PEMBORAN LURUS
(Straight Hole Drilling)
Disusun oleh : Ir. Kaswir Badu
Cepu, 1997
i SUMUR 1 DDG LEG MAKSIMAL 3O 100 FT 5O 10000 FTKATA PENGANTAR
Pemboran minyak dan gas bumi maupun geothermal merupakan operasi yang sangat vital dalam industri minyak dan gas bumi maupun geothermal.
Operasi pemboran merupakan operasi padat modal dan berisiko tinggi. Untuk kelancaran operasi para personal harus mempunyai pengetahuan dan ketrampilan yang baik. Selain dari itu tentu harus didukung oleh peralatan yang lengkap dan siap pakai.
Untuk pembinaan tenaga yang melaksanakan operasi pemboran harus ada alat bantu dalam proses belajar dan mengajar. Salah satunya adalah buku bacaan. Buku bacaan mengenai teknik-teknik yang diperlukan dalam operasi pemboran yang berbahasa Indonesia dapat dikatakan tidak ada di pasaran.
Dalam rangka pengadaan bahan bacaan berbahasa Indonesia ini penulis merasa bertanggung jawab untuk membuatnya.
Untuk kali ini penulis membuat buku Teknik Pemboran dengan materi PEMBORAN LURUS.
Berhubung keterbatasan waktu penulis membuat secara berjilid dan buku ini barulah Jilid I, yang merupakan dasar-dasar tentang Pemboran Lurus.
Semoga buku ini bermanfaat bagi pembaca, dan terima kasih atas perhatiannya Cepu, Mei 1997 Hormat penulis.
ii PENGUMUMAN
Bersama ini kami khabarkan bahwa telah terbit Buku-buku Teknik Pemboran sebagai berikut:
1. Teknik Pencegahan Semburan Liar (Well Control) Jilid I 2. Teknik Pencegahan Semburan Liar (Well Control) Jilid II 3. Teknik Pencegahan Semburan Liar (Well Control) Jilid III 4. Teknik Pencegahan Semburan Liar (Well Control) Jilid IV 5. Teknik Pencegahan Semburan Liar (Well Control) Jilid V 6. Teknik Pencegahan Semburan Liar (Well Control) Jilid VI
7. Teknik Pencegahan Semburan Liar (Well Control) Lihat Soal-soal dan Kuncinya
8. Peralatan Pencegahan Semburan Liar ( BOP ) Jilid I 9. Lumpur Pemboran Jilid I
10.Lumpur Pemboran Jilid II 11.Hidrolika Pemboran Jilid I 12.Hidrolika Pemboran Jilid II 13.Peralatan Pemboran Jilid I 14.Peralatan Pemboran Jilid II
15.Perhitungan Teknik Pemboran Jilid I 16.Perhitungan Teknik Pemboran Jilid II 17.Perhitungan Teknik Pemboran Jilid III 18.Fishing Jilid I
19.Fishing Jilid II 20.Casing Jilid I 21.Cementing Jilid I 22.Pemboran Lurus Jilid I 23.Pemboran Berarah Jilid I 24.Mud Loss Jilid I
25.Pipa Terjepit Jilid I
26.Pemboran Lepas Pantai (Offshore Drilling) Jilid I 27.Latihana Soal Teknik Pemboran Jilid I
28.Latihan Soal Peralatan Pemboran Jilid I
Bagi anda yang berminat untuk mempunyai buku-buku tersebut diatas dapat menghubungi :
IR.KASWIR BADU
Jl.Dumai No.154 Nglajo Cepu Telp. : 0296 422130
HP : 08155033676
Rek. : BNI Cabang Cepu 252 000005733.901 Harga buku perbuah adalah Rp.
40,000,-Terima Kasih atas perhatiannya. Hormat penulis.
iv D A F T A R I S I
Kata Pengantar ... ………... i Daftar Isi ... ………... iv Daftar Gambar ... ………... vi I. PENDAHULUAN ... ………... 1
II. ALASAN DILAKUKAN PEMBORAN BERARAH ...………...
3
2.1. Penentuan Ketebalan ...………... 3
2.2. Sasaran atau Target ...………... 4 2.3. Penurunan Casing ...………... 5 2.4. Problema Pemboran ...………... 5 2.5. Problema Penyemenan...………... 7
2.6. Problema Diwaktu Memproduksi Sumur ...…..………... 8
III. FAKTOR YANG MENYEBABKAN PEMBELOKAN LUBANG …...
9 3.1. Faktor Mekanis ...……….. 9 3.2. Faktor Formasi ...……….. 19 3.2.1. Kemiringan Lapisan ...……… 20
3.2.2. Kekerasan Lapisan Formasi ...………. 23
3.2.3. Formasi Yang Berlapis-lapis ...………. 25
3.2.4. Formasi Yang Berongga-rongga ...……….. 25
3.3. Faktor Peralatan ...……….. 26
IV. PENCEGAHAN PEMBELOKAN LUBANG ...
………. 27
4.1. Menaikkan Gaya Bandul ...……… 28
4.1.1. Memperpanjang Jarak Bandul ...
……….. 28
4.1.2. Memperbesar Drill Collar ...………. 36
4.2. Mengurangi Beban Diatas Pahat ...………. 36
4.3. Memperkekar Rangkaian ...………. 37
v D A F T A R I S I (Lanjutan)
V. PERALATAN BANTU UNTUK MELURUSKAN LUBANG ...………...
38
5.1. Stabilizer ...
………. 39
5.1.1. Blade Type Stabilizer ...……… 39
5.1.2. Sleeve Type Stabilizer ………... 41
5.1.3. Short Modified Stabilizer 5.2. Reamer
………
5.3. Drill Collar
………..
VI. Latihan Soal
……… VI.1 Soal
……….
