Rig

Suatu sistem peralatan atau mesin yang berfungsi untuk membuat lubang ataupun melakukan kegiatan pemeliharaan sumur sumur minyak dan gas.

Sistem Pengangkat (Hoisting System)

Adalah salah satu dari komponen utama Rig yang berfungsi untuk membantu sistem alat-alat pemutar di dalam mengebor sumur dengan menyediakan alat-alat yang sesuai serta ruang kerja yang dibutuhkan untuk mengangkat dan menurunkan drill string, casing string dan peralatan subsurface (bawah tanah) lainnya dari dan ke lubang sumur.

Macam Macam Rig pada kegiatan Migas

Berdasarkan area kegiatannya

1. Rig onshore 2. Rig Offshore

Berdasarkan kegiatannya

1. Rig Bor 2. Rig Service

Sistem Pengangkat terdiri dari 2 (dua) sub bagian utama, yaitu :

1. Rangka pendukung (Supporting Structure)2. Peralatan pengangkat (Hoisting equipment)

Ada 2 (dua) operasi rutin dalam proses pemboran yang dilakukan dengan hoisting system, yaitu :

1. making a connection (menyambung pipa bor)2. making a trip (memasukan atau mengeluarkan pipa bor ke/dari lubang bor)

a. Rangka Pendukung, terdiri dari :

1. Substructure

Konstuksi baja yang besar yang dibangun untuk menjadi dasar dan menunjang menara bor yang tingginya ditentukan oleh kebutuhan pencegah semburan liar.

2. Menara Pengeboran

Menyediakan ruang untuk mengangkat atau memasukan rangkaian pipa bor dari atau ke dalam lubang bor. Semakin tinggi menara bor, semakin panjang rangkaian pipa bor yang dapat ditangani, sehingga semakin cepat proses operasi making a trip.

b. Peralatan Pengangkat

1. Drawwork – menjadi nama sebuah Rig (ex N-80B)

2. Overhead tools

- Crown block

- Travelling block

- Hook

- Elevator

3. Drilling line

1. Menara Bor

Fungsi dari menara bor adalah untuk menyediakan ruang untuk mengangkat atau memasukan rangkaian pipa bor dari atau ke dalam lubang bor. Semakin tinggi menara bor, semakin panjang rangkaian pipa bor yang dapat ditangani, sehingga semakin cepat proses operasi making a trip. Panjang Drill Pipe yang umum dipakai adalah antara 27 – 30 ft. Menara bor dapat menangani 2 – 3 drill pipe yang disebut sebagai 1 stand. Untuk menara bor yang tinggi, 1 stand terdiri dari 3 joints DP, sedangkan untuk menara bor yang menengah dapat menangani 1 stand yang terdiri dari 2 joints DP.

2. Substructure

Konstruksi rangka baja yang besar yang ditempatkan tepat di atas titik lokasi pengeboran.

Substructure menjadi tempat kerja untuk peralatan dan petugas-petugas baik di atas maupun di bawah lantai bor.

Tingginya ditentukan oleh tipe Rig dan tinggi dari pada alat pencegah semburan liar (BOP) yang dipakai.

Model-model Menara bor :

1. Mast

Mast biasanya dipakai untuk Rig pemboran dengan kapasitas 1000HP ke atas.

Untuk memudahkan transportasi dan pemasangannya, struktur mast biasanya di bagi atas 3 (tiga) bagian, yaitu: upper, middle dan lower mast.

A. Cantilever Mast

Cantilever Mast memberikan pandangan yang cukup luas dan lantai bor yang cukup lapang sehingga dapat meningkatkan keselamatan kerja.

B. Full View Mast Design

Full View Mast pada dasarnya adalah struktur “A” frame yang dipegang oleh sepasang kaki yang juga merupakan bagian dari mekanisme untuk mendirikan mast. Mast ini memberikan pandangan yang luas, lantai bor yang lapang sehingga dapat meningkatkan keselamatan kerja.

2. Portable Derrick

Derrick atau portable derrick berukuran dan memiliki kapasitas yang lebih kecil dari Mast. Umumnya derrick banyak digunakan untuk pemboran menengah (kapasitas 500 – 750HP) dan untuk pekerjaan workover dan well services. Pada saat instalasi, portable mast dilengkapi dengan pemasangan guy line (labrang) untuk menjaga kestabilannya.

