TRAINING UNTUK OPERATOR MENARA BOR

DAN LANTAI BOR

JAKARTA 28 – 29 JANUARI 2012

Casing Design

• Casing dipasang stl sumur di bor spi kedlman tertentu. Casing terbuat dari

pipa besi yang kokoh dan kuat.

Ukuran dan jumlah casing yg dipasang tgt :

1. Daerah yang bersangkutan

2. Kedalaman sumur

3. Karakteristik formasi

Casing string adalah panjang total casing dg diameter yg konstan.

Section casing string adalah satu panjang casing yyg kontinu dg grade dan

ketebalan dinding yang uniform serta type joint (penyambung) yg sama.

Perencanaan casing harus dapat dapat menahan tekanan dan gaya yang

bekerja pada rangkaian casing supaya rangkaian casing tidak rusak.

Fungsi casing :

1. Mencegah gugurnya lubang bor

2. Mencegah kontaminasi air tawar oleh lumpur pada lapisan pasir di dekat

permukaan

3. Mencegah hubungan hubungan antara formasi di belakang formasi

4. Mengontrol tekanan

5. Sebagai fondasi BOP

6. Tempat untuk meletakkan dan tempat pegangan alat alat produksi

7. Media untuk memproduksikan minyak/gas ke permukaan

SPESIFIKASI CASING

Didasarkan kepada : - diameter luar ( OD )

- grade

- nominal weight atau pounder

- type joint / thread / sambungan / ulir

- range panjang

Penyebutan casing sbb : 7 in, J-55, 23 #/ft, LTC, R2

A. GRADE CASING

Ada 2 standart yaitu standart API dan non API.

Ditentukan berdasarkan yield strength minimum dari bahan casing.

Jadi perbedaan grade casing dapat dilihat dari yield strengthnya.

Yield strength adalah besarnya tensile stress yang diperlukan untuk menghasilkan total

perpanjangan sebesar 0.5% dari panjang keseluruhan.

Tabel : Jenis grade casing dan yield strength API

Casing non API yaitu S-80, S-90 dan S-105 serta MN-80 ( khusus utk H2S

service).

B. Panjang Casing

API membagi dalam 3 range yaitu : R1 : 16 – 25 ft

R2 : 25 – 34 ft

R3 : > 34 ft

Tabel : Range panjang casing

C. DIMENSI CASING

Didisain oleh OD dan tebal dinding ( nominal weight )

Tabel : Dimensi casing

Panjang casing bila disambung dengan coupling adalah dihitung dari

ujung casing yang sudah dilepas dari sambungannya spi ujung lain pada

bagian luar dari coupling.

Akibatnya maka pjg rangkaian casing akan lebih pendek dibanding dg

jumlah casing yang berdiri sendiri.

Hal ini disebabkan adanya “make up loss” (susunan yang tidak dihitung)

yang mengikat ujung casing diabaikan

Gambar : Make up loss per joint dari casing

Dari gambar diatas maka dapat dicari beberapa besaran yaitu n:

D. CASING THREAD AND COUPLING

Untuk menyambung casing dipakai ulir / thread sambungan dimana kekuatan ulir

sambungan tergantung pada mekanisme penyekatan yaitu yang disebut “ threaded and

couple” dan “ metal to metal seal “.

1. Threaded and coupled , yaitu sambungan yang didapat dari hubungan antara

sayap ulir pada casing dan coupling yang saling membentuk ikatan.