VI.2 Kunci Soal
………. Penutup
Daftar Pustaka
DAFTAR GAMBAR
Gb 1. Batasan Straight Hole Drilling ………
2
Gb 2. Ketebalan Lapisan ………
3
Gb 3. Pemboran Meleset Dari Target ………
4
Gb 4. Kesulitan Dalam Menurunkan Casing ………. 5
Gb 5. Key Seat ………
6
Gb 6. Differential Pressure Sticking ……….. 7
Gb 7. Semen Yang Tidak Rata ……….. 8
Gb 8. Titik Netral Pada Rangkaian Pemboran ……… 10
Gb 9. Chart Woods and Lubinski untuk Menentukan WOB …… 16
Gb 10. Gambaran Langkah – langkah Penyelesaian contoh soal
20
Gb 11. Kemiringan Lapisan 30
………. 21
Gb 12. Kemiringan Lapisan 45
………. 23
Gb 13. Kecenderungan Pembelokan Lubang Bila perubahan
Lapisan dari Lunak ke Lapisan Keras ……….. 24
Gb 14. Kecenderungan Pembelokan Lubang Bila perubahan
Lapisan dari keras ke Lapisan Lunak ……… 24
Gb 15. Kenderungan Pembelokan Lubang pada Formasi yang
Berlapis-lapis Tipis ……….
25
Gb 16. Pembelokan Lubang pada Formasi Berongga yang
Berlapis-lapis Tipis ……….
Gb 17. Point of Tangency ………. 27
Gb 18. Pemasangan Stabilizer untuk Memperbesar Gaya Bandul 29
Gb 19. Penempatan Stabilizer yang salah ……….
29
Gb 20. Tambahan WOB Bila Menggunakan Stabilizer ………….. 30
Gb.21. Penentuan Jarak Stabilizer Dari Bit. ……….. 31
Gb.22. Stiff Bottom Hole Assembly
………. 38
Gb. 23. Integral Blade Stabilizer ……….
39
Gb. 24 Weld on Blade Stabilizer ……….
40
vii DAFTAR GAMBAR ( Lanjutan)
Hal.
Gb. 25 Rotating Sleeve Stabilizer ………
Gb. 26 Jenis Rubber Stabilizer, ………
Gb. 27 Rubber Sleeve Stabilizer, Saat Terbuka, Tertutup, Dan
Penempangnya ……….
Gb. 28 Short Modified Stabilizer ………..
Gb. 29 Rotary Reamer ………..
Gb. 30 Angle Cutter Reamar ……….
Gb. 31 Macamimacam Bentuk Cutter Dari Reamer ………..
Gb. 32 Vertical Drill Collar ………..
Gb. 33 Spiral Drill Collar ………..
1
1. PENDAHULUAN
Straight hole drilling (pemboran lurus) adalah metoda pemboran dimana lubang diinginkan vertikal dari permukaan sampai target.
Dalam kenyataan lubang yang betul-betul vertikal dari lokasi di permukaan sampai target sulit didapat. Dengan kata lain lubang kenyataannya menyimpang dari sumbu vertikal. Penyimpangan ini disebabkan oleh faktor formasi yang ditembus, faktor mekanis dan peralatan yang digunakan.
Lubang yang banyak menyimpang dari vertikal banyak menimbulkan masalah, seperti pipa terjepit, meleset dari target dan lain-lain. Oleh sebab itu diusahakan supaya lubang mendekati vertikal, caranya adalah memperkekar rangkaian, dan memperbesar gaya bandul, sehingga gaya bandul akan membawa bit menuju vertikal.
Cara lain adalah dengan memakai drill collar yang mempunyai diameter yang hampir mendekati lubang sumur. Dengan kata lain adalah memakai drill collar dengan diameter maksimum akan memperkekar rangkaian pemboran sehingga pembelokan lebih lanjut dapat dicegah.
Untuk mengurangi atau mencegah pembelokan lubang bor, maka perlu untuk merencanakan beban pada pahat secara tepat, dan penempatan stabilizer yang sesuai. Masalah ini ditentukan secara analisa dan grafis.
Begitu beban pada pahat (WOB) setelah stabilizer ditentukan juga dengan cara grafis dan menggunakan tabel buatan Rollins.
Sebagaimana telah disebutkan di muka bahwa lubang yang benar-benar vertikal dari permukaan target itu boleh dikatakan tidak ada.
2 Pemboran masih dikatakan termasuk straight hole drilling kalau :
- Lubang sumur masih masuk ke dalam suatu kerucut yang mempunyai sudut 50
- Perubahan sudut kemiringan maksimal 30 / 100 ft lihat gambar –1
SUMUR 2 SUMUR 3 SUMUR 1 DDG LEG MAKSIMAL 3O 100 FT 5O 10000 FT
GB 1. Straight Hole Drilling
Pada gambar 1 terlihat kerucut setinggi 10,000 ft. dengan sudut 50. Sudut 1
betul-betul tegak lurus vertikal, sumur 2 membentuk sudut dengan sumbu vertikal tetapi masih dalam kerucut. Sedangkan sumur 3 mempunyai dog leg dan ratenya masih lebih kecil dari 30/ 100 ft. ketiga sumur tersebut masih tergolong
kepada pemboran lurus atau straight hole drilling.
Walaupun secara umum lubang diijinkan lurus. Dilakukan juga pemboran yang disengaja disimpangkan dari sumbu vertikal. Hal ini dilakukan karena
alasan-3 alasan tertentu yang mana ditinjau secara teknis dan ekonomis harus dilakukan hal tersebut.
II. ALASAN DILAKUKAN PEMBORAN LURUS
Pemboran lurus lebih baik dibandingkan dengan pemboran berarah. Pemboran lurus lebih murah dan lebih sederhana. Untuk jelasnya kita tinjau dari segi pandang sebagai berikut:
- Penentuan ketebalan - Sasaran atau target
- Penurunan casing
- Problema pemboran
- Problema penyemenan
- Problema producksi
II.1. Penentuan Ketebalan
Kalau lubang terlalu menyimpang dari sumbu vertikal akan menyulitkan interpretasi geologi dalam menentukan ketebalan lapisan yang ditembus. Untuk jelasnya lihat gambar 2.
ts tt
ts = ketebalan sebenarnya
tt = ketebalan terukur
GB.2 Ketebalan Lapisan
4 Ketebalan lapisan yang diukur berdasarkan panjang lubang bukanlah ketebalan dari lapisan. Ketebalan lapisan berupakan panjang tegak.
