Drilling Rig : Sistem Sirkulasi (Circulating System)

Pada dasarnya sistem sirkulasi sangat erat kaitannya dengan fluida pemboran (drilling fluids) yang fungsi utamanya adalah mengangkat material pahatan (cutting) hasil dari mata bor (drill bit) dari dasar sumur ke atas permukaan melalui anulus, selain itu fluida pemboran juga berfungsi untuk menjaga keseimbangan antara tekanan hidrostatik (hidrostatic pressure) dengan tekanan formasi (formation pressure) agar fluida reservoir tidak masuk kedalam lubang bor selama kegiatan pemboran. Sistem sirkulasi terdiri dari empat sub-komponen utama, yaitu Fluida Pemboran (Drilling Fluids), Tempat Persiapan, Peralatan Sirkulasi, dan Conditioning Area.

Sistem Sirkulasi

1) Fluida / Lumpur Pemboran (Drilling Fluid)
Fluida pemboran merupakan suatu campuran cairan dari beberapa komponen yang dapat terdiri dari : air (tawar atau asin), minyak, tanah liat (clay), bahan-bahan kimia, gas, udara, busa maupun detergent. Di lapangan fluida dikenal sebagai "lumpur" (mud).
Lumpur pemboran merupakan faktor yang penting serta sangat menentukan dalam mendukung kesuksesan suatu operasi pemboran. Kecepatan pemboran, efisiensi, keselamatan dan biaya pemboran sangat tergantung pada kinerja lumpur pemboran. Fungsi lumpur dalam suatu operasi pemboran antara lain adalah sebagai berikut :

1. Mengangkat cutting ke permukaan.
2. Mendinginkan dan melumasi bit dan drill string.
3. Memberi dinding lubang bor dengan mud cake.
4. Mengontrol tekanan formasi.
5. Membawa cutting dan material-material pemberat pada suspensi bila sirkulasi lumpur dihentikan sementara.
6. Memberikan hydraulic horse power pada bit untuk membersihkan serbuk bor (cutting) dari dasar lubang bor dan melepaskan pasir dan cutting dipermukaan.
7. Menahan sebagian berat drill pipe dan cutting (bouyancy efect).
8. Mengurangi effek negatif pada formasi.
9. Mendapatkan informasi (mud log, sampel log).
10. Media logging.

1.a. Komposisi lumpur pemboran.

Komposisi lumpur pemboran ditentukan oleh kondisi lubang bor dan jenis formasi yang ditembus oleh mata bor. Ada dua hal penting dalam penentuan komposisi lumpur pemboran, yaitu :

• Semakin ringan dan encer suatu lumpur pemboran, semakin besar laju penembusannya.
• Semakin berat dan kental suatu lumpur pemboran, semakin mudah untuk mengontrol kondisi dibawah permukaan separti masuknnya fluida formasi bertekanan tinggi (dikenal sebagai "kick"). Bila keadaan ini tidak dapat diatasi maka akan menyebabkan semburan liar (blowout).

1.b. Jenis Lumpur Pemboran

Penentuan lumpur pemboran yang digunakan dalam suatu operasi pemboran didasarkan pada kondisi bawah permukaan dari formasi yang sedang ditembus. Fluida pemboran yang umum digunakan dalam suatu operasi pemboran dapat digolongkan menjadi tiga jenis, yaitu :

1. Water - based mud
2. Oil - based mud
3. Air or Gas - based mud 

a. Water-Base Mud 

Pada lumpur pemboran jenis water-base mud, zat komponen yang paling banyak digunakan adalah water base mud (kurang lebih 80%). Komposisi lumpur ini terdiri dari air tawar atau air asin, clay dan chemical additives. Komposisi ini ditentukan oleh kondisi lubang bor. Pedoman operasional dalam pembuatan water base mud secara umum adalah sebagai berikut :  

• Surface drilling operasional, digunakan lumpur biasa (natural mud) dengan sedikit additive paling banyak digunakan.
• Hard subsurface drilling operations, bila menembus formasi keras (porositas rendah) digunakan lumpur encer. 
• Soft subsurface drilling operations, bila menembus formasi bertekanan tinggi (porositas tinggi), digunakan lumpur berat.
  Water based mud merupakan jenis lumpur yang paling umum digunakan karena murah, mudah penggunaanya dan membentuk "filter cake" (kerak lumpur) yang berguna untuk lubang bor dari bahaya gugurnya dinding lubang bor.

