PEMBORAN EKSPLORASI DAN PENAMPANG LUBANG BORPemboran ialah kegiatan membuat lubang silindris dalam tanah dengan menggunakan pahat. Caranya adalah dengan menumbuk-numbukkan pahat, memutar disertai dengan tekanan atau dengan cara campuran dari pada dua gerakan tersebut.

Tujuan Pemboran: Eksplorasi mineral dan batubara Kontrol pertambangan Memperoleh data geology Keperluan perhitungan cadangan Penirisan tambang Ventilasi tambang Geoteknik Eksplorasi dan produksi minyak Eksplorasi dan produksi air tanah Eksplorasi dan produksi gas Peledakan Keperluan lain-lain seperti pembuatan lubang pipa air, kabel listrik, kabel telepon dan sebagainya.

Tujuan pemboran yang banyak/bermacam-macam tersebut membawa konsekuensi perlengkapan, tipe dan kapasitas mesinyang berbeda.

Arah pemboran pun bisa bermacam-macam: Vertikal ke bawah Vertikal ke atas Horisontal Miring dengan sudut tertentu

Dalam perkuliahan ini materi pemboran eksplorasi dan penampang lubang bor hanya dibatasi pada pemboran untuk batubara dan pemboran air.

Pembahasan materi kuliah meliputi: Peralatan pemboran, meliputi: Jenis mesin bor, pompa/ kompressor, stang bor (rod), casing, corel barrel, mata bor (bit) dan perlengkapan lainnya. Lumpur pemboran Logging Teknis pemboran, meliputi: metode dan klasifikasi pemboran dan tahapan pemboran Pemboran kering, meliputi: bangka bor dan auger Organisasi devisi pemboran, meliputi: struktur organisasi pemboran dan tugas dari masing-masing personil. Masalah yang dihadapi dalam pelaksanaan pemboran (masalah teknis dan non teknis). Analisis biaya pemboran, membahas faktor-faktor yang mempengaruhi dan menentukan biaya pemboran, program untuk mengontrol biaya dan beberapa contoh rencana anggaran biaya.

PERALATAN PEMBORAN:

Beberapa peralatan pemboran yang diperlukan untuk kegiatan pemboran: Mesin bor Pompa atau kompresor Stang bor (drill rod) Casing Core barrel Mata bor (bit) Perlengkapan lainnya

Mesin Bor:Hal-hal penting yang harus diperhatikan dan dipertimbangkan dalam pemilihan mesinbor yang akan digunakan, yaitu: Tipe/model mesin bor Kemampuan rotasi/tumbuk per satuan waktu Diameter lubang Hoisting capacity Sliding stroke Dimensi (panjang x lebar x tinggi) Berat mesin bor Power unit dan lain-lain.

Crown block: Blok ini terpasang pada bagian atas dari menara dan fungsi utamanya adalah menaikkan dan menurunkan tali bor (drill string). Derrick: Menara Rope socket Travelling block: Blok yang terdiri dari 2 atau 3 tali (line) yang berfungsi untuk mengangkat dan menurunkan peralatan bor yang melebihi kapasitas dari hoist. Hoisting water swivel: alat ini digunakan untuk mengirim fluida, seperti air, lumpur dan sebagainya dari pompa ke dalam interior dari putaran batang bor (stang bor/rod). Delivery hose Rod Holder Drilling pump Suction hose Surface casing Casing tube Drill rod Core barrel Core Bit (diamond, metal)

Berdasarkan mekanisme kerjanya, mesin bor dibagi 3 bagian: Mesin bor putar: Meja putar dan elektro motor. Mesin bor tumbuk (Cable tool atau Spudder rig) Mesin bor putar hidrolik (Hidraulic Rotary): Top drive dan Spindle.