II.2. Sasaran atau Target.
Apabila lubang jauh menyimpang dari vertikal ada kemungkinan pemboran kehilangan target. Hal ini sangat mungkin untuk pemboran di pinggir suatu reservoir. Lihat gambar 3.
GB.3 Pemboran Meleset dari Target.
AIR
Dari gambar 3 terlihat bahwa pemboran meleset dari target. Targetnya adalah menembus lapisan yang mengandung minyak. Matabor malah masuk kelapisan yang mengandung air. Artinya pemboran gagal. Kalau lubang yang dibuat lurus tentu akan menembus lapisan minyak.
Kalau pemboran di perbatasan daerah usaha dengan yang diusahakan perusahaan lain, terjadi penyimpangan lubang, dapat mengambil atau menembus reservoir perusahaan lain.
5 Hal ini menimbulkan masalah dengan perusahaan lain. Kadang-kadang setelah sumur tersebut diproduksikan, sumur orang lain menjadi mati atau menurun produksinya secara drastis.
II.3. Penurunan Casing
Karena casing yang cukup kekar dan kaku, penyimpangan lubang dari vertikal akan menyulitkan penurunan casing. Lihat gambar berikut 4.
GB.4. Kesulitan dalam Menurunkan Casing.
II.4. Problema Pemboran
Dog Leg maksudnya adalah perubahan sudut kemiringan atau sudut arah dari lubang secara mendadak. Akibat lubang yang bengkok secara mendadak, maka DP akan menempel pada dinding lubang. Karena pergeseran rangkaian dengan dinding lubang terbentuk lubang sebesar drill pipe yang disebut dengan key seat. Key seat ini maksudnya lubang yang kalau dilihat dari pandangan atas seperti lubang kunci.
6 Gambaran dari dog leg dan key seat dapat dilihat pada gambar 5 berikut ini.
GB. 5 Key Seat
Drill Pipe
Tool Joint
daerah key seat
Saat rangkaian dicabut tool joint drill pipe akan tersangkut pada key seat. Kalaupun tool joint drill pipe bisa lolos, drill collar dan bit akan tersangkut. Ini merupakan problema pemboran yang harus diatasi. Untuk melepaskannya akan menambah waktu dan memakan biaya.
Problema lainnya akibat lubang yang miring adalah differential pressure sticking. Drill collar cenderung untuk menyandar pada dinding lubang. Kalau mud cake
7 ditempat pipa menyandar tersebut tebal, dan berat jenis lumpur yang besar, maka pipa cenderung terjepit ditempat lubang yang melengkung atau miring. Pipa terjepit jenis ini disebut dengan differential Pressure Sticking. Keadaan ini terjadi disaat tidak ada sirkulasi lumpur, atau dalam keadaan statis. Gambaran pipa terjepit jenis differential pressure sticking adalah seperti pada gambar-6.
GB.6 Differential Pressure Sticking
dinding lubang rangkaian bor dinding lubang MUD CAKE DIFFERENTIAL PRESSURE STICKING MUD CAKE DC
Pada gambar 6 terlihat bahwa sebagian dari pipa terbenam dalam mudcake, dan ditekan oleh tekanan hidrostatis lumpur yang besar, sehingga pipa terjepit.
II.5. Problema Penyemenan
Bila lubang miring ada sebagian dari rangkaian casing yang tidak berada di tengah-tengah lubang. Karena letak casing tidak akan betul-betul di tengah lubang, sehingga semen yang ditempatkan di annulus casing dengan lubang jadi
8 tidak sama rata. Hal ini akan menyebabkan casing akan cepat bocor bila formasi di belakang casing mengandung cairan corrosif.
Gambaran semen di annulus yang tidak sama tebalnya dapat dilihat pada gambar 7.
GB.7 Semen yang Tidak Rata
II.6. Problema diwaktu memproduksi sumur
Sumur yang miring tidak dapat diproduksi dengan menggunakan sucker rod pump. casing A B Casing Semen A B
Karena lubang miring, sucker rod dan tubing akan selalu bergesek, salah satu pasti ada yang kalah. Kalau tidak sucker rod yang putus, tubingnya bocor.
9 III. FAKTOR YANG MENYEBABKAN PEMBELOKAN LUBANG
Secara garis besar ada tiga faktor yang mempengaruhi pembelokan lubang yaitu:
- Faktor mekanis
- Faktor formasi
- Faktor teknik pemboran III.1. Faktor Mekanis
Lubang miring atau bengkok dapat disebabkan karena kurang kekarnya bagian bawah rangkaian pemboran, sehingga rangkaian jadi melengkung dan ada rangkaian yang menyandar pada dinding lubang.
Bit yang sudah tumpul dapat menyebabkan juga lubang menjadi bengkok. Karena diinginkan supaya laju pemboran yang normal atau lebih cepat, maka diberikan WOB (Weight on Bit) yang besar. Hal ini akan menyebabkan bagian bawah rangkaian pemboran menjadi melengkung, dan menyebabkan arah mata bor akan berubah, sehingga lubang menjadi menyimpang dari vertikal.
Prinsipnya adalah bahwa bila beban di atas pahat (WOB) atau Weight on Bit melebihi compressive batuan yang akan ditembus, maka lubang akan menyimpang dari vertikal.
Dianjurkan bahwa WOB yang diberikan adalah sama dengan compressive strength yang akan ditembus. WOB adalah berkisar antara 70% sampai 80% berat Drill Collar di dalam lumpur.
10 Sehingga titik netral yang merupakan titik batas antara gaya yang menekan pada bit dan bagian yang tertarik ke atas berada antara 70% dan 80% dari panjang Drill Collar. Sehingga titik netral berada pada tempat yang kuat.