b. Oil - Based Mud

Digunakan pada pemboran dalam, hot holes, formasi shale, dan sebagainya. Lumpur ini lebih mahal, tetapi akan mengurangi terjadinya proses pengaratan (korosi) yang dapat mengakibatkan kerusakan fatal pada rangkaian pipa bor. 

c. Air or Gas - Based Mud 

Keuntungan dari lumpur jenis ini terutama adalah dapat menghasilkan laju pemboran yang lebih besar. Karena digunakan kompressor, kebutuhan peralatan dan ruang lebih sedikit.

2) Tempat Persiapan (Preparation Area)

Terletak pada tempat dimulainya sistem sirkulasi. Tempat persiapan lumpur pemboran terdiri dari peralatan-peralatan yang diatur untuk memberikan fasilitas persiapan atau “treatment” lumpur bor. Tempat persiapan ini meliputi Mud House, Steel Mud Pits/Tanks, Mixing Hopper, Chemical Mixing Barrel, Bulk Mud Storage Bins, Water Tank, dan Reserve Pits.

2.a. Mud house 

Merupakan gudang untuk menyimpan additives.

2.b. Steel mud pits/tanks

Merupakan bak penampung lumpur di permukaan yang terbuat dari baja.

2.c. Mixing hopper  

Mixing Hopper adalah peralatan yang bentuknya menyerupai corong. Melalui corong ini, additives padat ditambahkan ke dalam zat cair pengeboran pada waktu perawatan di dalam kolam lumpur. kemudian lumpur yang sudah dicampur additive ini digunakan untuk disirkulasikan. Mixing Hopper terletak di dekat rig.

Mixing Hopper, via www.prlog.org

2.d. Chemical mixing barrel

Merupakan peralatan untuk menambahkan bahan-bahan kimia (Chemicals) ke dalam lumpur
 

2.e. Bulk mud storage bins

Merupakan bin yang berukuran besar digunakan untuk menambah additives dalam jumlah banyak.
 

2.f. Water tank 

Merupakan tangki penyimpan air yang digunakan pada tempat persiapan lumpur dan persiapan kegiatan pemboran. Water tank umumnya terletak di samping rig, bisa juga ditempat lain tergantung kondisi lapangan.

Water Tank, via www.hlpetro.com

2.g. Reserve Pit

Merupakan kolam yang besar digunakan untuk menyimpan kelebihan lumpur.

3) Peralatan Sirkulasi (Circulation Equipments)

Peralatan sirkulasi merupakan komponen utama dalam sistem sirkulasi. Peralatan ini mengalirkan lumpur pemboran dari peralatan sirkulasi, turun ke rangkaian pipa bor dan naik ke annulus mengangkat serbuk bor ke permukaan menuju conditioning area sebelum kembali ke mud pits untuk sirkulasi kembali. Peralatan ini ditempatkan pada tempat yang strategis disekitar rig. Peralatan sirkulasi terdiri dari beberapa komponen khusus, yaitu Mud Pit, Mud Pump, Pump Discharge and Return Line, Stand Pipe, Rotary Hose, Special Pumps and Agigators, Steel Mud Pits/Tank, dan Reserve Pit.

3.a. Mud Pit 

Mud pit terletak sebisa mungkin di dekat rig, atau tergantung pada kondisi dan luas area pemboran. Fungsi mud pit adalah sebagai tempat penyimpanan lumpur atau air (untuk pemboran panasbumi) dalam kegiatan pemboran. Air atau lumpur yang terdapat di mud pit akan di pompa oleh mud pump dan melewati berbagai peralatan pada sistem sirkulasi untuk kemudian kembali lagi ke mud pit.

Mud Pit

3.b. Mud Pump

Mud pump terletak di dekat rig, berfungsi untuk memompakan lumpur pemboran yang bertekanan tinggi ke pipa penyalur lumpur hingga ke sistem sirkulasi.

