4.sistemsirkulasi

8/7/2019 4.SISTEMSIRKULASI

http://slidepdf.com/reader/full/4sistemsirkulasi 1/10

4. SISTEM SIRKULASI (CIRCULATING SYSTEM)

1. TEORI DASAR

Tujuan utama dari sistem sirkulasi pada suatu operasi pemboran adalah

untuk mensirkulasikan fluida pemboran (lumpur bor) ke seluruh sistem pemboran,

sehingga lumpur bor mampu mengoptimalkan fungsinya.

Sistem sirkulasi pada dasarnya terdiri dari empat komponen, yaitu :

1. Fluida pemboran (lumpur bor),

2. Tempat persiapkan ,

3. Peralatan sirkulasi, dan

4. Conditioning area.

2. LUMPUR PEMBORAN (DRILLING FLUID, MUD)

Fluida pemboran merupakan suatu campuran cairan dari beberapa komponen

yang dapat terdiri dari : air (tawar atau asin), minyak, tanah liat (clay), bahan-bahan

kimia, gas, udara, busa maupun detergent. Di lapangan fluida dikenal sebagai

"lumpur" (mud).

Lumpur pemboran merupakan faktor yang penting serta sangat menentukan

dalam mendukung kesuksesan suatu operasi pemboran. Kecepatan pemboran,

efisiensi, keselamatan dan biaya pemboran sangat tergantung pada kinerja lumpur

pemboran.

Fungsi lumpur dalam suatu operasi pemboran antara lain adalah sebagai

berikut :

1. Mengangkat cutting ke permukaan.

2. Mendinginkan dan melumasi bit dan drill string.

3. Memberi dinding lubang bor dengan mud cake.

4. Mengontrol tekanan formasi.

5. Membawa cutting dan material-material pemberat pada suspensi bila sirkulasi

lumpur dihentikan sementara.

6. Melepaskan pasir dan cutting dipermukaan.

7. Menahan sebagian berat drill pipe dan cutting (bouyancy efect).



8. Mengurangi effek negatif pada formasi.

9. Mendapatkan informasi (mud log, sampel log).

10. Media logging.

2.1. Komposisi lumpur pemboran.

Komposisi lumpur pemboran ditentukan oleh kondisi lubang bor dan jenis

formasi yang ditembus oleh mata bor.

Ada dua hal penting dalam penentuan komposisi lumpur pemboran, yaitu :

• Semakin ringan dan encer suatu lumpur pemboran, semakin besar laju

penembusannya.

• Semakin berat dan kental suatu lumpur pemboran, semakin mudah untuk

mengontrol kondisi dibawah permukaan separti masuknnya fluida formasi

bertekanan tinggi (dikenal sebagai "kick"). Bila keadaan ini tidak dapat diatasi

maka akan menyebabkan semburan liar (blowout).

2.2. Jenis Lumpur Pemboran

Penentuan lumpur pemboran yang digunakan dalam suatu operasi pemboran

didasarkan pada kondisi bawah permukaan dari formasi yang sedang ditembus.

Fluida pemboran yang umum digunakan dalam suatu operasi pemboran dapat

digolongkan menjadi tiga jenis, yaitu :

1. Water - based mud

2. Oil - based mud

3. Air or Gas - based mud

a. Water-Base Mud

Pada lumpur pemboran jenis water-base mud, zat komponen yang paling

banyak digunakan adalah water base mud (kurang lebih 80%). Komposisi lumpur

ini terdiri dari air tawar atau air asin, clay dan chemical additives. Komposisi ini

ditentukan oleh kondisi lubang bor.

Pedoman operasional dalam pembuatan water base mud secara umum adalah

sebagai berikut :



• Surface drilling operasional , digunakan lumpur biasa (natural mud) dengan

sedikit additive paling banyak digunakan.

• Hard subsurface drilling operations, bila menembus formasi keras (porositas

rendah) digunakan lumpur encer.

• Soft subsurface drilling operations, bila menembus formasi bertekanan

tinggi (porositas tinggi), digunakan lumpur berat.

Water based mud merupakan jenis lumpur yang paling umum digunakan

karena murah, mudah penggunaanya dan membentuk "filter cake" (kerak lumpur)

yang berguna untuk lubang bor dari bahaya gugurnya dinding lubang bor.

b. Oil - Based Mud

Digunakan pada pemboran dalam, hot holes, formasi shale, dan sebagainya.

Lumpur ini lebih mahal, tetapi akan mengurangi terjadinya proses pengaratan

(korosi) yang dapat mengakibatkan kerusakan fatal pada rangkaian pipa bor.

c. Air or Gas - Based Mud

Keuntungan dari lumpur jenis ini terutama adalah dapat menghasilkan laju

pemboran yang lebih besar. Karena digunakan kompressor, kebutuhan peralatan

dan ruang lebih sedikit.

