< Previous 134 e = Effisiensi volumetrik 6.3.3. Kecepatan Alir Anulus Dalam proses pemboran langsung, bit yang dipakai selalumenggerus batuan formasi dan menghasilkan cutting, sehingga semakindalam pemboran berlangsung semakin banyak pula cutting yangdihasilkan. Supaya tidak menumpuk dibawah lubang dan tidakmenimbulkan masalah pipe sticking maka cutting tersebut perlu dingkatkepermukaan dengan baik, yaitu banyaknya cutting yang terangkat sebanyak cutting yang dihasilkan.Dalam proses Rotary Drilling lumpur baru masuk lewat dalam pipa dankeluar kepermukaan lewat annulus sambil mengangkat cutting, sepertiterlihat pada gambar 1. sehingga perhitungan kecepatan minimum yangkeluar diperlukan untuk mengangkat cutting kepermukaan (slip velocity)dilakukan di annulus . Gambar 1. Pengangkatan Cutting Kecepatan slip adalah kecepatan minimum dimana cutting dapat memulaiterangkat atau dalam praktek merupakan pengurangan antara kecepatanlumppur dengan kecepatan dari cuttingg. 135 Vs = V1 – Vp (7) Dimana Vs = kecepatan slip, ft/menit V1 = Kecepatan lumpur, ft/menit Vp = Kecepatan partikel, ft/menit Dengan memasukan kondisi yang biasa ditemui dalam operasi pemboranmaka didapatkan kecepatan slip sebesar : ..................................................(8) Dimana dc = diameter cutting terbesar, inchs ρc = berat cutting, ppg ρm = Berat Lumpur, ppg Begitu pula rate minimumyang harus dipilih sebesar : ..................................... (9) dimana : Qm = Rate minimum, gpm ROP = kecepatan penembusan Ca = Fraksi volume cutting di annulus dp = diameter pipa, inchs dh = diameter lubang, inchs A = luas annulus, in2 136 Pada kondisi pemboran yang normal aliran diannulus laminer.Pada kondisi seperti itu dinding lubang yang belum tercasing mempunyaiselaput tipis sebagai pelindung yang disebut Mud – Cake, agar selaputyang berguna tersebut tidak terkikis oleh lumpur, harus diusahakan alirantetap laminer. Untuk mencegah terjadinya aliran turbulen, dapat dapatdiindikasikan dengan bilangan Reynold. Dengan bilangan reynold yangtidak lebih dari 2000 aliran akan tetap laminer, sehingga batas tersebutdijadikan pegangan untuk menentukan kecepatan maksimum diannulusyang disebut kecepatan kritik. .........................10 Dimana : Vca = kecepatan kritik, ft/ detik Jadi kecepatan lumpur di annulus harus diantara kecepatan slip dankecepatan kritik. 6.3.4. Kehilangan Tekanan Pada Sistem Sirkulasi Dalam setiap aliran suatu fluida maka kehilangan tekanan akan selaluterjadi walaupun sangat halus pipa yang dipakai, begitu pula pada prosessirkulasi lumpur pemboran pada seluruh sistem aliran. Dalam menentukanbesarnya tekanan yang hilang sepanjang sistem sirkulasi tersebut, bisadilakukan dengan dua cara, yaitu cara analitis dan cara praktis yangdipakai dilapangan. A. Cara Praktis Dalam menghitung besarnya kehilangantekanan dalam sistem sirkulasilumpur pemboran dengan menggunakancara praktis yang biasa dipakaidilapangan, dilakukan dengan menghitung tiap segmen dahulu, 137 barukemudian dijumlahkan secara total.Segmen-segmen tersebut adalah : peralatan permukaan, drill collar, annulus Drill Collar, Drillpipe dan annulus. Peralatan Permukaan Peralatan permukaan ini biasanya dibagi menjadi 4 type rangkaian, tiap type mempunyai koefisien tersendiri yang akan dipakai dalam perhitungan sbb : ...............................................................................(11) dimana : kl = koefisien loss kr = koefisien rate Drill Collar Perhitungan untuk bagian dalam Drill Collar menggunakan rumus : .......................................................12 dimana : L = panjang Drill Collar, ft Annulus Drill Collar Untuk menghitung annulus Drill Collar seperti halnya Drill Collar, rumus yang dipakai sama dengan Drill Collar. Drill pipe dan Annulusnya Perhitungan drill pipe dengan annulus Drill pipe dihitung bersama-samasekaligus, tidak seperti Drill Collar dipisahkan. Persamaan yang dipakaiadalah (12). 