Casing Perencanaan [compatibility Mode]

PERENCANAAN CASING

PERENCANAAN CASING Dalam perencanaan rangkaian casing, pertimbanganpertimbanganpertimbangan yang harus di-pikirkan adalah bahwa casing yang direncanakan harus dapat menahan gayagayagaya dan tekanantekanan-tekanan yang bekerja pada rangkaian casing, supaya rangkaian casing tidak rusak : di dalam lubang. Dengan demikian rangkaian casing dapat berfungsi dengan baik. Mengingat biaya untuk rangkaian casing sangat mahal, rangkaian casing yang dipilih harus semurah mungkin. Jadi dalam perencanaan rangkaian casing, dipilih casing yang dapat menahan gayagaya-gaya dan tekanantekanan-tekanan yang bekerja pada rangkaian casing, dan semurah mungkin

Gaya--Gaya Yang diterima Gaya Casing Gaya-gaya dan tekanan yang diderita Gayacasing yang diperhitungkan dalam perencanaan casing adalah sebagai berikut : Tension Load External Pressure Internal Pressure Biaxial Stress

Tension load (gaya tarikan) yang diderita menggantung di dalam lubang sumur. Makin panjang casing maka tension load yang diderita casing yang teratas makin besar. Karena bagian dari casing yang paling menderita terhadap gaya tarikan ini adalah pada joint, maka tension load disebut juga dengan istilah joint load. Joint yang paling menderita terhadap tension load adalah joint yang teratas.

Joint load dari casing dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut : JL = L x BN ........................ (4(4-1) Dimana : JL = Joint load, lbs L = Panjang casing, ft BN = Berat nominal, Ibs/ft

Gambaran joint load yang menderita casing dapat dilihat pada gambar 3-l.

Casing mempunyai kekuatan untuk menahan joint load. Kekuatan ini disebut dengan joint strength. Joint strength casing tergantung pada : Diameter luar Berat nominal Jenis sambungan Grade Joint strength dari beberapa buah casing untuk round thread and coupling, dapat dilihat pada tabel berikut :

Table 3.1 Joint Strength Casing, Round Thread and Coupling.

Soal Berapakah Joint estrength dari casing 7”OD, 23 lb/ft, NN-80. LT&C ? Tabel 3.1 memperlihatkan joint strength dari casing untuk ukuran mulai 4 ½” OD sampai dengan 20”OD, untuk jenis, sambungan Round thread and Coupling. Joint strength dari casing untuk ukuran mulai 4 ½” OD sampai dengan 20”OD, untuk jenis sambungan Buttress Thread and Coupling dan Extreme Line dapat dilihat pada table 3.2.

Table 3.2 Joint Strength Casing, Buttress Thread and Coupling, Outside Diameter inch

Nominal Weight Lb/ft

4½

Joint Strength, 1000 lb H-40

J-55

K 5 5

C-75

N-80

C-95

P-110

V-150

10.50 11.60 13.50 15.10

203 225

2 4 9 2 7 7

288 331

304 349

325 374

385 443 509

683

5.0

11.50 13.00 15.00 18.00 20.80 24.20

252 293

3 0 9 3 5 9

375 452

396 477

424 512

503 606

685 826 847 847

5½

15.50 17.00 20.00 23.00

300 329

3 6 6 4 0 2

423 497 550

446 524 579

480 563 608

568 667 724

908 910

6 5/8

20.00 24.00 28.00 32.00

374 453

4 5 3 5 4 8

583 683 771

615 721 814

665 780 880

786 922 1040

Table 3.2 Joint Strength Casing. Buttress Thread and Coupling ( Lanjutan ). Outside Diameter inch

