari :

 Settling tanks, merupakan bak terbuat dari baja digunakan untuk menampung lumpur bor selama conditioning.

 Reserve pits, merupakan kolom besar yang digunakan untuk menampung cutting dari dalam lubang bor dan kadang-kadang untuk menampung kelebihan lumpur bor.  Mud-Gas separator, merupakan suatu peralatan yang memisahkan gas yang terlarut

dalam lumpur bor dalam jumlah yang besar.

 Shale shaker, merupakan peralatan yang memisahkan cutting yang besar-besar dari lumpur bor.

 Desander, merupakan peralatan yang memisahkan butir-butir pasir dari lumpur bor.  Desilter, merupakan peralatan yang memisahkan partikel-partikel cutting yang

berukuran paling halus dari lumpur bor.

 Degasser, merupakan peralatan yang secara kontinue memisahkan gas terlarut dari lumpur bor.

(5)

5.2 DISKRIPSI ALAT 5.2.1 Mud Pump 5.2.1.1 Fungsi

Menyalurkan atau memompakan fluida pemboran (lumpur) dalam jumlah besar dan bertekanan tinggi.

5.2.1.2 Mekanisme Kerja

Pompa memompakan zat cair pengeboran dengan bertekanan tinggi ke pipa penyalur lumpur sampai ke sistem sirkulasi.

5.2.1.3 Spesifikasi

Tabel 5.2.1 Spesifikasi Mud Pump

Features B550F B1000F

Max liner size & stroke 7 x 14 7 x 18

Input Horsepower Rating 550@ 70 RPM 1000@ 60

Max Recommended Speed 70 RPM 60 RPM

Fluid and Test Pressure Forgled 7000 Psi 9000 Psi

Suction manifold Test Pressure 3500 Psi 3500 Psi

Diameter of Piston Rod 21/4” 3”

Piston Taper API # 5 API # 6

Piston Rod Tapered Thread API # 10 API # 13

Stub Rod Tapered Thread API # 15 API # 17

Valve Size API # 8 API # 8

Gear Ratio 5;18 : 1 5;14 : 1

Suction Connection 8 in 10” or 12”

Discharge Connection 4 in 4 in

Overal Length 14’ – 51/2” 18’ – 6”

Weigth at Power end 4’ - 83/8” 4’ - 9”

(6)

Overal Width 5’ - 91/2” 7’ - 71/2”

Weigth 25500 lbs 48000 lbs

5.2.2 Desander 5.2.2.1 Fungsi

Memisahkan butir-butir pasir dari lumpur bor

Desander mengeluarkan bagian-bagian yang kecil yang dilewatkan oleh saringan-saringan shale shaker yaitu dengan memaksa masuk fluida pemboran dengan tekanan tinggi melalui silinder, dengan bagian-bagian yang berat dikeluarkan oleh tenaga sentrifugal dan dikeluarkan melalui dasar silinder.

Tabel 5.2.2 Spesifikasi Desender Model Number Min.Feed rate at 75 ft of head Gpm lpm Length In mm Overal Dimension (Width) In mm Height In mm Approximate Weight Lbs kg On of headers In mm SR-1 500 1893 30 762 24 600 60,7 1542 500 228 6,6 169 SRC-2 1000 3785 63,3 1608 33 838 72,9 1851 1000 45,8 8,6 2,9 SRC-3 1500 5678 89,75 2800 35,2 894 72,6 1845 1650 750 10,75 273 SRC-2 1000 3785 73,9 1877 57 1448 36,5 927 964 438 8,6 219 SRC-3 1500 5678 73,9 1877 760 1930 37,8 959 1656 750 10,75 273 SE-4 240 908 60,5 1537 18 457 53 1346 330 149,7 4,5 114 SE-6 360 1363 70 1778 32 813 58,25 1480 615 279 6,6 168 SE-8 480 1817 70 1778 32 813 58,25 1480 645 292,6 6,6 168 SE-10 600 2271 74,5 1592 32 813 61,38 1559 740 335,7 6,6 168 5.2.3 Degasser 5.2.3.1 Fungsi

Mengeluarkan gas-gas dari dalam lumpur secara terus-menerus(continue).

Lumpur dari formasi masuk ke degasser, dan di dalam digesser gas yang terikut dengan lumpur dipisahkan.

Tabel 5.2.3 Spesifikasi Degasser Model Flow Rate Leaf Area

Overall Dimension Length Height Apprimite Weight Width Ppm Cm In3 _Cm3 _In _Mm _In _Mm _Lbs _kg DG-5 500 1893 2489 1605 8 84 2134 62 1575 2390 1048 54 1372 DG-10 1000 3785 4580 2954 96 2438 17 1905 3000 1769 60 1254

(7)

8

5.2.4 Mud Gas Separator 5.2.4.1 Fungsi

Fungsi mud gas separator adalah : - mengeluarkan gas dalam jumlah besar

- menyelamatkan lumpur yang masih bisa digunakan

- menyalurkan gas-gas yang mudah terbakar dan/beracun melalui pipa yang jaraknya cukup aman dari Rig

Prinsip kerja mud gas separator hampir sama dengan degasser, yaitu gas yang terikut dalam lumpur dipisahkan dalasm mud gas separator.