Ada 4 type sesuai bentuk ulirnya yaitu :

a) 8 round thread-short coupling ( 8 ST&C )

Sambungan (coupling) relatif pendek dibanding yg lain, mempunyai 8 ulir tiap

inch,membentuk sudut 300 diukur dari garis sumbu yang melalui puncak gigi ulir

dan digunakan untuk menyambung rangkaian casing dengan beban rendah

sehingga dipasang pada rangkaian casing di bawah.

b) 8 round thread-long coupling ( 8 LT&C )

Sambungan (coupling) relatif panjang dibanding yg lain, mempunyai 8 ulir tiap

inch,membentuk sudut 300 diukur dari garis sumbu yang melalui puncak gigi ulir

dan digunakan untuk menyambung rangkaian casing dengan beban yang lebih

berat sehingga dipasang pada rangkaian casing di atas.

c) Buttress thread coupling ( BT & C )

Coupling amat panjang & ulir hampir peregi shg mempunyai ikatan yang lebih

besar, 5 ulir tiap inch. Utk casing dg OD > 13 3/8” maka ujung ulir memp. ukuran

1 inch per ft pjg csg dan bila < 13 3/8”maka ujungnya berukuran ¾”per ft pjg csg.

d) Pittsburg 8 ACME

hampir sama dg type a dan b hanya bentuk ulir membulat dan membentuk sudut

12.50 , 8 ulir tiap inch.

Gambar : Short thread coupling dan long thread coupling

Gambar : Buttress Thread Coupling ( BTC )

Gambar : Pittburg ACME thread

Proses penyambungan dengan coupling yang dibagi menjadi LT &C dan

ST&C di mana LT&C mempunyai tension sstrength 30% lebih besar dari

ST&C.

Dimensi ulir dan coupling dapat dilihat pada gambar berikut dan tabel

berikut.

Gambar : Dimensi dari ulir dan casing

Di mana : de = diameter luar casing, in

dc = diameter luar coupling, in

d1 = pitch (puncak) diameter pada jarak L1 dari vanish point

(titik hilang), in

d2 = pitch diameter pada hand tight plane ( bidang ikatan), in

J = Jarak dari ujung casing spi bagian tengah dari coupling

untuk power tight make up ( pengikatan ), in

Lc = panjang coupling, in

LE = jarak dari ujung casing spi vanish point, in

M = jarak dari sisi muka coupling spi hand tight plane, in

L1 = jarak dari vanish point ulir casing spi bidang dari d1, in

t = ketebalan dinding pipa, in

2. METAL TO METAL SEAL

Disebut juga penyambungan secara integral joint yaitu

penyambungan pada 2 ujung pipa dengan menggunakan sistim ulir

di mana ulir bagian luar disebut “pin” dan di ujung yang lain

mempunyai ulir di bagian dalam yang disebut “box”.

Ulir pada pin dan box ini akan menyatu membentuk ikatan yang

kuat dan disebut ikatan “metal to metal seal”.

Dibagi menjadi 2 yaitu :

- Hydrill casing thread : ikatan ini tidak menggunakan coupling (

secara pin dan box ) dg bentuk ulir hampir bulat di mana 1 sisi

membentuk sudut 30 dari garis sumbu dan sisi yg lain 100.

- API Extreme Line Casing : Penyambungan secara pin dan box

dengan bagian sambungan mempunyai ukuran yang relatif tebal

dibanding tebal body pipa nya shg rangkain casing dengan

sambungan ini akan diletakkan pada bagian bawah

Gambar : Hydrill FJ 40 casing dan Tripleseal casing

Gambar : Bentuk sambungan Extreme Line Casing

E. BERAT CASING

Ada 3 terminologi berat yaitu “plain and weight”, “average weight”

dan “ nominal weight”

Tipe Casing dan spesifikasinya

Surface string

• Mengontrol caving dan washing out lapisan yang lemah

• Sarana penanganan aliran balik lumpur pemboran

• Melindungi pasir air tawar dari kemungkinan terkontaminasi oleh lumpur pengeboran

• Tempat melekatnya BOP

Intermediate

string

• Seal off zona yang bermasalah karena:

• mencemari cairan pengeboran, membuat kontrol lumpur sulit dan mahal

• pengeboran membahayakan kemajuan dengan kemungkinan pipe sticking, pembesaran lubang yang berlebihan

Oil string

• Ini adalah yang casing string terakhir dan terdalam

Tipe Casing dan spesifikasinya

Spesifikasi dari casing sumur minyak adalah:

