Casing

Disusun Oleh :

IR. KASWIR BADU

CEPU, APRIL 1998

CASING

( Pipa Selubung )

LAPISAN PRODUKTIVE

CSING

CASING

K A T A P E N G A N T A R

Buku ini memberikan pengertian tentang casing yang digunakan untuk sumur minyak dan gas bumi.

Pada buku ini dijelaskan tentang spesifikasi casing, nama dan fungsi casing, perawatan dan pemeliharaan serta pemeriksaan casing, dan perencanaan rangkaian casing.

Sehingga buku ini dapat merupakan buku pegangan bagi mahasiswa yang sedang mempelajari teknik pemboran, kursus-kursus, maupun para personil yang bekerja pada operasi pemboran.

Selain dari itu buku ini dapat merupakan bahan persiapan bagi pekerja pemboran dan workover untuk menempuh ujian Sertifikasi Tenaga Teknik Pemboran.

Sebetulnya masalah casing masih banyak yang harus dibicarakan. Karena keterbatasan waktu penulis baru dapat menyelesaikan sebagian.

Mudah-mudahan Allah Yang Maha Kuasa memberikan waktu dan kesempatan kepada penulis untuk melanjutkannya dimasa mendatang.

Penulis sangat menyadari bahwa tulisan ini belum sempurna. Untuk itu penulis mengharapkan kritikan yang membangun dari pembaca. Semoga tulisan ini bermanfaat bagi pembaca dan bagi diri penulis sendiri.

Cepu, Juli 1985 Hormat dari penulis

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 ) Latihan 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 II 21. Cementing Jilid I

22. Pemboran Lurus (Straight Hole Drilling) Jilid I 23. Pemboran Berarah (Directional Drilling) Jilid I 24. Hilang Lumpur (Mud Loss)

25. Pipa Terjepit (Pipe Sticking)

26. Pemboran Lepas Pantai (Offshore) 27. Latihan Soal Teknik Pemboran

iii

menghubungi penulis :

IR. KASWIR BADU Jl. Dumai No. 54 Nglajo, Cepu

Telp. Rumah: 0296 – 422 130 HP : 0815 503 3761

Rek. BNI Cabang Cepu: 252000005733.901

Harga buku perbuah : 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 DAFTAR TABEL ………. vii I. PENDAHULUAN ………. 1

II. SPESIFIKASI CASING

……… 2 2.1. Diameter Luar ………. 3 2.2. Berat Nominal ………. 5 2.3. Jenis Sambungan ……….. 6 2.4. Grade ……… 7 2.5. Length Range ……….. 8

III. NAMA DAN FUNGSI CASING ……….. 10 3.1. Conductor Casing ……… 10 3.2. Surface Casing ……….. 11 3.3. Intermediate Casing ……… 13 3.4. Production Casing ………. 15

………. 16

4.1. Saat Transportasi / Pemindahan ……….. 16

4.2. Di Tempat Penyimpanan ……… 17

4.3. Di Saat Persiapan Pemasangan Casing ……….. 18

V. GAYA-GAYA YANG DIDERITA CASING ………. 19 5.1. Tension Load ……… 19 5.2. External Pressure ……… 20 5.3. Internal Pressure ………. 22 v

DAFTAR ISI ( Lanjutan )

Halaman

VI. KEKUATAN CASING

……… 23

6.1. Joint Strength

……….. 23

6.2. Collapse Resistance

……….. 25

6.3. Internal Yield Pressure ……… 29

VII. PERENCANAAN RANGKAIAN CASING ……… 30

7.1 Analisa Joint Load

7.2. Analisa Terhadap External Pressure ……… 32

7.3. Analisa Terhadap Internal Pressure ………. 33

7.4. Perencanaan Combination Casing ………. 34 DAFTAR PUSTAKA ………. 37 vi DAFTAR GAMBAR Halaman

Gambar 1 : Gambaran Sebatang Casing ……… 2

Gambar 2 : Gambaran OD, ID, dan t dari suatu casing ………. 3

Gambar 4 : Conductor Casing Melindungi Dinding Lubang Yang Mudah Runtuh, Dan Sumur Penduduk dari

Kontaminasi Lumpur ………. 11

Gambar 5 : Gambaran Sumur Setelah Pemasangan

Surface Casing

……….. 12

Gambar 6 : Gambaran Saat Terjadi Kick ……….. 13

Gambar 7 : Intermediate Casing Menutup Formasi yang

Bertekanan Tinggi ……… 14

Gambar 8 : Open Hole Completion ……….. 15

Gambar 9 : Peroforated Completion ……… 16

Gambar 10 : Joint Load

………. 20

Gambar 11 : External Pressure ……….. 21

Gambar 12 : Internal Pressure ……….. 22

Gambar 13 : Koreksi Collapse Resistance Terhadap

Beban Yang Menggantung ……….. 26

Gambar 14 : Combination Casing String ……… 35

vii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1 : Grade dan Minimum Yield Pressure ……… 8

Tabel 2 : Range Dan Interval Panjang Casing ……… 8

Tabel 3 : Joint Strength ……… 24

Tabel 4 : Collapse Resistance ………. 25

Tabel 5 : Konstanta Koreksi ………. 28

Tabel 6 : Internal Yield Pressure ……….. 29

I. PENDAHULUAN

Setelah lubang terbentuk sampai kedalaman tertentu, maka segera dipasang casing, agar dinding lubang jangan runtuh. Casing diturunkan sebatang demi sebatang kedalam lubang. Hubungan satu batang casing dengan yang lainnya dihubungkan dengan sistim ulir.

