Kamis, 17 Maret 2011

SISTEM PENGANGKATAN DRILLING (HOISTING SYSTEM)


1. TEORI DASAR
Sistem pengangkatan (hoisting system) merupakan salah satu komponen utama dari peralatan pemboran. Fungsi utamanya adalah memberikan ruang kerja yang cukup untuk pengangkatan dan penurunan rangkaian pipa bor dan peralatan lainnya.
Sistem pengangkatan dalam pemboran memegang peranan yang sangat penting, mengingat bahwa sistem pengangkatan ini adalah sistem yang mendapat beban, baik beban vertikal maupun horizontal.
Beban vertikal yang dialami berasal dari beban menara itu sendiri, beban drill string, casing string, tegangan dari fast line, beban karena tegangan deadline serta beban dari blok-blok. Sedangkan beban horizontal berasal dari tiupan angin yang mana hal ini sangat terasa mempengaruhi beban sistem pengangkatan pada pemboran di lepas pantai (off shore).
Sistem pengangkatan terdiri dari dua sub komponen utama, yaitu:
1.   Struktur penyangga (supporting structure)
2.   Peralatan pengangkatan (hoisting equipment)

2.   STRUKTUR PENYANGGA
Struktur penyangga (rig), adalah suatu kerangka sebagai platform yang berfungsi sebagai penyangga peralatan pemboran. Kerangka ini diletakkan di atas titik bor. Fungsi utamanya untuk trip, serta untuk menahan beban yang terjadi akibat peralatan bor itu sendiri maupun beban dari luar.
Stuktur penyangga terdiri dari :
       Substructure,
Lantai bor (rig floor), dan
Menara pemboran (drilling tower).

Struktur penyangga meliputi :
1. Drilling Tower (derrick)
Fungsi utama menara adalah untuk mendapatkan ruang vertikal yang cukup untuk menaikkan dan menurunkan rangkaian pipa bor (DC,DP, dsb) dan casing string kedalam lubang bor selama operasi pemboran berlangsung. Oleh karena itu tinggi dan kekuatannya harus disesuaikan dengan keperluan pemboran.
Menara ini kalau dilihat dari keempat sisinya, konstruksi berbeda. Sisi dimana drawwork berada selalu berlawanan dengan pipa ramp maupun pipe rack.
Untuk menara pemboran, ada dua tipe menara :
a Menara tipe standard (Derrick)
Jenis menara ini tidak dapat didirikan dalam satu unit, tetapi sistem pendiriannya disambung satu-persatu (bagian-bagian). Demikian jika dibandingkan harus melepas dan memasang bagian-bagian tersebut, kecuali untuk jarak yang tidak terlalu jauh dapat digeserkan. Menara jenis ini banyak digunakan untuk pemboran dalam, dimana membutuhkan lantai yang luas untuk tempat pipa, pemboran di tengah-tengah kota, daerah pegunungan dan pemboran dilepas pantai dimana tidak tersedia ruang yang cukup untuk mendirikan satu unit penuh.
a Menara tipe Portable (Mast)
Jenis menara ini posisi berdiri dari bagian yang dikaitkan satu sama lain dengan las/sekrup (biasanya terdiri dari dua tingkat), tipe menara ini dapat didirikan menara ditahan oleh teleskoping dan diperkuat oleh tali-tali yang ditambatkan secara tersebar. Tipe menara ini jika dibandingkan dengan menara standard mempunyai kelebihan, karena lebih murah, mudah dan cepat untuk mendirikannya, serta biasanya transportnya murah, tetapi penggunaannya terbatas pada pemboran yang tidak terlalu dalam (dangkal).

