Upload
ahmadnawawi
View
47
Download
4
Embed Size (px)
DESCRIPTION
casing design
Citation preview
TRAINING UNTUK OPERATOR MENARA BOR
DAN LANTAI BOR
JAKARTA 28 – 29 JANUARI 2012
Casing Design
• Casing dipasang stl sumur di bor spi kedlman tertentu. Casing terbuat dari
pipa besi yang kokoh dan kuat.
Ukuran dan jumlah casing yg dipasang tgt :
1. Daerah yang bersangkutan
2. Kedalaman sumur
3. Karakteristik formasi
Casing string adalah panjang total casing dg diameter yg konstan.
Section casing string adalah satu panjang casing yyg kontinu dg grade dan
ketebalan dinding yang uniform serta type joint (penyambung) yg sama.
Perencanaan casing harus dapat dapat menahan tekanan dan gaya yang
bekerja pada rangkaian casing supaya rangkaian casing tidak rusak.
Fungsi casing :
1. Mencegah gugurnya lubang bor
2. Mencegah kontaminasi air tawar oleh lumpur pada lapisan pasir di dekat
permukaan
3. Mencegah hubungan hubungan antara formasi di belakang formasi
4. Mengontrol tekanan
5. Sebagai fondasi BOP
6. Tempat untuk meletakkan dan tempat pegangan alat alat produksi
7. Media untuk memproduksikan minyak/gas ke permukaan
SPESIFIKASI CASING
Didasarkan kepada : - diameter luar ( OD )
- grade
- nominal weight atau pounder
- type joint / thread / sambungan / ulir
- range panjang
Penyebutan casing sbb : 7 in, J-55, 23 #/ft, LTC, R2
A. GRADE CASING
Ada 2 standart yaitu standart API dan non API.
Ditentukan berdasarkan yield strength minimum dari bahan casing.
Jadi perbedaan grade casing dapat dilihat dari yield strengthnya.
Yield strength adalah besarnya tensile stress yang diperlukan untuk menghasilkan total
perpanjangan sebesar 0.5% dari panjang keseluruhan.
Tabel : Jenis grade casing dan yield strength API
Casing non API yaitu S-80, S-90 dan S-105 serta MN-80 ( khusus utk H2S
service).
B. Panjang Casing
API membagi dalam 3 range yaitu : R1 : 16 – 25 ft
R2 : 25 – 34 ft
R3 : > 34 ft
Tabel : Range panjang casing
C. DIMENSI CASING
Didisain oleh OD dan tebal dinding ( nominal weight )
Tabel : Dimensi casing
Panjang casing bila disambung dengan coupling adalah dihitung dari
ujung casing yang sudah dilepas dari sambungannya spi ujung lain pada
bagian luar dari coupling.
Akibatnya maka pjg rangkaian casing akan lebih pendek dibanding dg
jumlah casing yang berdiri sendiri.
Hal ini disebabkan adanya “make up loss” (susunan yang tidak dihitung)
yang mengikat ujung casing diabaikan
Gambar : Make up loss per joint dari casing
Dari gambar diatas maka dapat dicari beberapa besaran yaitu n:
D. CASING THREAD AND COUPLING
Untuk menyambung casing dipakai ulir / thread sambungan dimana kekuatan ulir
sambungan tergantung pada mekanisme penyekatan yaitu yang disebut “ threaded and
couple” dan “ metal to metal seal “.
1. Threaded and coupled , yaitu sambungan yang didapat dari hubungan antara
sayap ulir pada casing dan coupling yang saling membentuk ikatan.
