Gaya-gaya yang bekerja pada Coiled Tubing.Pada sumur vertikal, untuk coiled tubing yang dimasukkan ke dalam sumur atau dikeluarkan dari sumur, maka berat coiled tubing string dapat ditentukan. Berat coiled tubing per satuan panjang adalah berat coiled tubing yang berhubungan dengan panjang yang tergantung kedalaman sumur, dengan melakukan koreksi terhadap efek bouyancy. Berat coiled tubing string ini diamati pada weight indicator dan menunjukkan indikasi gaya yang bekerja pada coiled tubing. Pada sumur miring atau horizontal, gaya yang diperlukan untuk mendorong coiled tubing sepanjang lubang bor tidak dapat ditentukan secara akurat jika hanya menggunakan weight indicator. Sejumlah gaya lain yang bekerja pada coiled tubing harus diperhatikan dalam menentukan beban diantaranya adalah bouyant weight, belt effect, residual bend, buckling, stripper friction, tekanan kepala sumur, dan tension reel..Gaya-gaya pada coiled tubing

bouyant weight Berat terapung adalah berat coiled tubing dengan memperhitungkan efek dari fluida internal dan eksternal, densitas, dan pengaruh bouyancy. Berat terapung untuk suatu elemen string mempunyai efek perubahan tensile terhadap elemen yang lain.

belt effect, Bentuk sumur dapat mempengaruhi beban atau gaya yang diberikan pada coiled tubing string. Coiled tubing string cenderung untuk tergeletak pada sisi bawah lubang. Berat terapung tubing string akan bervariasi dengan kemiringan sumur. Jika kemiringan sumur berubah, jumlah gesekan yang disebabkan oleh berat terapung juga akan berubah. Saat coiled tubing berada dalam keadaan tension dalam lubang yang melengkung maka coiled tubing akan mengalami gaya terhadap sisi dalam kurva. Hal ini menyebabkan penambahan gaya gesekan. Hal inilah yang disebut dengan efek sabuk (belt effect). Belt effect dapat disebabkan oleh perubahan kemiringan dan azimuth.

Belt Effect

residual bend, Residual bend adalah kelengkungan yang dihasilkan saat coiled tubing dimasukkan sampai ke stripper, sehingga melengkung dengan jari-jari sekitar 24 ft. Saat tension yang dialami coiled tubing meningkat, coiled tubing akan berada dalam keadaan lurus. Jika tensionnya berkurang, tubing akan membentuk lengkungan (residual bend) kembali.

buckling, Gaya kompresif yang bekerja pada coiled tubing dapat mengakibatkan tertekuknya tubing (buckling). Saat gaya ini melebihi sinusoidal bucling load, coiled tubing akan tertekuk dengan pola sinusoidal. Perioda dan amplitudo bentuk sinusoidal ini tergantung dari dimensi coiled tubing. Tetapi karena periodanya jauh lebih panjang daripada amplitudonya maka tertekuknya coiled tubing masih dalam batas elastik dan tidak terjadi deformasi plastik.

Sinusoidal buckling

Jika gaya ini bertambah, suatu saat akan melebihi helical buckling load sehingga coiled tubing tertekuk dengan pola helical. Pola ini mengakibatkan tambahan gaya kontak dengan dinding lubang bor.

Helical Buckling

stripper friction, Pengamanan tekanan sumur yang dilakukan stripper dengan menggunakan penyekat akan menyebabkan gaya gesekan pada tubing. Saat tekanan operasi stripper atau tekanan kepala sumur meningkat, maka gaya gesekan yang disebabkan daerah yang disekat oleh stripper juga meningkat. Saat beroperasi pada tekanan kepala sumur yang tinggi, gaya gesekan ini menjadi faktor yang penting. Untuk kasus yang ekstrim, gesekan yang ditimbulkan dapat mempersulit penginjeksian coiled tubing melalui stripper.