Nominal Weight Lb/ft

7 00

23.00 26.00 29.00 32.00 35.00 38.00

432 490

7 5/8

26.40 29.70 33.70 39.00 45.30

8 5/8

9 5/8

Joint Strength, 1000 lb H-40

J-55

K-55

C-75

N-80

C-95

P-110

V-150

522 592

557 631 707 779 833 833

588 667 746 823 876 876

836 722 808 891 920 920

853 955 1053 1096 1096

1296 1363 1363 1363

483

581

624 709 806 929

716 813 925 065

960 1093 1285

1482 1706 1932

32.00 36.00 40.00 44.00 49.00

579 654

690 780

847 947 1046 1157

895 1001 1105 1222

976 1092 1206 1334

1288 1423 1574

1925 2130

36.00 40.00 43.50 47.00 53.50 58.40 61.10 71.80

639 714

755 843

926 1016 1098 1257

979 1074 1161 1329

1047 1178 1273 1453

1388 1500 1718

2331 2519 2638 2692

659 749 8852 981

Soal. Berapakah Joint estrength dari casing 7”OD, 32 lb/ft, NN-80. BTC ? Joint strength dari casing untuk ukuran mulai 4 ½”OD sampai dengan 20”OD, untuk jenis sambungan Extreme Line dapat dilihat pada table 4.3

Table 3.3 Joint Strength Casing, untuk Extreme Line. Outside Diameter inch

Nominal Weight Lb/ft

5½

15.50 17.00 20.00 23.00

Joint Strength, 1000 lb H-40

J-55

K-55

C-75

N-80

C-95

P-110 620 654 722

339 372

429 471

471 497 549

496 523 577

521 549 606

605 648 717

637 682 755

668 716 793

6 5/8

24.00 28.00 32.00

477

605

7.00

23.00 26.00 29.00 32.00 35.00 38.00

499 506

632 641

632 641 585 761 850 917

666 675 721 801 805 965

796 852 944

699 709 757 841 940 1013

844 992 1002 1118 1207

7 5/8

26.46 29.76 33.70 39.00

553

700

700 700 766 751

737 737 806 896

774 774 846 941

922 1008 1120

8 5/8

32.00 36.00 40.00 41.00 49.00

686 688

869 871

871 941 1007 1007

917 992 1060 1060

963 1042 1113 1133

1240 1326 1326

V-150

Soal. Berapakah Joint strength dari casing 7”OD, 32 lb/ft, untuk casing extreme line ?

External Pressure External pressure adalah tekanan yang menyerang casing dari luar. Dalam perencanaan casing dianggap bahwa : External pressure adalah tekanan hydrostatik di belakang casing Kondisi yang terburuk terjadi disaat casing kosong, atau tekanan di dalam casing adalah nol

Karena external pressure dianggap adalah tekanan hydrostatik di belakang casing, external pressure yang diderita casing adalah : P ext. = 0.052 x TVD x BJ

.......

(3–2)

Dimana : P ext. = External pressure yang diderita casing, psi TVD = Panjang casing secara vertikal, ft BJ = Berat jenis lumpur dalam lubang, ppg External pressure terbesar dirasakan casing adalah di dasar lubang. Gambaran external pressure yang diderita oleh casing dapat dilihat pada garnbar 33-2.

Soal. Casing 7”OD, dipasang sampai kedalaman 10000 ft. Berat jenis lumpar di dalam lubang adalah 11.5 ppg. Berapakah external pressure yang dirasakan casing di dasar lubang ?

Kekuatan casing untuk menahan casing supaya tidak collapse disebut dengan collapse resistance. Collapse resistance casing tergantung kepada : ukuran casing berat nominal grade. Collapse resistance casing dari ukuran 4 ½”OD sampai 20”OD dapat dilihat pada table 3.4.

Tabel 3.4 Collapse Resistance Casing ( Lanjutan ) OD , Nominal inch Weight, lb/ft 5.0

5.0

11.50 13.00 15.00 18.00

Collapse Resistance, psi F-25

H-40

J-55 3060 4140 5550

1820

K-55 3060 4140 5550

C-75

N-80

C-95

P-110

V-150

6970 10000

7250 10490

8090 12010

8830 13450

10260 16860

20.80 24.20

22860 27000

5½

13.00 14.00 15.50 17.00 20.00 23.00

1660

2630

3120 4040 4910

3120 4040 4910

6.0

15.00 18.00 20.00

1540

2780

3620

36290

6070 8440 10460

6280 8830 11160

4780 5690

6930 10000 12920

7460 11080 14520

10380

13480 18390

Tabel 3.4 Collapse Resistance Casing ( Lanjutan )