Substructure

Substructure adalah rangka/struktur dimana diatasnya ditempatkan rig floor dan dibawahnya menyediakan tempat atau ruang untuk memasang BOP stack dan wellhead.

Beberapa tipe substructures yang sering dipakai adalah tipe box to box dan sling shot. Perbedaan dari kedua tipe tersebut terletak pada waktu yang diperlukan untuk rig-up. Tipe sling shot memerlukan waktu relatif lebih cepat dibandingkan tipe box to box.

Substructure akan menahan beban sewaktu sedang menegakkan menara dan beban-beban lain yang mungkin sendiri-sendiri atau bersama-sama.

- Pipe set back load dan rotary table load dapat bekerja bersama-sama

- Pipe set back dan hook load, dapat bekerja bersama-sama

- Casing load capacity design sama rated static hook load capacity dari menara

Lantai bor - Substructure

Lantai bor (rig floor) ditempatkan di atas substructure, yang memberikan ruangan yang diperlukan untuk melakukan berbagai aktifitas pemboran.

Alat-alat utama yang ada di Lantai bor (rig floor):

1. Rotary table,

2. Drawwork,

3. Rotary drive,

4. Drilling Console,

5. Make-up & Break-out Tong,

6. Rat hole & Mouse hole,

7. Dog house

1. Drawwork

Drawwork adalah merupakan komponen yang paling vital dari suatu Rig yang menyediakan tenaga pengangkatan dan pengereman yang dibutuhkan untuk mengangkat dan menurunkan rangkaian pipa bor dari dan ke dalam lubang bor.

Drawwork dipakai sebagai indikator dari kapasitas sebuah perangkat bor (Rig), yang biasanya dinyatakan Horse Power (HP) dan depth rating yang dapat dibor.

Komponen utama dari Drawwork adalah :

a. Hoisting Drum ;

b. Brake system;

c. Catheads;

d. Transmission.

A. Hoisting Drum

Hoisting Drum berfungsi untuk meneruskan torsi yang dibutuhkan untuk mengangkat atau mengerem melalui drilling line yang tergulung dalam hoisting drum.

Panjang drilling line yang digulung dalam Hoisting Drum tergantung dari jumlah sheaves dalam travelling block dan tinggi menara bor.

B. Brake System

Terdiri dari rem mekanis utama dan rem pembantu hidrolis atau listrik untuk memperlambat atau menghentikan gerakan tali baja.

B.1. Main Mechanical Brake (Rem Utama Mekanis)

Merupakan alat tunggal yang paling penting dari sistem pengangkat. Dia mempunyai kemampuan untuk membuat seluruh beban kerja untuk betul-betul berhenti atau untuk mengurangi kecepatan putaran drum.

Untuk tujuan keselamatan setiap drum mempunyai rem di 2 (dua) sisi, yaitu sebuah di setiap drum flange.

Konstruksi dari rem mekanis, pada dasarnya terdiri dari sabuk baja yang lentur yang disebut brake band yang dibagian sisi dalam dipasang sepatu-sepatu rem (brake block) dan di satu ujungnya dijangkarkan tetap sedang ujung yang lain dapat digerakkan untuk ditarik oleh brake lever sehingga sepatu rem dapat menekan brake rims pada hoisting drum flange untuk mengerem pelan-pelan atau berhenti sama sekali.

Brake Lining and Brake Band

Besar daya pengereman dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya adalah :

1. Perbandingan antara diameter brake flange (rim/lining) dengan drum spool. Untuk drum spool yang sama tetapi berbeda diameter brake flange-nya maka yang berdiameter brake flange yang lebih besar akan mengahsilkan daya pengereman yang sama untuk tekanan brake lever yang sama.

2. Lebar dari brake band dan brake lining. Dimana semakin lebar brake band dan brake lining akan menghasilkan daya pengereman yang semakin besar.

3. Besar tekanan yang diberikan ke brake lever, semakin besar tekanan pada brake lever akan mengahsilkan daya pengereman yang semakin besar. Sudut kontak antara brake flange dan brake lining, dimana semakin besar sudut kontaknya akan menghasilkan daya pengereman yang semakin besar.

B.2. Auxiliary Brake

Band brake system secara dinamis tidak cukup untuk menurunkan beban/string yang terlalu berat sehingga diperlukan rem pembantu (Auxiliary brake), yaitu rem hidrolis atau peralatan rem electromagnetic yang membantu meringankan tugas rem mekanis pada waktu bekerja dengan beban-beban yang berat pada sumur yang dalam.

