SISTEM PENGANGKATAN

2. SISTEM PENGANGKATAN

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, yaitu:
• Struktur penyangga (supporting structure)
• Peralatan pengangkatan (hoisting equipment)

A. 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).

Untuk menara pemboran, ada dua tipe menara :
– Type standart (derrick), dan
– Type portable (Mast)

Bagian-bagian menara yang penting, antara lain adalah :

a. Gine pole,

Merupakan tiang berkaki dua atau tiga yang berada di puncak menara, berfungsi untuk memberikan pertolongan pada saat pemasangan crown block.

b. Water table,

Lantai di puncak menara yang berfungsi untuk mengetahui bahwa menara telah berdiri tegak.

c. Cross bracing,

Cross bracing berfungsi untuk penguat menara.

d. Tiang menara,

Merupakan empat tiang yang berbentuk segi tiga sama kaki, berfungsi sebagai penahan terhadap semua beban vertikal di bawah menara dan beban horizontal.

e. Girt,

Merupakan sabuk menara, berfungsi mengikat menara

f. Monkey board Platform,

Berfungsi sebagai tempat kerja derrickmen pada saat cabut atau pasang pipa.

Struktur penyangga meliputi :
1. Drilling Tower (derrick)

Fungsi utamanya untuk memberikan ruang kerja yang cukup untuk pengangkatan dan penurunan drill collar serta casing string. Oleh sebab itu tinggi dan kekuatannya harus sesuai dengan keperluan.

2. Substructure

Fungsinya untuk menahan beban tekan yang berasal dari peralatan pemboran itu sendiri.

3. Rig Floor

Fungsinya untuk menampung peralatan pemboran yang berukuran kecil, tempat berdirinya menara dan sebagai tempat kerja para pekerja.

Salah satu hal yang perlu diperhatikan pada sebuah lantai bor ialah tinggi 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. 

B. PERALATAN PENGANGKATAN
Peralatan pengangkatan yang terdapat pada suatu operasi pemboran terdiri dari :
• Drawwork
• Overhead tools
• Drilling line

DRAWWORK

Drawwork merupakan otak dari suatu unit pemboran karena melalui alat ini seorang driller melakukan dan mengatur operasi pemboran.

Fungsi utama dari drawwork adalah :

• Memindahkan tenaga dari prime mover ke rangkaian pipa bor selama pemboran berlangsung.

• Memindahkan tenaga dari prime mover ke rotary drive, dan

• Memindahkan tenaga dari prime mover ke chathead untuk menyambung atau melepas section rangkaian pipa bor.

Komponen-komponen utama yang terdapat pada drawwork terdiri dari :

–        Revolving drum,

Merupakan suatu drum untuk penggulung kabel bor.

–        Breaking system,

Terdiri dari mechanical main break dan auxiliarydraulic atau electric, berfungsi untuk memperlambat atau menghentikan gerakan kabel bor.

–        Rotary drive,

Berfungsi untuk memindahkan tenaga dari drawwork ke rotary table.

–        Catheads,

Berfungsi untuk mengangkat atau menarik beban-beban kecil pada rig floor dan juga berfungsi sebagai pelepas atau penyambung sambungan pipa bor.

OVERHEAD TOOLS

Rangkaian overhead tools terdiri dari crown block travelling block, hook, dan elevator.

• Crown block, merupakan kumpulan roda yang ditem-patkan 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.

 

Susunan drilling line terdiri dari :

–        Reeved drilling line

merupakan tali yang melewati roda-roda crown block dan roda-roda travelling block.

–        Dead line

merupakan tali tidak bergerak yang ditambatkan pada substructure (tali mati).

–        Dead line anchor

dead line anchor biasanya ditempatkan berlawanan dengan drawwork.

–        Storage or supply real :

storage or supplay real biasanya ditempatkan dekat dengan rig

 

Drilling line sangat penting dalam operasi pemboran karena berfungsi untuk menahan atau menarik beban yang diderita oleh hook. 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 enam kumpulan dan satu bagian yang disebut 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

•         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.

•         Menurut standard 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.

•         Parameter ukuran menara yang harus diperhatikan adalah : kapasitas, tinggi, luas dan tinggi lantai bor.

 

Sistem Pemboran (Sistem Tenaga)

SEJARAH SINGKAT PENGEBORAN

Sejarah teknik pemboran berawal sejak tahun 1857 oleh seorang bankir dari New Haven yang juga direktur perusahaan minyak Penssylvania Oil Rock Co. di Connecticut bernama James M Townsend, yang mempunyai ide untuk mencari minyak sebagai bahan pelumas dan bahan bakar penerangan di suatu tempat bernama Oil Creek yang mempunyai rembesan minyak. Persoalannya adalah rembesan itu semakin berkurang jumlahnya. Sehingga harus dilakukan pemboran untuk mendapatkan minyak.

TUJUAN PENGEBORAN
Untuk membuat lubang (sumur) sebagai sarana komunikasi antara permukaan dengan bawah permukaan sehingga minyak dan/atau gas bumi dapat dialirkan kepermukaan.

SISTEM DALAM PEMBORAN
1. SISTEM TENAGA
Sistem tenaga yang dipasang pada suatu unit operasi pemboran secara prinsip harus mampu memenuhi keperluan-keperluan sebagai berikut :
• Fungsi angkat,
• Fungsi rotasi,
• Fungsi pemompaan, dan
• Fungsi penerangan.

A. POWER SUPLAY EQUIPMENT
Tenaga yang dibutuhkan pada suatu operasi pemboran dihasilkan oleh mesin-mesin besar, yang dikenal dengan "prime mover" (penggerak utama). Tenaga yang dihasilkan tersebut digunakan untuk keperluan-keperluan sebagai berikut :
• Sirkulasi lumpur,
• Hoisting
• Rotary drill string.