Faktor-faktor yg mempengaruhi kecepatan laju pemboran (penetrasi) dalam pemboran tumbuk adalah: Kekerasan lapisan batuan Diameter dan kedalaman lubang bor Jenis mata bor Beban pada alat bor (tool string) Kecepatan dan jarak tumbuk (stroke)

Kekurangan dan kelebihan mesin bor tumbuk:

Kelebihan:

Segi EkonomisHarga lebih murah sehingga depresi lebih kecilBiaya operasi dan pemeliharaan lebih rendahBiaya transportasi lebih murahPenyiapan rig untuk pemboran lebih cepat

Menghasilkan contoh pemboran (slurry) yg lebih baik

Lebih mempermudah pengenalan lokasi akifer

Tanpa sistem sirkulasi

Kemungkinan kombinasi karena pemboran relatif lebih kecil

2. Kekurangan:

Kecepatan laju pemboran rendah

Tdk memiliki sarana pengontrol jika dijumpai keadaan artesis positif yang mengalir ke permukaan (pd pemboran air tanah)

Tdk memiliki sarana pengontrol kestabilan lubang bor.

Sering terjadi sling putus

Terbatasnya personil yang berpengalaman

Pada formasi yang mengalami sweeling clay akan menghadapi banyak hambatan.

Tidak bisa mendapatkan core (inti).

Hanya cocok untuk batuan lunak dan bila kena batuan yang keras, sukar untuk menembusnya.

Kedalaman terbatas.

Skema mesin bor putar

Skema mesin bor tumbuk

Mesin bor putar hidrolik (Hidraulic Rotary):

Cara kerja jenis mesin bor ini adalah mengkombinasikan tekanan hidrolik, stang bor dan putaran mata bor di atas formasi batuan. Formasi batuan yang tergerus akan terbawa oleh flluida bor ke permukaan melalui rongga anulus atau melalui rongga stang bor bergantung pada sistem sirkulasi fluida bor yang digunakan.

Top driveUnit pemutar pada jenis Top Drive bergerak naik turun pada menara, tenaganya berasal dari unit transmisi hidrolik yang digerakkan oleh pompa. Penetrasinya dapat berlangsung sepanjang stang bor yang dipakai (3,6-9 m) sehingga jenis ini mempunyai unjuk kerja yang paling baik.

SpindlePada jenis ini unit pemutarannya bersifat statis. Kemajuan pemboran sangat dipengaruhi oleh panjang spindle (antara 60 100 cm), dan tekanan hidrolik yang dibutuhkan.

Mesin bor tipe Top Drive

Mesin bor dengan spindel

Pompa/Kompressor:Hal-hal penting yang harus diperhatikan pada pompa adalah: Tipe acting piston Diameter piston Discharge capacity (volume/pressure) Working pressure Power Dimensi (panjang x lebar x tinggi) Berat

Adapun hal-hal penting pada kompressor diantaranya adalah: Tekanan udara yang dihasilkan Volume udara yang dihasilkan per satuan waktuPada tahap pemboran, pompa lumpur dan kompressor berfungsi sebagai sumber tenaga untuk mensirkulasikan fluida bor. Jika fluida bor yang digunakan adalah lumpur, maka sebagai sumber tenaga adalah pompa lumpur. Jika fluida bor yg digunakan adalah udara, maka sumber tenaganya adalah kompressor.

Skema Pompa Lumpur (Mud Pump)

Kompressor 1600 CFM

Stang bor (drill rod).

Stang bor adalah pipa yg terbuat dari baja, dimana bagian dari ujung-ujungnya terdapat ulir. Sebagai penghubung antara dua buah stang bor digunakan double nepple.

Dalam kegiatan pemboran stang bor berfungsi sebagai:

Menstransmisikan putaran, tekanan dan tumbukan yang dihasilkan oleh mesin bor menuju mata bor.

Jalan keluar masuknya fluida bor.

Skema Stang Bor (Drill Rod)

Rangkaian Stang Bor pada Mesin Bor Tumbuk:

Mata bor pahat

Drill stem, sebagai pemberat dan pelurus lubang bor

Drilling jars, sepasang batang baja yang bertaut yang berfungsi untuk melepaskan bit jika terjepit dengan melakukan sentakan ke atas

Swivel socket, penghubung antara sling dan alat bor, diperlukan untuk meneruskan putaran kabel ke alat bor agar pahat dapat menumbuk ke segala sisi sehingga lubang bor lurus.