3. TEMPAT PERSIAPAN (PREPARATION AREA)

Ditempatkan pada tempat dimulai sisten sirkulasi. Tempat persiapan lumpur

pemboran terdiri dari peralatan-peralatan yang diatur untuk memberikan fasilitas

persiapan atau "treatment" lumpur bor.

Peralatan yang digunakan untuk persiapan pembuatan lumpur pemboran

meliputi :

• Mud house , merupakan gudang untuk menyimpan additives.

• Steel mud pits/tank , merupakan bak penampung lumpur di permukaan terbuat

dari baja.

• Mixing hopper , merupakan peralatan yang digunakan untuk menambah additive

ke dalam lumpur.

• Chemical mixing barrel , merupakan peralatan untuk menambah bahan-bahan

kimia kedalam lumpur.



• Bulk Storage bins , merupakan bin yang berukuran besar digunakan untuk

menambah additive dalam jumlah yang banyak.

• Water tank , merupakan tangki penyimpan air yang digunakan pada tempat

persiapan lumpur.

• Reserve pit , merupakan kolam yang besar digunakan untuk menampung

kelebihan lumpur.

4. PERALATAN SIRKULASI (CIRCULATING EQUIPMENT)

Peralatan sirkulasi merupakan komponen utama dalam sistem sirkulasi.

Peralatan ini mengalirkan lumpur pemboran dari peralatan sirkulasi, turun

kerangkaian pipa bor dan naik ke anullus serbuk bor kepermukaan menuju

conditioning area sebelum kembali ke mud pits untuk sirkulasi kembali.

Peralatan sirkulasi terdiri dari beberapa komponen alat, yaitu :

1. Mud pit

2. Mud pump

3. Pump discange and return lines

4. Stand pipe

5. Rotary house

5. CONDITIONING AREA

Ditempatkan dekat rig. Area ini terdiri dari peralatan-peralatan khusus yang

digunakan untuk "Clean up" (pembersihan) lumpur bor setelah keluar dari lubang

bor. Fungsi utama peralatan-peralatan ini adalah untuk membersihkan lumpur bor

dari serbuk bor (cutting) dan gas-gas yang terikut.

Metode pokok yang digunakan untuk memisahkan cutting dan gas ada dua

macam, yaitu :

1. Menggunakan prinsip gravitasi, dimana lumpur dialirkan melalui shale shaker

dan setting tanks, dan

2. Secara mekanik, dimana peralatan-peralatan khusus yang dipasang pada mud

pits dapat memisahkan lumpur dan gas.



Peralatan yang digunakan pada conditioning area terdiri dari :

• Setting tank , merupakan bak terbuat dari baja digunakan untuk menampung

lumpur bor selama conditioning.

• Reserve pits , merupakan kolam besar yang digunakan untuk menampung

cutting dari dalam lubang bor dan kadang-kadang untuk menampung kelebihan

lumpur bor.

• Mud - Gas separator , merupakan suatu peralatan yang memisahkan gas yang

terlarut dalam lumpur bor dalam jumlah yang besar.

• Shale Shaker , merupakan peralatan yang memisahkan cutting yang besar-besar

dari lumpur bor.

• Degasser , merupakan peralatan yang memisahkan butir-butir pasir dari lumpur

bor.

• Desilter , merupakan peralatan yang memisahkan partikel-partikel cutting yang

berukuran paling halus dari lumpur bor.

6. PEMBAHASAN

Mengingat pentingnya sistem sirkulasi dalam suatu operasi pemboran, maka

harus dioptimalkan fungsi kerjanya. Salah satu faktor yang sangat berpengaruh

dalam sistem sirkulasi adalah Pompa Lumpur (slush pump). Pemilihan pompa

lumpur untuk keperluan operasi pemboran harus tepat dan seekonomis mungkin.

Secara umum, karakteristik dari pompa lumpur adalah sebagai berikut :

1. Tenaga mekanik

2. Panjang serta banyaknya langkah per menit

3. Diameter minimum / maksimum silinder

4. Kopel maksimum pada gear box

5. Debit

6. Tekanan maksimum, serta

7. Tenaga hidrolik



a. Tenaga dan Kecepatan pompa

Pabrik pembuat pompa biasanya mencantumkan besarnya tenaga maksimum

yang diperbolehkan untuk pompa pada kecepatan yang maksimum.

Contoh :

Pompa SN Marep DM 7118

dengan tenaga mekanik 400 pk pada 60 rpm.