Ada 4 type sesuai bentuk ulirnya yaitu :
a) 8 round thread-short coupling ( 8 ST&C )
Sambungan (coupling) relatif pendek dibanding yg lain, mempunyai 8 ulir tiap
inch,membentuk sudut 300 diukur dari garis sumbu yang melalui puncak gigi ulir
dan digunakan untuk menyambung rangkaian casing dengan beban rendah
sehingga dipasang pada rangkaian casing di bawah.
b) 8 round thread-long coupling ( 8 LT&C )
Sambungan (coupling) relatif panjang dibanding yg lain, mempunyai 8 ulir tiap
inch,membentuk sudut 300 diukur dari garis sumbu yang melalui puncak gigi ulir
dan digunakan untuk menyambung rangkaian casing dengan beban yang lebih
berat sehingga dipasang pada rangkaian casing di atas.
c) Buttress thread coupling ( BT & C )
Coupling amat panjang & ulir hampir peregi shg mempunyai ikatan yang lebih
besar, 5 ulir tiap inch. Utk casing dg OD > 13 3/8” maka ujung ulir memp. ukuran
1 inch per ft pjg csg dan bila < 13 3/8”maka ujungnya berukuran ¾”per ft pjg csg.
d) Pittsburg 8 ACME
hampir sama dg type a dan b hanya bentuk ulir membulat dan membentuk sudut
12.50 , 8 ulir tiap inch.
Gambar : Short thread coupling dan long thread coupling
Gambar : Buttress Thread Coupling ( BTC )
Gambar : Pittburg ACME thread
Proses penyambungan dengan coupling yang dibagi menjadi LT &C dan
ST&C di mana LT&C mempunyai tension sstrength 30% lebih besar dari
ST&C.
Dimensi ulir dan coupling dapat dilihat pada gambar berikut dan tabel
berikut.
Gambar : Dimensi dari ulir dan casing
Di mana : de = diameter luar casing, in
dc = diameter luar coupling, in
d1 = pitch (puncak) diameter pada jarak L1 dari vanish point
(titik hilang), in
d2 = pitch diameter pada hand tight plane ( bidang ikatan), in
J = Jarak dari ujung casing spi bagian tengah dari coupling
untuk power tight make up ( pengikatan ), in
Lc = panjang coupling, in
LE = jarak dari ujung casing spi vanish point, in
M = jarak dari sisi muka coupling spi hand tight plane, in
L1 = jarak dari vanish point ulir casing spi bidang dari d1, in
t = ketebalan dinding pipa, in
2. METAL TO METAL SEAL
Disebut juga penyambungan secara integral joint yaitu
penyambungan pada 2 ujung pipa dengan menggunakan sistim ulir
di mana ulir bagian luar disebut “pin” dan di ujung yang lain
mempunyai ulir di bagian dalam yang disebut “box”.
Ulir pada pin dan box ini akan menyatu membentuk ikatan yang
kuat dan disebut ikatan “metal to metal seal”.
Dibagi menjadi 2 yaitu :
- Hydrill casing thread : ikatan ini tidak menggunakan coupling (
secara pin dan box ) dg bentuk ulir hampir bulat di mana 1 sisi
membentuk sudut 30 dari garis sumbu dan sisi yg lain 100.
- API Extreme Line Casing : Penyambungan secara pin dan box
dengan bagian sambungan mempunyai ukuran yang relatif tebal
dibanding tebal body pipa nya shg rangkain casing dengan
sambungan ini akan diletakkan pada bagian bawah
Gambar : Hydrill FJ 40 casing dan Tripleseal casing
Gambar : Bentuk sambungan Extreme Line Casing
E. BERAT CASING
Ada 3 terminologi berat yaitu “plain and weight”, “average weight”
dan “ nominal weight”
Tipe Casing dan spesifikasinya
Surface string
• Mengontrol caving dan washing out lapisan yang lemah
• Sarana penanganan aliran balik lumpur pemboran
• Melindungi pasir air tawar dari kemungkinan terkontaminasi oleh lumpur pengeboran
• Tempat melekatnya BOP
Intermediate
string
• Seal off zona yang bermasalah karena:
• mencemari cairan pengeboran, membuat kontrol lumpur sulit dan mahal
• pengeboran membahayakan kemajuan dengan kemungkinan pipe sticking, pembesaran lubang yang berlebihan
Oil string
• Ini adalah yang casing string terakhir dan terdalam
Tipe Casing dan spesifikasinya
Spesifikasi dari casing sumur minyak adalah:
1. Range length
2. Tipe Konstruksi
3. Tipe coupling
4. Steel grade
5. Outside Diameter
6. Weigth per foot(berat setiap ftnya)
Rincian tentang spesifikasi ini ditetapkan dalam Standar API 5A dan Buletin 5C2
Tipe Casing dan spesifikasinya
Tipe Casing dan spesifikasinya
Desain casing
Casing string dirancang untuk menahan tiga jenis utama load(beban):
1. Tensile Load(Beban tarik): Setiap joint bersama mendukung semua berat badan di bawahnya,
maka ketegangan terbesar terjadi di bagian atas string. Apung(buoyancy) umumnya diabaikan
dan perhitungan desain dibuat seolah-olah casing tersebut bebas tergantung di udara.