1. Range length

2. Tipe Konstruksi

3. Tipe coupling

4. Steel grade

5. Outside Diameter

6. Weigth per foot(berat setiap ftnya)

Rincian tentang spesifikasi ini ditetapkan dalam Standar API 5A dan Buletin 5C2

Tipe Casing dan spesifikasinya

Tipe Casing dan spesifikasinya

Desain casing

Casing string dirancang untuk menahan tiga jenis utama load(beban):

1. Tensile Load(Beban tarik): Setiap joint bersama mendukung semua berat badan di bawahnya,

maka ketegangan terbesar terjadi di bagian atas string. Apung(buoyancy) umumnya diabaikan

dan perhitungan desain dibuat seolah-olah casing tersebut bebas tergantung di udara.

Pertimbangan ketegangan hanya akan mendikte bahwa pipa terkuat harus ditempatkan dekat

permukaan.

2. Collapse pressure(Tekanan Runtuh): Ini adalah tekanan eksternal tidak seimbang yang

dikenakan pada pipa. Kondisi terburuk yang mungkin biasanya adalah pipa yang akan kosong

dengan tekanan hidrostatik dari kolom lumpur diberikan atasnya dari luar. Ini adalah dasar desain

umum diasumsikan. Oleh karena itu, hanya pertimbangan tekanan keruntuhan akan mendikte

bahwa pipa terkuat harus ditempatkan di bagian bawah string.

3. Burst presssure: ini, tentu saja, mengacu pada suatu kondisi tekanan internal yang tidak

seimbang. Sebuah kriteria desain umum adalah mengasumsikan bahwa tekanan formasi yang

diberikan pada seluruh panjang string. Kondisi ini didekati dalam sumur gas, karena gradien

tekanan rendah dalam kolom gas. Burst yang paling penting dekat permukaan, di mana tekanan

eksternal yang berlawanan terhadap casing yang rendah.

Pemilihan tubing string didasarkan pada pertimbangan yang sama seperti pemilihan casing, walaupun ada

faktor-faktor tambahan. Digunakan pendesainan kelas baja API yang sama, kecuali untuk P-110 digantikan

dengan P-105. Walaupun pada mumnya atau non-upset tubing tersedia, mayoritas tubing yang digunakan memilki

upset dibagian luar ujungnya ditunjukkan pada figur 14.24. ukuran-ukuran dari 1.05 in. to 4 in. O.D. tersedia ;

bagaimanapun, dimensi-dimensi dan properti-properti dari beberapa ukuran yang umum adalah 22/8 and 27/8 –in

(biasanya disebut 2- and 21/2-in).

Faktor-faktor tambahan yang patut dipertimbangkan dalam pemilihan tubing adalah sebagai berikut:

Dalam sumur-sumur dengan pemompaan fluida yang rendah, tubing harus menahan/mendukung berat dari tubing itu sendiri

ditambah dengan liquid yang ada dalam sumur tersebut.

Tubing seringkali dicabut dari sumur. Untuk menghindari pencampuran yang mungkin terjadi, perubahan-perubahan dari kelas

baja pada umumya dihindari.

Variasi-variasi dari beban dalam pemompaan pada sumur-sumur ditambah dengan faktor no. (2) diatas menyebabkan

penggunaan dari upset joints lebih menarik, bahkan dalam area yang dangkal, karena lebih besarnya luas metal adalah

ditujukan untuk tegangan yang rendah dan meningkatkan ketahanan terhadap fatik.

Kelungan pengganti dan pelurusan tubing terjadi dalam sumur-sumur dengan pompa bersamaan dengan pemindahan beban

fluida antara batang pompa dan tubing pada batas bawah dan atas stroke. Hal ini menyebabkan penggunaan yang berlebihan

pada bagian dalam tubing dan mempercepat kerusakan tubing. Kesulitan ini biasanya diperbaiki dengan mempatenkan ujung

terendah dengan jangkar yang kencang dan mendaratkan tubing dengan kekencangan tambahan yang cukup untuk

menghindari bengkoknya tubing.