bab ii tinjauan pustaka - repository.uir.ac.idrepository.uir.ac.id/507/2/bab2.pdfpada saat pemboran...

5 Universitas Islam Riau

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Pada saat pemboran suatu sumur minyak dan gas bumi mencapai kedalaman

tertentu, maka ke dalam sumur perlu dipasang casing yang kemudian dilanjutkan

dengan proses penyemenan. Casing merupakan suatu pipa baja dengan fungsi

mencegah dinding sumur agar tidak runtuh, menutup zona bertekanan abnormal,

menutup zona lost circulation. Faktor yang sangat berpengaruh dalam design

casing adalah diameter, panjang, pressure resistance, beban pada casing baik itu

tension maupun compression serta pengaruh pada ketahanan burst/collapse, dan

tentunya keekonomian dari casing tersebut. Tujuan utama yang ingin dicapai dari

design casing adalah untuk mendapatkan rangkaian casing yang cukup kuat dan

aman yang dapat mengontrol kondisi sumur selama pemboran maupun produksi

berlangsung dengan biaya yang seefisien mungkin (Marcel, 2011).

Tugas perancangan pertama dalam mempersiapkan rencana sumur adalah

memilih kedalaman dimana casing akan dijalankan dan disemen. Sebelum di

masukkan ke dalam lubang bor, sumur harus di lakukan pengeboran terlebih

dahulu berdasarkan data yang diperoleh dari engineer. Casing tersebut diturunkan

kedalam lubang bor satu persatu dan masing-masing casing disambungkan

dengan satu dengan yang lainnya. Casing dipasang mulai dari permukaan sampai

ke bawah dan berlapis-lapis yang makin ke dalam ukurannya makin kecil akan

tetapi makin panjang. Ukuran dan jumlah casing yang dipasang tergantung dari

lokasi yang bersangkutan (Hendri Kurniantoro, Mu’min Prijono Tamsil, 2015).

Sebelum melakukan sebuah perencanaan casing, terdapat beberapa faktor

yang harus diketahui seorang engineer pengeboran, sehingga sebuah sistem casing

dapat direncanakan. Faktor perencanaan casing meliputi : fungsi casing,

klasifikasi casing, grade casing, diameter casing, berat casing, range panjang

casing, dan tipe sambungan casing.

6

Universitas Islam Riau

2.1 Fungsi Casing.

Casing salah satu komponen cukup mahal pada suatu sumur minyak dan gas

bumi, sehingga casing yang digunakan ini merupakan investasinya cukup besar.

Pemilihan ukuran casing, berat casing, dan tipe ulirnya (thread) merupakan aspek

yang paling penting dipandang dari segi tekniknya yang juga akan menyangkut

keekonomisan dan aspek keselamatannya. Casing mempunyai beberapa fungsi

penting selama proses pengeboran minyak dan gas bumi, berikut adalah fungi dari

casing (Feldy Noviandy, 2015):

a. Mencegah gugurnya dinding sumur.

b. Menutup zona bertekanan abnormal dan zona Lost.

c. Mencegah terkontaminasinya air tanah oleh fluida pemboran.

d. Membuat diameter sumur tetap.

e. Mencegah hubungan langsung antar formasi.

f. Tempat kedudukan BOP dan peralatan produksi.

2.2 Klasifikasi Casing.

Ketika sedang melakukan pengeboran minyak sering kita jumpai keadaan

yang sangat tidak bersahabat, seperti zona yang bertekanan tinggi, formasi yang

lemah dan formasi yang rekah, dan masih banyak hal lagi yang sering kita jumpai.

Oleh karena itu, sumur di bor dan menutup zona yang merepotkan ini dengan

casing yang berbeda ukuran. Ukuran casing yang berbeda sangat dibutuhkan

untuk kedalaman casing yang berbeda, lima casing yang sangat umum digunakan

adalah conductor casing, surface casing, intermediate casing, production casing,

dan linear. Seperti di tunjukkan pada gambar 2.1 pipa-pipa ini berada pada

kedalaman yang berbeda. Satu atau dua dari pipa tersebut dapat dihilangkan

sesuai kondisi pengeborannya.

7


Gambar 2.1 Jenis casing (Moore P.L, 1974), (Shadizadeh, Seyed Reza, 2010).