Tabel 5.2.4 Spesifikasi Mud Gas Separator

Type Tri – Flo Mud Gas Separator

Skid………14’ Long x 8’ x 8’ Vessel……… 4’ dia. x 12’ Weight………6000 lbs.

The Tri – Flo Mud Gas Separator can efficiently handle 1000 GPM of mud with up to 1400 Cu. Ft / Min of gas. ( from Tri – Flo International, Inc )

5.2.5 Shale Shaker 5.2.5.1 Fungsi

Untuk mengeluarkan potongan-potongan besar dan bagian dari lapisan tanah yang patah dari dalam lumpur.

Fluida pemboran disalurkan melalui saringan-saringan yang bergetar yang memisahkan potongan-potongan (cutting) yang berukuran besar yang tidak diperlukan.

Tabel 5.2.5 Spesifikasi Shale Shaker

Model A3R Single Shale Shaker 3 ft x 4 ft size

Length overall 8 ft 0 in

High overall (less power) 3 ft 4 in

Width overall 5 ft 1 in

Width of skids 3 ft 10 in

Mud Tank outlet above base 2 ft 2 in

(8)

Size of flow line connection 8 5/8” D pipe Size Screen 3 ft x 4 ft HP required 2 HP Weight approx 2000 rpm Capacity 1800 rpm 5.2.6 Desilter 5.2.6.1 Fungsi

Fungsi desilter adalah memisahkan partikel-partikel cutting yang berukuran paling halus dari lumpur bor.

Desilter terdiri dari beberapa buah silinder berbentuk kerucut yang mengeluarkan bagian-bagian endapan cutting yang kecil yang dilewatkan oleh shale shaker dan desander yaitu dengan memasukkan fluida pemboran dengan tekanan tinggi melalui silinder dengan bagian-bagian yang berat dikeluarkan oleh tenaga sentrifugal dan dikeluarkan melalui silinder.

Tabel 5.2.6 Spesifikasi Desilter Model

Number

Min.Feed rate

75 ft.hd Length Width Height Weight

Headers outside diameter GPM LPM in mm in mm in mm in mm SE-4 200 757 67.5 171.5 18 45.7 53.0 134.6 330 149.7 4 1/2 SE-6 300 1135 67.5 171.5 32 81.3 54.0 137.2 615 279.0 6 5/8 SE-8 400 1514 67.5 171.5 32 81.3 54.0 137.2 645 292.6 6 5/8 SE-10 500 1893 69.5 176.5 32 81.3 57.0 144.8 740 335.7 6 5/8 SE-12 600 2271 69.5 176.5 32 81.3 57.0 144.8 770 349.3 6 5/8 SE-14 700 2650 78.3 198.7 32 81.3 58.5 148.6 850 385.6 6 5/8 SE-16 800 3028 87.0 221.0 32 81.3 61.5 156.2 1065 483.1 8 5/8 SE-20 1000 3785 104.5 265.4 32 81.3 65.5 166.4 1245 564.7 8 5/8 SE-24 1200 4542 122.0 309.9 32 81.3 69.5 176.5 1435 651.0 8 5/8 5.2.7 Mixing Hopper 5.2.7.1 Fungsi :

Mixing Hopper merupakan peralatan yang berfungsi sebagai tempat untuk menambah additives ke dalam lumpur.

5.2.7.2 Mekanisme Kerja :

Mixing Hopper adalah peralatan yang bentuknya menyerupai corong. Melalui corong ini, additives padat ke dalam zat cair pengeboran pada waktu perawatan di dalam kolam Lumpur. Hopper Jet bekerja berdasarkan prinsip pakum atau ruang hampa. Hopper-hopper pencampuran ini dapat mengerjakan 5 sampai 10 karung (sampai 400 Kg) bahan-bahan dalam semenit.

(9)

Length Overal 8 ft 0 in High Overal 3 ft 4 in Width Overal 5 ft 1 in 5.2.8 Mud Gun 5.2.8.1 Fungsi

Mengaduk lumpur pemboran agar tidak terjadi pengendapan bahan-bahan berat didalam lumpur pemboran.

Alat ini berupa pipa bertekanan tinggi yang dipasang pada kolam-kolam lumpur. Dan digunakan mengaduk lumpur pemboran agar tidak mengendap.

5.2.9 Swivel 5.2.9.1 Fungsi

- memberikan kebebasan pada rangkaian pipa bor untuk berputar dimana swivel tidak swivelnya tidak ikut berputar

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

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

Swivel menjadi saluran aliran lumpur yang memgalir melalui stand pipe menuju gooseneck dan masuk ke swivel dan seterusnya masuk ke drill string.