B. DISTRIBUTION (TRANSMISSION) EQUIPMENT
Berfungsi untuk meneruskan atau menyalurkan tenaga dari penggerak utama yang diperlukan untuk suatu operasi pemboran. Sistem distribusi (transmisi) yang biasa digunakan ada dua macam, yaitu sistem transmisi mekanis dan sistem transmisi listrik (electric transmission). Rig tidak akan berfungsi dengan baik bila distribusi tenaga yang diperoleh tidak mencukupi. Oleh sebab itu diusahakan tenaga yang hilang karena adanya transmisi atau distribusi tersebut dikurangi sekecil mungkin, sehingga kerja mesin akan lebih efisien.

MENGHITUNG KEPERLUAN TENAGA UNTUK FUNGSI ANGKAT
Tenaga dari fungsi angkat dari motor melalui transmisi, drawwork, drilling cable dan sistem takel yang terdiri dari crown block dan travelling block diteruskan ke rangkaian pipa bor.
Maka, rendemen total antara motor dan hook :
Conventiser : 0,7 - 0,8
Transmisi : 0,88
Drawwork : 0,90
Takel : 0,87 untuk 8 kabel dan 0,85 untuk 10 kabel
sehingga, rendemen total untuk 10 kabel adalah
– 0,75 x 0,88 x 0,90 x 0,85 = 0,505
Tenaga untuk fungsi pengangkatan harus mampu untuk melayani pemboran sampai kedalaman limit pada kondisi ekonomis

MENGHITUNG FUNGSI ROTASI
Tenaga untuk fungsi rotasi dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
dimana :
Pr = tenaga fungsi rotasi, pk
C = kopel dalam kgm
W = kecepatan sudut, rad/detik
Sehingga, secara empiris tenaga untuk fungsi rotasi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :
dimana,
Pr = tenaga rotasi, pk
L = kedalaman sumur, m
N = putaran rotary table, rpm
P = beratan pada pahat (WOB), ton
D = diameter lubang bor, inch

TENAGA HIDROLIK
Tenaga hidrolik dapat dirumuskan sebagai berikut :
dimana,
Ph = tenaga hidrolik, pk
Q = debit dalam liter/menit = D2 x 19
p = tekanan sirkulasi , kg/cm2

TENAGA PENERANGAN
Dengan effisiensi 70% tenaga listrik yang diperlukan untuk berbagai keperluan seperti penerangan, pemanas, dan lain-lain biasanya berkisar antara 30-48 kw generator berkapasitas 75 kw.

PRIME MOVER UNIT
Hampir semua operasi pemboran menggunakan prime mover jenis internal combution unit. Penentuan jenis mesin yang akan digunakan didasarkan pada besarnya jumlah tenaga yang diperlukan yang dapat diketahui dari casing program yang telah disusun dan kedalaman sumur. Tenaga yang dihasilkan prime mover berkisar antara 500 - 5000 HP.

PENEMPATAN PRIME MOVER
Peletakan prime mover tergantung dari berbagai faktor, antara lain Sistem transmisi (distribusi) yang digunakan, dan Ruang yang tersedia.
Beberapa letak prime mover yang umum adalah sebagai berikut :
• Di bawah rig
• Di atas lantai bor
• Di samping atau di sisi rig, baik di atas tanah maupun di atas lantai bor pada struktur yang terpisah.
• Jauh dari rig

JUMLAH DAN JENIS PRIME MOVER
Jumlah mesin yang biasa digunakan adalah :
• Dua atau tiga, pada umumnya operasi pemboran memerlukan dua atau tiga mesin.
• Empat, untuk pemboran yang lebih dalam menggunakan tenaga yang lebih besar sehingga mesin yang diperlukan empat buah.
Jenis mesin yang digunakan :
• Diesel compression engines.
• Gas (spark ignition) engines

SISTEM TRANSMISI (DISTRIBUSI TENAGA)
• Rig dapat berfungsi dengan baik bila distribusi tenaga yang didistribusikan dapat mencukupi semua kebutuhan tenaga yang dibutuhkan.
• Sebagian besar tenaga yang dihasilkan didistribusikan ke drawwork, rotary table, dan mud pump. Disamping untuk penerangan, rig instrument (driller's console), serta air conditioners.
• Tenaga transmisi dihasilkan oleh satu atau lebih mesin harus diteruskan ke komponen utama rig yaitu hoisting, rotating dan circulation system.
• Sistem transmisi yang digunakan untuk distribusi tenaga dalam suatu operasi pemboran ada dua jenis yaitu sistem mekanik (mechanical power transmission) dan sistem listrik (electrical power transmission).

ELECTRIC POWER TRANSMISSION
Tenaga listrik yang biasa digunakan dihasilkan dari tenaga diesel (diesel electrik). Pada sistem transimisi dengan diesel listrik, mesin diesel digunakan tenaga listrik dari generator listrik yang di depan block. Generator menghasilkan arus listrik, yang kemudian dialirkan melalui kabel ke suatu "control unit". Dari unit pengontrol tersebut tenaga listrik diteruskan melalui kabel tambahan ke motor listrik yang langsung dihubungkan ke sistem peralatan yang membutuhkan tenaga.Keuntungan distribusi tenaga dengan menggunakan electric power transmission antara lain adalah :
• Lebih fleksibel, terutama mengenai peletakan
• Tidak memerlukan rantai (sabuk) penghubung,
• Bentuknya lebih kompak dan portable.