Dina Silvi Noviana ( ) 1

Transkripsi

1 KATA PENGANTAR Dengan nama Allah Yang Maha Pengasih dan Maha Penyayang. Shalawat serta salam atas Nabi Muhammad SAW. Salam keselamatan atas kita semua dan rahmat serta barokahnya untuk kita. Segala puji bagi Allah, Tuhan semesta alam, atas rahmat dan karunia akal sehingga penulis bisa menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul Modified Radius of Curvature Sebagai Usulan Metode Perhitungan Hasil Survei Pemboran Berarah ini. Tulisan ini dibuat untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Perminyakan, Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan, Institut Teknologi Bandung. Tugas Akhir ini merupakan studi literatur yang menyangkut Pemboran Berarah. Penulis, dengan izin Allah, banyak mendapatkan ilmu selama kuliah di Program Studi Teknik Perminyakan ITB, terutama saat melaksanakan Tugas Akhir, hal ini tak lepas dari segala dukungan dan do a dari banyak pihak. Oleh karena itu, penulis sangat ingin mengucapkan terima kasih banyak kepada:. Allah yang telah menciptakan hamba-nya dengan segala potensi dan hakikatnya sebagai makhluk, yang dimuliakan, diberi beban, diberi kebebasan memilih dan diberi balasan. Supaya kalian jangan berduka dari apa yang luput dari kalian dan supaya kalian tidak terlalu gembira terhadap apa yang diberikan-nya pada kalian. Dan Allah tidak menyukai setiap orang yang sombong lagi membanggakan diri. (QS Al Hadid: 3). Dr. -Ing. Ir. Rudi Rubiandini Ria S, selaku pembimbing Tugas Akhir, yang telah banyak memberi dukungan dan ilmu, 3. Keluarga penulis, Ibu Sri Utami, Bapak Waluyo, Mas Siswo Eko Pranyoto, Mas Siswo Dwi Prayitno, dan Mas Siswanto Tri Prasetyo, yang selalu memberi dukungan moril dan materi, kehangatan dan tempat kembali yang nyaman, 4. Mas Ucok WR Siagian, selaku Ketua Program Studi Teknik Perminyakan, 5. Seluruh staf pengajar TM ITB yang telah memberikan banyak ilmu kepada penulis, 6. Seluruh staf Tata Usaha TM ITB, yang selama 4 tahun lebih, telah membantu segala macam administrasi bagi penulis, 7. Teman-teman Cigadung dan seluruh keluarga Cigadung,

2 8. Seluruh manusia yang sedang membina dirinya menuju kebaikan dimanapun dan di masa kapanpun. Perbuatan-perbuatan baik itu menghapus kesalahan-kesalahan. Itulah peringatan bagi orang-orang yang selalu mengingat. Dan bersabarlah, karena sesungguhnya Allah tidak menyia-nyiakan pahala orang yang berbuat kebaikan. (QS Hud: 4-5), 9. Teman kost yang setia hidup berdampingan dengan penulis, 0. Resimen Mahasiswa Mahawarman Batalyon I/ITB dan seluruh penghuninya, tempat penulis mengambil banyak sekali pelajaran hidup dan segala hal dalam menghargai hidup,. Teman-teman di Keluarga Mahasiswa Muslim Minyak al Bithruluu yang tetap semangat dalam menjalani hari-hari,. Keluarga besar TM 05, terutama cemi-cemi dan teman-teman yang sering bertanya dan meneror, 3. Seluruh massa Patra, terutama para angkatan muda, yang membuat penulis bersemangat untuk mengejar ketinggalan, 4. Dan semua pihak yang terkait dalam pembuatan Tugas Akhir ini, dengan kerendahan hati penulis mohon maaf karena tidak bisa menuliskan satu per satu. Saran dan kritik dari pembaca, sangat penulis harapkan karena penulis sadar benar bahwa Tugas Akhir ini tidak sempurna. Penulis mohon maaf yang sebesarnya atas segala kekurangan tulisan ini. Jikalau ada kebaikan yang bisa pembaca ambil maka kesempurnaan dan kebaikan hanya berasal dari Allah. Bandung, Maret 00 Dina Silvi Noviana Dina Silvi Noviana (05036)

3 MODIFIED RADIUS OF CURVATURE SEBAGAI USULAN METODE PERHITUNGAN HASIL SURVEI PEMBORAN BERARAH Dina Silvi Noviana * Dr.-Ing. Ir. Rudi Rubiandini R.S.** Sari Umumnya dalam perencanaan operasi pemboran, diusahakan untuk melakukan pemboran tegak lurus karena faktor ekonomi. Tapi dalam keadaan tertentu, pemboran vertikal tidak bisa dilaksanakan. Untuk itu kemudian muncul pemboran berarah. Dalam pemboran berarah, sangat sulit mempertahankan sudut kemiringan dan sudut arah lubang bor agar tetap mengarah pada titik sasaran. Untuk itu dilakukanlah survei agar dapat ditentukan koordinat-koordinat titik survei tersebut dan memudahkan untuk mengarahkan kembali ke sasaran bila terjadi penyimpangan. Ada beberapa metode yang digunakan untuk menghitung koordinat titik hasil survei. Dari semua metode itu, Radius of Curvature bisa dikatakan adalah metode yang paling mendekati keadaan lubang sumur. Karena di dalam prakteknya, alat-alat pembelok seperti turbo drill, dyna drill dan lain-lain menghasilkan lubang dengan belokan yang smooth, sehingga lebih tepat jika segmen lubang bor dianggap berupa busur lingkaran. Hanya saja, 5 dari 6 metode ini, termasuk Metode Radius of Curvature, belum memperhitungkan bahwa untuk menghindari kerusakan, alat survei tidak diletakkan di ujung bit tapi berada kira-kira ½- joint di atas bit. Metode Mercury, sebagai perbaikan Balanced Tangensial, adalah satu-satunya yang memperhitungkan letak alat survei ini. Secara logika hasil Metode Mercury lebih tidak akurat jika dibandingkan kalau ada suatu metode yang memperbaiki Radius of Curvature. Oleh karena itu, penulis membuat rumusan baru sebagai perbaikan terhadap Radius of Curvature dengan menambahkan koreksi panjang alat survei, sebagaimana Metode Mercury memperbaiki Balanced Tangensial. Modified Radius of Curvature ini akan lebih berguna saat pemboran sangat membutuhkan keakuratan posisi, misalnya saat zona produksi tipis atau jika ada zona berbahaya. Kata kunci: pemboran berarah, evaluasi hasil survei pemboran, Radius of Curvature, koreksi panjang alat survei pemboran Abstract In planning a drilling operations, it s commonly to straight hole drilling cause economics. But in some situatios, there is no alternative to drilling a directional well. And it s very difficult to make inclination and azimuth keep on to the target. So wells are surveyed to monitor the progress of the well. Actual directional data can be used to plot the course of the well and can then be compared with the planned course. Any deviation can be correctedand the well brought back to required direction 3). Various methods have been proposed for determining the well geometry from the measured survey data. Radius of curvature method is the one most accurate calcuations methods. Because this will then produce a smooth, circular arc. But just, 5 of 6 methods, includes radius of curvature didn t calculate that surveying instruments didn t located at bit. Therefore, I make a new formula as repair to Radius of Curvature, added length of surveying instruments, alike Mercury repair Balanced Tangensial. This Modified Radius of Curvature will be more good for very require accuracy of positions, for example flimsy production zona or if there is dangerous zona. Keyword : directional drilling, evaluation of drilling survey data, Radius of Curvature, corrective [of] drilling surveying instruments length *) Mahasiswa Program Studi Teknik Perminyakan Institut Teknologi Bandung **) Pembimbing, Dosen Program Studi Teknik Perminyakan Institut Teknologi Bandung Dina Silvi Noviana (05036)