Rem pembantu itu dipakai hanya untuk mengatur kecepatan penurunan pipa dan apabila bekerja sendiri, ia tidak dapat memberhentikan beban rangkaian pipa pengeboran.

Rotor Hydromatic brake dihubungkan dengan drum drawwork dengan Jaw dan Over running clutch dan housing/statornya dijangkarkan di skid drawwork

Prinsip kerja Hydromatic Brake

Prinsip dasar operasinya adalah meredam torsi putar dengan memanfaatkan gesekan dan adukan air yang tersirkulasi melalui brake ini.

Pocket rotor bergerak terlempar keluar karena gaya centrifugal. Kemudian air tersebut mengalir dengan bertekanan ke dalam Vane pocket dari stator. Air yang berada dalam Vane pocket stator tersebut akan ditendang masuk ke rotor pocket kembali, dan inilah yang menghasilkan pengereman. Kejadian ini akan terjadi terus menerus selama rotor berputar.

Terbentuknya adukan/gesekan air menghasilkan hambatan melawan putaran rotor, dan selanjutnya akan merubah energy mekanis menjadi panas.

Catheads

Cathead adalah sub bagian dari Drawwork dan terdiri dari 2 (dua) Cathead yaitu :

1. Drum cathead atau make up cathead (terletak di sisi driller pada Drawwork), dan

2. Break out Cathead (pada sisi lainnya)

Cathead-cathead ini digunakan untuk menyambung dan melepas sambungan pipa bor. Meskipun demikian, tugasnya yang lebih utama lainnya adalah untuk mengangkat alat-alat kerja yang ringan dan untuk memindahkannya dari tanah ke lantai bor dan lain-lain.

C. Catheads

Drum cathead atau make up cathead

Drum atau make up cathead (kepala kucing penyambung) dikenal sebagai kepala kucing “otomatis”, “pemintal” atau “penggesek” yang digunakan untuk mengencangkan ikatan sambungan pipa pengeboran.

Spoolnya juga dipakai untuk mengangkat beban-beban yang ringan dengan cara melilitkan tali manila (fiber) beberapa kali sekeliling cathead sampai tegangan tali menimbulkan cukup gesekan untuk mendapatkan tenaga penarik yang diperlukan untuk mengangkat beban.

Breakout Cathead (Kepala kucing pelepas sambungan)

Pertama-tama digunakan untuk melepas sambungan pada pipa bor.

Cathead ini biasanya digunakan untuk melepas sambungan-sambungan pada rangkaian drill collar yang`panjang dan untuk mengangkat beban yang ringan.

Air Power Hoist / Air Hoist

Air power hoist merupakan katrol tenaga angin kecil yang terpisah digunakan untuk mengangkat beban-beban yang ringan yang umumnya dilakukan oleh spool kepala kucing.

Unit ini terpisah dari mesin drawwork karena itu lebih mudah dan lebih aman penggunaannya

Peralatan Pengangkat

2. Overhead Tools

Overhead tools (alat-alat bagian atas) merupakan mata rantai penghubung di dalam system pengangkat. Alat-alat ini menghubungkan rangka pendukung dengan Drawwork untuk menaikkan dan menurunkan rangkaian pipa bor dari dan ke lubang bor.

Overhead tools terdiri dari :

• Crown block;

• Travelling block;

• Hook;

• Elevator.

• Crown block

Crown Block adalah suatu unit roda-roda katrol-katrol (sheaves/puli) yang terletak di rangka atas pada puncak menara.

Drilling line dililitkan pada sheaves atas yang ada pada crown block dan pada sheaves bawah yang ada pada traveling block. Jumlah sheaves pada crown block selalu satu buah lebih banyak (untuk dead line) dari sheaves pada travelling block.

Crown block menghubung drawwork ke travelling block.

Travelling block & hooks

Travelling block adalah suatu susunan puli-puli (roda-roda katrol) dimana tali baja dililitkan. Hal ini memungkinkan traveling block dapat bergerak naik dan turun bergantung di bawah crown block sampai di atas lantai bor.

Hook merupakan alat berbentuk kait yang besar yang terletak dibawah travelling block, dimana swivel dan pipa bor tergantung selama operasi.