Dalam buku ini disajikan antara lain: - Spesifikasi pipa selubung. - Nama dan fungsi pipa selubung - Pemeliharaan pipa selubung

- Gaya-gaya yang diderita pipa selubung. - Perencanaan pipa selubung.

Spesifikasi casing merupakan ciri-ciri khusus dari casing yang bersangkutan. Spesifikasi casing yang berbeda akan mempunyai sifat-sifat atau kekuatan-kekuatan yang berbeda pula.

Penamaan casing adalah berdasarkan fungsi casing tersebut. Casing yang mempunyai spesifikasi yang sama dapat mempunyai nama yang berbeda, kalau fungsinya berbeda.

Untuk menjaga casiang agar mempunyai kekuatan yang tetap atau tidak banyak perubahan kekuatannya, maka casing harus dirawat sedemikian rupa, baik waktu menaik turunkan pada kendaraan pengangkut maupun selama perjalanan di atas kendaraan pengangkut.

Ditempat penyimpanan casing juga harus ditata dengan rapi dan dijaga agar tidak terbentur dengan benda keras.

Di dalam lubang gsing menderita gaya-gaya yang dapat menyebabkan casing gagal menjalankan fungsinya. Oleh sebab itu casing yang dipasang harus direncanakan

2

sedemikian rupa agar casiang tidak rusak. Selain dari itu perencanaan casing harus pula memikirkan prinsip ekonomis, mengingat harga casing sangat mahal.

II. SPESIFIKASI CASING

Casing atau pipa selubung terbuat dari besi baja, yang umumnya mempunyai berat jenis 65,5 ppg, yang dipakai untuk menyelubungi casinag.

Satu batang casing terdiri dari: - Badan casing (body) - Thread (ulir)

- Coupling (ada juga yang tidak)

Diwaktu menyambung casing, ulir disambungkan ke dalam coupling casing yang satu lagi dengan jalan diputar.

Gambaran sebatang casing dapat dilihat pada gambar 1.

GB. 1 GAMBARAN SEBATANG CASING

L

COUPLING

BODY

Spesifikasi dari casing adalah sebagai berikut: a. Diameter luar b. Berat Nominal c. Sambungan d. Grade e. Length Range 2.1. Diameter Luar

Diameter luar atau cut side diameter (OD) harus disebutkan untuk suatu casing. Parameter lain yang sangat erat hubungannya dengan diameter luar adalah diameter dalam atau inside diameter (ID) dan tebal casing (t).

Hubungan antar OD dan t adalah sebagai berikut:

OD = ID = 2 t ……… (1)

Gambaran diameter luar dalam dan tebal casing dapat dilihat dari gambar 2.

GB. 2. GAMBARAN OD, ID DAN t, DARI SUATU CASING

t t

ID OD

4

Selain dari itu dinyatakan juga diameter coupling dari drift diameter. Diameter coupling berhubungan dengan diameter lubang sumur yang akan dipasang casing, dan clearance. Clearance adalah jarak antar dinding sumur dengan coupling.

Secara matematis dinyatakan bahwa :

dh = dc + 2a ……….. (2) Di mana : dh = diameter lubang dc = diameter coupling a = clearance

Gambarannya dapat dilihat pada gambar 3.

GB.3 GAMBARAN DIAMETER LUBANG, DIAMETER COUPLING DAN CLEARANCE

a

dc COUPLING dh

t

ID

Drift diameter adalah diameter maksimum suatu benda yang dapat dimasukkan ke dalam casing. Ini ada yang menyebutnya ukuran sablon.

Parameter ini berguna untuk pertimbangan diameter bit untuk pemboran selanjutnya setelah casing terpasang. Karena untuk membor selanjutnya bit atau mata bor masuk ke dalam casing yang sudah terpasang tersebut. Begitu juga kalau ke dalam casing harus diturunkan peralatan-peralatan untuk workover (kerja ulang) dikemudian hari. Diameter peralatan yang diturunkan itu harus disesuaikan dengan drift diameter casing yang sudah terpasang.

Diameter benda yang akan dimasukkan harus lebih kecil dari drift diameter casing yang terpasang.

2.2. Berat Nominal

Berat Nominal dari pipa selubung merupakan berat rata-rata badan dan coupling per satu satuan panjang.

Satuan yang sering digunakan adalah lbs per foot (lbs/ft) atau kg per meter (kg/m). Sehingga berat nominal dikatakan juga pounder. Kegunaan dari berat nominal ini adalah untuk menghitung berat rangkaian casing.

