OPTIMASI PEMILIHAN BIT PADA PENGEBORAN SUMUR GEOTERMAL LMB-2

LAPANGAN GEOTERMAL LMB

Laporan Tugas Akhir

Oleh :

REDDY GAUTAMA H PANGGABEAN

NIM 12205003

Diajukan sebagai syarat untuk memenuhi Mata Kuliah TM4099 Tugas Akhir

pada Program Studi Teknik Perminyakan

PROGRAM STUDI TEKNIK PERMINYAKAN FAKULTAS ILMU PERTAMBANGAN DAN PERMINYAKAN

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2011

OPTIMASI PEMILIHAN BIT PADA PENGEBORAN SUMUR GEOTERMAL LMB-2

LAPANGAN GEOTERMAL LMB

Laporan Tugas Akhir

Oleh :

REDDY GAUTAMA H PANGGABEAN

NIM 12205003

Diajukan sebagai syarat untuk memenuhi Mata Kuliah TM 4099 Tugas Akhir

pada Program Studi Teknik Perminyakan

Diajukan sebagai syarat dalam mata kuliah

TM4099 Tugas Akhir

pada Program Studi Teknik Perminyakan

Fakultas Teknik Perminyakan dan Pertambangan

Institut Teknologi Bandung

Disetujui oleh:

Dosen Pembimbing,

____________________

Dr. Ir. Sudjati Rachmat, DEA.

Reddy Gautama (12205003) 1

OPTIMASI PEMILIHAN BIT PADA PENGEBORAN SUMUR GEOTERMAL LMB-2 LAPANGAN GEOTERMAL LMB

Reddy Gautama HP* DR. Ir. Sudjati Rachmat, DEA.**

Sari

Operasi pemboran bertujuan untuk membuat koneksi antara permukaan dengan formasi di bawah permukaan (reservoir). Dalam operasi pemboran diperlukan teknologi yang dipakai untuk membuat koneksi tersebut dan salah satu teknologi tersebut adalah bit. Bit merupakan alat pemotong yang berfungsi membuat lubang sehingga tercipta koneksi antara permukaan dengan reservoir. Bila menggunakan teknologi yang ada saat ini, bit merupakan alat yang harus ada dalam operasi pemboran sehingga perlu diperhitungkan jenis bit dan efisiensi kerja bit yang dipakai.Saat ini bit yang dipakai untuk sumur geotermal sama dengan bit yang dipakai pada sumur minyak. Meskipun operasi pemboran sumur geothermal sedikit berbeda dengan sumur minyak, kriteria bit yang digunakan pada sumur minyak masih bisa digunakan pada sumur geothermal. Tipe bit yang digunakan sangat berpengaruh dalam operasi pemboran karena suatu bit mempunyai batasan-batasan terhadap kriteria formasi yang ditembus . Batasan-batasan tersebut antara lain kekerasan formasi yang ditembus, durability bit, feature bit, dll. Pemilihan bit juga dilihat dari ROP dan umur bit. Saat operasi pemboran berlangsung, bit akan mengalami keausan sehingga efisiensi pemboran akan turun jauh. Ada beberapa metode yang dipakai untuk megetahui kapan sebaiknya bit diganti yang popular adalah dengan menggunakan metode yang menggunakan pendekatan ekonomi yaitu metoda Cost per Foot (CPF). Pada tugas akhir ini akan disajikan hasil data pemboran yang dilakukan pada sumur geothermal dengan kedalaman tertentu menggunakan 2 bit dengan IADC dan diameter sama namun berbeda merk. Hasil perhitungan 2 bit ini dengan metode CPF akan dibandingkan sehingga menghasilkan suatu rekomendasi dari bit yang dipakai pada sumur geothermal yang memiliki karakteristik yang mirip Kata kunci : keausan bit, laju pengeboran, drillabilitas formasi, biaya pengeboran per meter, seleksi bit Abstract

Drilling operation purpose is to make connection between surface and reservoir formation. So we can produce hydrocarbon or geothermal as the source of our energy need. In this operation we need tools to drill the rocks and one of them is bit. Bit is rock cutting device that lead the drillstring to the reservoir formation. In present days, the bit we use in geothermal drilling operation is not different with hydrocarbon drilling operation, even theres a slightly different drilling operation between geothermal and hydrocarbon drilling operation. Because geothermal operation is always in high temperature system. Drilling bit type that we use in drilling operation is so important, because they have limitation for the hardness formation, which they will penetrate. Lot of consideration for selecting the bit we want to use. During drilling operation, the drill bit performance will decline, and drilling efficiency will drop to a point where we must change the bit. There is lot of method to determine when we must change the drill bit. The popular method is using economic consideration named Cost Per Foot(CPF). This final project will show you from a drilling data in geothermal well drilling operation using 2 drill bit, which is same IADC and diameter type but different manufacture can act differently. The CPF calculation for these 2 bit will make a recommendation how we select drill bit configuration and when we must change the bit. Keyword : bit dullness, rate of penetration, formation drillability, cost per foot, bit selection. *) Mahasiswa Program Studi Teknik Perminyakan Institut Teknologi Bandung **) Pembimbing, Dosen Program Studi Teknik Perminyakan Institut Teknologi Bandung

Reddy Gautama (12205003) 2

I. PENDAHULUAN

Bit merupakan alat pemotong (bor) yang dapat menghasilkan kerusakan berbentuk lubang. Formasi yang ditembus bit akan berbeda-beda mulai dari jenis batuan sampai tingkat kekerasan formasi. Pemilihan bit harus dilakukan agar penembusan formasi tersebut berjalan dengan baik. Pemilihan bit dilihat dari kekerasan formasi, compressive strength,dan feature yang ada di di bit tersebut. Penggunaan bit pada operasi pemboran dilakukan sampai batas efisiensi pemboran baik dari segi ekonomi maupun kebutuhan energi. Beberapa metode yang digunakan yaitu CPF dan SE. Selain itu dapat juga dilakukan dengan melihat fisik dari bit tersebut. Seorang drilling engineer harus mampu menentukan kapan sebaiknya bit diganti.