Spesifikasi

Tabel 5.2.9 Spesifikasi Swivel

PC-650 PC-425 PC-300 PC-225 PC-150

Max.recommended r.p.m 400 400 400 400 400

Dead load capacity (API strength rating)

tons 590 386 272 204 136

API bearing rating at 100 rpm mm 426 259 192 133 91 Dimention - length, overal l mm 2934 2756 2686 2518 2042 - width, overall mm 1219 1029 914 752 610 - width inside link risk

braket

mm 876 876 876 686 521

- clearance between bail and goosneck

mm 605 605 513 508 381 - body-fluid passage bore mm 89 89 89 76 64 - API 1 H tooljoint pin size mm 194 168 168 168 168 GOOSNECK

- I.D. at swivel end mm 76 76 76 76 56 - I.D. at nozzle end mm 76 76 76 76 56

(10)

- API line female pipe,

thead size

mm 102 102 102 102 176

- Oil capacity ltr 109 74 59 44 21 Shipping weight complete (less

hose connection and claamp) : domestic

kg 2968 2192 1610 1153 644

EXPORT kg 3334 2495 1884 1355 726

5.2.10 Stand Pipe 5.2.10.1 Fungsi

Menghubungkan pipa-pipa sirkulasi dengan selang pemutar (kelly hose).

Stand pipe adalah suatu pipa baja yang dijepit secara vertikal pada samping derrick, dan memghubungkan pipa-pipa sirkulasi dengan selang pemutar (kelly hose). Selang pemutar ini disambung pada gooseneck penyambung pada stand pipe. Selang pemutar ini memindahkan lumpur pemboran keswivel dean kemudian disalurkan kebawah kedalam drill string. Stand pipe ini memungkinkan swivel dan selang pemutar untuk bergerak vertikal keatas atau kebawah.

5.2.11 Mud Pit 5.2.11.1 Fungsi

Tempat memnyimapan lumpur berbentuk corong yang terletak disamping settling tank.

Mud Pit bekerja berdasarkan prinsip gravitasi yang menyebabkan dapat meminimalkan jumlah pekerja dan meningkatkan efisiensi dan keamanan.

5.2.12 Centrifuge Pump

5.2.12.1 Fungsi

Memompa lumpur pemboran yang berada disekeliling rig.

Untuk memompakan lumpur alat ini mengeluarkan gas secara vakum pada bagian pipa penyalurnya.

Tabel 3.2.12 Spesifikasi Centrifuge Pump Nominal Horse Power Rating Size Max. Liner By Sroke Herringbone Gear Ratio Suction Manifold Fem. Thrd. Discharge Outlet Pinioan Shaft Dia. Pinion Ext. Length mekanis 2,200 hp @100 spm 8"x 15" 4,27 : 1 12" 7" Flange 5,000 API 10" 14"

(11)

electric 1628 hp @100 spm 203 mm X 381 mm 4,27 : 1 305 mm 177mm Flange 254 mm 356 mm 5.3 PEMBAHASAN

Fungsi utama dari sistem sirkulasi adalah mengangkat serpihan cutting dari dasar sumur ke permukaan. Fluida pemboran umumnya berupa suspensi dari clay dan material lainnya dalam air yang disebut dengan fluida pemboran.

Fluida pemboran adalah suatu campuran cairan khusus yang diedarkan kebawah, kedalam sumur bor untuk membantu mata bor dalam mengebor lubang dan ikut membantu menjaga keadaan di dalam sumur bor. Fluida pemboran ini secara umum disebut sebagai “lumpur atau mud”.

Agar laju penembusan tinggi, driller juga harus mempertimbangkan komposisi lumpur pemboran, jika salah satu sifat fisik dari lumpur tidak sesuai maka biasanya laju penembusan menurun.

Prinsip Kerja dari sistem sirkulasi adalah dari mud pit tanks mengalir lumpur dan kemudian masuk kedalam mud discharge lines karena tekanan pompa lumpur masuk ke dalam stand pipe, diteruskan ke kelly kemudian masuk kerangkaian pipa bor. Setelah itu melalui annulus dan keluar melalui mud return lines menuju mud gas separator diteruskan ke resevoar pits kemudian masuk ke settling tanks dan kemudian kembali lagi ke mud pits tank, demikian berlangsung seterusnya.

5.4 KESIMPULAN

1. Sistem sirkulasi terdiri dari empat sub-komponen utama, yaitu : a. Fluida pemboran (drilling fluid)

b. Tempat persiapan (preparation area) c. Peralatan sirkulasi (circulation equipment) d. Conditioning area

2. Ada tiga jenis fluida pemboran, yaitu : a. Water-based mud

b. Oil-based mud

c. Air or gas-based mud

3. Fluida pemboran yang dipakai dalam opersi pemboran tergantung dari jenis formasi yang akan ditembus dan juga kondisi lubang bor, maka dari itu dari sini kita dapat menentukan komposisi lumpur yang akan digunakan.

(12)

4. Fluida pemboran merupakan tempat yang terletak pada permulaan dari sistem sirkulasi (dekat mud pumps) dimana fluida pemboran pertama-tama dipersiapkan, dirawat dan diganti tergantung dari keadaan lubang.

5. Conditioning area merupakan tempat dimana fluida pemboran dibersihkan setelah disirkulasikan.