Di dalamnya ada suatu pegas, yang membantu menyerap kejutan dan juga lompatan pin keluar dari box sewaktu melepas/membuka sambungan dan dapat berputar pada saat ada beban berat.

Hook memiliki mekanisme pengunci yang mampu mengunci bermacam-macam posisi arah hook bail menghadap.

Sheaves dibuat dari special alloy steel atau heat treated manganese steel.

Sheaves duduk pada center pin dengan mempergunakan roller bearing. Pin berukuran cukup besar antara 5 sampai 11 inch, dimana didalamnya terdapat saluran-saluran grease untuk pelumasan bearing sheaves.

Terdapat dua ukuran dimensi yang penting pada block yaitu Groove Root radius dan Tread Diameter.

Groove Root Radius

Jari-jari lingkaran dasar tempat kedudukan dari wire rope disebut groove root radius.

Groove Root radius yang baik adalah memiliki sudut kontrak dengan lingkaran 150° dengan sudut yang dibentuk oleh bibir groove 15°.

Groove pada sheave harus sesuai sekali dengan ukuran wire rope. Apabila Sheave Groove terlalu kecil akan menyebabkan cepat aus baik wire rope ataupun sheavesnya.

Demikian juga apabila sheave groove terlalu besar akan menyebabkan wire rope menjadi gepeng, sehingga akan cepat terjadi aus pula seperti kejadian di atas. Oleh karena itu groove root radius harus di ukur dengan mempergunakan alat special, untuk menentukan apakah groove cukup baik atau harud dilakukan recondition. (API 9B, page 21)

Tread Diameter

Tread Diameter adalah penting sekali karena jika terlalu kecil akan berakibat terjadi tekukan wire rope yang berlebihan dimana akan menyebabkan aus, karena terjadi gesekan diantara tread dan wire.

Tread diameter yang disarankan adalah 45 x diameter wire rope dan minimum diameter yang disarankan 30 x diameter wire rope.

Load capacity

“API Working Load Rating” atau “Maximum Hook Working Load” dari traveling block adalah menunjukkan beban maksimum yan diizinkan diberikan pada traveling block saat dipergunakan operasi round trip.

Contoh :

National Type G Hook Block Model No. 435 G 175

Jumlah Sheaves : 4

Diameter luar Sheave : 35 inch

Load Rating : 175 tons

Line Size : 1 1/8, 1 ¼ inch

Berat : 7920 lbs

Link Elevator

Link merupakan penghubung traveling block dan elevator.

Ukuran dari link diambil dari diameter penampang batang cincin bawah.

Besarnya kekuatan kapasitas dari link harus dilihat dari ukuran tinggi penampang dari batang mata link atas dan bawah.

Panjang Link tidak ditentukan atau tergantung pesanan.

Panjang link umum untuk DP dan untuk casing berbeda berbeda karena ukuran casing yang besar dan posisi casing memerlukan kefleksibelan dari elevator.

Panjang diukur dari puncak lubang cincin link atas dan cincin link bawah.

Elevator

Elevator merupakan clamp pemegang pipa (DP, casing, tubing ataupun sucker rod) yang mudah dibuka dan ditutup untuk menarik dan memasukkan ke dalam sumur.

Drill Pipe Elevator dipakai khusus untuk Drill Pipe, demikian juga lainnya dibuat spesifik. Macam elevator telah dibahas pada introduksi di depan.

Elevator digantung pada elevator link, yang dipasang disamping hook.

Ada 2 (dua) tipe dasar elevator :

1. Bottle neck (taper shoulder), yang dipakai untuk hampir semua pipa bor, dan

2. Collar Left (square shoulder) yang dipakai pada pipa bor berbahu segi empat atau pipa collar. (API 8A, hal 14)

Kadangkala disebut “type berpintu depan” (front door type). Disamping itu juga ada type berpintu samping yaitu side door type.

Sebagai tambahan, slip type elevator dipakai untuk mengangkat rangkaian-rangkaian casing yang berat atau tubing dengan integral joint.

2. Drilling Line

Drilling Line (kabel bor) sering disebut wire line atau wire rope (tali baja) didalam industri pemboran.

Drilling line harganya mahal dan pada saat operasi biaya yang dikeluarkan untuk pembelian drilling line lebih banyak dibandingkan dengan biaya untuk drill pipe, tanki-tanki lumpur ataupun untuk membeli spare part drawwork, meskipun yang lebih mahal lagi adalah biaya pekerja pemboran dan biaya spare part pompa.