4 PENDAHULUAN Latar Belakang Umumnya dalam perencanaan operasi pemboran, selalu diusahakan untuk melakukan pemboran tegak lurus karena faktor ekonomi. Tapi dalam keadaan tertentu, pemboran vertikal tidak bisa dilaksanakan. Dengan didukung oleh perkembangan teknologi pemboran, kemudian muncul metode-metode pemboran baru seperti pemboran berarah dan pemboran horizontal. Pada prinsipnya, pemboran berarah adalah suatu seni membelokkan lubang sumur untuk kemudian diarahkan ke suatu sasaran tertentu di dalam formasi yang tidak terletak vertikal di bawah mulut sumur. ) Pada pemboran berarah, sangat sulit mempertahankan sudut kemiringan dan sudut arah lubang bor agar tetap mengarah pada titik sasaran, sehingga dilakukanlah survei untuk dapat menentukan koordinat-koordinat titik survei sehingga mudah untuk mengarahkan kembali ke sasaran bila terjadi penyimpangan. Sedangkan operasi pemboran memerlukan modal besar, peralatan dan mesin yang mahal, jika terjadi kesalahan dalam mengarahkan ke target, tidak sedikit kerugian yang ditanggung. Ada enam metode yang sudah ada yang digunakan untuk menghitung koordinat titik hasil survei. Dari semua metode ini, Radius of Curvature bisa dikatakan adalah metode yang paling mendekati keadaan lubang sumur. Karena di dalam prakteknya, memang alat-alat pembelok seperti turbo drill, dyna drill dan lain-lain dapat menghasilkan lubang dengan belokan yang kontinyu (smooth), sehingga lebih tepat apabila segmen-segmen lubang bor dianggap berupa busur suatu lingkaran. ) Hanya saja, 5 dari 6 metode ini, termasuk Metode Radius of Curvature, belum memperhitungkan bahwa untuk menghindari kerusakan, alat survei tidak diletakkan di ujung bit tapi berada kira-kira ½- joint di atas bit. Metode Mercury, sebagai perbaikan Balanced Tangensial, adalah satu-satunya yang memperhitungkan letak alat survei ini. Secara logika hasilnya lebih tidak akurat jika dibandingkan kalau ada metode yang memperbaiki Radius of Curvature. Oleh karena itu, penulis merumuskan Modified Radius of Curvature sebagai perbaikan terhadap Radius of Curvature dengan menambahkan koreksi panjang alat survei, sebagaimana Metode Mercury memperbaiki Balanced Tangensial. Modified Radius of Curvature ini akan lebih berguna saat pemboran sangat membutuhkan keakuratan posisi, misalnya saat zona produksi tipis atau jika ada zona berbahaya. Tujuan Tujuan dari penulisan paper ini adalah menambahkan koreksi panjang alat survei pada Metode Radius of Curvature dalam perhitungan hasil survei pemboran berarah. Agar lebih tepat dalam mengevaluasi koordinat titik survei pemboran berarah. TEORI DASAR Di dalam pemboran, sebenarnya selalu diinginkan lubang yang vertikal karena dengan lubang yang vertikal, kecuali operasinya lebih mudah, juga umumnya biayanya lebih murah daripada pemboran berarah. Jadi pemboran berarah hanya dilakukan karena alasan-alasan dan keadaan yang khusus saja. Adapun alasan dilakukannya pemboran berarah ini adalah:. Alasan topografis. Pemboran berarah disini dilakukan apabila keadaan di permukaan tidak memungkinkan untuk mendirikan lokasi pemboran, misalnya: a. Formasi produktif terletak di bawah payapaya, sungai b. Formasi produktif terletak di bawah bangunan-bangunan, perkotaan (Gambar ). Alasan geologis Pemboran berarah disini dilakukan untuk menghindari kesulitan apabila dibor secara vertikal misalnya : a. Adanya kubah garam (salt dome), b. Adanya patahan, (Gambar ) 3. Alasan-alasan lain : a. Pemboran yang dilakukan dengan sistem gugusan sumur (cluster system) untuk menghemat luasnya lokasi pemboran. Dina Silvi Noviana (05036) 3