Pipa casing (casing tubes):

Berfungsi untuk menjaga lubang bor dari keruntuhan (colaps) dan peralatan pemboran lain dari ganguan-gangguan yang akan menghambat dalam proses pemboran.

Ada dua tipe untuk menghubungkan pipa casing, yaitu:

Tipe flush joint Penghubung antara pipa satu dengan pipa lainnya dilakukan secara langsung

2. Tipe flush coupled Penghubung antar pipa menggunakan sebuah coupling.

Casing headCasing bandCasing swivelCasing tubeCasing shoeCasing reamerCasing cutter

Komponen yang terdapat dalam casing dan fungsinya:

Casing swivel: digunakan untuk menghubungkan antara pipa casing dan stang bor.

Casing head: dipasang di bagian atas casing, berfungsi untuk melindungi drat casing bagian atas

Casing shoe: digunakan untuk melindungi casing bagian bawah dari kerusakan

Casing cutter: digunakan untuk memotong casing pada titik yang diinginkan, bila terjadi suatu masalah.

Casing band: digunakan untuk menjepit pipa casing selama operasi pengangkatan dan penurunan.Next week

Core Barrel:

Fungsi:

Membungkus sampel inti

Memotong sampel inti

Mengangkat sampel inti

Menarik kembali sampel inti dari lubang bor

Tipe core barrel:

Single-tube core barrel

Double-tube core barrel

Triple-tube core barrel

Single-tube Core-barrelSingle-tube core-barrel:

Memiliki desain yg paling sederhana Efektif digunakan untuk formasi yg terkonsolidasi dan keras Hanya terdiri dari satu tabung, fluida bor harus melewati ruang antara core dan bagian dalam barrel. Bila batuan lunak, maka core dpt tercuci dan tererosi, mengakibatkan kesulitan pd saat pengangkatan core Terjadi abrasi core akibat perputaran barrel Tidak efektif untuk formasi rapuh, core recovery rendah.

Penampang Double-tube Core-BarrelDouble-tube core-barrel memiliki karakteristik khas:

Terdiri dari dua tabung, sehingga core yg diperoleh dalam tabung mendapat pengaruh yg kecil oleh putaran bit.

Fluida bor melewati ruang antara dua tabung

Core tertahan dalam core-lifter

Double-tube core barrel

Triple-tube core barrel

Tipe core barrel ini lebih cocok untuk core yg berukuran pendek dan tidak praktis untuk core yang berukuran panjang

Perolehan core lebih baik, karena kontak fluida dengan core dapat dikurangi, core dapat dipertahankan tanpa tererosi atau tercuci.

Cocok untuk formasi lunak atau lepas dan juga untuk formasi keras

Coring batubara di PT. Bukit Baiduri Energi, Kalimantan Timur

Komponen pada core barrel:

Tube core-barrel (tabung core barrel) Terbuat dari pipa baja, berfungsi untuk mengangkat sample core. Jumlah dan tabung core barrel tergantung dari jenis core barrel yg digunakan:

- Tipe single-tube core barrel, tabung core barrel berfungsi sebagai tempat penampungan core (inti bor) sekaligus untuk melewatkan fluida bor.

- Tipe double-tube core barrel, tabung core barrel yg pertama (bagian dalam) berfungsi sebagai tempat penampungan core, fluida bor dialirkan pada ruang diantara tabung pertama dan tabung kedua.

- Tipe triple-tube core barrel, terdiri dari tiga tabung, yaitu split tube, inner tube dan outer tube. Split tube tertanam pada sebuah anti fractional bearing, tabung ini membawa core lifter dan berfungsi sebagai tempat penampungan core.