Disamping faktor safety, untuk menghasilkan biaya yang serendah-rendahnya, regu pemboran dan semua tingkat management pemboran harus tahu bagaimana untuk mendapatkan usia yang panjang dari drilling line.

Beberapa pokok masalah yang harus mendapatkan perhatian di dalam usaha untuk mencapai tujuan di atas yaitu antara lain :

• Memilih ukuran type Drilling line yang cukup memenuhi kebutuhan

• Penanganan dan pemeliharaan untuk mencegah kerusakan

• Perhitungan kerja yang diperoleh dari drilling line dalam ton mile.

• Penentuan program pemotongan (cut off program) yang terbaik untuk kondisi setempat dan dievaluasi dengan seksama. Hal ini sangat besar pengaruhnya di dalam usaha untuk memperoleh usia pakai yang sebaik-baiknya.

Konstruksi

Wire rope mempunyai tiga komponen, yaitu : core, strand dan wire.

Wire rope dibedakan atau diklasifikasikan dari jumlah strand, jumlah wire dalam satu strand dan pattern (susunan/konstruksi) dan strand.

Sebagian besar konstruksi dari wire rope dikelompokkan ke dalam 4 standard klasifikasi, yaitu :

Klasifikasi Jml Strand Wire per strand

 

6 x 7 6 7

6 x 19 6 16 sampai 26

6 x 37 6 27 sampai 49

8 x 19 6 16 sampai 26

Design (Arah pintalan)

Right Regular Lay berarti arah pintalan strand ke kanan sementara arah pintalan masing kawat dalam strand ke kiri (berlawanan dengan arah pintalan strand);

Right Lang Lay, arah pintalan kawat dalam strand searah (ke kanan) dengan arah pintalan strand.

Right Regular Lay paling banyak digunakan, karena lebih tahan terhadap twist.

Grade of Steel

Pada saat ini sebagian besar grade dari steel wire rope adalah :

- IPS : Improved Plow Steel

- EIPS : Extra Improved Plow Steel

Disamping itu terdapat grade wire rope yang lainnya yang dipakai di perminyakan :

- PS : Plow Steel

- MPS : Mild Plow Steel

Grade of Steel akan mempengaruhi kekuatan wire rope atau nominal strength dari wire rope. Drilling line pada umumnya memakai grade IPS atau EIPS.

EIPS grade dengan klasifikasi dan type core yang sama, mempunyai nominal strength 15% lebih tinggi disbanding IPS.

Core

Core atau inti, terletak di tengah wire rope mempunyai fungsi untuk bantalan untuk mendukung strand-strand dari rope, disamping itu berfungsi untuk menyimpan pelumas.

Core ini terdapat 2 (dua) jenis, yaitu :

1. Fibre Core (FC) adalah core dari tali dengan bahan dari serat sisal/manila atau fiber buatan seperti polypropylene. Wire rope dengan core ini akan lebih lentur dan lebih murah, tetapi dari segi kekuatan /normal capacity dari wire rope inii lebih rendah. Type ini banyak dipakai untuk swab line.

2. Independent Wire Rope Core (IWRC), adalah core yang berupa wire rope. Type ini yang paling banyak di pakai di operasi perminyakan, mempunyai nominal strength lebih besar dibanding yang lainnya, tetapi harganya lebih mahal.

Identifikasi Wire ropes

Wire rope diidentifikasikan dengan angka dan singkatan-singkatan, yang hal ini penting untuk dipahami.

1” x 5000’ 6 x 19 S PRF RRL IPS IWRC

Diameter line

Length of line

Number of strands per line

Number of wire per strand

Independent wire rope core

Improved plow steel

Right regular Lay

Preformed Strands

Seale Pattern

Panjang Wire ropes

Panjang wire rope yang harus dipesan disesuaikan dengan tinggi menara dan jumlah lilitan (no line strung), seperti pada tabel berikut:

Derrick Height

Minimum Length

Suggested length

ft

Lines strung

ft ft

180 6 1,550 3,500 8 2,000 5,000 10 2,250 to 12 2,600 7,500

150 6 1,300 3,500 8 1,600 5,000 10 1,900 to 12 2,200 7,500

126 6 1,100 3,500 8 1,350 to 10 1,600 5,000