5 b. Mengatasi semburan liar (blow out) dengan relief well. (Gambar 3) c. Menghindari garis batas di permukaan. d. Menyimpang dari garis lurus. Sebagai gambaran sebenarnya, penampang horizontal suatu contoh sumur pemboran berarah dapat dilukiskan seperti terlihat pada Gambar 4 Gambar Formasi Produktif Terletak di Bawah Perkotaan, Bangunan ) Gambar Pemboran Berarah Karena Patahan ) Gambar 3 Relief Well ) Gambar 4 Penampang Horizontal Suatu Pemboran Berarah ) Titik dan garis patah di dalam Gambar 4 didapat setelah kita mengetahui koordinat titik tersebut dan titik ini disebut titik survey. Terlihat dalam gambar bahwa titik tersebut menyimpang dari garis AE (garis yang telah direncanakan). Sehingga dari titik tersebut kita membetulkan arah kembali ke arah semula. Demikian seterusnya dengan titik survey selanjutnya hingga dicapai sasaran. Berikut ini adalah metode yang digunakan untuk mengevaluasi hasil survei pemboran. Metode Tangential Prinsip dari metode ini adalah menggunakan sudut inklinasi dan azimuth dari titik awal interval untuk menghitung vertical, depth, departure dan posisi. Prinsip dari metode tangential tersebut ditunjukkan oleh gambar.9 VD MDcosI H E N MDsin I Dsin A Dcos MDsin I sin A A MDsin I cos dimana : MD : Pertambahan measured depth VD : Pertambahan TVD H : Pertambahan departure N : Pertambahan koordinat arah utara E : Pertambahan koordinat arah Timur A Dina Silvi Noviana (05036) 4

6 Gambar.9 Metode Tangential : (a) Vertikal; (b) Horizontal ) Metode Balanced Tangential Metode ini membagi dua interval dimana untuk bagian atas interval digunakan sudut inklinasi dan azimuth pada titik awal interval dan untuk bagian bawah interval digunakan sudut inklinasi dan azimuth pada titik akhir interval. MD D sin I MD D sin I D D MD D sin I sin MD VD cosi MD VD cosi I 3 Metode Angle Averaging Prinsip dari metode ini adalah menggunakan rata-rata sudut inklinasi dan rata-rata sudut azimuth dalam menghitung vertical depth, departure dan posisi. Perhitungan dengan menggunakan metode ini hampir sama dengan menggunakan metode tangential. D VD E N MDsin I I I cos I MD I I A A MDsin sin MDsin I A A I cos 4 Metode Radius of Curvature Metode ini menganggap bahwa lintasan yang melalui dua station berbentuk kurva yang mempunyai radius of curvature tertentu. Prinsip perhitungan dengan menggunakan metode ini ditunjukkan oleh Gambar.3 TVD H 360 I 360 I MD I MD I sin I cosi sin I cosi N 360 MD cosi 4 A cosi A I sin A I sin A E 360 MD cosi 4 A cosi A I cos A I cos A Gambar.30 Metode Balanced Tangential : (a) Vertikal; (b) Horizontal ) VD N E VD N MD VD cosi cos N D cos A D cos MD E sin I cos A sin I cos E D sin A D sin MD = sin I sin A sin I sin A I A A A Gambar.3 Metode Radius of Curvature ) Dina Silvi Noviana (05036) 5

7 5 Metode Minimum of Curvature Persamaan metode minimum of curvature hampir sama dengan persamaan metode balanced tangential, kecuali data survey dikalikan dengan faktor RF. dimana : RF DL DL = dog-leg angle CosDL cos I Radian tan DL derajat I sin I sin I cos MD TVD cosi cosi RF MD N sin I cos A sin I cos A MD E sin I sin A sin I sin A Metode Mercury A RF A RF Metode mercury adalah perbaikan dari metode balanced tangential dengan memasukkan faktor koreksi panjang dari alat survey yang dipergunakan. TVD N E MD STL MD STL MD STL sin I sin I cosi cosi STLcos cos A sin I cos A STL sin I cos sin A sin I sin A STL sin I sin dimana : STL adalah panjang peralatan survey. METODOLOGI PENELITIAN Penurunan Rumus Modified Radius of Curvature Dengan berbekal analisis matematis penurunan rumus dari Metode Balanced Tangential, Mercury dan Radius of Curvature, penulis kemudian menurunkan rumus Modified Radius of Curvature. Kemudian penulis membandingkan TVD yang dihasilkan Modified Radius of Curvature dengan TVD I A A desain (Build-Hold dan Build Hold Drop) sebagai validasinya. HASIL DAN PEMBAHASAN Selama ini seluruh metode, kecuali Metode Mercury, menganggap titik yang dibaca oleh alat ukur berada pada ujung bit. Padahal pada kenyataannya, alat pengukur kedalaman dan sudut (Inklinasi dan Azimuth) tidak berada pada ujung dari bit, karena efek getaran di bit akan merusak alat pengukur. Oleh karena itu, Metode Mercury kemudian muncul sebagai perbaikan dari Metode Balanced Tangential dengan menambahkan koreksi panjang alat. Beranjak dari penjelasan dosen mengenai hal inilah yang kemudian membuat penulis tergerak untuk mengusulkan rumus baru yang menambahkan koreksi panjang alat survei dengan base Metode Radius of Curvature (karena metode ini yang paling mendekati keadaan sebenarnya). Dengan berbekal penurunan rumus dari Metode Mercury yang menggunakan base Metode Balanced Tangential, penulis kemudian menganalogkan pada Metode Radius of Curvature. Tidak ada buku referensi yang menyebutkan berapa jarak antara bit dan alat pengukur ini, tetapi penulis mencoba mencari informasi dari ahli pemboran di lapangan. Pada umumnya, jarak antara ujung bit dan alat pengukur ini adalah setengah sampai satu joint yang artinya 5-30 feet. Analisis secara matematis mengenai Modified Radius of Curvature bisa dilihat pada lampiran. Berikut ini adalah hasil dari Modified Radius of Curvature, a. Jika ΔI 0 dan ΔA 0 X i = X i- + (cos I i- - cosi i) (cos A i- - cosa i ) + SLT. (sin I i sin A i ) Y i = Y i- + (cos I i- - cosi i) (sin A i - sina i- )+ SLT.(sin I i cos A i ) Z i = Z i- + (sin I i - sini i- ) + SLT.cos I i Dina Silvi Noviana (05036) 6