Drill Collar kita anggap yang paling kuat pada rangkaian pemboran, karena drill collar mempunyai dinding yang tebal. Kalau titik netral berada pada drill pipe, maka rangkaian akan patah. Hal ini juga akan terjadi bila titik netral berada pada batas drill collar dan drill pipe.
Bila titik netral lebih panjang dari 80% dari pnajang drill collar maka WOB yang diberikan akan lebih besar pula, sehingga mata bor akan cenderung berubah arah.
Gambaran titik netral pada rangkaian pemboran dapat dilihat pada gambar 8.
BIT
DRILL COLLAR TITIK NETRAL
GB. 8 Titik Netral pada Rangkaian Pemboran.
Secara matematis dapat dituliskan bahwa :
WOB = A (Wdc) ……….(1)
11 Dimana :
A besarnya antara 70% sampai 80%.
(Wdc) adalah berat drill collar di dalam lumpur, lb
Berat DC di dalam lumpur lebih ringan dari berat DC di udara. Berat DC di dalam lumpur dapat dicari sebagai berikut.
(Wdc)m= (Wdc)u (1 – 0.015xBJm) ……..(2)
Dimana:
(Wdc)m adalah berat DC di dalam lumpur, lb
(Wdc)u adalah berat DC di udara, lb
BJ adalah berat jenis lumpur pemboran, ppg. (1 – 0.015xBJ) adalah buoyancy factor. Factor Buoyansi.
Menurut hukum Archemedes berat suatu benda yang berada dalam suatu cairan akan berkurang beratnya sebesar berat cairan yang dipisahkannya.
Berat cairan yang dipisahkan adalah : Wc = Vc x BJc………..(3)
Dimana:
Wc = Berat cairan yang dipisahkan
Vc = Volume cairan yang dipisahkan
Volume cairan yang dipisahkan akan sama dengan volume benda yang ada dalam cairan.
Jadi,
Vc = Vu ………. (4)
12 Jika persamaan 4 digabungkan dengan persamaan 3, maka :
Wc = Vu x BJc ………(5)
Volume benda tersebut adalah :
Vu = Wu ………. (6)
BJu
Dimana BJu adalah berat jenis dari benda yang ada dalam cairan.
Jika persamaan 6 digabungkan dengan persamaan, maka :
Wc = Wu x BJc ……… (7)
BJu
Beda berat benda di udara dengan berat benda di dalam cairan adalah Wu – Wc,
dan menurut hukum Archemedes diatas, dan cairannya adalah lumpur, maka :
Wu – Wm = Wu x BJm ……… (8) BJu Disederhanakan menjadi, Wm = Wu – ( Wu x BJm) BJu Wm = Wu (1 BJm ) ……… (9) BJu
Karena berat jenis baja yang umumnya digunakan dalam operasi pemboran adalah 65.5 ppg, maka :
Wm = Wu (1 BJm ) ……….. (10)
65.5 disederhanakan menjadi,
Bouyancy factor adalah (1 – 0.015 x BJm).
13 Contoh soal :
Suatu compressive strength batuan yang akan ditembus sampai kedalaman 500ft adalah 3000 lb/in, diameter pahat. Berat jenis yang digunakan adalah 12 ppg.
Drill Collar yang digunakan mempunyai berat nominal 150 lb/ft dan panjang 30 ft/ batang. Diameter bit 12.25 in.
Berapakah panjang drill pipe yang digunakan ? Penyelesaian
Compressive strength = WOB = 12.25 in x 3000 lbs/in = 36750 lbs
Bila dianggap titik netral berada 70% dari panjang DC berarti WOB adalah 70% dari berat DC dalam lumpur, maka :
36750 = 0.7 Wdcm
Wdcm = 36750 = 52500 lbs
0.7
Berat drill collar yang dipakai adalah berat drill collar di udara dicari dengan persamaan (2):
(Wdc)u = 52500 lbs = 64024 lbs
(0.015 x 12)
Panjang drill colar yang digunakan adalah :
Ldc = 64024 lbs = 426 ft
150 lb/ft
Jumlah joint drill collar yang digunakan adalah :
30 ft / joint
14 Jumlah drill collar yang digunakan sebanyak kalau 14 joint, maka :
Panjang drill collar yang digunakan adalah : (Ldc) = 14 x 30 ft/ joint = 420 ft
Berat drill collar yang digunakan di udara adalah : (Wdc) = 420 ft x 150 lbs/ ft = 63000 lbs.
Berat drill collar yang digunakan di dalam lumpur adalah (Wdc) = (Wdc) { 1 – 0.015 BJm
= 63000 x { 1- 0.015 x 12} = 51660 lbs.
Perbandingan WOB dengan berat drill collar yang digunakan di dalam lumpur adalah :
36750 = 71%
51660
Karena untuk segi keamanan perbandingan ini berkisar 70% s/d 80%, maka jumlah joint drill collar yang digunakan sudah sesuai dengan yang disarankan. Perkiraan WOB yang diberikan untuk melakukan pemboran dapat pula ditentukan secara grafis. Orang yang membuat grafis (chart) tersebut adalah Woods dan Lubinski.
Data yang diperlukan untuk memperkirakan WOB yang diambil berdasarkan data pemboran sumur yang bersangkutan.
Data yang diperlukan antara lain : - Diameter lubang.
- Diameter DC
- WOB yang diberikan
15 - Kemiringan lubang
- Kemiringan formasi.
Dari apa yang akan dilakukan dalam pemboran ditentukan : - Diameter lubang
- Diameter DC
- Kemiringan lubang - Kemiringan lapisan.
Dari data dan perencanaan kita dapat memperkirakan WOB yang akan diberikan nantinya.
Chart Woods dan Lubinski tersebut dapat dilihat pada gambar 9. Pada gambar tersebut enam buah kotak, yang memuat data sebagai berikut :
Kotak kiri atas berisikan data tentang : - Diameter luar dari DC
- WOB
Kotak kiri bawah berisikan data tentang : - Diameter lubang
- Diameter luar dari DC - Kemiringan lubang
- Clearance
Kotak tengah bawah berisikan data tentang : - Kemiringan lubang.
