casing
DESCRIPTION
Casing by Ir. Kaswir BaduTRANSCRIPT
K A T A P E N G A N T A R
i
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
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 ) 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
28. Latihan Soal Peralatan Pemboran.
Bagi anda yang berminat untuk memiliki buku-buku yang disebutkan diatas dapat 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
Halaman
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
IV.PEMELIHARAAN DAN PEMERIKSAAN CASING .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 .. 31
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 3:Gambaran Diameter Lubang, Coupling dan Clearance .. 4
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
1
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
3
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
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.3GAMBARAN DIAMETER LUBANG, DIAMETER COUPLING DAN CLEARANCE
5
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 NominalBerat 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.
6
Berat casing di dalam lumpur dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
Wm = W ( 1 0,015 BJ ) .(4)
Dimana:
Wmadalah berat casing di dalam lumpur, lbs
BJadalah 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 7OD, 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
2.3.1. Round Thread and Coupling
Sambungan ini merupakan thread ( ulir ) dan coupling. Jenis sambungan ini mempunyai 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
GradeMinimum Yield Strength (psi)
F 2525000
H - 4040000
J 5555000
N 8080000
P 110110000
Dari segi mutu dan harganya dan urutan di atas, grade yang terbaik adalah P 110.
2.5. Length Range
Length range adalah panjang casing.
Length range casing dibagi tiga, seperti pada tabel berikut:
Tabel 2 Range dan Interval panjang casing.
RangeInterval panjang, ft
I16 25
II25 34
IIILebih 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.
9Contoh soal:Berapakah tebal casing 9 5/8 OD, 9.083ID?
Penyelesaian
Dari rumus 1,
ID = OD 2t
Jadi
OD - ID
t =---------
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
GB. 4CONDUCTOR CASING MELINDUNGI LUBANG YANG MUDAH RUNTUH DAN 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
GB.5GAMBARAN 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
GB. 6GAMBARAN SAAT TERJADI KICK
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.
GB 7INTERMEDIATE 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 CasingSetelah 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.
GB 8.OPEN HOLE COMPLETION
16
GB. 9 PERFORATED COMPLETION
IV. PEMELIHARAAN DAN PEMERIKSAAN PIPA SELUBUNG
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 PenyimpananCasing 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.
Pelindung ini disebut dengan protector.
Protector casing ini ada beberapa macam, yaitu:
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 CasingCasing 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
Hydraulic hose
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
BN:Berat Nominal, lbs/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:
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 7OD 23lb/ft dipasang sampai 3000 ft. Berat jenis lumpur didalam lubang adalah 10 ppg. Berapakah external pressure terbesar yang dirasakan casing?
GB 11 EXTERNAL PRESSURE
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.
Trayek Casaing 9 5/8 OD 26 lb/ft direncanakan 3000 ft. trayek casing 7OD 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
24
Joint strength dari beberapa buah casing untuk Round thread and coupling, dapat dilihat pada tabel 3.
Tabel 3Joint Strength
OD
InchBN
Lb / ftF 25H - 40J 55N 80P 110
SSSLLL
717.00118160
20.00191254
23.00300344400
26.00345395460602
29.00520681
32.00578756
35.00635831
38.00688900
9 5/823.90185
32.30279
36.00318442462
40.00477521606
43.50670875
47.00727952
53.308411100
Contoh
Berapakah harga joint strength casing 7OD, 26 lb/ft, J-55, LT & C?
Penyelesaian
Dari tabel 3, Joint strength casing 7OD, 26 lb/ft, J-55, LT&C adalah 395000 lb.
Kalau Joint strength lebih kecil dari Joint Load, maka casing akan putus.
256.2. Collapse Resistance
Collapse resistance casing tergantung kepada:
diameter luar
berat nominal
grade
Collapse resistance dari casing 7OD, 9 5/8OD, dapat dilihat pada tabel 4.
Tabel 4. Collapse resistance
Collapse Resistance, psi, unt. Grade
OD
InchBN
lb/ftF 25H 40J 55N 80P 110
717.0011001370
20.00119202500
23.0032904300
26.00406053207220
29.0063709220
32.00740010700
35.00842012180
38.00908013130
9 5/823.90860
32.301320
36.0017102220
40.0027703530
43.5042804760
47.0049006120
53.3061108830
26
Contoh
Berapakah harga collapse resistance casing 7OD, 26 lb/ft, J-55?
