Dasar Dasar Pengangkatan Dasar Dasar Pengangkatan Cutting Cutting TUJUAN Penjelasan dasar-dasar pengangkatan Cutting Penjelasan faktor-faktor yang mempengaruhi pengangkatan Cutting pada saat pemboran Penjelasan metode penentuan parameter-parameter pengangkatan cutting pada pemboran: Sumur vertical Sumur directional dan horizontal Dril-062 Dasar-dasar Pengangkatan Cutting 1
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Dasar Dasar PengangkatanDasar Dasar Pengangkatan CuttingCutting
TUJUAN
Penjelasan dasar-dasar pengangkatan Cutting Penjelasan faktor-faktor yang mempengaruhi pengangkatan Cutting
pada saat pemboran Penjelasan metode penentuan parameter-parameter pengangkatan
cutting pada pemboran:
Sumur vertical Sumur directional dan horizontal
Dril-062 Dasar-dasar Pengangkatan Cutting 1
1. Pendahuluan
Dalam proses pemboran langsung, bit yang dipakai selalu menggerus batuan formasi dan menghasilkan cutting, sehingga semakin dalam pemboran berlangsung semakin banyak pula cutting yang dihasilkan. Supaya tidak menumpuk di bawah lubang dan tidak menimbulkan masalah pipe sticking maka cutting tersebut perlu diangkat ke permukaan dengan baik, yaitu banyaknya cutting yang terangkat sebanyak cutting yang dihasilkan.
Dalam proses rotary drilling lumpur baru masuk lewat dalam pipa dan keluar ke permukaan lewat anulus sambil mengangkat cutting, seperti terlihat pada Gambar 1 sehingga perhitungan kecepatan minimum yang diperlukan untuk mengangkat cutting ke permukaan dilakukan di anulus.
Gambar 1. Proses Pengangkatan Cutting di Anulus
Cutting yang tidak dapat terangkat dengan baik akan mengendap kembali ke dasar sumur dan mengakibatkan beberapa masalah dalam pemboran, diantaranya :
1. Akan terjadi penurunan laju penetrasi dikarenakan penggerusan kembali cutting yang tidak terangkat (regrinding).
2. Meningkatnya beban drag dan torque karena daya yang diperlukan untuk memutar drill string semakin berat.
3. Kemungkinan terjadinya pipe sticking, yaitu terjepitnya pipa pemboran dikarenakan tumpukan cutting yang mengendap.
Beberapa faktor yang mempengaruhi pengangkatan cutting ke permukaan diantaranya:
Kecepatan fluida di annulus sebagai fungsi dari luas area annulus dan rate pemompaan yang diberikan.
Kapasitas untuk menahan fluida yang merupakan fungsi dari rheologi lumpur pemboran seperti; densitas lumpur, jenis aliran (laminar atau turbulen), viskositas, dst.
Laju penembusan yang dilakukan drill bit (rate of penetration). Kecepatan pemutaran pipa pemboran (RPM).
2 Dril-062 Dasar-dasar Pengangkatan Cutting
Eksentrisitas drill pipe. Yaitu posisi relatif pipa pemboran terhadap lubang pemboran, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2 Eksentrisitas Pipa Pemboran
Ukuran rata-rata partikel cutting. Konsentrasi cutting di dalam lumpur pemboran. Adanya pengaruhi kemiringan pada lubang pemboran.
Sedangkan parameter besaran yang sangat berpengaruh dalam mekanisme pengangkatan cutting antara lain :
a. Vslip (kecepatan slip) yaitu kecepatan kritik dimana cutting mulai akan terangkat ke permukaan.
b. Vcut (kecepatan cutting) yaitu yaitu kecepatan kritik dimana cutting mulai akan terendapkan
c. Vmin (kecepatan minimum) yaitu kecepatan slip ditambah dengan kecepatan cutting sehingga cutting dapat terangkat ke permukaan tanpa terjadi penggerusan kembali.