OD , inch

Nominal Weight, lb/ft

Collapse Resistance, psi F-25

H-40

J-55

K-55

C-75

23.00 26.00

N-80

C-95

7180

12180

P-110

6 5/8

17.00 20.00 24.00 28.00 32.00

1370

2520

2970 4560

2879 4560

5570 7830 9830

5760 8170 10320

6290 9200 11800

6710 10140 13200

7.0

17.00 20.00 23.00 26.00 29.00

1100

2450

2270 3270 4320

2270 3270 4320

3770 5250 6760

3830 5410 7020

4150 5870 7820

6210 8510

V-150

9800

Tabel 3.4 Collapse Resistance Casing ( Lanjutan ) OD , inch

Nominal Weight, lb/ft

Collapse Resistance, psi F-25

H-40

J-55

K-55

32.00 35.00 38.00 7 5/8

20.00 24.00 26.40 29.70 33.70 39.00 45.30

1100

2040

2890

2890

8 5/8

24.00 28.00 32.00 36.00 40.00 44.00 49.00

950

1640 2210

1370 2530 3450

1970 1530 3450

C-75

N-80

C-95

P-110

V-150

8230 9710 10680

8600 10180 11390

9730 11640 13420

10760 13010 15110

13020 16230 19240

3280 4670 6320 8430

3400 4790 6560 8810

3710 5120 7260 9980

5340 7850 11060

8860 13450 19680

4100 5520 6950 8570

4360 6010 7730 9690

6380 8400 10720

9640 12950

4020 5350 6680 8200

Tabel 3.4 Collapse Resistance Casing ( Lanjutan ) OD inch

,

Nominal Weight, lb/ft

Collapse Resistance, psi F-25

16 5/8

87.50

20.00

94.00 106.50 133.00

630

410

H-40

J-55

630

630

520

520 770 1500

K-55

C-75

N-80

C-95

520 770 1500

* Halliburton Cementing Table, l981 Makin Besar ukuran casing, collapse resistance makin keciI.

Soal. Berapakah collapse resistance casing 7”OD, 26 lb/ft J-55 ?

P-110

V-150

Internal Pressure Internal pressure adalah tekanan yang menyerang casing dari dalam casing , Dalam perencanaan casing dianggap bahwa internal pressure adalah tekanan formasi yang berasal dari trayek casing berikutnya, disaat terjadi blow out. Gambaran internal pressure yang diderita oleh casing dapat dilihat pada gambar 33-3. Kekuatan yang dipunyai casing untuk menahan internal pressure disebut dengan Internal Yield Pressure, yang diberi notasi Pi.

Internal yield pressure casing tergantung kepada : Out side diameter Berat nominal Grade casing Internal yield pressure casing dapat dilihat pada table 33-5.

Collapse resistance casing yang tercantum pada tabel 33-4. akan berkurang harganya kalau menerima beban tarikan. Disaat rangkaian casing masih menggantung, sebelum casing disemen, casing dalam kondisi menerima tarikan oleh berat casing itu sendiri. Oleh sebab itu collapse resistance casing di suatu titik di dalarn lubang harus dikoreksi. Collapse resistance casing di suatu titik di dalam lubang tergantung kepada : Berat casing yang menguntungkan Collapse resistance yang tertera pada tabel 3.4 Konstanta koreksi yang tertera pada tabel 33-6

Gambaran rangkaian casing saat kondisi menggantung di dalam lubang dapat dilihat pada gambar berikut :

Persamaan untuk mencari collapse resistance casing di suatu titik di dalam lubang adalah :

Dimana : PC = Collapse resistance yang tertera pada tabel 44-3, psi PCc = Collapse resistance casing di suatu titik di dalam lubang, psi K = Konstanta koreksi yang tertera pada tabel 33-6, lb W = Berat casing yang menggantung, lb

Berat casing yang menggantung adalah: W = BN x L (3–4) Dimana W : Berat casing yang menggantung,lb BN : Berat casing yang menggantung Soa1. Casing 7”OD, 26 lb/ft, N-80 dipasang sampai kedalaman 10000 fl Berapakah collapse resistance casing: a. pada kedalaman 7000 ft ? b. di dasar lubang ?.