Berat casing dapat kita hitung dengan rumus :

W = BN X L ………. (3)

Dimana:

W : berat casing, lb BN : berat nominal, lb/ft L : panjang casing, ft

Lubang sumur yang kita pasang casing tentu mempunyai lumpur di dalamnya. Lumpur ini memberikan gaya apung (bouyancy) kepada casing, yang menyebabkan berat casing di dalam lumpur menjadi berkurang.

Berat casing di dalam lumpur dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

Wm = W ( 1 – 0,015 BJ ) ………. (4)

Dimana:

Wm adalah berat casing di dalam lumpur, lbs BJ adalah berat jenis lumpur lbs/gal atau (ppg)

(1 – 0,015 BJ) disebut dengan buoyancy factor (faktor apung)

Contoh soal:

Lubang sumur berisi lumpur dengan berat jenis 10 ppg. Panjang casing 7”OD, 17 lbs/ft adalah 2000 ft.

Berapakah berat casing di dalam lubang sumur tersebut.

Penyelesaian:

Berat casing di luar sumur dapat dicari dengan persamaan : W = 17 lbs/ft x 2000 ft

= 34000 lbs

Berat casing dalam lumpur dicari dengan persamaan 4 Wm = 34000 ( 1 – 0,015 x 10 )

= 28900 lbs

2.3. Jenis Sambungan

Satu batang casing dengan yang lain dalam rangkaian casing disambung dengan menggunakan sistim ulir.

Ada beberapa jenis sambungan, antara lain adalah: - Round Thread and Coupling

- Buttress Thread and Coupling - Extreme Line Casing.

7

delapan sampai sepuluh ulir per inch. Bentuk ulir seperti huruf “V”. Ada dua macam jenis sambungan round thread and coupling ini, yaitu:

- Short Thread and Coupling ( STC ) - Long Thread and Coupling ( LTC )

Long Thread and Coupling mempunyai kekuatan tarikan yang lebih besar dari Short Thread and Coupling.

2.3.2. Buttress Thread and Coupling

Jenis sambungan ini mempunyai lima ulir per inch dan ulirnya berbentuk trapesium. Kalau dibandingkan dengan round thread and coupling, buttress thread and coupling lebih kuat.

2.3.3. Extreme Line Casing

Jenis sambungan ini mempunyai ulir yang menyatu dengan body casing, ulirnya berbentuk trapesium, dan jenis sambungan ini mempunyai lima ulir per inch.

2.4 Grade

Grade casing menyatakan mutu bahan pembuat casing itu. Grade casing yang diberi standard oleh API (American Petroleum Institute) adalah sebagai berikut:

Angka yang dinyatakan oleh setiap grade menunjukkan harga yield strength minimum dari bahan casing:

8

Tabel 1 Grade dan Minimum Yield Strength

Grade Minimum Yield Strength (psi)

F – 25 25000

J – 55 55000

N – 80 80000

P –110 110000

Dari segi mutu dan harganya dan urutan di atas, grade yang terbaik adalah P –110.

II.5. Length Range

Length range adalah panjang casing.

Length range casing dibagi tiga, seperti pada tabel berikut:

Tabel 2 Range dan Interval panjang casing. Range Interval panjang, ft

I 16 – 25

II 25 – 34

III Lebih dari 34

Casing harus dinyatakan dengan spesifikasi yang lengkap, sehingga casing tersebut dapat dinyatakan dengan tepat.

Sebagai contoh adalah casing 9 5/8” OD, 36 lbs/ft, J-55, LTC, R-2.

Ini berarti casing mempunyai: - Diameter luar 9 5/8 inch. - Berat nominal 36 lbs/ft. - Grade J-55.

- Tipe sambungan long thread and coupling - Interval panjang 25 s/d 34 ft.

9

Contoh soal:

Berapakah tebal casing 9 5/8” OD, 9.083”ID?

Penyelesaian Dari rumus 1,

ID = OD – 2t Jadi

2 t = 9 5/8 – 9.083 ---2 = 0.271 in Contoh soal.

Casing 9 5/8 “OD, 9.083 “ID, diameter coupling 9.7 inch, berada dalam lubang dengan clearance 1 inch. Berapakah diameter lubang?

Penyelesaian. Dari rumus 2, Dh = Dc + 2a 9.7 + 2 (1) = 11.7 in 10

III. NAMA DAN FUNGSI CASING

Penamaan casing adalah berdasarkan fungsi casing tersebut. Rangkaian casing yang sama spesifikasinya dapat diberi nama berlainan.

Nama-nama casing adalah sebagai berikut: - conductor casing

- surface casing - intermediate casing - production casing.

3.1. Conductor Casing

Untuk kedalaman yang masih relatif dangkal formasi sangat cenderung untuk runtuh. Hal ini karena formasi belum kompak. Selain itu pada formasi permukaan umumnya terdapat suatu formasi yang mengandung air tawar.

Air tawar ini digunakan oleh penduduk untuk keperluan sehari-hari. Misalnya untuk minum, pencuci bahan makanan maupun mandi, dan lain-lain.

Sebagaimana kita ketahui dalam membor digunakan lumpur yang mengandung bahan-bahan kimia yang beracun, atau tidak baik untuk kehidupan sehari-hari. Kalau formasi air tawar ditembus oleh mata bor (bit), tentu zat kimia lumpur ini akan menkontaminasi atau meracuni air tawar dalam formasi tersebut.