Secara umum hubungan antara kecepatan slip, kecepatan cutting, dan kecepatan minimum adalah sebagai berikut :
Dril-062 Dasar-dasar Pengangkatan Cutting 3
Gambar 3. Pengangkatan Cutting oleh Lumpur Pemboran
Vsl = Vm - Vcut ......................................................................................... (1)dimana:Vsl = Kecepatan slip, ft/menitVm = Kecepatan lumpur, ft/menitVcut = Kecepatan cutting, ft/menit
Dinding lubang yang belum tercasing mempunyai selaput tipis sebagai pelindung yang disebut mud-cake. Agar selaput yang berguna tersebut tidak terkikis oleh aliran lumpur, harus diusahakan aliran tetap laminer. Untuk mencegah terjadinya aliran turbulen, dapat diindikasikan dengan bilangan Reynold . Dengan bilangan reynold yang tidak lebih dari 2000 aliran akan tetap laminer, sehingga batas tersebut dijadikan pegangan untuk menentukan kecepatan maksimum di anulus yang disebut kecepatan kritik.
V ca =1 ,08 PV + 1,08 [PV 2 + 9,3 (dh − d p ) Yb2 ρ m ] 1/2
ρ m (dh − d p) ............................................(2)Dimana : Vca = Kecepatan kritik, ft/detikPV = Plastic viscosity, cpYb = Yield point bingham, lb/100 ft2 ρm = Densitas lumpur, ppgdp = Diameter drillpipe, indh = Diameter lubang, ppg
4 Dril-062 Dasar-dasar Pengangkatan Cutting
2. Sumur Vertikal
2.1. Kecepatan Slip Metode Moore
Kecepatan slip untuk sumur vertikal dihitung dengan menggunakan persamaan:
V sl= 1 ,54 √dcut ( ρ s − ρ fρ f )
.........................................................(3)dimana:Vsl = Slip velocity, ft/detikρ s = Densitas cutting, ppgρ f = Densitas fluida (lumpur), ppgdcut = Diameter cutting, in
Kecepatan slip ini dihitung dengan prosedur sebagai berikut:
2.1.1. Penentuan Apparent Viscosity
Friction factor pada korelasi ini didasarkan berdasarkan perhitungan dari apparent Newtonian viscosity dengan menggunakan persamaan:
μ a = K144 ( dh − dp
Vmin)1−n ( 2 + 1n0 ,0208 )
n
.................................................(4)dimana :μ a = Apparent viscosity , cP
Secara keseluruhan prosedur penentuan Vmin, Vcut dan Vslip pada sumur vertikal dapat dilihat pada Gambar 5 berikut.
Dril-062 Dasar-dasar Pengangkatan Cutting 7
Gambar 5. Flowchart Penentuan V cut, V min, dan V slip untuk Sumur Vertikal
8 Dril-062 Dasar-dasar Pengangkatan Cutting
3. Sumur Directional dan Horizontal
3.1. Metoda Larsen
3.1.1. Kecepatan Cutting
Kecepatan Cutting dapat untuk sumur directional dengan inklinasi 55 - 90o diperkenalkan oleh T. I. Larsen. Kecepatan cutting Larsen ini diturunkan dari persamaan yang sama seperti untuk sumur vertikal, yaitu pada persamaan 8.
Akan tetapi Larsen kemudian mengembangkan suatu koreksi tambahan terhadap laju penembusan mata bor, yang ditunjukkan pada Gambar 6 berikut.
Gambar 6. Hubungan antara Konsentrasi Cutting vs ROP
Hubungan pada Gambar 7. dapat dituliskan dengan persamaan :
Cmwt = 1,0 → ρ m < 8,7 ...............................(20)
dimana :Cmwt = Faktor koreksi terhadap densitas mud ρ m = Densitas lumpur, ppg
Gambar 10. Faktor koreksi untuk densitas Lumpur
Dengan demikian persamaan yang menyatakan hubungan sepenuhnya tentang kecepatan slip (Vs) metode Larsen adalah :
12 Dril-062 Dasar-dasar Pengangkatan Cutting
V slip = V slip x Cang x C size x Cmwt ..................................................................(21)
dimana:Vslip = Kecepatan slip sesudah dikoreksi, ft/s Vslip = Kecepatan slip sebelum dikoreksi, ft/s
Prosedur penentuan transportasi cutting sumur directional metode Larsen dapat dilihat pada Gambar 11.
Gambar 11. Flowchart Penentuan Transportasi Cutting Metode Larsen
Dril-062 Dasar-dasar Pengangkatan Cutting 13
3.2. Metode Rudi Rubiandini dan Shindu L. M.
Kecepatan minimum cutting metode Rudi Rubiandini dan Shindu L.M. mengkoreksi parameter inklinasi, densitas lumpur dan rotary speed (RPM). Persamaan ini merupakan pengembangan dari persamaan Moore, Larsen dan percobaan yang dilakukan Peden. Prinsip pengembangan persamaan ini adalah membuat plot suatu parameter Vs tak berdimensi. Vs tak berdimensi yaitu perbandingan Vs directional metoda Larsen dan Peden, dengan Vs vertikal metoda Moore.