Hasil produksi bit dari perusahaan yang berbeda pada bit yang memiliki tipe sama belum tentu menunjukan kinerja yang sama. Hal ini akan ditinjau lebih lanjut pada tugas akhir ini. Tugas akhir ini membahas bagaimana mengoptimalkan bit-bit yang ada untuk mengurangi biaya pemboran dengan menaikkan laju penetrasi sumur sehingga menghemat waktu dan mengurangi biaya sewa bit.

II. BENTUK DAN KARAKTERISTIK BIT Bentuk bit biasanya dibagi menjadi 3 yaitu

drag bit polycrystalline diamond bit rolling cutter bit.

2.1.1 Drag Bit Drag bit adalah pahat yang digunakan untuk pemboran dangkal dan tidak memiliki bagian yang bergerak. Proses pembuatan lubang dilakukan dengan memotong batuan. Keuntungan : tidak memerlukan bantalan yang kuat dan

bersih karena tidak ada bagian yang berputar seperti rolling cutter bit.

cocok digunakan untuk formasi-formasi yang lunak

2.1.2 Polycrystalline Diamond Bit Polycrystalline Diamond Compact memiliki cutter berbahan PDC sebagai struktur cutter utamanya. PDC dibuat dengan steel body atau matrix body. PDC cutter terdiri dari lapisan diamond yang

dipasang pada substraksi tungsten carbide untuk menghasilkan cutter seutuhnya. 2.1.3 Rolling cutter Bit Rolling cutter bit adalah pahat yang memiliki sejumlah cone yang dapat dan menggunakan bantalan yang kuat serta bersih. Cone-cone itulah yang mengalami kontak langsung dengan batuan. Kemampuan pengeboran dari rolling cutter bit ini tergantung pada offset dari cones. Offset merupakan ukuran berapa besar sudut yang dibentuk oleh sumbu cones terhadap titik pusat dari bodi bit. Pada rolling cutter bit terdapat 2 buah spesifikasi yang berbeda yaitu

Milled tooth cutter Milled tooth cutter adalah rolling cutter yang gigi-gigi bornya dibuat dengan memiling baja sehingga berbentuk kerucut, biasanya dilapisi dengan tungsten carbide.

Tungsten carbide insert bit Tungsten carbide insert bit adalah rolling cutter bit yang gigi bitnya terbuat dari tungsten. Tungsten dibuat secara terpisah lalu dimasukan ke dalam rolling cutter bit,bit ini biasa disebut juga button bits.

Pada tugas akhir ini, bit yang dipakai adalah rolling cutter bit dengan tipe tungsten carbide insert bit. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada lampiran 1

2.2 Klasifikasi Rolling Cutter Bit berdasarkan IADC

Setiap perusahaan yang memproduksi bit memiliki spesifikasi yang berbeda-beda sehingga diperlukan suatu standarisasi klasifikasi bit. Pada rolling cutter bit, terdapat 4 digit angka yang memiliki arti masing-masing.

Digit 1 :Seri struktur cutting Digit 2 :Tipe struktur cutting Digit 3 :Bearing Digit 4:Feature bit

Desain gigi bit dan bearing bergantung pada kelas bit. ketika kelas dari suatu bit diganti maka parameter seperti panjang gigi dan jumlah gigi juga ikut berubah sehingga mempengaruhi kapasitas bearing maupun gigi bit. Untuk lebih jelasnya terdapat tabel pada lampiran 1.

Reddy Gautama (12205003) 3

III. MEKANISME KEGAGALAN BATUAN PADA ROLLING CUTTER BIT

Mekanisme penghancuran dari berbagai macam tipe rolling cutter bit dapat diwakili oleh suatu model bit dengan offset cone yang besar untuk formasi lunak. Penjelasan mengenai mekanisme penghancuran batuan ini dapat dijelaskan melalui diagram Mohr. Kriteria Mohr menyatakan bahwa yielding atau fracturing akan terjadi jika shear stress melebihi jumlah cohesive resistance dari material, c dan frictional resistance dari bidang rekahan atau secara matematis :

( ) tannC +=

Dimana:

= shear stress c = cohesive resistance dari material

n = normal stress pada bidang rekahan = sudut internal friction

Gambar 1. Contoh Mohr Coulomb IV. PEMILIHAN BIT DAN EVALUASI

Bit memiliki banyak tipe dan masing-masing tipe memiliki kelebihan dan kekurangannya. Sampai saat ini, pemilihan tipe bit sebenarnya menggunakan metode trial & error. Kriteria yang paling tepat dan paling sering digunakan untuk membandingkan kinerja dari suatu bit menggunakan metoda CPF.

Perbandingan yang dilakukan pun hanya sebatas pada bit dengan tipe yang sama dan menembus formasi yang sama. Setelah itu didapatkan suatu korelasi sehingga ketika nanti akan mengeb