Untuk menghindari keruntuhan formasi dan menutupi formasi air tawar tersebut, maka dipasanglah pipa selubung. Pipa selubung yang dipasang untuk keperluan ini disebut dengan Conductor Casing. Conducor Casing dan fungsinya dapat dilihat pada gambar 4. 11 COMPUTER CASING SUMUR PENDUDUK FORMASI YANG MUDAH RUNTUH

SEMEN

FORMASI AIR TAWAR

SUMUR PENDUDUK DARI KONTAMINASI LUMPUR.

3.2. Surface Casing

Setelah conductor terpasang, dilanjutkan pemboran untuk membor formasi yang lebih dalam. Tentu mata bor yang digunakan harus masuk ke dalam conductor (casing yang telah terpasang). Makin dalam formasi yang ditembus umumnya tekanan formasinya makin besar, dan juga sering dijumpai formasi yang abnormal. Hal ini dapat menimbulkan blowout.

Untuk mencegah agar tidak terjadi blowout, maka sumur harus dilengkapi dengan blowout preventer. Blowout preventer dipasang pada ujung atas casing. Casing yang berfungsi sebagai tempat kedudukan blowout preventer dengan Surface Casing.

Jadi kalau terjadi kick, sumur bisa ditutup dan kick dapat dikendalikan, dan tidak berkembang menjadi blowout. Gambaran lubang sampai pemasangan surface casing dapat dilihat pada gambar 5.

12 CONDACTOR CASING SEMEN SURFACE CASING semen FORMASI BERTEKANAN TINGGI

GB.5 GAMBARAN SUMUR SETELAH PEMASANGAN SURFACE CASING

Surface casing disemen sampai ke permukaan.

Pada gambar 6, terlihat bit sudah menembus formasi bertekanan tinggi. Misalnya terjadi kick, maka dilakukan penutupan sumur, BOP ditutup. Fluida tidak dapat menyembur ke permukaan karena rongga annulusnya sudah tertutup.

13 CONDACTOR CASING SEMEN SURFACE CASING semen FORMASI BERTEKANAN TINGGI BOP STACK

3.3. Intermediate Casing.

Apabila diwaktu pemboran ditemukan formasi yang menimbulkan masalah seperti formasi bertekanan tinggi, formasi hilang lumpur, formasi garam, anhydrite dan formasi yang mengandung cairan korosif, serta formasi yang mudah runtuh; sebaiknya dipasang casing untuk menutupi formasi tersebut.

Kalau tidak dipasang, casing akan menimbulkan masalah pada operasi pemboran selanjutnya.

Casing yang berfungsi untuk menutup formasi-formasi yang akan menimbulkan masalah pada operasi pemboran selanjutnya, disebut dengan intermediate casing.

14

Gambaran intermediate casing menutup formasi bertekanan tinggi dapat dilihat pada gambar 7. CONDUCTOR CASING SEMEN SURFACE CASING FORMASI BERTEKANAN

GB 7 INTERMEDIATE CASING MENUTUP FORMASI BERTEKANAN TINGGI

Intermediate casing disebut juga dengan protective casing. Casing ini bisa dipasansg lebih dari satu rangkaian, dan tergantung kepada jumlah formasi yang menimbulkan masalah.

Umumnya pada sumur eksplorasi intermeniate casing dipasang lebih dari satu.

15

3.4. Productive Casing

Setelah ditemukan formasi yang akan diproduksikan, dan sumur sudah dimaksud untuk diproduksikan, maka dipasang casing. Casing ini menghubungkan formasi produktif ke permukaan. Nama casing ini adalah Production Casing.

Untuk open hole, completion, casing dipasang sampai puncak lapisan produktif, dan untuk perforated completion, casing dipasang menembus lapisan produktif, dan untuk sumur yang mempunyai masalah pasir maka digunakan liner copletion.

Liner adalah pipa yang berlubang-lubang, dan di belakang liner ditempatkan gravel untuk menahan pasir masuk ke dalam lubang.

Gambaran dari production casing untuk open hole completion dapat dilihat pada gambar 8, dan gambaran production casing untuk open hole completion dapat dilihat pada gambar 9. LAPISAN PRODUKTIF PACKER dinding lubang casing semen tubing

16

GB. 9 PERFORATED COMPLETION

IV. PEMELIHARAAN DAN PEMERIKSAAN PIPA SELUBUNG

DINDING LUBANG PRODUCTION CASING SEMEN TUBING LUBANG PERFORASI LAPISAN PRODUKTIF PACKER

Pemeliharaan dan pemeriksaan pipa selubung (casing) sangat diperlukan. Hal ini bertujuan agar casing dipasang dalam lubang bor dapat melaksanakan fungsinya dengan baik.

4.1. Saat Transfortasi / Pemindahan

Disaat pemuatan casing ke peralatan transfortasi harus hati-hati. Hindari benturan casiang dengan benda-benda keras. Begitu juga setelah sampai di tempat dituju.