2.2.1 Conductor Casing.

Conductor casing merupakan rangkaian pertama yang ditempatkan ke

dalam sumur. Secara umum casing ini berfungsi untuk mensirkulasikan fluida

pemboran tanpa merusak sedimen atau lapisan yang berada di bawah rig sewaktu

proses pemboran. Selain itu conductor casing merupakan casing yang berfungsi

menutup formasi air tawar agar tidak terkontaminasi oleh zat-zat kimia lumpur.

Bila formasi air tawar tidak ditutup, zat kimia lumpur akan masuk ke dalam

formasi air tawar, dan mengkontaminasi air tawar. Zat kimia lumpur banyak yang

membahayakan kalau dikonsumsi oleh manusia. Penduduk di sekitar lokasi

umumnya mengambil air untuk keperluan sehari-hari dari lapisan formasi air

tawar tersebut. Setelah menembus formasi air tawar, rangkaian casing diturunkan,

dan rangkaian casing ini disebut dengan conductor casing. Conductor casing

disemen sampai ke permukaan. Pada umumnya casing ini berdiameter besar, yaitu

16 inch sampai 30 inch serta letak kedalaman pemasangan umumnya antara 100

sampai 300 ft.

Fungsi conductor casing antara lain (Marcel, 2011) :

a. Khusus di pemboran lepas pantai (offshore) untuk melindungi drill string

dari air laut, dipasang dari platform sampai dasar laut.

8


b. Pada pemboran di darat, sebagai pelindung apabila tanah dekat permukaan

tidak cukup kuat atau mudah gugur, seperti rawa-rawa dan sebagainya.

2.2.2 Surface Casing.

Surface casing adalah casing yang dipasang setelah conductor casing.

Kedalaman surface casing ditentukan berdasarkan dari unconsolided sand (pasir

lepas) serta kedalaman lapisan air tawar yang dilindungi. Untuk daerah-daerah

yang mempunyai lapisan batuan lunak atau pada sumur-sumur eksplorasi dimana

diperkirakan timbul gas bertekanan, casing ini disemen hingga ke permukaan.

Adapun fungsi dari surface casing antara lain (Feldy Noviandy, 2015) :

a. Menghindari gugurnya lubang pengaliran lumpur.

b. Melindungi lapisan air tawar dari pencemaran lumpur pemboran.

c. Menghindari lapisan bertekanan yang akan dijumpai selama pemboran.

d. Melengkapi sistem pengaliran lumpur.

e. Sebagai tempat kedudukan BOP dan well head.

f. Menyangga seluruh berat rangkaian casing berikutnya yang telah

dimasukkan kedalam sumur.

Makin dalam formasi yang ditembus umumnya tekanan formasinya makin besar,

dan juga sering dijumpai formasi bertekanan abnormal, dapat menimbulkan kick.

Untuk mencegah agar tidak blow out, maka sumur harus dilengkapi dengan blow

out preventer (BOP) yang dipasang pada ujung atas surface casing.

9


Gambar 2.2 Surface casing (OSHA Team, 2005).

2.2.3 Intermediate Casing.

Intermediate casing ialah casing yang dipasang setelah surface casing,

biasanya untuk menutup formasi yang bermasalah. Ukuran dari intermediate

casing ini tergantung ukuran surface casing dan grade yang dibutuhkan yang

dapat menahan kondisi di subsurface. Penyemenan yang baik dari casing ini harus

dipastikan lagi guna mencegah hubungan antara zona hidrokarbon dan zona

formasi air. Ukuran out diameter (OD) yang normal dari intermediate casing

antara 9 5/8 dan 13 3/8 (S.S. Rahman, 1995).

Gambar 2.3 Intermediate casing (OSHA Team, 2005).

10


2.2.4 Production Casing.

Production casing adalah rangkaian casing yang dipasang dari lapisan

produktif ke permukaan. Casing ini disemen dari dasar lubang sampai ke

permukaan, atau sekurang-kurangnya 100 ft di atas casing shoe yang sudah

terpasang sebelumnya. Casing ini memiliki ukuran 2 3/8” sampai 9 5/8” dipasang

sampai zone produksi. Bila production casing dipasang dari puncak lapisan

produktif sampai ke permukaan, dan lapisan produktif dibiarkan terbuka, cara ini

disebut dengan open hole completion. Open hole completion dapat dilakukan bila

lapisan produktif merupakan formasi yang kompak atau consolidated rock.