Secara ringkas, spesifikasi menara dapat dilihat pada tabel 1.
Table 1
Spesifikasi Unit Pemboran Pabrik
Jenis
Tinggi
(ft)
Gross cap.
(103 lbs)
Packing cap.
(ft)
Max. Static Hook Load
(103 lbs)
App. Weight mast (103 lbs)
Lee CMoore
-
126
386
6000
8 - 257
65
IDECO
JFM 98-315
FM 133-400
FM 143-650-30
98
133
143
485
645
1000
7560
13860
22860
10 - 325
10 - 430
12 - 750
37
55
92
EMSCO
T - 97
B -127
B – 142
97
127
142
352
416
1053
7200
8700
23960
8 - 250
-
-
-
43,5
105,75
NATIONAL
80 - UE
110 – UE
-
-
-
10 - 500
12 - 710
-
-
Bagian-bagian menara yang penting :
Gine pole, merupakan tiang berkaki dua atau tiga yang berada di puncak menara, berfungsi untuk memberikan pertolongan pada saat pemasangan crown block (gine pole hanya dipasang, menara tipe standard).
Water table, merupakan lantai di puncak menara yang berfungsi untuk mengetahui bahwa menara telah berdiri tegak.
Cross bracing, cross bracing berfungsi untuk penguat menara. ada yang berbentuk k dan x
Tiang menara, merupakan empat tiang yang berbentuk menara, berbentuk segi tiga sama kaki, berfungsi sebagai penahan terhadap semua beban vertikal dibawah menara dan beban horisontal (pengaruh angin dan sebagainya).
Girt, merupakan sabuk menara, berfungsi sebagai mengikat dan penguat menara.
Monkey board Platform, berfungsi sebagai tempat kerja bagi derrickman pada waktu cabut atau menurunkan rangkaian pipa bor dan sebagai tempat menyandarkan bagian rangkaian pipa bor yang kebetulan sedang tidak digunakan (pada saat dilakukan cabut pipa).

2. Substructure
Substructure adalah konstruksi kerangka baja sebagai platform yang dipasang langsung diatas titik bor. Fungsinya untuk menahan beban tekan yang berasal dari peralatan pemboran itu sendiri. Substructure memberikan ruang keria bagi peralatan dan pekerja diatas dan dibawah lantai bor.
Tinggi substructure ditentukan oleh jenis rig dan ketinggian blow out Preventer Stack .
Substructure mampu menahan beban yang sangat besar, yang ditimbulkan oleh derrick atau mast, peralatan pengangkatan, meja putar, rangkain pipa bor (drillipipe, drillcollar dan sebagainya) dan beban lainnya.

3. Rig Floor
Lantai bor ditempatkan diatas substructure yang berfungsi untuk :
Menampung peralatan-peralatan pernboran yang kecil-kecil
Tempat berdirinya menara
Mendudukkan drawwork
Tempat kerja driller dan rotary helper (roughneck).

Bagian Ini penting dalarn perhitungan keadaan sumur karena titik nol pemboran dimulai dari lantai bor. Susunan lantai bor terdiri dari :
Rotary table : memutar rangkaian pipa bor (drill pipe, drill collar dan bit)
Rotary drive : meneruskan (memindahkan) daya dari drawwork ke meja putar (rotary table)
Drawworks : merupakan " hoisting mechanisme " pada rotary drilling rig
Drilles console : merupakan pusat instrumentasi dari rotary drilling rig
Make up and Break out tongs : kunci-kunci besar yang digunakan untuk menyarnbung atau melepas bagian-bagian drill pipe dan drill collar
Mouse hole : lubang dekat rotary table pada lantai bor, dimana drill pipe ditempatkan pada saat dilakukan penyambungan dengan kelly dan rangkaian pipa bor
Rat hole : lubang dekat kaki menara pada lantai bor dimana kelly di tempatkan pada saat berlangsung "cabut pasang pipa" (round trip)
Dog House: merupakan rumah kecil yang digunakan sebagai ruang, kerja driller dan penyimpanan alat-alat kecil lainnya
Pipe ramp (V ramp) : merupakan jembatan penghubung antara catwalk dengan rig floor, berfungsi lintasan pipa bor yang ditarik ke lantai bor
Catwalk : merupakan jembatan penghubung antara pipe rack dengan v ram, berfungsi untuk menyimpan pipa yang akan ditarik ke lantai bor lewat v ramp.
Hydraulic cathead : digunakan untuk menyambung dan melepas sambungan jika dipasang drillpipe yang besar atau drill collar akan ditambahkan atau dikurangi dari drill stem pada saat "perjalanan” / Tripping yaitu masuk atau keluar dari sumur bor.
Salah satu hal yang perlu diperhatikan pada sebuah lantai bor ialah tinggi dari pada lantai bor itu, karena hal tersebut akan berhubungan dengan hal-hal sebagai berikut :
       Pengukuran kedalaman sumur pada saat pemboran, dimulai dari lantai bor.
Lantai berpengaruh terhadap jenis dan susunan dari BOP (BOP Stack) yang dipakai.
Pengukuran kedalaman sumur pada saat produksi dimulai dari bottom flange.