8 b. Jika ΔI 0 dan ΔA=0 X i = X i- + (cos I i- - cosi i) (sin A i ) + SLT. (sin I i sin A i ) Y i = Y i- + (cos I i- - cosi i) (cos A i ) + SLT. (sin I i cos A i ) Z i = Z i- + (sin I i - sini i- ) + SLT.cos I i c. Jika ΔI=0 dan ΔA 0 X i = X i- + (sin I i ) (cos A i- - cosa i ) + SLT. (sin I i sin A i ) Y i = Y i- + (sin I i) (sin A i - sina i- ) + SLT. (sin I i cos A i ) Z i = Z i- + cos I i + SLT.cos I i d. Jika ΔI=0 dan ΔA=0 X i = X i- + (sin I i)(sin A i ) + SLT. (sin I i sin A i ) Y i = Y i- + (sin I i)(cos A i ) + SLT. (sin I i cos A i ) Z i = Z i- + (cos I i ) + SLT.cos I i Pada tabel (lampiran), bisa dikatakan bahwa rumus ini akurat karena rata-rata galat antara Z(TVD) dari desain Buid-Hold dan Z(TVD) dari rumus ini adalah sebesar %. Rumus ini akan sangat berguna jika pemboran berarah membutuhkan akurasi yang sangat tepat misalnya saat ketebalan zone produktifnya tipis atau saat menghadapi zone yang berbahaya. Pada tabel, merupakan perbandingan antar Radius of Curvature dengan Modified Radius of Curvature. Penulis membandingkan dengan Metode Radius of Curvature karena metode ini yang paling mendekati kondisi lubang bor. Dan hasilnya tidak jauh berbeda dengan desain, menghasilkan galat 0.087%. Bila diamati besarnya galat ini dipengaruhi oleh besarnya inklinasi. Oleh karena itu penulis mencoba memakai rumus ini pada desain Build-Hold dengan inklinasi maksimum 89, dan galat rata-rata yang dihasilkan sebesar 0.088% (lampiran tabel 3) KESIMPULAN. Kita harus mengetahui koordinat titik survei di dalam suatu pemboran berarah. agar dapat dilakukan koreksi sudut azimuth yang terbentuk. Dan kemudian bisa diarahkan kembali ke sasaran jika terjadi penyimpangan. Perhitungan hasil survei selama ini dilakukan dengan metode Tangential, Balanced Tangential, Angle Averaging, Radius of Curvature, Minimum of Curvature dan Mercury. Lima metode terakhir cocok digunakan bila alat-alat pembelok yang digunakan dapat membuat lubang dengan lengkungan yang halus seperti Turbo Drill, Dyna Drill dan lainlain sedangkan metode Tangential cocok digunakan jika alat yang digunakan seperti whipstock. 3. Dari keenam metode yang paling mendekati keadaan sebenarnya adalah Radius of Curvature karena dalam perhitungannya, segmen lubang bor dianggap sebagai busur lingkaran. Dan di dalam prakteknya, memang alat-alat pembelok seperti turbo drill, dyna drill dan lain-lain dapat menghasilkan lubang dengan belokan yang kontinyu (smooth), sehingga lebih tepat apabila segmensegmen lubang bor dianggap berupa busur suatu lingkaran. 4. Usulan metode baru dengan menambahkan koreksi panjang alat pada Radius of Curvature menghasilkan galat rata-rata paling besar sebesar 0.09% jika dibandingkan dengan perencanaan pemboran berarah (Build-Hold, Build- Hold-Drop) 5. Rumus ini akan sangat berguna jika pemboran berarah membutuhkan akurasi yang sangat tepat misalnya saat ketebalan Dina Silvi Noviana (05036) 7

9 zone produktifnya tipis atau saat menghadapi zone yang berbahaya 6. Modified Radius of Curvature ini memiliki 4 kondisi yang harus diperhatikan dengan rumusnya masing-masing. Berikut ini Modified Radius of Curvature yang dibuat oleh penulis a. Jika ΔI 0 dan ΔA 0 X i = X i- + (cos I i- - cosi i) (cos A i- - cosa i ) + SLT. (sin I i sin A i ) Y i = Y i- + (cos I i- - cosi i) (sin A i - sina i- )+ SLT.(sin I i cos A i ) Z i = Z i- + (sin I i - sini i- ) + SLT.cos I i b. Jika ΔI 0 dan ΔA=0 X i = X i- + (cos I i- - cosi i) (sin A i ) + SLT. (sin I i sin A i ) Y i = Y i- + (cos I i- - cosi i) (cos A i ) + SLT. (sin I i cos A i ) Z i = Z i- + (sin I i - sini i- ) + SLT.cos I i c. Jika ΔI=0 dan ΔA 0 X i = X i- + (sin I i ) (cos A i- - cosa i ) + SLT. (sin I i sin A i ) Y i = Y i- + (sin I i) (sin A i - sina i- ) + SLT. (sin I i cos A i ) Z i = Z i- + cos I i + SLT.cos I i d. Jika ΔI=0 dan ΔA=0 X i = X i- + (sin I i)(sin A i ) + SLT. (sin I i sin A i ) Y i = Y i- + (sin I i)(cos A i ) + SLT. (sin I i cos A i ) Z i = Z i- + (cos I i ) + SLT.cos I i INDEX I i = sudut inklinasi yang terbentuk pada titik ke- i I i- = sudut inklinasi yang terbentuk sebelum titik ke- i A i = sudut azimuth yang terbentuk pada titik ke- i A i- = sudut azimuth yang terbentuk sebelum titik ke- i Xc i = posisi east (E) yang terukur alat pada titik ke- i Xc i- = posisi east (E) yang terukur alat sebelum titik ke-i Yc i = posisi north (N) yang terukur alat pada titik ke-i Yc i- = posisi north (N) yang terukur alat sebelum titik ke-i Zc i = posisi vertikal (TVD) yang terukur alat pada titik ke-i Zc i- = posisi vertikal (TVD) yang terukur alat sebelum titik ke-i Mc i = measured depth (MD) yang terukur alat pada titik ke-i Mc i- = measured depth (MD) yang terukur alat sebelum titik ke-i X i = posisi east (E) bit pada titik ke-i X i- = posisi east (E) bit sebelum titik ke-i Y i = posisi north (N) bit pada titik ke-i Y i- = posisi north (N) bit sebelum titik ke-i Z i = posisi vertikal (TVD) bit pada titik ke-i Z i- = posisi vertikal(tvd) bit sebelum titik ke-i M i = measured depth (MD) bit pada titik ke-i M i- = measured depth (MD) bit sebelum titik ke-i SLT = panjang alat survei dari bit DAFTAR PUSTAKA. Rubiandini R.S, Rudi: TM-3 Teknik Operasi Pemboran, Program Studi Teknik Perminyakan Institut Teknologi Bandung, L. Tobing, Sanjon: Metode Perencanaan Pada Pemboran Berarah dan Analisa Matematis Terhadap Titik Survey, Dina Silvi Noviana (05036) 8