Bila production casing menembus lapisan produktif dari permukaan,

kemudian disemen, selanjutnya casing dan semen diperforasi, cara ini disebut

dengan perforated completion. Bila production casing dipasang dari puncak

lapisan produktif sampai ke permukaan, dan kemudian dipasang linear melapisi

lapisan produktif dan disemen, cara ini disebut dengan linear completion (S.S.

Rahman, 1995).

2.2.5 Liner.

Liner merupakan pipa yang tidak bisa mencapai permukaan, tetapi pipa ini

telah tergantung dari bawah setelah casing string yang besar. Biasanya dipasang

untuk menutup daerah yang bermasalah dari sumur atau sepanjang daerah zona

produksi untuk alasan ekonomi. Pemasangan liner pada umumnya dapat kita lihat

pada gambar 2.4 yang meliputi: drilling liner, production liner, tie-back liner,

scab liner, scab tie-back liner (S.S. Rahman, 1995).

11


Gambar 2.4 Sistem liner pada umumnya ( Brown-Hughes Co, 1984).

Menurut pendapat (S.S Rahman, 1995) drilling liner, Production liner, tie

back liner, scab liner, scab tie back liner dijelaskan sebagai berikut:

a. Drilling Liner.

Sebuah bagian dari casing yang telah digantung dari casing yang ada

maupun itu surface casing atau intermediate casing. Dalam kasus yang sering

terjadi, alat tersebut diturunkan sampai zona open hole dan meliputi casing yang

ada dari 200 ft sampai 400 ft. Digunakan untuk mengisolasi tekanan formasi yang

abnormal, zona lost circulation, adanya shale, salt section. Fungsinya sebagai

mengontrol sumur, melindungi dari tinggi atau rendahnya tekanan lubang sumur

dari fluida sumur yang tidak diinginkan, mengisolasi zona produksi, mengatasi

masalah pengeboran.

b. Production Liner.

Berfungsi sebagai pengganti casing sepenuhnya untuk memberikan jalan

pemisah produksi atau zona injeksi. Dalam kasus ini, intermediate casing atau

drilling liner menjadi bagian dari completion string. Fungsinya sebagai memberi

kemampuan mengontrol sumur, memberi kestabilan lubang bor, mengisolasi zona

produksi.

c. Tie back Liner.

Sebuah pipa yang telah terkoneksikan dari bagian atas dari liner dengan

sebuah konektor. Pemasangan production liner dengan tie back liner

12


menguntungkan saat pengeboran eksplorasi dibawah internal produktif sudah

direncanakan. Itu juga memberikan naik turunnya hanging weight pada bagian

atas dari sumur.

d. Scab Liner.

Bagian dari casing yang digunakan untuk memperbaiki kerusakan pada

casing yang ada. Mungkin disemen ataupun tertutup oleh packer pada bagian atas

dan bawah

e. Scab Tie Back Liner.

Bagian dari atas dari liner yang ada, tetapi tidak menjangkau ke permukaan.

Biasanya disemen di tempatnya. Scab tie back liner biasanya digunakan untuk

menyemen dinding casing yang memiliki intensitas yang berat untuk mengisolasi

salt section pada bagian yang lebih dalam pada sumur.

2.3 Spesifikasi Casing.

Spesifikasi casing yang telah distandarisasikan oleh API antara lain adalah

diameter casing, ukuran casing, berat nominal casing, tipe sambungan casing,

grade casing, length Range.

2.3.1 Diameter Casing.

Ketersediaan casing merupakan prioritas utama dalam merencanakan

pemilihan geometri lubang bor. Casing dengan strength yang tinggi sering

digunakan untuk sumur-sumur yang dalam yang mempunyai diameter dalam

(drift) kecil yang akan mempengaruhi pemilihan ukuran drillpipe yang digunakan.

Casing mempunyai tiga macam diameter yakni (Hussain Rabia, 2001):

a. Diameter luar (OD).

............................................................................................(1)

b. Diameter dalam (ID).

.............................................................................................(2)

c. Drift diameter.

.........................................................................(3)

Drift diameter adalah diameter maksimum suatu benda yang dapat dimasukkan ke

dalam casing. Diameter ini berguna untuk menentukan diameter bit untuk

13


melanjutkan pemboran setelah terpasangnya suatu casing. Diameter dalam (ID)

ditentukan dari segi ketebalan dinding dan diameter drift. Diameter dalam

maksimal, dikendalikan oleh toleransi gabungan untuk diameter luar dan

ketebalan dinding

Gambar 2.5 Body casing.