3.   PERALATAN PENGANGKATAN (HOISTING EQUIPMENT).
Peralatan pengangkatan yang terdapat pada suatu operasi pemboran terdiri dari drawwork, overhead tools dan drilling line.
1. Drawwork
Drawwork merupakan otak dari suatu unit pemboran, karena melalui drawwork ini seorang driller melakukan dan mengatur operasi pemboran. sebenarnya drawwork adalah merupakan suatu sistem transmisi yang kompleks, sebagai gambaran adalah seperti sistem transmisi pada mobil (gear block).
Drawwork akan berputar bila dihubungkan dengan prime mover (mesin penggerak). Konstruksi drawwork tergantung dari beban yang harus dilayani, biasanya didesain dengan horsepower (HP) dan kedalaman pemboran, dimana kedalaman disini harus disesuaikan dengan jenis drillpipenya. Drawwork biasanya ditempatkan dekat meja putar.

Fungsi utama dari drawwork adalah untuk:
(1) Meneruskan tenaga dari prime mover (power system) ke rangkaian pipa bor
selama operasi pemboran berlangsung.
(2) Meneruskan tenaga dari prime mover ke rotary drive.
(3) Meneruskan tenaga dari prime mover ke catheads untuk menyambung atau
melepas bagian-bagian (section) rangkaian pipa bor.
Komponen – komponen utama yang terdapat pada drawwork terdiri dari :
Revolling drum : merupakan suatu drum untuk menggulung kabel bor (drilling
line).
Breaking system : terdiri dari rem mekanis utama (mechanical main break) dan rem pembantu hidrolis atau listrik (auxiliarydraulic atau electric), berfungsi untuk memperlambat atau menghentikan gerakan kabel bor.
Rotary drive : berfungsi untuk meneruskan tenaga dari drawwork ke meja
putar (rotary table).
Catheads : berfungsi untuk mengangkat atau menarik beban-beban ringan pada rig
floor dan juga berfungsi untuk menyambung atau melepas sambungan pipa
bor.

2. Overhead Tools
Rangkaian overhead tools terdiri dari crown block travelling block, hook, dan elevator.
Crown block, merupakan kumpulan roda yang ditempatkan pada puncak menara (sebagai blok diam).
Travelling Block, merupakan roda yang digantung di bawah crown block, di atas lantai bor.
Hook, berfungsi untuk menggantung swivel dan rangkaian pipa bor selama operasi pemboran.
Elevator, merupakan klem (penjepit) yang ditempatkan (digantung) pada salah satu sisi travelling block atau hook dengan elevator links, berfungsi untuk menurunkan atau menaikkan pipa dari lubang bor.

3. Drilling Line
Drilling line sangat penting dalam operasi pemboran karena berfungsi untuk menahan atau menarik beban yang diderita oleh hook. Untuk menghindari kecelakaan yang mungkin terjadi karena keausan maka dibuat "cut off program". Cut off program ini dibuat berdasarkan kekuatan kabel terhadap tarikan dan dinyatakan dengan ton mile yang diderita kabel. Drilling line terbuat dari baja dan merupakan kumpulan dari kawat yang kecil, diatur sedemikian rupa sehingga merupakan suatu lilitan.
Lilitan dari kabel pemboran terdiri dari 6 kumpulan dan satu bagian yang di sebut core.
Faktor-faktor yang mempengaruhi keawetan kabel :
Kerusakan dari kawat,
Rapuhnya lilitan kawat akibat panas, dan
Kelelahan.
Beban berat yang diderita drilling cable terjadi pada saat :
Running casing (pemasangan casing),
Operasi pemancingan (fishing job), dan
Pencabutan dan pemasukan drill string (round trip).