10 Kolokium I Jurusan Teknik Perminyakan, ITB, Rabia, H., Oilwell Drilling Engineering : Principles and Practice, Graham & Trotman Inc., Yudiarto, Wing Bramono: Transformasi Survey Trajectory Pemboran Berarah Untuk Visualisasi Tiga Dimensi, Tugas Akhir Jurusan Teknik Perminyakan, ITB, Bourgoyne, Jr., A.T, Millheim, K.K., Chenevert, M.E., and Young, Jr., F.S., Applied Drilling Engineering, First Printing, Society of Petroleum Engineerings, Richardson, TX, 986. Dina Silvi Noviana (05036) 9

11 LAMPIRAN Analisis Matematis Metode Balanced Tangential ) Y (utara) C 0 (Xo,Yo, Zo) A X (timur) I S C (X, Y, Z ) Z (vertikal) Gambar Sketsa dua titik berurutan di dalam lubang bor (Metode Balanced Tangential) ) Pada gambar di atas dapat diperhatikan hal-hal sebagai berikut:. Titik Co memiliki koordinat Co (Xo, Yo, Zo) dan koordinat C adalah (X, Y, Z ). S adalah jarak dari Mo ke M (measured depth di titik Co sampai titik C ) 3. Kemiringan dan arah lubang bor pada Mo diberikan oleh Io dan Ao, pada M oleh I dan A Pada ketiga kondisi diatas, proses dianggap berulang dalam pembentukan titik-titik survey berikutnya, Mo, M, M, M 3 dan seterusnya. Apabila kita perhatikan suatu titik M di dalam lintasan S maka akan didapat gambar sebagai berikut, V x I M V m V m M A V y V h V x Gambar Penampang vertikal (kiri) dan penampang horizontal (kanan) suatu titik survei di dalam lubang bor ) Dina Silvi Noviana (05036) 0

12 Jadi pada metode ini diperkenalkan notasi vektor di dalam analisisnya, dimana Vm dikenal sebagai Measured Velocity Vz = cos I kita sebut dengan vertical velocity Vh = sin I kita sebut dengan horizontal velocity Vx = Vh. sin A = sin I. sin A kita sebut east velocity Vy = Vh. cos A = sin I. cos A kita sebut north velocity Jadi dapat kita definisikan pada titik Mo Vx = sin Io. sin Ao Vy = sin Io. cos Ao Vz = cos Io Dan pada titik M Vx = sin I. sin A Vy = sin I. cos A Vz = cos I Menurut Taylor H.L dan Mason C.M koordinat M dinyatakan oleh koordinat Mo dengan hubungan sebagai berikut ) : X = Xo + S γ s (U x + V x )/ Y = Yo + S γ s (U y + Vy)/ Z = Zo + S γ s (U z + V z )/ Dimana : X: East Y: North Z: TVD, true vertical depth S : jarak dari Mo ke M γ s : merupakan fungsi dari besarnya sudut perpotongan dua garis singgung yang melalui Mo dan M U x : east velocity pada titik M U y : north velocity pada titik M Dina Silvi Noviana (05036)

13 U z : vertical velocity pada titik M V x : east velocity pada titik Mo V y : north velocity pada titik Mo V z : vertical velocity pada titik Mo Dari persamaan 3. s/d 3.3 didapatkan Vx +Vy + Vz = sin Io. sin Ao + sin Io. cos Ao + cos Io = sin Io. (sin Ao+ cos Ao) + cos Io = sin Io. () + cos Io = Demikian pula untuk Ux +Uy + Uz = Dan juga berlaku hubungan: cos ψ = = dimana ψ adalah sudut antara garis singgung lubang bor pada Mo dan M cos ψ = = perhatikan pers 3.7 s/d 3.9, untuk mendapatkan lintasan sepanjang S maka γ s = ( ) = = (+ cos ψ) +. + = +. + = (+ ) = (+ cos ψ) γ s = = Sedangkan untuk metode Balanced Tangential, ψ diabaikan ψ = 0 sehingga γ s = = Kemudian disubstitusikan kembali ke pers 3.7 s/d 3.9 X i = X i- + Y i = Y i (sin I i- sin A i- + sin I i sin A i ) (sin I i- cos A i- + sin I i cos A i ) Z i = Z i (cos I i- + cos I i ) Dina Silvi Noviana (05036)

14 Analisis Matematis Metode Mercury ) Metode ini merupakan perbaikan dari Metode Balanced Tangential dengan memasukkan faktor koreksi panjang alat survei yang digunakan. Nama Mercury sendiri diperoleh dari nama daerah di negara bagian Nevada, Amerika Serikat, dimana umumnya metode ini digunakan di dalam survei pemboran berarah di daerah tersebut. Sebagai gambaran metode ini, perhatikan gambar berikut Mc i- M i- M i- I i- I i- M i Mc i I i I m M i Alat survei Gambar 3 Segmen lubang bor & alat survei/metode Mercury (kiri) dan tanpa alat survei/metode Balanced Tangential (kanan) Posisi alat survei di dalam lubang bor yang digunakan untuk mengukur I dan A pada suatu titik survei dapat dilihat pada gambar di atas. Peralatan alat ukur dan kompas, tidak akan mungkin terletak di ujung alat pemboran (bit), karena getaran yang sangat bisa merusak alat tersebut. Sehingga pada kenyataannya, posisi yang diukur oleh alat adalah Mc bukan posisi bit terakhir (M i ). Dengan demikian perlu adanya koreksi terhadap panjang alat survei. Untuk menganalisis hal tersebut, dari M i- ke M i kita bagi menjadi dua lintasan terlebih dahulu,. Lintasan M i- ke Mc i, pada lintasan ini dianggap berlaku rumusan analisis metode balanced tangential. Dina Silvi Noviana (05036) 3