Penurunan casing atau pemindahan casing dari truk ke tempat penyimpanan harus hati-hati. Begitu juga halnya dari tempat penyimpanan ke lokasi sumur yang akan dipasang casing.

17

Diwaktu transfortasi baik dalam menuju tempat penyimpanan, maupun menuju lokasi sumur, perlu sekali casing diikat erat dengan rantai pengikat yang baik. Ikatannya harus kuat atau tidak longgar.

Perlu untuk memeriksa ikatan casing di perjalanan, apakah masih utuh atau sudah longgar.

Hal ini untuk menjaga agar casing tidak meluncur dan jatuh disaat pengangkutan (transfortasi).

4.2. Ditempat Penyimpanan

Casing disusun dengan rapi, dimana satu lapisan susunan casing dengan lapisan yang lain diberi bantaian kayu balok.

Supaya susunan caisng tidak meluncur, maka dipinggir lapisan diganjal dengan kayu balok dan dipakukan pada bantalannya.

Ulir casing maupun coupling casing harus selalu dipasang perlindungannya agar gigir ulir (thread) dan gigi ulir coupling jangan rusak.

- Metal protector - Plastic protector - Rubber protector

Ulir casing harus dipelihara selalu dengan membersihkan dan memberi gemuk (compound atau gemuk). Kemudian dipasang kembali protectornya.

Saat ini ada sikat yang lebih modern yaitu menggunakan electric wire brush, yaitu sikat kawat yang digerakkan secara elektronik.

18

4.3. Di Saat Persiapan Pemasangan Casing

Casing yang akan dipasang atau yang akan diturunkan ke dalam lubang harus diperiksa terlebih dahulu, yaitu:

a. Casing yang akan dipakai diperiksa spesifikasinya apakah sudah sesuai dengan yang direncanakan./

b. Casing harus tidak ada yang rusak pada body (badan casing) maupun couplingnya.

Diperiksa apakah ada yang kena benturan barang yang keras atau tidak. c. Apakah casing cukup lurus, dan juga apakah tidak ada yang collapse. d. Casing diperiksa drift diameternya atau dilakukan penyablonan.

e. Casing yang akan dipasang diberi nomor sesuai dengan urutan yang akan diturunkan ke dalam lubang.

f. Persiapan peralatan penyemenan yang akan diturunkan bersama-sama dengan casing, seperti:

- Casing shoe - Casing Collar - Scratcher - Centralizer

g. Periksa dan persiapkan alat-alat penyambung dan penurunan casing, seperti:

- Otomatic elevator yang dilengkapi dengan spider. - Hydraulic power tong

- Power Unit - Torque gauge - Sleep.

19

V. GAYA-GAYA YANG DIDERITA CASING

Gaya-gaya yang diderita casing yang diperhitungkan dalam perencanaan casing adalah sebagai berikut: - tension load - external pressure - internal pressure - blaxial stress 5.1. Tension Load

Tension load (gaya tarikan) yang diderita oleh casing adalah berat casing yang menggantung di dalam lubang sumur. Makin panjang casing maka tension load yang diderita casing yang teratas adalah makin besar.

Karena bagian dari casing yang paling menderita terhadap gaya tarikan ini adalah pada joint, maka tension load disebut juga dengan istilah joint load.

Joint yang paling menderita terhadap tension load adalah joint yang teratas.

Joint load dari casing dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut:

JL = L X BN ………. (5-1)

Di mana:

JL : Joint Load, lbs L : Panjang casing, ft

Gambaran joint load yang diderita casing dapat dilihat pada gambar 10.

20

GB. 10 JOINT LOAD Contoh.

CASING 7” OD 23 lb/ft dipasang sampai 3000 ft. Berapakah tension load untuk joint teratas?

Penyelesaian

Tension load atau joint load untuk joint teratas JL = L X BN

= 3000 ft x 23 lb/ft = 69000 lb

5.2. External Pressure

External Pressure adalah tekanan yang menyerang casing dari luar. Dalam perencanaan casing dianggap bahwa:

L BN

- External pressure adalah tekanan hydrostatik dibelakang casing.

- Kondisi yang terburuk terjadi di saat casing kosong, atau tekanan di dalam casing adalah nol.

21

Karena external pressure dianggap adalah tekanan hydrostatik dibelakang casing, maka casing yang paling menderita adalah casing yang berada di dasar lubang.

Gambaran external pressure yang diderita oleh casing dapat dilihat pada gambar 11.

External pressure yang diderita casing dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut:

P ext = 0.052 x L x BJ

………. (5-2) Di mana:

P ext : External pressure, psi L : Panjang casing, ft BJ : Berat Jeni lumpur, ppg

Contoh.

Casing 7”OD 23lb/ft dipasang sampai 3000 ft. Berat jenis lumpur didalam lubang adalah 10 ppg. Berapakah external pressure terbesar yang dirasakan casing?

CASING LUMPU R BJ DINDING LUBANG Pext D

22

Penyelesaian

External pressure terbesar yang dirasakan casing, P ext = 0.052 x L x BJ

= 0.052 x 3000 x 10 = 1560 psi

5.3. Internal Pressure

Internal pressure adalah tekanan yang menyerang casing dari dalam. Dalam perencanaan casing dianggap bahwa;

Internal pressure adalah tekanan formasi yang berasalh dari trayek casing berikutnya, disaat terjadi blowout.