Susunan drilling line terdiri dari :
a)    Reeved drilling line merupakan tali yang melewati roda-roda crown block dan roda-roda travelling block.
b)    Dead line merupakan tali tidak bergerak yang ditambatkan pada substructure (tali mati).
c)    Dead line anchor biasanya ditempatkan berlawanan/bersebrangan dengan drawwork dan diclamp substructure.
d)    Storage or supply real biasanya ditempatkan pada jarak yang dekat dengan rig

4. PEMBAHASAN
Sentral atau pusat pengendali seluruh operasi pemboran ada pada drawworks. Pada drawworks terdapat instrument-instrument untuk mengatur seluruh kegiatan pemboran yang dilaksanakan oleh seorang driller. Sedikit saja kesalahan yang dilakukan oleh driller pada drawworks akan mengakibatkan kerugian yang sangat besar. Salah satu komponen yang paling pokok pada suatu sistem pengangkatan adalah menara (derrick). Kedalaman suatu sumur minyak sangat mempengaruhi jenis-jenis menara yang akan digunakan. Pemilihan menara harus disesuaikan dengan kedalaman suatu sumur. Parameter ukuran menara yang harus diperhatikan adalah :
Kapasitas, tinggi, luas lantai bor dan lantai bor. Menurut standart API menara terbuat dari besi baja. Baja profil yang digunakan sesuai dengan spesifikasi A7 atau A94. Karakteristik menara bor ditentukan oleh kapasitas yang menyangkut dimensi dan kekuatannya. Menara harus tahan terhadap pengaruh kecepatan angin. Sebagai contoh untuk menara API no. 18, tinggi 41,45 m (136') harus tahan terhadap pengaruh angin dengan kecepatan 88,15 km/jam. Untuk menara yang lebih besar misalnya API no. 25, tinggi 57,60 m (189') kecepatan angin maksimum 120 km/jam bila pipa-pipa bor berada pada menara dan 185 km/jam bila tanpa pipa bor bersandar pada menara. Untuk memilih menara pemboran ada dua prinsip yang harus diperhatikan yaitu, kapasitas dan tingginya.

MEMILIH KAPASITAS
Bila n = jumlah kabel pada traveling block dan P jumlah beratan (beban) pada hook, maka tegangan tarik yang timbul pada : kabel aktif, kabel mati dan setiap kabel pada travelling block adalah : P/n.
Bila G adalah berat menara dan crown block, maka :
......................... (1) ()PnnPGAPI=+4
Dengan savety faktor = 2,0 dan M adalah berat hook dan traveling block dan accesorisnya, maka :
............ (2) PnnPGMAPI=+×12480100

MEMILIH TINGGI MENARA
Biasanya orang memilih menara itu setinggi mungkin, tetapi akan menimbulkan masalah dalam transportasi dan rigging up-nya. Oleh karena itu untuk mendapatkan efisiensi yang baik, diambil patokan tinggi satan (1 stand = 3 batang drill pipe) maksimal 30 meter.±

LUAS DAN TINGGI LANTAI BOR
Lantai bor berbentuk bujur sangkar atau segi empat, sedang panjang sisi dan tingginya disesuaikan dengan menaranya.
Secara ringkas, ukuran, luas dan yinggi lantai bor, dapat dilihat pada tabel 2.

Tabel 2
Ukuran Menara Tinggi Menara
(inch)
Sisi Lantai Bor
(inch)
Tinggi Lantai Bor
(inch)
94'
122'
136'
140'
147'
189'
24'
24'
26'
30'
30'
37'6"
7'3"
7'3"
7'3"
10'
14'
14'