15 . Lintasan Mc i ke M i, dianggap berlaku rumus tangential karena sepanjang lintasan ini tidak terjadi perubahan sudut I dan A yang diukur oleh alat survei. (Mc adalah titik tempat alat kompas pengukur berada) Rumusan analisis metode Balanced Tangential dapat ditulis sbb: C i = C i- + ( - )M Dimana C i = koordinat titik ke-i dalam X, Y, Z M = jarak lintasan (dari M i ke M i- ) C i- = koordinat titik M i- dala X, Y, Z Vm i = measured velocity pada titik ke-i Vm i- = measured velocity pada titik ke-i- Dan nilai Vm i dan Vm i- sebesar, sin I i sin A i dan sin I i- sin A i- dalam arah X (east) sin I i cos A i dan sin I i- cos A i- dalam arah Y (north) cos I i dan cos I i- dalam arah Z (vertical) Pada lintasan M i- ke M c berlaku metode balanced tangential sehingga Cc i - C i- = ( Cc i = C i- + ( - - )(Mc i M i- ) )(Mc i Mc i- - SLT) Ket: Cc i = koordinat titik ke-i yang terukur oleh alat (dalam X, Y, Z) Cc i- = koordinat titik ke- i- yang terukur oleh alat (dalam X, Y, Z) M i- = measured depth (MD) titik ke- i- Vm i = measured velocity pada titik ke-i Vm i- = measured velocity pada titik ke- i- Mc i = measured depth (MD) yang terukur alat di titik ke- i Mc i- = measured depth (MD) yang terukur alat di titik ke- i- SLT = panjang alat survei dari bit Sedangkan dalam lintasan Mc i ke M i berlaku metode tangential sehingga C i = Cc i + Vm i.slt Dina Silvi Noviana (05036) 4

16 Sehingga jika disubstitusikan 3.0 ke 3. maka didapatkan C i = C i- + ( - )(Mc i Mc i- - SLT) + SLT.Vm i Ubah M = M i - M i- dan Vm diubah ke dalam komponennya masing-masing (X, Y, Z) maka, X i = X i- + (Mc i - Mc i- SLT) ( - - ) + SLT.(sin I i sin A i ) Y i = Y i- + (Mc i - Mc i- SLT) ( - - ) + SLT.( sin I i cos A i ) Z i = Z i- + (Mc i - Mc i- SLT) ( - ) + SLT.cos I i Analisis Matematis Metode Radius of Curvature ) Metoda ini diperkenalkan oleh WILSON G.J pada tahun 968, yang merupakan perbaikan dari metoda tangential. Tidak seperti pada metoda tangential, perencanaan ini tidak menganggap interval-interval lubang bor merupakan garis-garis lurus. Di dalam metoda ini, segmen lubang bor dianggap berupa busur suatu lingkaran yang bersifat menyinggung di titik awal dan akhir suatu interval lubang bor yang mempunyai sudut kemiringan dan sudut arah tertentu. Karena di dalam prakteknya, memang alat-alat pembelok seperti turbo drill, dyna drill dan lain-lain dapat menghasilkan lubang dengan belokan yang kontinyu (smooth), sehingga lebih tepat apabila segmen-segmen lubang bor dianggap berupa busur suatu lingkaran. Di dalam perencanaannya pemboran berjalan pada suatu bidang datar dengan sudut arah tetap (Gambar 3.4) Z Y I dl X dz A ds dy Gambar 4 Sketsa dua titik survei yang berurutan pada lubang bor (Metode Radius of Curvature) ) dx Dina Silvi Noviana (05036) 5

17 Anggap bahwa M dapat dibagi menjadi bagian-bagian kecil dl yang tidak terbatas kecilnya, sehingga, = Anggap lengkungan i- sampai i merupakan lengkungan dengan perubahan sudut yang konstan = = konstan Cos I = Sehingga = cos I Kemudian 3.0 diintegrasikan sepanjang i- sampai i dz = cos I. di...3. Z i Z i- = (sin I i - sini i-)...3. Anggap lengkungan yang diproyeksikan di bidang horizontal berupa lengkungan yang konstan sehingga = = konstan sin I = Sehingga = Kemudian 3.4 diintegrasikan sepanjang i- sampai i ds = sin I. di S i S i- = (cos I i- - cosi i) Sedangkan sin A = cos A = = Dina Silvi Noviana (05036) 6

18 = sin A dx = sin A. da X i X i- = (cos A i- cos A i ) Lalu dari hasil substitusi didapat X i X i- = (cos I i- - cosi i) (cos A i- cos A i ) Sedangkan = = cos A dy = cos A. da Y i Y i- = (sin A i - sina i-) Kemudian disubstitusikan Y i Y i- = (cos I i- - cosi i) (sin A i - sina i- ) Akhirnya kita dapatkan semua persamaan berikut: X i = X i- + (cos I i- - cosi i) (cos A i- - cosa i ) Y i = Y i- + (cos I i- - cosi i) (sin A i - sina i- ) Z i = Z i- + (sin I i - sini i- ) dengan I dan A dalam л radian Namun kita juga harus memperhatikan bahwa I dan A masih dalam radian sedangkan dalam prakteknya, satuan I dan A adalah, maka dalam perhitungan harus dikalikan л/80. Dan jika terjadi kasus dimana I i = I i- dan A i = A i-, persamaan di atas harus diturunkan. Menurut Teorema L Hospital: = = sin I i Dina Silvi Noviana (05036) 7

19 Demikian pula untuk = = cos I i Hal ini juga analog untuk A i = A i- = cos A i = sin A i Sehingga persamaan kita menjadi:. Jika ΔI 0 dan ΔA 0 X i = X i- + (cos I i- - cosi i) (cos A i- - cosa i ) Y i = Y i- + (cos I i- - cosi i) (sin A i - sina i- ) Z i = Z i- + (sin I i - sini i- ) Jika ΔI 0 dan ΔA=0 X i = X i- + (cos I i- - cosi i) (sin A i ) Y i = Y i- + (cos I i- - cosi i) (cos A i ) Z i = Z i- + (sin I i - sini i- ) Jika ΔI=0 dan ΔA 0 X i = X i- + (sin I i) (cos A i- - cosa i ) Y i = Y i- + (sin I i) (sin A i - sina i- ) Z i = Z i- + (cos I i ) Jika ΔI=0 dan ΔA=0 X i = X i- + (sin I i) (sin A i ) Y i = Y i- + (sin I i) (cos A i ) Z i = Z i- + (cos I i ) Dina Silvi Noviana (05036) 8