Pertimbangan ketegangan hanya akan mendikte bahwa pipa terkuat harus ditempatkan dekat
permukaan.
2. Collapse pressure(Tekanan Runtuh): Ini adalah tekanan eksternal tidak seimbang yang
dikenakan pada pipa. Kondisi terburuk yang mungkin biasanya adalah pipa yang akan kosong
dengan tekanan hidrostatik dari kolom lumpur diberikan atasnya dari luar. Ini adalah dasar desain
umum diasumsikan. Oleh karena itu, hanya pertimbangan tekanan keruntuhan akan mendikte
bahwa pipa terkuat harus ditempatkan di bagian bawah string.
3. Burst presssure: ini, tentu saja, mengacu pada suatu kondisi tekanan internal yang tidak
seimbang. Sebuah kriteria desain umum adalah mengasumsikan bahwa tekanan formasi yang
diberikan pada seluruh panjang string. Kondisi ini didekati dalam sumur gas, karena gradien
tekanan rendah dalam kolom gas. Burst yang paling penting dekat permukaan, di mana tekanan
eksternal yang berlawanan terhadap casing yang rendah.
Pemilihan tubing string didasarkan pada pertimbangan yang sama seperti pemilihan casing, walaupun ada
faktor-faktor tambahan. Digunakan pendesainan kelas baja API yang sama, kecuali untuk P-110 digantikan
dengan P-105. Walaupun pada mumnya atau non-upset tubing tersedia, mayoritas tubing yang digunakan memilki
upset dibagian luar ujungnya ditunjukkan pada figur 14.24. ukuran-ukuran dari 1.05 in. to 4 in. O.D. tersedia ;
bagaimanapun, dimensi-dimensi dan properti-properti dari beberapa ukuran yang umum adalah 22/8 and 27/8 –in
(biasanya disebut 2- and 21/2-in).
Faktor-faktor tambahan yang patut dipertimbangkan dalam pemilihan tubing adalah sebagai berikut:
Dalam sumur-sumur dengan pemompaan fluida yang rendah, tubing harus menahan/mendukung berat dari tubing itu sendiri
ditambah dengan liquid yang ada dalam sumur tersebut.
Tubing seringkali dicabut dari sumur. Untuk menghindari pencampuran yang mungkin terjadi, perubahan-perubahan dari kelas
baja pada umumya dihindari.
Variasi-variasi dari beban dalam pemompaan pada sumur-sumur ditambah dengan faktor no. (2) diatas menyebabkan
penggunaan dari upset joints lebih menarik, bahkan dalam area yang dangkal, karena lebih besarnya luas metal adalah
ditujukan untuk tegangan yang rendah dan meningkatkan ketahanan terhadap fatik.
Kelungan pengganti dan pelurusan tubing terjadi dalam sumur-sumur dengan pompa bersamaan dengan pemindahan beban
fluida antara batang pompa dan tubing pada batas bawah dan atas stroke. Hal ini menyebabkan penggunaan yang berlebihan
pada bagian dalam tubing dan mempercepat kerusakan tubing. Kesulitan ini biasanya diperbaiki dengan mempatenkan ujung
terendah dengan jangkar yang kencang dan mendaratkan tubing dengan kekencangan tambahan yang cukup untuk
menghindari bengkoknya tubing.