Penyelesaian
Dari tabel 4,collapse resistance casing 7OD, 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 merupakan beban tarikan. Untuk itu harga collapse resistance harus dikoreksi oleh beban casing yang menggantung pada titik yang kita amati.
Gambaran pengoreksian collapse resistance casing dapat dilihat pada gambar 13.
GB. 13KOREKSI 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 = -------------{ ( K - 3W ) 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
W:Beban casing yang menggantung pada titik yang kita amati, lbs.
Contoh soal:
a. Berapakah harga konstanta koreksi pada tabel & untuk casing 7OD, 26 lb/ft, N-80?
b. Casing 7OD, 26lb/ft, N-80, 9000 ft. Berapakah collapse resistance casing yang dikoreksi pada kedalaman 3000 ft?
28
Tabel 5.Konstanta Koreksi ( K )
ODBNKonstanta Koreksi ( K ), ribuan lbs
inlb / ftH-40J-55N-80P-110
717.00491
20.00575747
23.008651132
26.0098112831857
29.0014362078
32.0015842292
35.0017292503
38.0018632696
9 5/832.30913
36.0010251333
40.0014891947
43.5021353090
47.0023073339
53.5026433825
Penyelesaian
a. Harga konstanta koreksi pada tabel 5 untuk casing 7OD, 26lb/ft, N-80 adalah 1283000 lb.
b. Casing 7od, 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 7OD, 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=----------- { (1283000 - 3x156000) 156000}
1283000
=4553 psi
6.3 Internal Yield PressureSebetulnya 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.
ODBNInternal Yield Pressure, psi
inlb/ftF-25H-40J-55N-80P-110
717.0014402310
20.0027203740
23.004360
26.0049806340
29.0072409960
32.00816011220
35.0090601260
38.001080014850
9 5/829.301280
32.302270
36.0025603520
40.0039505720
43.5063308700
47.0068709440
53.50793010900
Contoh
Berapakah internal yield casing 9 5/8OD, 40 lb/ft, N-80?
Penyelesaian
Internal yield casing 9 5/8OD, 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.
Prinsip ekonomis adalah agar casing yang dipasang semurah mungkin.
31
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 soalPeriksa menurut analisa tension load casing 7OD, 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.
32
Joint strength yang dipunyai casing 7OD, 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 7OD 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?
Penyelesaiana.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 7OD, 26 lb/ft, N-80.
33
c. Joint strength dari casing yang dipilih adalah 460000 lb. Joint strength minimum yang harus dipunyai adalah:
Fj min = JL x Nj
= 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 7OD 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.
Gb. 14 Combination Casing String
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) - 3 ( W I) ) - 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
3. Brantly, J.E. :
Rotary Drilling, Hand Book, Palmer Publ., New York, 1961
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
OD
t
FORMASI
AIR TAWAR
FORMASI BERTEKANAN
TINGGI
BOP STACK
FORMASI BERTEKANAN
TINGGI
JL
D
Formasi bertekanan tinggi
W
Disusun Oleh :
IR. KASWIR BADU
CEPU, APRIL 1998
CSING
CASING
dh
ID
t
t
ID
COUPLING
dc
a
SEMEN
FORMASI YANG
MUDAH RUNTUH
SUMUR
PENDUDUK
COMPUTER
CASING
semen
SURFACE
CASING
SEMEN
CONDACTOR
CASING
FORMASI BERTEKANAN
TINGGI
semen
SURFACE
CASING
SEMEN
CONDACTOR
CASING
tubing
SURFACE
CASING
SEMEN
CONDUCTOR
CASING
semen
casing
dinding lubang
PACKER
LAPISAN PRODUKTIF
CASING
( Pipa Selubung )
INTERMADIATE
CASING
BN
L
Pext
DINDING
LUBANG
BJ
LUMPUR
CASING
internal pressure
casing
L
Pcc
BN
L I
Section II
Section I
Ls II
Ls I
LAPISAN
PRODUKTIVE