16 Kotak kanan bawah berisikan data tentang :
- Kemiringan lubang - Kemiringan formasi
Kotak tengah atas dan kotak kanan atas berisikan garis-garis untuk korelasi. Garis referensi
GB. 9 Chart Wood and Lubinski untuk menentukan WOB.
17 DRILL COLLAR OD - INCHES9 8 7 6 5 4 3 10 11 12 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 DRILL COLLAR OD - INCHES 90 80 70 60 50 40 30 25 20 15 10 1 2 3/4 1/2 1/4 1/ 8 3
Contoh Soal :
Dari data pemboran yang terdekat didapat data sebagai berikut :
- Diameter DC = 7 inch
- Diameter lubang = 9 inch
- WOB = 13500 lb.
- Kemiringan lubang = 50
- Kemiringan lapisan = 300
Pemboran yang akan dilakukan direncanakan untuk :
- Diameter DC = 11 inch
- Diameter lubang = 12 inch
- Kemiringan lubang = 100
- Kemiringan lapisan = 300
Berapakah beban pada pahat (WOB) yang dianjurkan ? Penyelesaian :
Plot terlebih dahulu data pemboran yang menjadi referensi. Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut :
Pada kotak kiri atas plot
- Diameter DC = 7 inch
- WOB = 13500 lb
Dihasilkan titik A1.
Plot pada kotak kiri bawah :
- Diameter DC = 7 inch
- Diameter lubang = 9 inch. Didapat titik B1.
Buat garis dari titik B1 ke kanan secara horizontal memotong garis kemiringan lubang 5o, dan didapat titik C
Tarik garis vertikal ke atas dari titik C1, dan tarik garis horizontal ke kiri dari titik A1. Perpotongan garis ini berada pada kotak tengah atas, titik potongnya diberi nama D1.
Dari titik D1 ikuti garis korelasi sampai memotong garis referensi di titik E1. Dari titik E1 buat garis horizontal ke kanan masuk ke kotak kanan atas.
Pada kotak kanan bawah plot sudut kemiringan lapisan formasi 30o, dan tarik ke
kiri memotong garis sudut kemiringan lubang 5o. Titik potongnya diberi notasi G1
Dari titik G1 tarik garis vertikal ke atas memotong garis yang berasal dari titik E1. Titik potongnya beri notasi F1.
Dari langkah-langkah diatas didapatkan garis-garis data dari sumur yang dijadikan referensi.
Selanjutnya plot data yang akan digunakan untuk pemboran yang direncanakan. Langkah-langkah adalah sebagai berikut :
Plot pada kotak kiri bawah :
- Diameter DC = 11 inch
- Diameter lubang = 12 inch Didapat titik B2
Buat garis dari titik B2 ke kanan secara horizontal memotong garis kemiringan lubang 10o, dan didapat titik C2
19 Tarik garis vertikal ke atas dari titik C2 memasuki kotak tengah atas.
Pada kotak kanan bawah plot sudut kemiringan lapisan formasi 30o, dan tarik ke
kiri memotong garis sudut kemiringan lubang 10o. Titik potongnya diberi notasi
G2.
Dari titik G2 tarik garis vertikal ke atas memasuki kotak kanan atas.
Tarik garis mengikuti garis korelasi dari titik F1 memotong garis yang berasal dari titik G2. Titik potongnya beri notasi F2
Tarik garis ke kiri dari titik F2 memotong garis referensi. Titik potongnya diberi notasi E2.
Dari titik E2 tarik sesuai dengan garis korelasi ke kiri memotong garis yang berasal dari titik C2. Titik potongnya diberi notasi D2.
Tarik garis ke kiri dari titik D2 memotong garis diameter luar drill collar 12 inch. Titik potongnya diberi notasi A2. Baca WOB yang akan digunakan, ternyata 6500 lbs.
Untuk jelasnya langkah-langkah diatas dapat dilihat pada gambar 10. III.2. Faktor Formasi
Faktor formasi yang mempengaruhi kemiringan atau penyimpangan lubang adalah sebagai berikut :
- Kemiringan lapisan formasi
- Kekerasan lapisan batuan (formasi) - Lapisan berlapis lapis tipis.
- Formasi berongga-rongga.
20
DRILL COLLAR OD - INCHES 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
DRILL COLLAR OD - INCHES
90 80 70 60 50 40 39 25 20 15 108 6 4 3 1 A1 A2 C2 B2 C1 G1 G2 F1 F2 E1 E2 D1 B1 D2 1 2 3 3/4 1/2 1/8
GB. 10 Gambaran Langkah-langkah penyelesaian contoh soal.
III.2.1. Kemiringan Lapisan
Kemiringan lapisan formasi yang ditembus akan membelokkan lubang. Secara umum yang dimaksudkan disini dikelompokkan menjadi dua ; kemiringan lapisan formasi yang kecil dari 45o, dan kemiringan lapisan formasi yang besar dari 45o.
Bila sudut kemiringan lapisan kecil dari 45o dan lihat uraian pada gambar 11.
21 Ft = Adalah gaya yang membawa kearah tegak lurus pada bidang lapisan.
Fs = Gaya yang membawa kearah sejajar dengan bidang lapisan.
Untuk sebagai contoh lapisan yang mempunyai sudut kecil dari 45o, diambil yang
mempunyai sudut 30o.
GB.11 kemiringan Lapisan 30o
Dari gambar di atas terlihat : Fs = F Sin 30o
= 0.5 F dan
Ft = F Cos 30o
= 0.87 F
Terlihat disini bahwa untuk sudut 30o yang mengarahkan mata bor ke arah yang
tegak lurus pada bidang lapisan lebih besar dari gaya yang membawa bit ke arah yang sejajar dengan bidang perlapisan.