20 Penurunan Rumus Modified Radius of Curvature Mc i- M i- M i- I i- I i- M i Mc i I i I m M i Alat survei Gambar 5 Segmen lubang bor & alat survei (kiri) dan tanpa alat survei/metode Radius of Curvature (kanan) pada analisis Modified Radius of Curvature ini, dari M i- (X i-, Y i-, Z i- ) ke M i (X i, Y i, Z i ) kita bagi menjadi dua lintasan terlebih dahulu,. Lintasan M i- ke Mc i, pada lintasan ini berlaku rumusan analisis metode Radius of Curvature.. Lintasan Mc i ke M i, dianggap berlaku rumus tangential karena di sepanjang lintasan ini tidak terjadi perubahan sudut I dan A yang diukur oleh alat survei. Pada lintasan M i- s/d Mc i, M i- = Mc i- +SLT sehingga berlakulah rumus berikut. Jika ΔI 0 dan ΔA 0 Xc i = X i- + (cos I i- - cosi i) (cos A i- - cosa i ) Yc i = Y i- + (cos I i- - cosi i) (sin A i - sina i- ) Zc i = Z i- + (sin I i - sini i- ). Jika ΔI 0 dan ΔA=0 Xc i = X i- + (cos I i- - cosi i) (sin A i ) Dina Silvi Noviana (05036) 9

21 Yc i = Y i- + (cos I i- - cosi i) (cos A i ) Zc i = Z i- + (sin I i - sini i- ) 3. Jika ΔI=0 dan ΔA 0 Xc i = X i- + (sin I i) (cos A i- - cosa i ) Yc i = Y i- + (sin I i) (sin A i - sina i- ) Zc i = Z i- + (cos I i ) 4. Jika ΔI=0 dan ΔA=0 Xc i = X i- + (sin I i) (sin A i ) Yc i = Y i- + (sin I i) (cos A i ) Zc i = Z i- + (cos I i ) Pada lintasan M c ke M i- berlaku rumus Balanced Tangential, perhatikan lagi gambar berikut dan gambar 4. I M V H V x V z V m M A V y V H Gambar 6 Penampang vertikal (kiri) dan penampang horizontal (kanan) suatu titik survei di dalam lubang bor ) Mari kita perhatikan lagi penurunan rumus dari metode Tangential, dan gambar. Vz = cos I, kita sebut dengan vertical velocity Vh = sin I, kita sebut dengan horizontal velocity Vx = Vh. sin A = sin I. sin A, kita sebut east velocity Vy = Vh. cos A = sin I. cos A, kita sebut north velocity Maka pada lintasan M c ke M i ini berlaku persamaan X i = X c + SLT. (sin I i sin A i ) Y i = Y c + SLT. (sin I i cos A i ) Z i = Z c + SLT.cos I i Dina Silvi Noviana (05036) 0

22 Sehingga jika kita gabungkan dari lintasan M i- sampai dengan M i, maka. Jika ΔI 0 dan ΔA 0 X i = X i- + (cos I i- - cosi i) (cos A i- - cosa i ) + SLT. (sin I i sin A i ) Y i = Y i- + (cos I i- - cosi i) (sin A i - sina i- )+ SLT.(sin I i cos A i ) Z i = Z i- + (sin I i - sini i- ) + SLT.cos I i. Jika ΔI 0 dan ΔA=0 X i = X i- + (cos I i- - cosi i) (sin A i ) + SLT. (sin I i sin A i ) Y i = Y i- + (cos I i- - cosi i) (cos A i ) + SLT. (sin I i cos A i ) Z i = Z i- + (sin I i - sini i- ) + SLT.cos I i 3. Jika ΔI=0 dan ΔA 0 X i = X i- + (sin I i) (cos A i- - cosa i ) + SLT. (sin I i sin A i ) Y i = Y i- + (sin I i) (sin A i - sina i- ) + SLT. (sin I i cos A i ) Z i = Z i- + cos I i + SLT.cos I i 4. Jika ΔI=0 dan ΔA=0 X i = X i- + (sin I i) (sin A i ) + SLT. (sin I i sin A i ) Y i = Y i- + (sin I i) (cos A i ) + SLT. (sin I i cos A i ) Z i = Z i- + (cos I i ) + SLT.cos I i dengan I i I i- A i A i- = sudut inklinasi yang terbentuk pada titik ke- i = sudut inklinasi yang terbentuk sebelum titik ke- i = sudut azimuth yang terbentuk pada titik ke- i = sudut azimuth yang terbentuk sebelum titik ke- i Dina Silvi Noviana (05036)

23 Xc i = posisi east (E) yang terukur alat pada titik ke- i Xc i- = posisi east (E) yang terukur alat sebelum titik ke- i Yc i = posisi north (N) yang terukur alat pada titik ke- i Yc i- = posisi north (N) yang terukur alat sebelum titik ke- i Zc i = posisi vertikal (TVD) yang terukur alat pada titik ke- i Zc i- = posisi vertikal (TVD) yang terukur alat sebelum titik ke- i Mc i = measured depth (MD) yang terukur alat pada titik ke- i Mc i- = measured depth (MD) yang terukur alat sebelum titik ke- i X i X i- Y i Y i- Z i Z i- M i = posisi east (E) bit pada titik ke- i = posisi east (E) bit sebelum titik ke- i = posisi north (N) bit pada titik ke- i = posisi north (N) bit sebelum titik ke- i = posisi vertikal (TVD) bit pada titik ke- i = posisi vertikal (TVD) bit sebelum titik ke- i = measured depth (MD) bit pada titik ke- i M i- = measured depth (MD) bit sebelum titik ke- i SLT = panjang alat survei dari bit Contoh Perencanaan Pemboran Berarah dengan Metode Build-Hold dengan data yang diketahui, BUR yang digunakan /00 ft, KOP 600, TVD target 450 ft, N target sebesar ft, E target ft, panjang alat survei atau SLT=5 ft. TVD desain bisa dihitung dengan menggunakan software directional drilling. Sedangkan evaluasi pemboran menggunakan perhitungan dan menghasilkan data berikut Mc i- = 0 Mc i = 85, I i- = 0 dan I i = 0 maka secara langsung dapat ditetapkan Z i = M c +SLT = 85+5 = Mc i- = 85 Mc i = 85, Z i- = 00, I i- = 0 dan I i = 0 (ΔI = 0) maka berlaku rumus Z i = Z i- + cos I i + SLT.cos I i Dengan plug in number, Z i = 00 + cos cos 0 Z i = 00 Dina Silvi Noviana (05036)