Tinjauan :

Tenaga mekanik tersebut adalah hasil dari pada kopel dan kecepatan sudut yang

dapat dirumuskan sebagai berikut :

P C xm

= ω .............................. (5.1)

atau kopel maksimal yang di perbolehkan, besarnya dihitung dengan persamaan

sebagai berikut :

CP x

N

m=

60

2 π

............................. (5.2)

dengan perbandingan 5/1, maka C dapat dihitung sebagai berikut :

Cá =1

5

60

2x

P x

N

m

π

=

1

5

400 60 75

2 60x

x x

x xπ

= 955 kgm

Dari perhitungan diatas dapat disimpulkan hasil sebagai berikut :

Putaran, Rpm 60 55 50 45 40

Tenaga, pk 400 371 338 303 269



b. Panjang Langkah dan Diameter Silinder

Kedua karakter tersebut, panjang langkah dan diameter silinder, digunakan

untuk menghitung debit aliran denga menggunakan persamaan :

Q N L Dd

= −

0 0515

2

22

, .................... (5.3)

dimana,

• Q = debit teoritis, lt/min

• N = jumlah langkah per menit

•

L = panjang langkah, inch• D = diameter silinder, inch

• d = diameter batang piston, inch

c. Tekanan Kerja Maksimum

Tenaga pompa maksimum dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan

sebagai berikut :

PF

Smax

= ............................... (5.4)

dimana,

• Pmax = tekanan kerja pompa maksimum, kg/cm2.

• F = gaya maksimum pada batang piston, kg.

• S = penampang, cm3.

c a t a t a n :

Harga S dapat dihitung dengan persamaan :

S Dd

= −

5 06

2

2, ........................ (5.5)

dimana,

• D = diameter silinder, inch

• d = diameter batang piston, inch



d. Tenaga Hidrolik dan Rendement

Tenaga hidrolik dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :

PP Qr

h=

.

450............................... (5.6)

dimana,

• Ph = tenaga hidrolik, pk.

• P = tekanan, kg/cm2.

• Qrá= debit sebenarnya

Hubungan antara tenaga hidrolik dengan rendement volumetric dapat

digambarkan secara matematik sebagai berikut :

PP Qt

h = ∨η ..

450........................... (5.7)

dimana,

• η∇ = rendement volumetrik

• Qt = debit teoritis

Apabila η∇ = 1, maka persamaan 5.7, menjadi

PP Qt

h max

.=

450............................ (5.8)

atau

P Ph h= ∨η . max

............................ (5.9)

Jika ditinjau dengan pendekatan secara mekanik, maka

P Ph m mmax .= η ........................... (5.10)

dimana,

• ηm = rendement mekanik pompa,

• Pm = tenaga mekanik yang masuk pompa

atau dapat ditulis

P Ph m m= ∨η η. . ........................ (5.11)



Jika ηtr = rendement transmisi dan Pc = tenaga yang keluar dari convertiser, maka

persamaan untuk Ph dapat ditulis sebagai berikut :

P Ph tr m C= ∨η η η. . . ...................... (5.12)

Untuk pompa piston kerja ganda ada dua kemungkinan yang sering

dilakukan, yaitu :

1. Dengan silinder besar, debit besar, dan tekanan rendah, serta

2.

Dengan silinder kecill, debit kecil, dan tekanan tinggi

7. KESIMPULAN

Dari uraian dan pembahasan diatas dapat di ambil beberapa kesimpulan

sebagai berikut :

1. Fluida pemboran sangat memegang peranan dalam operasi pemboran. Karena itu

kesalahan dalam menggunakan komposisi lumpur dapat menimbulkan kerugian

yang besar karena dapat menyebabkan terjadinya semburan liar.

2. Fluida pemboran yang dipakai dalam operasi pemboran tergantung dari jenis

formasi yang ditembus dan kondisi lubang bor.

3. Salah satu faktor memperngaruhi sistem sirkulasi adalah Pompa Lumpur (slush

pump), sehingga pemilihan pompa lumpur untuk keperluan operasi pemboran

harus tepat dan seekonomis mungkin.

4. Secara umum, karakteristik dari pompa lumpur adalah sebagai berikut :

• Tenaga mekanik

• Panjang serta banyaknya langkah per menit

• Diameter minimum / maksimum silinder

• Kopel maksimum pada gear box

• Debit

• Tekanan maksimum, serta

• Tenaga hidrolik



5. Untuk mengoptimalkan kinerja pompa lumpur, dapat dilakukan penyusunan

lumpur secar seri maupun paralel, dengan keterangan sebagai berikut :

• Susunan Seri

Dua pompa yang digunakan akan bekerja dan menghasilkan debit aliran

secara bersamaan, sehingga debit aliran yang dihasilkan besar (penting), akan

tetapi tekanannya rendah.

• Susunan Paralel

Pompa pertama akan menghasilkan debit aliran, dimana saluran tekanannya

berfungsi sebagai saluran isap pompa yang kedua, sehingga debit aliran yang

dihasilkan kecil, akan tetapi tekanannya tinggi (penting).

4.sistemsirkulasi

Documents