2.3.2 Ukuran Casing.

Ukuran casing yang disebut dengan size, adalah diameter luar (outside

diameter) dari body casing. Ukuran casing yang umumnya adalah sebagai berikut:

4 1/2”, 5”, 5 1/2”, 6”, 6 5/8”, 7”, 7 5/8”, 9 5/8”, 13 3/8”

Tabel 2.1 Casing Size

Sumber: Bourgoyne A.T, (1986)

14


2.3.3 Berat Nominal.

Berat nominal suatu casing adalah berat rata-rata body casing dan

sambungannya per foot. Sehingga satuan dari berat nominal yang umumnya

adalah ⁄ .

Berat nominal (WN), dapat dihitung menggunakan rumus (Hussain Rabia):

( ) .........................................................(4)

dimana:

D : Outside diameter (in).

t : Tebal dinding casing (in).

2.3.4 Tipe Sambungan.

Untuk mendapatkan panjang rangkaian casing yang direncanakan makan

masing-masing casing perlu disambung dengan menggunakan coupling. Coupling

adalah bagian pendek dari casing yang digunakan untuk menghubungkan dua

casing menjadi satu.

a. API Round Thread Coupling.

Round thread coupling memiliki delapan buah ulir per inch, berbentuk V

yang tajam-tajam seperti gergaji. Jenis sambungan ini terdiri dari 2 macam yaitu

short thread coupling dan long thread coupling (S.S. Rahman, 1995).

15


Gambar 2.6 Round thread (Neal J. Adam, 1985)

b. Buttress Thread Coupling.

Buttress thread coupling memiliki bentuk gigi dari ulirnya square atau acme

dan lebih kasar dari round thread coupling. Harganya lebih mahal dan

kekuatannya lebih besar dalam menahan beban tarikan jika dibandingkan

dengan round thread coupling (S.S. Rahman, 1995).

Gambar 2.7 Buttress thread coupling (Neal J. Adam, 1985)

c. Extream line thread coupling.

Sambungan ini mempunyai thread yang menyatu dengan body casing.

Bentuk thread atau ulirnya berbentuk trapezium atau square dan mempunyai lima

ulir tiap inchi. Extreme Line Casing ini mempunyai ketahanan yang besar

terhadap kebocoran. Diameter yang mempunyai lima ulir tiap inchi adalah untuk

16


ukuran 8 5/8 inch sampai 10 3/4 inch. Sedangkan untuk diameter yang kecil (7”)

mempunyai enam ulir per inchi (S.S. Rahman, 1995). Gambaran tipe sambungan

casing tersebut dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 2.8 Extream line thread coupling (Carl Gatlin, 1960)

2.3.5 Grade Casing.

Grade casing menyatakan mutu bahan pembuat casing tersebut berdasarkan

minimum Yield Strength. Grade sangat erat hubungannya dengan kekuatan casing

tersebut khususnya dalam besarnya tension yang dapat dikenakan pada casing

tersebut. Makin tinggi grade casing maka makin kuat casing terhadap beban

tension. Angka dibelakang casing menyatakan besar minimum yield strength

casing dalam ribuan psi. minimum yield strength didefinisikan sebagai besarnya

beban tension minimum agar terjadi penguluran sebesar 0.5% panjang pipa,

kecuali pada grade P-110 sebesar 0.6 % panjang pipa (Neal Adam, 1985).

Tabel 2.2 Grade and yield strength casing

17


Sumber: Bourgoyne A.T, (1986)

2.3.6 Length Casing.

Length range atau interval panjang casing adalah panjang casing yang

diukur dari ujung coupling sampai ke ujung thread atau merupakan panjang

casing bersama couplingnya (L). Harga perkiraan panjang joint adalah Range dari

setiap seksi pipa, seperti pada tabel 2.3

Tabel 2.3 Length Range Casing.

Sumber : Hussain Rabia

Umumnya casing dijalankan dengan panjang R3 untuk mengurangi jumlah

koneksi pada string. R3 juga mudah ditangani pada kebanyakan rig karena

memiliki sambungan tunggal.

2.4 Perencanaan Desain Casing.

Desain casing sudah lama menjadi masalah bagi engineer. Banyak grafik

rumit disusun untuk memudahkan tugas engineer. Grafik ini adalah bentuk

standardisasi dan sementara standardisasi biasanya merupakan tujuan yang

banyak dicari, namun memiliki nilai keraguan dalam perancangan casing. Grafik

yang tersedia telah menghasilkan ribuan ribu ton casing yang dikuburkan di tanah

tanpa disadari, tentu saja merupakan pemborosan dollar. Perekonomian yang

cukup besar dapat melakukan perancangan design casing dari setiap jenis casing

yang dipakai (C.N Bowers, 1955).