22 Bila sudut kemiringan lubang 40o, maka :
Fs = F Sin 40o = 0.64 F dan Fs Ft F 30o
Ft = F Cos 40o
= 0.77 F
Bila sudut kemiringan lubang 20o, maka :
Fs = F Sin 20o
= 0.34 F dan
Ft = F Cos 20o
= 0.94 F
Dari uji coba diatas maka dapat simpulakan bahwa untuk bidang perlapisan lebih kecil dari 45o, arah mata bor akan cenderung dibawa ke arah yang tegak lurus
dengan bidang perlapisan.
Bila sudut kemiringan lebih besar dari 45 o
Untuk kemiringan lapisan formasi 60o, gambarannya dapat dilihat gambar 12.
Untuk kemiringan lapisan 60o, maka :
Sin 60o = F
s/F ---- Fs = F Sin 60o = 0.87 F.
Cos 60o = F
t/F ---- Ft = F Cos 60o = 0.5 F.
Untuk kemiringan lapisan 60o, maka :
Sin 60o = F
s/F ---- Fs = F Sin 60o = 0.87 F.
Cos 60o = F
t/F ---- Ft = F Cos 60o = 0.64 F.
23 Untuk kemiringan lapisan 80o, maka :
Sin 80o = F
s/F ---- Fs = F Sin 80o = 0.98 F.
Cos 80o = F
Dari uji coba diatas dapat disimpulkan bahwa untuk kemiringan lapisan yang lebih besar dari 45o, gaya membawa mata bor ke arah sejajar dengan bidang
lapisan lebih besar dari yang membawa tegak lurus dengan bidang lapisan.
GB.12 Kemiringan Lapisan Lebih Besar Dari 45o.
III.2.2. Kekerasan Lapisan Formasi
Kekerasan lapisan yang mau ditembus akan menyebabkan pembelokan lubang. Untuk kemiringan lubang kecil dan kekerasan lapisan berubah dari lunak ke keras dapat dilihat pada gambar 13.
Pada gambar –13 terlihat bahwa waktu bit menyentuh lapisan yang keras, maka ujung bit di titik A tertahan oleh lapisan yang sudah keras.
Pada ujung bit titik B masih lapisan yang lunak, sehingga di titik B masih gambang masuknya, relatif dibandingkan di titik A, maka mata bor berubah arahnya menurut tanda panah.
24 F Fs Ft 50o keras lunak A B B
GB. 13 Kecenderungan Pembelokan Lubang Bila Perubahan Lapisan dari Lunak ke Lapisan Keras.
Untuk perubahan kekerasan lapisan dari keras ke lapisan lunak dapat dilihat pada gambar 14.
Pada gambar –14, dititik B mata bor masih ditahan oleh lapisan keras, sedang dititik A bit sudah menyentuh lapisan lunak. Sehingga mata bor akan berubah arah menurut tanda panah.
GB. 14 Kecenderungan Pembelokan Lubang Bila Perubahan Lapisan dari Keras ke Lapisan Lunak.
25 III.2.3. Formasi Berlapis-lapis.
Bila formasi yang diterima merupakan formasi yang berlapis tipis dan tidak homogen, maka berlaku disini miniature Whipstock theory.
Dimana setelah mata bor menembus lapisan untuk kedalaman tertentu, lapisan ini akan cenderung pecah ke arah tegak lurus pada bidang perlapisan. Sehingga
keras lunak A
B
lubang menjadi menyimpang dari sumbu vertikal. Untuk jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut :
GB. 15 Kecenderungan Pembelokan Lubang Pada Formasi Yang Berlapis-Lapis Tipis.
III.2.4. Formasi yang Berongga-rongga
Formasi yang berongga-rongga seperti formasi bergoa, rekah-rekah, celah-celah, akan mempengaruhi arah lubang. Mata bor akan dibelokkan sesuai dengan bentuk dari formasi berongga-rongga tersebut, ke arah mana yang mudah dibelokkannya mata bor, kesanalah arah lubang bor.
26 Pada gambar-16 berikut, terlihat rongga mempunyai bentuk sedemikian rupa, sehingga mata bor akan membelok ke kiri. Begitu pulalah halnya bila formasi berongga berbentuk celah-celah atau rekahan.
goa-goa
GB.16 Pembelokan Lubang Pada Formasi Berongga
III.3. Faktor Peralatan
Faktor peralatan yang dapat membuat lubang menyimpang dari sumbu vertikal adalah sebagai berikut :
- Kely, drill pipe dan drill collar yang tidak lurus. - Menara yang tidak vertikal
- Rotary table yang kurang datar.
27 IV. PENCEGAHAN PEMBELOKAN LUBANG
Lubang yang menyimpang dari sumbu vertikal pada umumnya terdapat titik tumpu drill collar kepada dinding lubang. Titik tumpu disebut dengan point of tangency.
GB.17 Point of tangency
Ada tiga cara untuk mencegah pembelokan lubang yaitu :
- Menaikkan gaya bandul
- Mengurangi WOB
- Memperkekar rangkaian pemboran.
28 IV.1. Menaikkan Gaya Bandul
Gaya bandul adalah gaya yang timbul akibat berat drill collar yang berada dibawah point of tengency. Karena berat rangkaian pipa bor akan bergerak ke posisi ke vertikal.
Gaya bandul tergantung kepada sudut kemiringan lubang dan panjang bandul. Pajang bandul maksudnya jarak dari mata bor ke point of tangency.
DRILL COLLAR
POINT OF TANGENY
Gaya bandul dapat dinaikkan dengan dua cara, yaitu : - Memperpanjang jarak bandul
- Memperbesar drill collar
IV.1.1. Memperpanjang Jarak Bandul
Memperpanjang jarak bandul atau dengan kata lain adalah menaikkan panjang bandul dapat dilakukan dengan memindahkan point of tangency ke atas.
Caranya dalah dengan jalan menempatkan stabilizer pada jarak tertentu dari bit, sehingga point of tangency akan bergeser ke atas.
Gambaran penempatan stabilizer dapat dilihat pada gambar 18.
Stabilizer harus ditempatkan pada jarak yang tepat kalau tidak maka dibawah stabilizer akan terbentuk point of tangency lagi. Gambaran penempatan stabilizer yang salah dapat dilihat pada gambar 19.