Mud Pumps, via www.osha.gov

3.c. Pump Discharge and Return Lines

3.d. Stand Pipe

Stand pipe adalah suatu pipa baja yang dijepit secara vertikal di samping derrick, dan menghubungkan pipa-pipa sirkulasi dengan selang pemutar (kelly house). Selang pemutar ini disambung pada gooseneck penyambung pada stand pipe. Selang pemutar ini memindahkan lumpur pemboran ke swivel dean kemudian disalurkan ke bawah ke dalam drillstring. Stand pipe ini memungkinkan swivel dan selang pemutar untuk bergerak vertikal ke atas atau ke bawah.

Stand Pipe, via www.osha.gov

3.e. Rotary Hose 

3.f. Special pumps and agitators

3.g. Steel mud pits/tanks 

4) Conditioning Area 

Ditempatkan di dekat rig. Area ini terdiri dari peralatan-peralatan khusus yang digunakan  untuk “Clean up” (pembersihan) lumpur bor setelah keluar dari lubang bor. Fungsi utama peralatan-peralatan ini adalah untuk membersihkan lumpur bor dari serbuk bor (cutting) dan gas-gas yang terikut. Dua metode pokok untuk memisahkan cutting dan gas dari dalam lumpur bor, yaitu :

1. Menggunakan prinsip gravitasi, dimana lumpur dialirkan melalui shale shaker dan settling tanks 
2. Secara mekanik, dimana peralatan-peralatan khusus yang dipasang pada mud pits dapat memisahkan lumpur dan gas.

Peralatan-peralatan Conditioning Area antara lain Settling Tanks, Mud-Gas Separator, Shale Shaker, Degasser, Desander, dan Desilter.

4.a. Settling tanks 

Merupakan bak terbuat dari baja digunakan untuk menampung lumpur bor selama conditioning.

4.b. Reserve Pits 

Merupakan kolom besar yang digunakan untuk menampung cutting dari dalam lubang bor dan kadang-kadang untuk menampung kelebihan lumpur bor.

4.c. Mud-Gas Separator

Mud-Gas Separator merupakan alat Conditioning Area pertama dalam sistem sirkulasi. Fungsi alat ini adalah memisahkan gas yang terlarut dalam lumpur bor dalam jumlah yang besar, biasanya digunakan saat terjadi kick. Mud-gas separator ini terletak di samping rig, "satu komplek" dengan peralatan conditioning area yang lain.

Mud-Gas Separator, via gnsolidscontrol.blog.com

4.d. Shale Shaker

Merupakan peralatan pemisah cutting dan bagian-bagian dari lapisan tanah berukuran besar dari dalam lubang yang dibawa oleh lumpur bor. Fluida pemboran yang melewati shale shaker ini akan melalui saringan-saringan yang bergetar yang memisahkan cutting-cutting yang tidak digunakan. Sama seperti mud-gas separator, shale shaker terletak bersamaan dengan peralatan conditioning area yang lainnya.

4.e. Desander
Merupakan peralatan yang memisahkan butir-butir pasir dari lumpur bor yang tidak tersaring ketika melewati shale shaker. Prinsip kerjanya adalah memaksa masuk fluida pemboran dengan tekanan tinggi melalui silinder, kemudian bagian-bagian yang berat dikeluarkan oleh tenaga sentrifugal dan dibuang melalui dasar silinder. Desander terletak di samping shale shaker di conditioning area.

Desander, via www.derrickequipment.com

4.f. Desilter
Merupakan peralatan yang memisahkan partikel-partikel cutting yang berukuran paling halus dari lumpur bor.

Desilter, via www.osha.gov

4.g. Degasser
Merupakan peralatan yang secara kontinue memisahkan gas terlarut dari lumpur bor.

Degasser

Peralatan Lain :
1. Trip Tank 

Trip tank merupakan tempat penampungan fluida pemboran yang bersifat sementara. Fluida pemboran yang sudah disirkulasikan ditampung di tempat ini untuk kemudian disirkulasika kembali agar bersih dari cutting dan gas. Trip tank juga bisa menjadi media awal untuk mengetahui gejala/masalah pemboran.

Trip Tank

2. Mud Agigator

Mud agigator berfungsi untuk mengaduk lumpur yang terletak di trip tank. Lumpur bor yang tersimpan sementara di trip tank akan diaduk terlebih dahulu sebelum disirkulasikan.

Mud Agigator

Next :
Sistem Pencegah Semburan Liar (BOP System)