Gambaran internal pressure yang diderita oleh casing dapat dilihat pada gambar 12.

GB. 12 INTERNAL PRESSURE

Contoh.

casing

internal pressure

Trayek Casaing 9 5/8” OD 26 lb/ft direncanakan 3000 ft. trayek casing 7”OD 23 lb/ft adalah 6000 ft, dengan tekanan yang akan dihadapi adalah sebagai berikut:

23 Interval kedalaman, ft Tekanan, psi

3000 s/d 3500 1395 s/d 1630 3500 s/d 3400 1670 s/d 1860 4000 s/d 4500 1900 s/d 3000 4500 s/d 6000 2090 s/d 2700 Berapakah internal pressure terbesar yang dirasakan casing?

Penyelesaian

Internal pressure terbesar yang dirasakan casing adalah 3000 psi.

VI. KEKUATAN CASING

Setiap casing dengan spesifikasi tertentu mempunyai kekuatan untuk menanggulangi gaya-gaya yang dideritanya.

Kekuatan-kekuatan tersebut adalah sebagai berikut: - Joint strength

- Collapse resistance - Internal yield pressure

Akibat gaya-gaya yang dirasakan casing adalah sebagai berikut: - casing putus

- casing collapse - casing bursting

6.1. Joint Strength

Casing mempunyai kekuatan untuk menahan joint load. Kekuatan ini disebut dengan joint strength.

Joint strength casing tergantung kepada: - diameter luar

- berat nominal - jenis sambungan - grade

Joint strength dari beberapa buah casing untuk Round thread and coupling, dapat dilihat pada tabel 3.

Tabel 3 Joint Strength OD Inch BN Lb / ft F – 25 H - 40 J – 55 N – 80 P – 110 S S S L L L 7 17.00 118 160 20.00 191 254 23.00 300 344 400 26.00 345 395 460 602 29.00 520 681 32.00 578 756 35.00 635 831 38.00 688 900 9 5/8 23.90 185 32.30 279 36.00 318 442 462 40.00 477 521 606 43.50 670 875 47.00 727 952 53.30 841 1100 Contoh

Berapakah harga joint strength casing 7”OD, 26 lb/ft, J-55, LT & C?

Penyelesaian

Dari tabel 3, Joint strength casing 7”OD, 26 lb/ft, J-55, LT&C adalah 395000 lb. Kalau Joint strength lebih kecil dari Joint Load, maka casing akan putus.

25

6.2. Collapse Resistance

Collapse resistance casing tergantung kepada: - diameter luar

- berat nominal - grade

Tabel 4. Collapse resistance

Collapse Resistance, psi, unt. Grade OD Inch BN lb/ft F – 25 H – 40 J – 55 N – 80 P – 110 7 17.00 1100 1370 20.00 11920 2500 23.00 3290 4300 26.00 4060 5320 7220 29.00 6370 9220 32.00 7400 10700 35.00 8420 12180 38.00 9080 13130 9 5/8 23.90 860 32.30 1320 36.00 1710 2220 40.00 2770 3530 43.50 4280 4760 47.00 4900 6120 53.30 6110 8830 26 Contoh

Berapakah harga collapse resistance casing 7”OD, 26 lb/ft, J-55?

Penyelesaian

Dari tabel 4,collapse resistance casing 7”OD, 26 lb/ft, J-55 adalah 4060 psi.

Kalau collapse resistance casing lebih kecil dari external pressure, maka casing akan collapse.

Collapse resistance casing akan berkurang harganya, apabila casing menerima beban tarikan.

Pada saat casing tergantung, harga collapse resistance di setiap titik sepanjang casing tersebut bukanlah seperti yang ada pada tabel, karena berat casing yang menggantung

beban casing yang menggantung pada titik yang kita amati.

Gambaran pengoreksian collapse resistance casing dapat dilihat pada gambar 13.

GB. 13 KOREKSI COLLAPSE RESISTANCE TERHADAP BEBAN YANG MENGGANTUNG

27

Collapse resistance casing yang dikoreksi oleh beban casing yang menggantung pada titik yang kita amati dapat dicari dengan persamaan sebagai berikut:

Pc

Pcc = --- { ( K² - 3W² ) – W } ….. (5 – 3) K

Dimana:

Pc : Collapse resistance casing yang dapat dilihat pada tabel, psi Pcc : Collapse resistance casing yang dikoreksi oleh beban casing yang

menggantung pada titik yang kita amati, psi

K : Konstanta koreksi oleh beban casing yang menggantung, dapat dilihat pada tabel 5, lbs

BN

Pcc

L

W : Beban casing yang menggantung pada titik yang kita amati, lbs.

Contoh soal:

a. Berapakah harga konstanta koreksi pada tabel & untuk casing 7”OD, 26 lb/ft, N-80? b. Casing 7”OD, 26lb/ft, N-80, 9000 ft. Berapakah collapse resistance casing yang

dikoreksi pada kedalaman 3000 ft?