tekanan kepala sumur, Tekanan kepala sumur memberikan gaya ke atas pada coiled tubing yang cenderung memaksa tubing keluar dari sumur. Untuk mendorong tubing masuk ke dalam sumur, maka diperlukan gaya pendorong tubing tersebut. Gaya pendorong atau snubbing force adalah fungsi dari diameter tubing atau :

Snubbing force (lbf) = Tekanan sumur x Luas Penampang tubing

Perlu diperhatikan bahwa untuk sumur tertutup dengan adanya tekanan kepala sumur, saat coiled tubing disnub ke dalam sumur, tubing akan mendesak sejumlah fluida yang merupakan fungsi ukuran tubing. Jika fluida terdesak tersebut tidak dikeluarkan dari lubang sumur maka akan terjadi penambahan tekanan pada tekanan kepala sumur akibat tekanan hidrostatis fluida terdesak ini. Hal ini akan menambah besarnya gaya snubbing untuk mendorong tubing lebih lanjut.

tension reel.Tension yang terdapat pada coiled tubing yang terletak antara reel dan injector akan mempengaruhi nilai yang ditunjukkan pada weight indicator. Hal ini disebabkan karena disain dari injector head dan tempat load cell. Meskipun tension dari reel tidak mempengaruhi tegangan pada tubing di bawah injector, namun perlu diperhitungkan untuk memprediksikan pembacaan weight indicator.

Tegangan dan Regangan Pada Coiled TubingPada setiap pekerjaan coiled tubing, tubing akan mengalami tegangan dan regangan akibat dari gaya yang bekerja. Tegangan merupakan gaya internal yang bekerja sepanjang luas daerah material padat untuk menahan gaya luar, sedangkan regangan merupakan perubahan dimensi material pada saat tegangan diberikan. Pada coiled tubing dikenal beberapa macam tegangan diantaranya :a. Hoop stress adalah tegangan yang disebabkan oleh tekanan internal yang bekerja sepanjang tubing.b. Bending stress adalah tegangan yang dihasilkan saat coiled tubing dibengkokkan melalui gooseneck atau digulung ke reel yang nantinya akan menyebabkan kelelahan (fatique) pada tubing .c. Radial stress adalah tegangan yang dipengaruhi oleh ketebalan dinding coiled tubing yang berkurang sebagai akibat kombinasi dari regangan hoop dan regangan bending.

Tegangan-Tegangan pada Coiled Tubing

Secara umum, hubungan antara tegangan dan regangan yang dihasilkannya dapat ditunjukkan oleh gambar 5. Sepanjang garis OA, regangan yang dihasilkan masih proporsional terhadap tegangan yang diberikan. Material akan selalu kembali ke dimensi asalnya. Hal ini berlangsung sampai titik A yang disebut yield point. Tegangan yang diberikan pada titik A disebut yield strength (C).

Setelah melalui titik A, kelakuan material berubah. Perubahan sedikit tegangan menyebabkan perubahan besar pada regangan. Hal ini terjadi jika material ditarik melebihi yield pointnya dan jika terus berlangsung maka material akan putus. Titik putusnya ditunjukkan oleh titik B. Tegangan yang diberikan pada titik B disebut ultimate strength (D) dan regangan yang dihasilkan disebut ultimate strain (E).

Hubungan Tegangan dan Regangan

Pada coiled tubing string, teori tegangan/regangan ini berlaku untuk setiap jenis tegangan (hoop stress, radial stress, bending stress). Tegangan-tegangan ini terdapat saat coiled tubing berada di dalam lubang dan saat berada di permukaan. Tegangan pada coiled tubing di dalam lubang adalah tension karena coiled tubing diluruskan melalui injector head. Faktor yang mempengaruhi tension adalah a. Bouyancyb. Geometri lubangc. Stuck

Jika tubing tersangkut dan terus ditarik, maka tension akan meningkat. Jika peningkatan ini melebihi yield strength, maka coiled tubing akan mengalami deformasi plastik. Jika penarikan ini diteruskan maka akan melebihi ultimate strength dan tubing akan putus di bawah injector head.