138 Gambar 2. Panjang Ekuivalent Peralatan Permukaan B. Pembahasan HP Tekanan dan Rate Pompa Pompa yang dipakai dalam sirkulasi lumpur pemboran biasanyamenggunakan pompa piston sehingga rate maksimum dengan suatudiameter liner tertentu adalah persamaan (6). Harga sebesar ini tidakpernah tercapai karena faktor-faktor effisiensi volumetrik, mekanik, danlain-lain, sehingga effisiensi totalnya sekitar hanya 70% saja.Besarnya HP merupakan pencerminan kekuatan suatu pompa, sehingga sebagai pegangan awal harga yang dipegang tetap konstan adalah Hp ini.Besarnya effisiensi sekitar 70% saja.Begitu pula tekanan maksimum dari pompa mengalami penurunan sekitar65%. Untuk memenuhi kebutuhan yang diperlukan, penambahan Rateatau tekanan bisa dilakukan penggantian liner yang terdapat pada konstantersebut, sehingga rate yang diinginkan dapat tercapai, tetapikonsekwensinya bila liner diganti dengan yang lebih besar untukmenambah rate maksimum, akan terjadi penurunan takanan maksimu C. Bit Hydraulic Konsep Hidrolika Bit tidak lain mengoptimasikan aliran lumpur pada pahatpemboran, sedemikian rupa sehingga dapat membantu laju 139 penembusan(penetration rate)Bila pada Bit Konvensionalaliran fluida dengan sengaja menyentuh gigi Bit, sehingga gigi Bit terbersihkan langsung oleh fliuda yang masih bersihdan fluida yang sudah mengandung cutting. Sedangkan pada jet Bit,pancaran fluida diutamakan langsung menyentuh batuan formasi yangsedang ditembus, sehingga funsgsi fluida ini sebagai pembantumelepaskan batuan yang masih melekat yang sudah dipecahkan oelh gigiBit, kemudian fluida yang telah mengandung cutting tersebut menyentihgigi Bit sebagai fungsi membersihkan dan mendinginkan Bit.Dengan kejadian tersebut, Pada Jet Bit diharapkan tidak akan terjadipenggilingan/pemecahan ulang (regrinding) pada cutting oleh gigi Bitsehingga effektifitas Bit maupun laju penembusan dapat lebih baik.Perbedaan pancaran terjadi antara Bit konvensional dan Jet Bit dipasangNozzle, ialah sebuah lubang yang mempunyai diameter keluaran lebihkecil daripada masukan sehingga mempertinggi rate. Biasanya diameterNozzle tersebut diameternya tertentu dengan satuan 1/32 inches.Faktor-faktor yang menentukan dan mempengaruhi hidrolika dandesainnya adalah : 1. Ukuran dan geometri sistem sirkulasi. Hal ini menyangkut variasidiameter sumur maupun diameter peralatan dan kemampuanperalatan pompa. 2. Sifat fisik fluida pemboran 3. Pola aliran. Pola aliran ini menyangkut pola aliran laminer yangdiwajibkan pada tempat – tempat tertentu serta pola aliran turbulentyang terpaksa diperbolehkan pada tempat-tempat tertentu pula.Kerja aliran/pancaran lumpur keluar dari Bit Menuju batuan formasimerupakan pokok pembicaraan dalam Bit hydraulics, dengan kerja yangoptimum maka diharapkan laju penembusan (penetration rate) dapatditingkatkan serta pengangkatan Cutting seefektif mungkin sehinggapenggilingan kembali (Regrinding) seperti dijelaskan semula 140 dapatdikurangi sekecil mungkin.Dalam usaha mengoptimasikan hydrolika ini, ada 3 (tiga) prinsip yang satu sama lain saling berbeda dalam hal anggapan-anggapannya. Ketigaprinsip tersebut adalah : D. Bit Hydraulic Horse power (BHHP) Prinsip dasar dari metoda ini menganggap bahwa semakin besar dayayang disampaikan fluida terhadap batuan akan semakin besar pula efekpembersihanya, sehingga metoda ini berusaha untuk mengoptimumkanHorse Power (daya) yang dipakai di Bit dari Horse Power pompa yangtersedia dipermukaan. E. Bit Hydraulic Impact (BHI) Prinsip dasar dari metoda ini, menganggap bahwa semakin besar Impact(tumbukan sesaat) yang diterima batuan formasi dari lumpur yangdipancarkan dari Bit semakin besar pula efek pembersihanya, sehinggametoda ini berusaha untuk mengoptimumkan impact pada Bit. F. Jet Velocity (JV) Metoda ini berprinsip semakin besar rate yang terjadi di Bit akan berartisemakin besar effektifitas pembersihan dasar lubang, maka metoda iniberusaha untuk mengoptimumkan rate pompa supaya rate di Bitmaksimum.Pada dasarnya kemampuan pompa memberikan