28

Tabel 5. Konstanta Koreksi ( K )

OD BN Konstanta Koreksi ( K ), ribuan lbs

in lb / ft H-40 J-55 N-80 P-110 7 17.00 491 20.00 575 747 23.00 865 1132 26.00 981 1283 1857 29.00 1436 2078 32.00 1584 2292 35.00 1729 2503 38.00 1863 2696 9 5/8 32.30 913 36.00 1025 1333 40.00 1489 1947 43.50 2135 3090 47.00 2307 3339 53.50 2643 3825 Penyelesaian

1283000 lb.

b. Casing 7’od, 26lb/ft, N80, 9000 ft. Pada kedalaman 3000 ft, casing yang menggantung adalah sepanjang 6000 ft.

Berat casing yang menggantung,

W = 6000 ft x 26 lb/ft = 156000 lb.

Collapse resistance casing 7”OD, 26lb/ft. N-80 yang dicari dari tabel 4 adalah 5320 psi. Collapse resistance casing yang dikoreksi pada kedalaman 3000 ft adalah:

29

5320

Pcc = --- { (1283000² - 3x156000²) – 156000} 1283000

= 4553 psi

6.3 Internal Yield Pressure

Sebetulnya harga internal pressure berasal dari persamaan berikut:

1.75 Ym

Pi = --- ……… (5-3) OD/t

Dimana :

OD : outside diameter, inch t : tebal, inch

Ym : minimum yield strength, psi

Setelah dihitung secara tabulasi hasilnya adalah pada tabel 6.

OD BN Internal Yield Pressure, psi

in lb/ft F-25 H-40 J-55 N-80 P-110 7 17.00 1440 2310

20.00 2720 3740

26.00 4980 6340 29.00 7240 9960 32.00 8160 11220 35.00 9060 1260 38.00 10800 14850 9 5/8 29.30 1280 32.30 2270 36.00 2560 3520 40.00 3950 5720 43.50 6330 8700 47.00 6870 9440 53.50 7930 10900 Contoh

Berapakah internal yield casing 9 5/8”OD, 40 lb/ft, N-80? Penyelesaian

Internal yield casing 9 5/8”OD, 40 lb/ft, N-80 adalah 5270 psi

Bila internal Yield Pressure casing lebih kecil dari internal pressure yang dideritanya maka casing akan pecah (bursting).

VII. PERENCANAAN RANGKAIAN CASING

Dalam perencanaan casing mempunyai dua prinsip, yaitu: - prinsip teknis

- prinsip ekonomis

Prinsip teknis adalah casing direncanakan agar dia tidak rusak selama pemasangan casing maupun selama umur sumur. Jadi casing yang dipasang tidak akan:

- putus - collapse - pecah.

Jadi dalam perencanaan casing-casing yang dipasang tidak akan rusak dan harus semurah mungkin, mengingat casing merupakan barang yang mahal.

Untuk itu harus dianalisa mengenai: - joint load

- external pressure - internal pressure

7.1. Analisa Joint Load

Agar casing tidak putus, maka dipilih casing yang mempunyai joint strength yang lebih besar dari joint lead.

Secara matematis dinyatakan casing yang dipilih harus mempunyai:

Fj > JL ……… (7-1) Dimana:

Fj: Joint Strength, lbs

Atau casing yang dipilih harus mempunyai joint strength minimum:

Fj min = JL x Nj ……… (7-2) Dimana Nj : design factor terhadap joint lead, yang harganya berkisar 1,6s/d 2.0

Contoh soal

Periksa menurut analisa tension load casing 7”OD, 26lb/ft

STC direncanakan dipasang sepanjang 6000 ft, dengan Nj = 2.0. Apakah masih aman?

Penyelesaian

Joint strength minimum yang harus dipunyai casing, Fj min = JL X Nj

= 6000 ft x 26 lb/ft x 2 = 312000 lb.

Joint strength yang dipunyai casing 7”OD, 26lb/ft, J-55, STC adalah 345000 lb. Jadi casing masih aman atau tidak akan putus.

7.2. Analisa Terhadap External Pressure

Agar casing tidak collapse, maka dipilih casing yang mempunyai collapse resistance yang lebih besar dari External pressure.

Secara matematis dinyatakan casing yang dipilih harus mempunyai:

Pc > P ext ………. (7-3) Dimana :

Pc : Collapse resistance, psi

Atau casing yang dipilih harus mempunyai collapse resistance minimum: Pc min = 0.052 x L x BJ x Nc ……….. (7-4)

Dimana Nc ; design factor terhadap external pressure, yang harganya berkisar 1.0 s/d 1.25

Contoh.

Casing 7”OD direncanakan dipasang 8100 ft. Berat Jenis lumpur adalah 10,5 ppg. a. Casing manakah yang saudara pasang, bula Nc = 1.1?

b. Apakah casing yang saudara pilih itu dapat dipasang sampai ke permukaan, bila Nj = 2?

Penyelesaian

a. Pc min = 0.052 x L x BJ x Nc = 0.052 x 8100 x 10.5 x 1.1 = 4864.86 psi

Pilih casing pada tabel 4, yang mempunyai harga collapse resistance yang lebih besar sedikit dari 4864.86 psi. Ternyata dipilih casing 7”OD, 26 lb/ft, N-80.