Setelah lubang dibuat sampai kedalaman tertentu diturunkan rangkaian

casing untuk menyelubungi dinding lubang. Casing diturunkan satu per satu yang

18


disambungkan secara ulir. Prinsip dasar perencanaan casing adalah sebagai

berikut (Irfangeofisika, 2011):

1. Rangkaian casing yang dipasang dapat berfungsi dengan baik.

2. Biaya casing semurah mungkin.

Secara garis besar, suatu rangkaian casing yang akan dipasang harus mampu

menahan beban dan sebagainya (Marcel, 2011):

a. Mampu menahan beban Burst.

b. Mampu menahan beban Collapse.

c. Mampu menahan beban Tension.

d. Tidak ada kebocoran pada sambungan-sambungannya.

e. Mampu menahan beban kompresi.

f. Tidak mudah terkena korosi. Gaya-gaya dan tekanan yang diterima casing adalah sebagai berikut :

a. Tension load.

b. External pressure.

c. Internal pressure.

Kalau gaya-gaya dan tekanan-tekanan yang diterima casing melebihi

kekuatannya, maka casing akan rusak. Kerusakan-kerusakan casing tersebut

biasanya Casing putus, Casing collapse, Casing Bursting. Mengingat biaya untuk

rangkaian casing sangat mahal, rangkaian casing yang dipilih harus semurah

mungkin. Jadi dalam perencanaan rangkaian casing, dipilih casing yang dapat

menahan gaya-gaya dan tekanan-tekanan yang bekerja pada rangkaian casing dan

semurah mungkin. Langkah-langkah penggambaran desain casing adalah :

1. Membuat Collapse load line.

2. Membuat Collapse load line design.

3. Membuat Burst load line.

4. Membuat Burst load line design.

5. Memilih casing yang akan dipasang.

6. Memeriksa beban tarikan (beban tension).

2.5 Metode Maximum Load.

Dengan tingginya pengeboran yang terjadi di daerah-daerah pasti tidak

19


luput dari masalah tekanan formasi abnormal, masalah sticking, dan masalah

rangkaian casing yang kuat dan aman. Kondisi optimum yang dapat dicapai

adalah merancang casing untuk menahan beban bermasalah ini dengan biaya yang

sangat minimum. Untuk mengevaluasi dengan benar beban yang dikenakan pada

jenis desain yang lebih kuat, masing-masing jenis harus dipertimbangkan secara

terpisah yakni surface casing, intermediate casing, dan production casing

(Charles M, Prentice, 1970).

Pada metode maximum load pada desain casing merupakan perencanaan

rangkaian casing yang akan di pasang ke dalam lubang sumur yang dapat

berfungsi dengan baik. Dalam memilih rangkaian casing yang akan dipasang,

casing harus mempunyai kekuatan yang dapat menanggulangi tekanan-tekanan

ataupun gaya yang bekerja pada casing, casing yang dipakai jangan sampai putus,

collapse, burst. Pada metode maximum load, penentuan jenis kondisi dilakukan

berdasarkan kondisi terburuk yang dialami oleh rangkain casing. kondisi-kondisi

yang dialami casing antara lain adalah:

1. Beban burst maximal terjadi pada saat sumur mengalami kick.

2. Beban collapse maximal terjadi pada saat sumur mengalami lost

circulation.

Pada metoda maximum load, burst merupakan kriteria pertama dalam

menentukan pemilihan casing. Hasil sementara perencanaan ini kemudian diuji

mengikuti urutan terhadap beban collapse dan tension. Apabila pada salah satu

langkah pengujian dari beban diatas terdapat beban yang tidak terpenuhi maka

desain harus diulang dari beban burst dan selanjutnya kembali seperti langkah

semula diuji terhadap beban collapse dan tension (Hendri Kurniantoro, Mu’min

Prijono Tamsil, 2015).

2.5.1 Beban Burst.

Beban burst atau tekanan burst adalah tekanan minimum yang dapat

menyebabkan pecahnya casing. Beban burst berasal dari tekanan kepala sumur,

tekanan hidrostatik lumpur, tekanan pada saat penyemenan, stimulasi, dan semua

kondisi yang dapat menyebabkan harga Pi (intermal) – Pe (ekternal) positif.