29 drill collar point of tangency stabilizer bit
GB.18 Pemasangan Stabilizer untuk Memperbesar Gaya Bandul
GB.19 Penempatan Stabilizer yang Salah.
30 Penempatan Stabilizer
Ada dua cara dalam penempatan stabilizer, yaitu : - Menggunakan chart Woods & Lubinski
- Menggunakan table Rollins Menggunakan Chart
Penempatan stabilizer menggunakan chart tergantung kepada : - Diameter lubang sumur
- Diameter drill collar - Kemiringan lubang drill collar point of tangency stabilizer point of tangency baru
- WOB yang diberikan tanpa stabilizer
Dengan mengetahui WOB sebelum stabilizer, diameter drill collar yang digunakan, dan sudut kemiringan lubang, akan didapatkan tambahan WOB bila menggunakan stabilizer. Untuk jelasnya lihat chart pada gambar 20
GB.20 Tambahan WOB bila Menggunakan Stabilizer
Setelah itu didapatkan WOB yang diberikan setelah dipasang stabilizer, yaitu :
WOBds = WOBts + % WOB tam. X WOBts ………..(12)
31 Dimana :
WOBds : WOB dengan stabilizer
WOBts : WOB tanpa stabilizer
Dari harga WOBds, diameter drill collar dan kemiringan lubang dapat ditentukan
jarak stabilizer dari mata bor. Gambaran penentuan jarak stabilizer dari mata bor dapat dilihat pada chart gambar 21.
Jarak sta-bilizer dari bit, ft 0 20 40 60 80 0 20 40 60 80 20 40 60 80 40 50 60 70 80 100 110 90
8" COLLARS 7-1/2" COLLARS 7" COLLARS
WOB dengan stabilizer 20 20 20 20 30 50 60 70 40 0 0 3 15 Tambahan WOB, % Hole 8-3/4 in
WOB sebelum dipasang stabilizer
20 2
GB. 21 Penentuan Jarak Stabilizer Dari Bit Contoh Soal
Diameter lubang 8 ¾ inch. Diameter DC 7 inch. Kemiringan lubang 10o, WOB
tanpa stabilizer 31900 lb.
Berapakah WOB yang diberikan setelah dipasang stabilizer dan dimanakah dipasang stabilizer tersebut.
32
Penyelesaian
Dengan menggunakan gambar 20, untuk WOB = 31900 lbs dan sudut kemiringan lubang 10o, didapatkan, tambahan WOB
= 28% x 31900 = 8932 lbs
Sehingga WOB dengan stabilizer adalah :
= 31900 + 8932 = 40832 lbs
Dengan menggunakan gambar 21, untuk WOB = 80832 lbs, sudut kemiringan lubang 10o, didaptkan jarak stabilizer dari bit 59 ft.
Rollins membuat suatu table untuk menentukan posisi stabilizer dari mata bor. Data yang harus diketahui hampir sama dengan data yang diperlukan dalam menggunakan grafik Woods and Lubinski. Data yang diperlukan adalah kemiringan lubang, kemiringan formasi, diameter drill collar, diameter lubang. Klasifikasi kemiringan lapisan dinyatakan dengan D untuk yang kurang miring dan N untuk sangat miring. Untuk jelasnya tabel Rollins, lihat table 1 dan tabel 2.
33 Tabel-1 : Penempatan Stabilizer dan WOB menurut Rollins untuk DC 4
½”OD Kemiringan dan klasifikasi lapisan 4 ½” DC tanpa stabilizer, WOB lb WOB dengan stabilizer lb Letak stabilizer ft. 2o 2D 2E 2F 2G 2H 2I 2J 2K 1900 2800 3500 4100 5800 7500 8800 9800 2400 3500 4400 5200 7600 10000 13000 15000 60 – 67 59 – 66 58 – 65 58 – 65 58 – 64 57 – 63 56 –62 55 – 61
3o 2L 2M 2N 3D 3E 3F 3G 3H 3I 3J 3K 3L 3M 3N 11900 13300 14500 3000 4300 5200 6300 8500 10300 12000 13100 15100 16700 17800 21000 24000 26000 3800 5500 6700 8400 12000 15000 20000 24000 27000 30000 32000 52 – 58 51 – 57 51 – 57 54 – 60 53 – 59 52 – 58 52 – 58 51 – 57 50 – 56 49 – 54 48 – 53 47 – 52 47 – 52 46 – 51 34 Table –2 : WOB tanpa stabilizer, dengan stabilizer dan posisi stabilizer
menurut Rollins, untuk DC 5” OD
Kemiringan dan klasifikasi lapisan 4 ½” DC tanpa stabilizer, WOB lb WOB dengan stabilizer lb Letak stabilizer ft. 2o 2D 2E 2F 2G 2H 2I 2J 2K 2L 2M 2N 2300 3400 4400 5200 75000 10100 12100 1400 17500 21000 23000 2900 4300 5600 6700 9800 14000 17000 20000 26000 36000 41000 66 – 73 65 – 72 63 - 70 62 – 69 60 – 67 57 – 63 55 – 61 50 – 56 44 – 49 38 – 42 35 – 39
3o 3D 3E 3F 3G 3H 3I 3J 3K 3L 3M 3N 3600 5200 6700 8100 11400 14800 17000 19100 23500 27000 29000 4500 6700 8700 11000 15000 21000 26000 30000 42000 49000 52000 53 – 59 52 – 58 52 – 58 51 – 57 50 – 56 49 – 54 48 – 53 47 – 52 41 – 46 39 – 43 36 - 41 35 Tabel – 2
WOB tanpa stabilizer, dengan stabilizer dan posisi stabilizer menurut Rollins (Lanjutan) Kemiringan dan klasifikasi lapisan 4 ½” DC tanpa stabilizer, WOB lb WOB dengan stabilizer lb Letak stabilizer ft. 4o 6o 4F 4G 4H 4I 4J 4K 4L 4M 4N 6D 6E 6F 6G 6H 74000 8900 17000 14000 15400 16300 18000 20000 21000 10200 12300 15000 16600 19200 9900 1300 17000 23000 28000 29000 32000 36000 38000 14000 17000 22000 25000 35000 51 – 57 49 – 54 43 – 48 39 – 43 34 – 38 33 – 37 32 – 36 30 – 33 30 – 33 45 – 50 43 – 48 38 – 42 37 – 41 31 – 24
6I 6J 6K 6L 6M 6N 22000 23000 24000 25000 26000 40000 41000 43000 45000 47000 29 – 32 29 – 32 28 – 31 27 – 30 26 – 29 Contoh Soal
Diameter lubang sumur 6 1/8” inch, diameter drill collar 4 ½ inch. Kemiringan lubang 3o, dan klasifikasi kemiringan lapisan F.