Core-tube coupling Berfungsi unt menghubungkan tabung core dengan stang bor

Prolong coupling Digunakan unt menghubungkan dua buah single core tube

Core shell complete Terdiri dari sebuah core shell coupling, sebuah core shell dan sebuah core lifter. Berfungsi unt memotong core pada lubang bor dan mengeluarkannya. Secara praktis, alat ini dipasang antara core tube dan mata bor

Crown coupling Alat ini menghubungkan antara core tube dan mata bor. Digunakan untuk mencegah core tube dari keausan.

Closed sludge barrel Digunakan unt menangkap dan mengumpulkan slime ketika pengeboran dilakukan pada formasi yang halus.

Sludge Barrel Alat ini digunakan untuk mengumpulkan hancuran-hancuran untuk memperlancar proses pemboran. Alat ini dihubungkan pada ujung atas core tube.

Core tube coupling

Prolong couplingCrown coupling

Core shell complete

Closed sludge barrel

Sludge BarrelSludge barrel couplingCore tubeDrill rod couplingSludge barrelDrill rod

Mata Bor (Bit)

Merupakan salah satu komponen dalam pemboran yg digunakan khusus sebagai alat pembuat lubang (hole-making tool).

Gaya yg bekerja pada bit agar bit dapat bekerja sesuai dengan yg diharapkan secara garis besar dibagi dua macam, yaitu gaya dorong (tekan) dan gaya putar.

Gaya dorong dihasilkan melalui tumbukan yg dilakukan pd pemboran tumbuk (percussive drilling), pemuatan bit (bit loading), tekanan di bawah permukaan (down pressure). Gaya putar dihasilkan pada mekanisme pemboran putar (rotary drilling) dgn bantuan mesin putar mekanik yg dpt memutar bit (setelah ditransmisikan oleh stang bor) dan dengan bantuan gaya dorong statik mengabrasi batuan yang akan ditembus.

Gaya dorong yg bersifat statik secara tidak langsung turut menunjang gaya-gaya tersebut, misalnya berat dari stang bor dan berat rig.

Faktor-faktor yg harus diperhatikan dalam pemilihan mata bor:

Ukuran dan bentuk mata bor

Ukuran gigi mata bor

Berat mata bor

kekerasan matriks

Konfigurasi pelulusan air

Kelima faktor di atas merupakan variabel yg harus disesuaikan dengan beberapa kondisi di lapangan, diantaranya struktur geologi, kualitas batuan, model pemboran dan kedalaman.

Jenis-jenis mata bor:

a. Mata bor rotasi:

Mata bor pisau (blade bit)

Air coring bits

Roller bits

b. Mata bor tumbuk Chisel bit

Cross bit

Button bit

c. Mata bor auger

Tipe Auger

Tipe Kellyd. Mata bor dengan pengeboran kabel (cable drill bits): Mata bor chisel Mata bor tabunge. Mata bor intan: Impregnated bits Surface set bits Mata bor formasi lunak

PERALATAN PELENGKAPALAT UNTUK MENAIKKAN DAN MENURUNKAN:

Water swivel: digunakan untuk melewatkan fluida seperti air, lumpur dan lain-lainnya, dari pompa menuju ke dalam stang bor yang berputar.

Hoisting water swivel: digunakan untuk melewatkan air ke dalam batang bor yang sedang berputar selama proses pengangkatan dan penurunan.

Hoisting plug (hoisting swivel): alat yang dihubungkan pada rope socket dan digunakan ketika proses pengangkatan dan penurunan stang bor.

Hoisting rope socket: bagian atas alat ini dihubungkan dengan hoisting wire rope yang dilas menggunakan babbit metal. Bagian bawahnya dihubungkan dengan hoisting plug.

Rod holder: digunakan untuk menjepit stang bor pada saat pengangkatan atau penurunan.

Snatch block: diletakkan di puncak menara pemboran dan digunakan untuk mengangkat dan menurunkan stang bor, core barrel dan mata bor.

Travelling block: digunakan bersama dua/tiga buah kabel untuk mengangkat atau menurunkan peralatan pemboran.

Crown block: diletakkan di bagian atas menara dan umumnya digunakan untuk mengangkat dan menurunkan peralatan pemboran.