20


Beban burst untuk surface casing ditimbulkan oleh kolom gas yang mengisi

seluruh panjang casing. Karena tekanan injeksi pada kedalaman surface casing

relatif rendah maka batas tekanan maksimum dipermukaan dapat diabaikan. Hal

ini dapat diartikan juga bahwa tekanan peralatan BOP lebih besar dari tekanan gas

di permukaan. Hal ini menyebabkan batasan tekanan maksimum hanya terdapat

pada kaki casing sebesar tekanan injeksi (Hendri Kurniantoro, Mu’min Prijono

Tamsil, 2015).

Beban burst juga memiliki angka keselamatan yang bertujuan untuk

mencegah kerusakan casing akibat adanya gaya-gaya atau beban yang bekerja

berlebihan pada casing yang biasanya disebut dengan safety factor atau design

factor. Safety factor yang umumnya digunakan untuk design casing adalah 1,1,

dan biasanya setiap perusahaan memiliki angka safety factor yang berbeda beda

dengan perusahaan yang lainnya (Harry J. Calvey, 1972)

Gambar 2.9 Kondisi beban burst

(Hendri Kurniantoro., Mu’min Prijono Tamsil, 2015).

a. Surface Casing.

Pada surface casing batasan tekanan maksimum hanya terdapat pada casing

shoe sebesar tekanan injeksi. Bedasarkan penelitian (Hendri Kurniantoro, Mu’min

Prijono Tamsil, 2015) didapatkan persamaan sebagai berikut:

Pada kaki casing.

21


...............................................................(5)

( ) ............................................................................................(6)

( ) ..............................................................................(7)

dimana,

IP = Tekanan injeksi atau internal (psi).

Pe = Tekanan eksternal (psi).

Gfr = Gradien tekanan rekah (ppg).

SF = Safety factor (ppg).

D = Kedalaman (ft).

Ls = Panjang surface casing (ft).

Pada kenyataannya casing juga mendapatkan tekanan dari luar atau P

ekternal (Pe) untuk membantu casing menahan beban burst. Pada metode

ini,tekanan di luar casing sama dengan tekanan hidrostatik air asin.

e 0.456 s......................................................................................................(8)

dimana,

Pe = Tekanan ekternal (psi).


Dengan menganggap gradien hidrostatik gas = 0.115 psi/ft maka tekanan

gas di permukaan adalah tekanan injeksi dikurangi tekanan hidrostatik gas.

Pada Permukaan.

( )....................................................................................(9)

dimana,

Ps = Tekanan di permukaan (psi).

ρg = Gradien hidrostatik gas (psi/ft).


Setelah mendapatkan IP sebagai tekanan internal (load) dan Pe sebagai tekanan

eksternal, dihitunglah resultan yang kemudian dikalikan dengan safety factor.

Resultan beban permukaan casing kedalaman 0 ft = P – Pe .............................(10)

Resultan beban kaki casing kedalaman 200 ft = P – Pe.....................................(11)

22


dimana,

IP = Tekanan internal (psi).


Sehingga didapatkan garis design burst dengan cara mengalikan resultan dengan

safety factor untuk masing-masing kedalaman adalah :

Garis design burst permukaan casing kedalaman 0 ft = resultan S ...............(12)

Garis design burst kaki casing kedalaman 200 ft = resultan S ......................(13)

b. Production Casing.

Pada sumur produksi pada umumnya ruang antara tubing dan production

casing diisi oleh suatu fluida yang biasa kita kenal dengan completion fluid.

Densitas packer fluid ini sama dengan densitas fluida yang terdapat diluar

production casing (air asin) yaitu sekitar 9 ppg. Dengan demikian pada kondisi

normal tekanan hidrostatik kedua fluida pada casing akan saling meniadakan

(Hendri Kurniantoro., Mu’min Prijono Tamsil, 2015).

Hal ini menyebabkan casing tidak menerima beban burst maupun collapse.

Kondisi terburuk untuk burst terjadi apabila terdapat kebocoran pada pipa tubing

dekat permukaan dan mengakibatkan fluida produksi, dalam kasus ini diambil

gas, masuk ke dalam packer fluid. Dengan mengabaikan kehilangan tekanan di

sepanjang tubing maka tekanan gas tersebut pada packer fluid di permukaan sama

dengan tekanan dasar sumur. Didapatkan persamaan sebagai berikut: (Hendri

Kurniantoro, Mu’min Prijono Tamsil, 2015).