tekanan pada sistemsirkulasi adalah habis untuk menanggulangi kehilangan tekanan (pressureloss) pada seluruh sistem sirkulasi seperti yang telah dijelaskanpada babsebelumnya, padahal kehilangan tekanan di Bit merupakan parameteryang cukup menentukan dalam perhitungan optimasi hidrolika, untuk itumaka kehilangan tekanan dibagi dua Yaitu : yaitu kehilangan tekananseluruh sistem sirkulasi kecuali Bit yang disebut sebagai parasiticpressure loss (Pp) karena tidak menghasilkan apa-apa, hanya hilangenergi karena gesekan fluida saja. Bit Pressure Loss (Pp) adalahbesarnya tekanan yang dihabiskan untuk menumbuk batuan 141 formasi olehpancaran fluida di Bit.Dalam sistem sirkulasi juga seperti yang telah dijelaskan pada babsebelumnya bahwa akan terdapat dua jenis pola aliran yaitu Laminer danTurbulent, dimana masing-masing pola menempati tempatnya sendirisendiri.Didalam pipa mulai dari Stant pipe, Swivel, Kelly, Drillpipe, danDrill Collar akan terjadi pola aliran Turbulent. Sedangkan pada annulusantara Drill Collar dan Open Hole biasanya dibiarkan Turbulent tapi bilaterjadi Laminer lebih baik lagi, Annulus Drill Pipe dengan Open Holemaupun Drill pipe dengan casing diwajibkan beraliran Laminer akan tetapiharus lebih besar dari rate minimum. 5.1 Optimasi Dengan Perhitungan Dalam menghitung optimasi Hydrolika yang menyangkut penentuanrate optimum, telah dijelaskan dalam bab sebelumnya. Sedangkanpenentuan ukuran Nozzle yang merupakan fungsi dari density lumpur,rate optimum dan kehilangan tekanan di Bit dijabarkan dalam bentukpersamaan sebagai berikut : ...............................................................13 Dimana : ρm = Density Lumpur, ppg Q0pt= Laju Optimum, gpm Pb = Pressure loss di Bit, psi Sebelum melakukan perhitungan dahulu harus ditentukan besarnya faktorpangkat (Z) dan Konstanta Kehilangan tekanan (Kp), denganmenggunakan persamaan (14) atau (15) dan (16) atau (17), antara lain 142 .................................................................14 ............................................................15 ..................................................................................16 ......................................................................17 Selain itu perlu diketahui terlebih dahulu rate minimum, rate maksimum,tekanan maksimum pompa, daya maksimum pompa dan density lumpur.Seperti telah dijelaskan sebelumnya bahwa perhitungan pun akandisajikan dalam 3 (tiga) konsep yang saling berbeda, yaitu : Bit HydraulicHorse Power (BHHP), Bit Hydraulic impact (BHI) dan Jet velocity (JV). 6.4 Konsep BHHP Langkah – langkah untuk menentukan optimasi adalah sebagai berikut : a. Kondisi Tekanan Maksimum 1. hitung kehilangan tekanan di Bit dengan persamaan : ..........................................................................18 2. Hitung Rate optimumdengan persamaan : ....................................................................19 3. Perhatikan apakah Qopt lebih kecil dari rate minimum (Qmin). Jika terpenuhi, Qopt = Qmin 143 Pb = Pm – Kp QZ opt ..................................................(20) 4. Perhatikan apakah Qopt lebih kecil dari rate maksimum(Qmax). Jika tidak terpenuhi, Qopt = Qmin Pb = Pm – Kp QZ opt .............................................................. 21 5. Hitung daya yang diperlukan dipermukaan(HPs) ............................................... (22) 6. Perhatikan apakah daya yang diperlukan dipermukaan (HPs) tersebut tidak lebih besar dari daya maksimum pompa (Hpm). Jika tidak terpenuhi, bisa dicoba dengan kondisi yang lain : 7. Hitung luas Nozzle total yang optimum dengan persamaan : .................................................................................23 b. Kondisi Daya Maksimum 1. Hitung kehilangan tekanan di Bit dengan persamaan ......................................................................24 2. hitung Rate optimum (Qopt) dengan persamaan : 3. hitung tekanan yang diperlukan dipermukaan (Ps)dengan persamaan Next >