Lowering iron: digunakan untuk pengeboran pada pemboran dangkal untuk menurunkan stang bor secara cepat.

PERALATAN PELENGKAP

PERALATAN PELENGKAP

Come along: digunakan untuk menurunkan stang bor dan digunakan pada pemboran dangkal.

B. PERALATAN PANCING:

Rod coupling tap: digunakan untuk mengeluarkan batang bor yang rusak dan dibiarkan tertinggal dalam lubang bor untuk satu alasan.

Rod inside tap-rod outside tap: berfungsi hampir sama dengan rod coupling tap.

Casing tap-core barrel tap: digunakan untuk mendapatkan casing tubes/core barrel yang tertinggal di lubang bor.

Rod band: digunakan untuk menjepit batang bor yang tertinggal di lubang bor.

PERALATAN PELENGKAP

Knocking block: digunakan untuk menerima pengaruh pada saat hammering untuk melindungi perlatan bor.

Drive hammer with chain: digunakan untuk hammering ketika peralatan bor mengalami kemacetan.

Pipe pulling jack: digunakan untuk mengangkat peralatan bor. Alat ini terdiri dari dua tipe: hydraulic dan screw type.

C. MENARA

Terdapat dua tipe menara yang biasa digunakan dalam pemboran, yaitu:

Derricks, digunakan untuk pemboran tegak.

Tripod, digunakan untuk pemboran miring.

D. PERALATAN TEKNIS:

Parmalee wrench: digunakan untuk mengunci dan melepaskan pipa-pipa kecil, seperti kabel core barrel tanpa merusak tabung.

Pipe wrench: digunakan untuk mengunci dan melepaskan pipa, seperti stang bor, core barrel, dan lain-lain.

Super tong: digunakan untuk mengunci dan melepaskan pipa-pipa dengan ukuran besar dengan diameter berukuran di atas 100 mm.

Rod coupling tapRod inside tapRod outside tap

Casing tapCore barrel tapRod band

Knocking blockPipe pulling jackDrive hammer with chain

Derrick (vertical drilling)Tripod (inclined drilling)

Parmalee wrencesPipe wrence

LUMPUR BOR

Fungsi lumpur bor:

Mengangkat cutting ke permukaan

Mengontrol tekanan di bawah permukaan

Pelicin dan pendingin stang bor dan mata bor

Pembersih dasar sumur

Membantu evaluasi formasi (akifer)

Membantu perlindungan produktifitas akifer

Sifat-sifat/faktor-faktor lumpur bor yang berperan dalam operasi pemboran dan kecepatan pemboran:

Lifting capacity

Mud weight (kekentalan)

Solid content dan type solids

Mud viscosity, lamminar dan turbulent

Water loss dan spurt loss

Liquid phase, water or oil

Untuk menjaga agar lumpur tetap dalam kondisi yang diinginkan, maka harus selalu dilakukan

Mixer Lumpur

Skema Kerja Pemboran Sirkulasi Langsung (Direct Circulation)

Skema Kerja Pemboran Sirkulasi Terbalik (Reverse Circulation)

Contoh Hasil Rekaman Log Tahanan Jenis dan Log Potential Diri (SP Log)

Contoh Hasil Rekaman Log Sinar Gamma

Contoh Hasil Rekaman Log Density dan Log Kaliper

Contoh Alat Bor Auger dengan Ulir Menerus (Continuous Flight Auger)

Contoh Auger Berlubang Tengah (Hollow Auger)

Auger Ulir Pendek dan Bercakar (Short Flight and Plate Auger)

Contoh Alat Bor Auger Bakul (Auger Bucket)

Rock Bit

Diamond Bit

Miil tooth bitFixed cutter bit

Coring BitNon Coring Diamond Bit

Pemberat (collar drill)Eksplorasi Batubara di Daerah Sebulu (Kaltim)

Pemboran Eksplorasi Batubara di Daerah Loa Kulu (Kaltim)Tahap Eksplorasi Rinci