Pada permukaan.

...........................................................................................................(14)

Pada casing shoe.

( )...........................................................................(15)

dimana :

23


BHP = Tekanan dasar sumur (psi).

pf = Densitas packer fluid (ppg).

Lpd = Panjang production casing (ft).

Umumnya densitas packer fluid dipakai yang ringan agar tidak

menimbulkan beban burst yang besar pada kaki casing. Tekanan di luar casing

sebagaimana diketahui adalah minimal sebesar tekanan hidrostatik air asin.

..............................................................................................(16)

dimana,



Setelah itu hitunglah resultan beban dengan persamaan :

Resultan beban permukaan casing kedalaman 0 ft = P – Pe .............................(17)

Resultan beban kaki casing kedalaman 1028.2 ft = P – Pe................................(18)

dimana,

IP = Tekanan internal (psi).


Sehingga didapatkan garis design burst dengan cara mengalikan resultan dengan

safety factor untuk masing-masing kedalaman adalah :

Garis design burst permukaan casing kedalaman 0 ft = resultan S ...............(19)

Garis design burst kaki casing kedalaman 1028.2 ft = resultan S .................(20)

2.5.2 Beban Collapse.

Sebelum menjelaskan apa itu tekanan collapse, kita harus tahu lebih dulu

angka safety factor untuk tekanan collapse. Standard safety factor yang

digunakan untuk tekanan collapse ini sebesar 1,125 (Harry J. Calvey, 1972).

Tekanan collapse adalah tekanan minimum yang dikenakan pada casing sehingga

menyebabkan casing tersebut collapse. Tekanan collapse diakibatkan suatu

24


tekanan hydrostatic dari luar casing dan menyertakan perhitungan daya tahan

casing terhadap beban collapse yang casing terima dari kedalaman vertikal (Bruce

Woolan, 1975). Semen secara umum dapat diasumsikan memperkuat casing dan

jika penguatan tersebut dapat diandalkan, maka panjang pipa sampai ke puncak

kebutuhan semen memiliki sedikit resistensi collapse.

a. Surface casing.

Dari persamaan S.S Rahman didapatkan rumus:

Collapse pressure at surface = 0

psi.....................................................................(21)

Collapse pressure at casing seat = external pressure - internal

pressure.............(22)

Collapse pressure at casing seat = (ρs x 0,052 x Ls) -

IP......................................(23)

dimana,

ρs = Densitas semen (ppg).

Ls = Panjang casing (ft).

Sehingga design collapse yang didapatkan dari setiap kedalaman adalah

Design collapse pressure at = S ......................................(24)

Design Collapse pressure at casing shoe =

S ....................(25)

b. Production casing.

Dari persamaan S.S Rahman didapatkan rumus:

Collapse pressure at surface = 0

psi.....................................................................(26)

Collapse pressure at casing seat = external pressure - internal

pressure............(27)

Collapse pressure at casing seat = (ρs x 0,052 x Ls) -

IP......................................(28)

dimana,

25


ρs = Densitas semen (ppg).


Sehingga design collapse yang didapatkan dari setiap kedalaman adalah

Design collapse pressure at surface = S ..........................(29)

Design Collapse pressure at casing shoe = S ..................(30)

2.5.3 Beban Tension.

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 makin besar. Tension load yang terbesar

dirasakan oleh rangkaian casing adalah yang paling atas, sehingga kemungkinan

putus adalah pada joint teratas. Standard angka sefety factor untuk tension yang

biasanya digunakan untuk industri oil and gas sebesar 1,8 (Harry J. Calvey,

1972).

Pada saat casing dimasukkan ke dalam sumur maka lumpur yang berada di

dalam lubang bor akan memberikan gaya keatas terhadap casing, sehingga

terdapat titik netral pada rangkaian casing tersebut. Rangkaian casing akan lebih

ringan jika berada di dalam lumpur dibandingkan dengan rangkaian casing di

udara bebas. Karena bagian yang tertipis dari suatu casing adalah pada

sambungan (joint), maka tension load disebut juga dengan Joint load.

Kekuatan casing untuk menahan Joint load, disebut dengan joint strength.