36 Berapakah WOB yang diberikan untuk yang tanpa stabilizer dan WOB setelah dipasang stabilizer, serta dimanakah posisi stabilizer dipasang ?
Penyelesaian
Tabel yang digunakan untuk menyelesaikan persoalan diatas untuk diameter drill collar 4 ½” inch adalah table 1. Untuk kemiringan lapisan klasifikasi 3F, didapatkan :
a. WOB tanpa stabilizer adalah 5200 lb/ inch diameter pahat b. WOB dengan stabilizer adalah 6700 lb/ inch diameter pahat c. Letak stabilizer adalah antara 52 s/d 58 ft diatas bit.
IV.1.2. Memperbesar Drill Collar
Dengan memakai drill collar dengan diameter maksimal, maka beban bandul akan menjadi besar, ini akan memberikan tambahan gaya bandul menuju vertikal Dengan memperbesar diameter drill collar, maka clearance akan kecil. Ini akan memperkecil pembelokan lubang juga.
IV.2. Mengurangi Beban di atas Pahat
Dengan naiknya WOB maka point of tangency akan bergerak menuju bit. Hal ini akan memperbesar pembelokan lubang.
Dengan mengurangi WOB akibatnya point of tangency akan naik bergeser ke atas. Sehingga akan mengurangi pembelokan lubang atau juga memperbesar gaya bandul.
Akan tetapi dengan mengurangi beban diatas pahat kecepatan pemboran akan berkurang. Untuk itu ada batasan WOB untuk ukuran bit tertentu.
37 Pada tabel 3 dibawah ini diberikan WOB maksimum yang diberikan untuk beberapa ukuran drill collar agar lubang tetap lurus.
Tabel 3. Beban Maksimum pada Drill Collar
Diameter Drill Collar : WOB maksimum, lbs/ inch
OD, Inch ; ID Inch :
______________________: ___________________________ 6.25 ; 2 7/8 : 8000 : 7.00 ; 3 : 11100 : 7.25 ; 3 : 15100 : 8.00 ; 3 : 16700 : 7.25 ; 3 : 18200 : ______________________: ___________________________ IV.3. Memperkekar Rangkaian
Rangkaian akan kekar bila dikombinasikan reamer, stabilizer dan drill collar berdiameter maksimal. Kombinasi ini disebut dengan Stiff Hole Assemby atau packed Hole Technique.
Tujuan cara ini adalah untuk mencegah kemiringan lubang lebih lanjut. Salah satu contoh susunan staff bottom hole assembly adalah seperti pada gambar – 22.
38
GB. 22 Stiff Bottom Hole Assembly V. PERALATAN BANTU UNTUK MELURUSKAN LUBANG
Pada dasarnya ada tiga peralatan untuk membantu meluruskan lubang yaitu : - stabilizer - reamer DRILL COLLAR REAMER REAMER STABILIZER BIT
- drill collar V.1. Stabilizer
Pada bab IV sudah dijelaskan jarak penempatan stabilizer dari mata bor. Dilihat dari bentuk stabilizer terdapat tiga macam stabilizer yaitu :
- blade type stabilizer - sleeve type stablizer - modified type stabilizer
39 V.1.1. Blade type Stabilizer
Blade type stabilizer dapat dibedakan pula menjadi : - integral blade stabilizer
- wleded on blade stabilizer - big bear stabilizer
Integral Blade Stabilizer
Jenis ini mempunyai (blade) yang menyatu dengan bodynya. Permukaan pisau diberi material yang keras, supaya tidak cepat terkikis oleh lapisan dinding lubang, supaya awet.
Pisau dibuat berbentuk alur, sehingga lumpur dapat lewat melalui alur dan aliran menjadi turbulen.
Gambaran dari integral blade stabilizer dapat dilihat pada gambar 23.
DIAMETER LUBANG PERMUKAAN YG DIPERKERAS PANJANG PISAU FISHING NECK LENGTH
NOMINAL OBERALL LENGTH OD DC
GB. 23 Integral Blade Stabilizer
Dari gambar 23 terlihat :
- Ukuran diameter blade sama dengan ukuran drill collar.
- Ukuran diameter drill collar lebih kecil dari ukuran diameter blade.
40 Weld on Blade Stabilizer
Pada weld on stabilizer pisaunya dilaskan pada body stabilizer. Pisaunya dapat diganti-ganti. Bila mengganti pisau terlebih dahulu stabilizer dipanaskan, kemudaian dipasang pisau yang baru. Kalau sering diganti pisaunya, kekuatan body stabilizer makin berkurang.
Gambaran dari weld on stabilizer dapat dilihat pda gambar 24.
GB. 24 Weld on Stabilizer FISHING NECK LENGTH BLADE LENGTH DIAMETER LUBANG NOMINAL OVERALL LENGTH
Big Bear Stabilizer
Big bear stabilizer ini hampir sama dengan integral blade stabilizer, dimana bladenya menyatu dengan bodynya. Bedanya adalah bladenya lebih panjang dari integral blade stabilizer.
41 V.1.2. Sleeve Type Stabilizer
Stabilizer tipe ini ada dua macam yaitu : - rotary sleeve stabilizer