3.2.1. Koreksi Inklinasi
Koreksi sudut (Ci) diperoleh dari plot dimensionless Vs cutting sehingga didapatkan persamaan koreksi sudut yang dikalikan dengan Vs vertikal Moore. Koreksi sudut (Ci) yang digunakan adalah:
Untukθ ≤ 45o:
C i= (1 + 2θ45 ).........................................................................................................(22)
Untuk θ ≥ 45o
Ci = 3 .......................................................................(23)
Plot dimensionless Vs terhadap inklinasi metode Larsen dengan berbagai densitas lumpur dapat ditentukan koreksi densitas lumpur terhadap Vsv. Dengan mengambil nilai densitas sama dengan 12 ppg dan nilai Dimensionless Vs sama dengan 3 maka koreksi densitas (Cmw) terhadap Vsv adalah:
Dengan melakukan iterasi sampai | Vsl2 - Vsl1 | < 0.01, didapatkan Vsl1 = 1,06723 ft/sKoreksi Sudut, Densitas dan RPM :Dari koreksi sudut yang didapatkan untuk sudut inklinasi lubang sumur pemboran lebih besar dari 45o, maka digunakan persamaan. (27).
V s= 3 (3 + 1515 )(1 − 0600 ) x 1 ,06723 = 12 ,8067 ft / s
20 Dril-062 Dasar-dasar Pengangkatan Cutting
DAFTAR PARAMETER DAN SATUAN
μa = Apparent viscosity, cPρs = Densitas cutting, ppgρm = Densitas lumpur, ppgρf = Densitas fluida, ppgθ600 = Dial reading pada 600 rpmθ300 = Dial reading pada 300 rpmApipe = luas penampang pipa, in2Ahole = luas penampang lubang, in2Cconc = Konsentrasi cutting, %dh = Diameter lubang, indp = Diameter pipa, indcut = Diameter cutting, inf = Friction factorK = Indeks konsistensin = Indeks kelakuan aliran NRe = Particle Reynold NumberPV = Plastic viscosity, cpVsl = Kecepatan slip, ft/menitVm = Kecepatan lumpur, ft/menitVcut = Kecepatan cutting, ft/menit, ft/detVca = Kecepatan kritik, ft/detikVmin = Kecepatan minimum , ft/sYb = Yield point bingham, lb/100 ft2ROP = Rate Of Penetration, ft/hr
Dril-062 Dasar-dasar Pengangkatan Cutting 21
DAFTAR PUSTAKA
1. Adam T. Bourgoyne Jr., Keith K. Millhelm, Martin E. Chenevert, F.S. Young Jr., SPE Textbook Series Vol. 2, "Applied Drilling Engineering", First Printing Society of Petroleum Engineers, Richardson TX, 1986.
2. Beyer, A.H., et. al, "Flow Behaviour of Foam as Well Circulating Fluid", SPE Reprint Series 6A, Drilling, SPE of AIME, Dallas, Texas, 1973.
3. Craft, B.C., et.al., "Well Design, Drilling & Production", Prentice Hall Inc., New Jersey, 1962.
4. Dodge, D.G. and Metzner, A.B. , " Turbulent Flow of Non Newtonian System ", AIChE J., 1959.
5. Gatlin, Carl., "Petroleum Engineering : Drilling and Well Completions", Prentice Hall Inc., 1960.
6. J.M. Peden, J.T. Ford, and M.B. Oyenenin, Heriot-Watt U., SPE Paper, " Comprehensive Experimental Investigation of Drilled Cuttings Transport in Inclined Wells Including the Effects of Rotation and Eccentricity", Oktober 1990, SPE No. 20925.
7. Lord, D.L., "Mathematical Analysis of Dynamic & Static Foam Behaviour", SPE Symposium on Low Gas Permeability Reservoir, Dencer, Colorado, 1979.
8. Lucky., Shindu, " Persamaan Baru Penentuan Kecepatan Minimum Lumpur Untuk Mengangkat Cutting Sumur Vertikal, Miring dan Horizontal", Tugas Akhir, Jurusan Teknik Perminyakan, FIKTM, 1999.
9. Marsden, S.S., et.al., "The flow of Foam Through Short Porous Media & Apparent Viscosity Measurements", Trans AIME, 1966.