Casing yang dipasang harus mempunyai Joint Strength yang lebih besar dari

tension load (Joint load), agar casing tidak putus. Casing mempunyai kekuatan

untuk menahan Joint load. Kekuatan ini disebut dengan joint strength. Dari

persamaan (Hendri Kurniantoro, Mu’min Prijono Tamsil, 2015) didapatkan rumus

untuk tension load ini:

(

).........................................................................(31)

lalu masing-masing berat casing pada tiap seksi yang sudah dipengaruhi bouyancy

factor dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

...............................................................................................(32)

26


di mana:

WM = Berat casing (lbs). BF = Buoyancy Factor

wa = Unit berat casing di udara (lbs/ft).

L1 = Panjang seksi casing 1 (ft)

2.6 Metode Minimum Set Casing Design.

Masing-masing fungsi rangkaian casing yang akan didesign dalam suatu

sumur harus dipahami sehingga dapat diketahui beban-beban yang telah terjadi

atau yang mungkin terjadi. Casing yang dipilih harus dapat dijamin ketahanannya

terhadap beban maksimum yang mungkin terjadi. Metode ini juga

memperhitungkan terjadinya perubahan beban yang disebabkan oleh perubahan

temperatur. Jika temperatur casing naik, maka kenaikan ini akan menyebar ke

semua arah, sehingga diameter dan panjang casing akan bertambah besar juga.

Penambahan diameter casing karena bertambah panjangnya casing lain akan

menambahkan beban yang terjadi sebelumnya dengan beban-beban lain sehingga

menyebabkan kegagalan casing karena terjadinya collapse (Ramadhan, Hendra

Fardi, 2014).

Metode minimum set ini mempertimbangkan beban-beban yang terjadi.

Casing harus mempunyai yield strength yang cukup bila dipasang di dalam

lubang sumur, burst strength yang cukup untuk melakukan sirkulasi lumpur ke

permukaan dan collapse resistance yang cukup untuk mensirkulasikan semen.

Beban burst yang paling tinggi dalam proses pemboran terjadi jika semua lumpur

di dalam lubang terisi semuanya oleh gas (Ramadhan, Hendra Fardi, 2014).

Oleh karena itu di dalam metode ini, akibat yang sangat serius dari

kegagalan burst digunakan sebagai pertimbangan utama dalam mendesign, yang

mempunyai kemungkinan terjadi yang lebih kecil. Gas yang terjadi dalam metode

ini diasumsikan gas metana yang kompisisinya belum diketahui. Kegagalan burst

khususnya jika terjadi di permukaan dapat menjadi bencana membahayakan

keselamatan orang-orang dan peralatan (Ramadhan, Hendra Fardi, 2014).

27


2.7 Keekonomian.

Keekonomian casing adalah suatu hal yang harus diperhitungkan karena hal

ini merupakan salah satu usaha untuk mengetahui dan bertujuan untuk menghemat

biaya pemboran. Biaya yang diperlukan untuk perencanaan sumur disesuaikan

sebagai perbandingan dari biaya pemboran sebenarnya. Pada banyak kasus,

kurang dari US$1.000 dikeluarkan untuk perencanaan sebuah sumur yang bernilai

US$1 juta, hal ini berarti merepresentasikan 1/10 dari 1% biaya pemboran. Sering

kali hasil akhirnya adalah merupakan biaya pemboran yang melebihi jumlah yang

diperlukan (Irfangeofisika, 2011).

Beberapa perencanaan sumur tanpa pengetahuan tentang kemungkinan

terjadinya problem pemboran. Kurangnya pengeluaran biaya pada tahap awal

dalam proses perencanaan sumur hampir selalu menimbulkan biaya pemboran

menjadi lebih tinggi dari perkiraan. Dalam perencanaan design casing

keekonomian yang dihitung adalah pengeluaran biaya penggunaan casing yang

cocok dan ekonomis untuk sumur yang telah dibor. Karena sejauh ini banyak

yang ditemukan penggunaan casing yang melebih spesifikasi yang tidak sesuai

dengan keadaan sumur. Dengan adanya penggunaan casing yang melebihi

spesifikasi justru pengeluaran yang besar, karna tujuan utama dalam design casing

adalah untuk mendapatkan rangkaian casing yang cukup kuat dan aman selama

pemboran dan produksi dengan biaya yang seefisien mungkin (Marcel, 2011).

bab ii tinjauan pustaka - repository.uir.ac.idrepository.uir.ac.id/507/2/bab2.pdfpada saat pemboran...

Documents