33

c. Joint strength dari casing yang dipilih adalah 460000 lb. Joint strength minimum yang harus dipunyai adalah:

= 8100 ft x 26 lb/ft x 2 = 421200 lb

Ternyata Fj masih lebih besar dari Fj min, sehingga casing yang dipilih dapat dipasang sampai ke permukaan.

7.3 Analisa Terhadap Internal Pressure

Agar casing tidak bursting atau pecah, maka dipilih casing yang mempunyai internal yield pressure lebih besar dari internal pressure.

Secara matematis dinyatakan casing yang dipilih harus mempunyai:

Pi > P int ………. (7-1) Dimana :

Pi : internal yield pressure, psi

Atau casing yang dipilih harus mempunyai internal yield pressure minimum.

Pi min = Pint x Ni ………. (7-6) Dimana Ni : design factor terhadap external pressure, yang harganya berkisar 1.0

s/d 1.125

Soal:

Casing 7”OD direncakan dipasang sampai 9000 ft. Ni = 1.0

Pada kedalaman 10000 ft terdapat formasi bertekanan tinggi yang mempunyai tekanan 6400 psi.

Berapakah internal yield pressure minimum yang harus dipunyai casing dan casing mana saja yang sanggup menahannya?

Penyelesaiannya

Internal yield pressure minimum yang harus dipunyai casing, Pi min = Pint x Ni

34

= 6400 x 1 = 6400 psi

casing yang sanggup menahannya adalah casing yang mempunyai internal yield pressure yang lebih besar dari 6400 psi.

casing tersebut dapat dilihat pada tabel 6, yaitu: N-80 dan P-100 yang mempunyai berat nominal diatas 29 lb/ft.

7.4. Perencanaan Combination Casing

Untuk mempermurah biaya yang berasal dari casing, rangkaian casing tersebut dikombinasikan. Combination casing string adalah rangkaian casing dari satu section. Satu section casing terdiri dari spesifikasi yang sama.

Combination Casing untuk satu OD tertentu dapat terdiri dari : - Grade yang sama, BN sama, jenis sambungan berbeda - Grade yang sama, BN berbeda, jenis sambungan sama - Grade berbeda, BN sama, jenis sambungan sama - Greade berbeda, BN berbeda, jenis sambungan berbeda Gambaran dari combination casing string dapat dilihat pada gambar 14.

Combination casing dapat direncanakan secara: - Trial And Error

- Grafis

Pada buku ini hanya disajikan secara trial and error.

Perencanaan Combination Casing secara Trial and Error. Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut:

a. Tentukan Collapse resistance minimum yang harus dipunyai oleh casing terbawah section I.

Pcmin = 0.052 xBJ x D x Nc

35

Dari hasil Pcmin pressure maka dapat direncanakan casing yang digunakan pada section terbawah atau section I, dengan melihat tabel collapse resistance.

L

s I

L

s II

Section I Section II

b. Tentukan internal yield pressure minimum yang harus dipunyai casing.

Biasanya internal pressure dianggap sama dengan tekanan formasi trayek casing selanjutnya.

Pimin = Pf x Ni

Dari internal pressure minimum yang diperkirakan ini dapat dipilih casing yang dapat menahan internal pressure, dengan melihat tabel internal yield pressure.

Casing yang tidak dapat menahan internal pressure diikutkan dalam perencanaan casing string.

Dengan kata lain dapat disimpulkan bahwa casing yang direncanakan semuanya tahan terhadap internal pressure.

c. Tabelkan kekuatan yang dipunyai oleh casing yang terpilih. d. Penentuan panjang section I.

LI = LS1 – LS2 Dimana:

LI = panjang section I LS1 = seting depth section I LS2 = setting depth section II.

36

Setting depth section II dapat dicari sebagai berikut: Pc II

* LS II = 0.052 x BJ x Nc

* W I = ( LS1 – LS2) x BN1 Pc II

* Pcc II = --- {

( (K II)² - 3 ( W I)² ) - W I} K II

Pcc II * LS II =

0.052 x BJ X Nc

*Teruskan mencari W I dan Pcc II seperti diatas. Hal ini dilakukan secara berulang-ulang sampai didapat harga Pcc II yang sama.

e. Tentukan panjang section II.

Caranya sama dengan langkah d. Akan tetapi dasarnya tentu setelah dipilih casing section III, yang lebih lemah dari section II.

37

D A F T A R P U S T A K A

1. Allen, T.O.; Robert A.P. ;

“Production Operation”< OGCI, Tulsa

2. Bambang, T:

“Teknik Pemboran I & II”, Patra, Teknik Perminyakan ITB, Bandung, 1978

4. Kaswir Badu :

“Pipa Selubung”, PPT MIGAS, Cepu, 1991

5. Kaswir Badu :

“Teknik Penyemenan”, PPT MIGAS, Cepu, 1991

6. Neal J. Adams :

“Drilling Engineering”, A Complete Well Planning Approach, PennWell Books, Tulsa Oklahoma, 1985