24 @ Mc i- = 585 Mc i = 685, Z i- = 600, I i- = 0 dan I i = maka berlaku rumus Z i = Z i- + (sin I i - sini i- ) + SLT.cos I i Z i = (sin sin 0) + 5.cos = ft Tabel Perbandingan Z yang dihasilkan Modified Radius of Curvature dan desain M (MD desain) I (Inklinasi) Z (TVD) Modified ROC Z (TVD) desain selisih Dina Silvi Noviana (05036) 3 Galat %

25 Rata-rata Dengan kasus yang sama, penulis membandingkan dengan Radius of Curvature. Tabel Perbandingan Z yang dihasilkan Modified ROC dan ROC MD terbaca oleh alat I Z dengan ROC Z dengan Modified ROC selisih kesalahan Dina Silvi Noviana (05036) 4

26 Rata-rata Contoh Tabel berikut adalah hasil perhitungan Z (TVD) yang dihasilkan Modified Radius of Curvature dan desain, dengan kasus Metode Build Hold: Bur / 00 feet Dina Silvi Noviana (05036) 5

27 KOP 600 TVD 4500 N 3000 E 4000 Tabel 3 Perbandingan Z yang dihasilkan Modified Radius of Curvature dan desain Build-Hold M (MD) desain I Z (TVD) Modified ROC Z (TVD) desain selisih galat Dina Silvi Noviana (05036) 6

28 Dina Silvi Noviana (05036) 7

29 Rata-rata Contoh 3 Hasil Perhitungan Z (TVD) yang dihasilkan Modified Radius of Curvature dan desain, dengan kasus Metode Build Hold Drop: Bur Bur KOP 000 TVD 8000 N 500 E 500 / 00 feet / 00 feet Tabel 4 Perbandingan Z yang dihasilkan Modified Radius of Curvatur dan M (MD) desain I desain Build-Hold-Drop Z (TVD) Modified ROC Z (TVD) desain selisih galat Dina Silvi Noviana (05036) 8

30 Dina Silvi Noviana (05036) 9

31 E Rata-rata Dina Silvi Noviana (05036) 30

32 BAB I PENDAHULUAN Umumnya dalam perencanaan operasi pemboran, selalu diusahakan untuk melakukan pemboran tegak lurus karena faktor ekonomi. Tapi dalam keadaan tertentu, pemboran vertikal tidak bisa dilaksanakan. Dengan didukung oleh perkembangan teknologi pemboran, kemudian muncullah metode-metode pemboran baru seperti pemboran berarah dan pemboran horizontal. Pada prinsipnya, pemboran berarah adalah suatu seni membelokkan lubang sumur untuk kemudian diarahkan ke suatu sasaran tertentu di dalam formasi yang tidak terletak vertikal di bawah mulut sumur. ) Alasan-alasan dilakukannya pemboran berarah umumnya berupa alasan topografi dan geologis. Dalam melakukan pemboran selalu terjadi masalah-masalah yang diakibatkan oleh bentuk lubang bor. Terlebih lagi, pemboran berarah yang dengan sengaja menginginkan lubang bornya miring. Banyak kesulitan yang mungkin akan terjadi pada saat pemboran berarah berlangsung, sedangkan operasinya sendiri memerlukan modal besar, organisasi yang efektif, dasar pengetahuan yang kuat, peralatan dan mesin yang mahal serta sumber daya manusia yang terampil dan bertanggungjawab. Tidak hanya itu, dalam pemboran berarah, sangat sulit mempertahankan sudut kemiringan dan sudut arah lubang bor agar tetap mengarah pada titik sasaran. Untuk itu, sejak awal harus dilakukan perencanaan yang tepat dan untuk mengetahui dimana letak bit pada suatu saat tertentu, dilakukanlah survei. Dengan adanya data survei ini, dapat ditentukan koordinat-koordinat titik survei tersebut dan akan memudahkan untuk mengarahkan kembali ke sasaran bila terjadi penyimpangan. Ada beberapa metode yang digunakan untuk merencanakan dan menghitung koordinat titik hasil survei. Dalam Bab II akan diuraikan mengenai prinsip pemboran berarah, yang tidak terlepas dari alasan dilakukan pemboran berarah, tipe-tipenya, kemiringan, pengarahan lubang bor, metode perencanaan dan analisis hasil survei. Dari semua metode analisis hasil survei, Metode Radius of Curvature bisa dikatakan adalah metode yang paling mendekati keadaan lubang sumur. Karena di dalam prakteknya, memang alatalat pembelok seperti turbo drill, dyna drill dan lain-lain dapat menghasilkan lubang dengan belokan yang kontinyu (smooth), sehingga lebih tepat apabila segmen-segmen lubang bor dianggap berupa busur suatu lingkaran. ) Hanya saja, 5 dari 6 metode ini, termasuk Metode Radius

33 of Curvature, belum memperhitungkan bahwa untuk menghindari kerusakan, alat survei tidak diletakkan di ujung bit tapi berada kira-kira ½- joint di atas bit. Metode Mercury, sebagai perbaikan Balanced Tangensial, adalah satu-satunya yang memperhitungkan letak alat survei ini. Secara logika hasilnya lebih tidak akurat jika dibandingkan kalau memperbaiki Radius of Curvature. Oleh karena itu penulis termotivasi untuk membuat rumusan baru sebagai perbaikan terhadap Metode Radius of Curvature dengan menambahkan koreksi panjang alat survei, sebagaimana Metode Mercury memperbaiki Metode Balanced Tangential. Dalam pembuatan Metode Modified Radius of Curvature ini, penulis mencari referensi dari Tugas Akhir para lulusan Teknik Perminyakan sebelumnya, untuk menganalisis secara matematis penurunan rumus yang berhubungan dengan pembuatan Modified Radius of Curvature ini, diantaranya Metode Balanced Tangential, Mercury dan Radius of Curvature, yang dibahas pada Bab III. Dan pembuatan Metode Modified Radius of Curvature sendiri dibahas pada Bab IV Pembahasan. Dengan segala keterbatasan, penulis memberikan kesimpulan dan beberapa saran pada Bab V.