Tabel 3.5. internal Yield Pressure Casing OD , inch

Nominal Weight, lb/ft

Internal Yield Pressure, psi F-25

H-40

J-55

3190

4380 4790 5350

4½

9.50 10.50 11.60 13.50 15.10

1990

5.0

11.50 13.00 15.00 18.00 20.80 24.20

1930

5½

13.00 14.00 15.50 17.00 20.00

1810

3110

K-55

C-75

N-80

C-95

P-110

V-150

4380 4790 5350

7290 8460

7780 9020

9240 10710

10690 12410 14420

18360

4240 4870 5700

4240 4870 5700

7770 9500

8290 10140

9840 11770

11400 13620

15540 18580 18580 18580

4270 4810 5320

4270 4810 5320

7250 8610

7740 8990

9190 10680

10640 12860

16860

Soal. Berapakah Collapse resistance dan Internal yield dari casing 7”OD, 32 lb/ft N-80 ?

Tabel 3.6 Konstanta Koreksi Terhadap Beban Tarikan (K) Outside Diameter inch

Berat Nominal, lb/ft

Konstanta Koreksi Terhadap Beban Tarikan (K), 1000 lb H-40

J-55

K-55

N-80

P-110

430 490 569

430 490 569

744 897

1076 1298

403

524 587 645

524 587 645

844 991 1127

1221 1434 1631

18.00 20.00 23.00 26.00

517

672

672

879 982 1141

1030 1867

20.00 24.00 28.00 32.00

573

745 902

902

1179 1383 1560

1707 2001 2258

5.00

11.50 13.00 15.00 18.00

5½

14.00 15.50 17.00 20.00 23.00

6.0

6 5/8

Tabel 3.6 Konstanta Koreksi Terhadap Beban Tarikan (K) Outside Diameter inch 7.0

7 5/8

8 5/8

Berat Nominal, lb/ft

Konstanta Koreksi Terhadap Beban Tarikan (K), 1000 lb K-55

H-40

J-55

N-80

17.00 20.00 23.00 26.00 29.00 32.00 35.00 38.00

941 575

747 865 981

747 981

24.00 26.40 29.70 33.70 39.00

690

977

977

1278 1452 1652 1903

28.00 32.00 36.00 40.00 44.00 49.00

795 915

901 1189 1344

901 1189 1344

1757 1968 2170 2040

1132 1283 1436 1584 1729 1863

P-110 1857 2078 2292 1503 2696

2101 2391 2753

2843 3140 3473

Soal. Berapakah konstanta K untuk casing 7”OD, 26 Ib/ft, N-80 ?

Perencanaan Casing. Casing. Sebagaimana telah diuraikan pada halamanhalamanhalaman sebelumnya di dalam lubang rangkaian casing menerima gayagaya-gaya dan tekanantekanantekanan. Kalau gayagaya-gaya dari tekanantekanan-tekanan yang menyerang casing melebihi kekuatannya, maka casing akan rusak. KerusakanKerusakan-kerusakan casing tersebut adalah sebagai berikut : Casing putus Casing collapse Casing bursting

Untuk itu kita harus merencanakan casing untuk menghadapi gayagaya-gaya dan tekanan-tekanan tersebut. GayaGaya-gaya dan tekanan--tekanan tersebut adalah : tekanan - external pressure - internal pressure - joint load Selanjutnya dipilih casing yang mempunyai kekuatankekuatan-kekuatan yang lebih besar dari gayagaya-gaya atau tekanan tekanan-tekanan yang_menyerang casing.

Perencanaan Casing Menghadapi External Pressure. Agar casing tidak mengalami collapse, casing yang dipilih harus mempunyai collapse resistance yang lebih besar dari external pressure. Gambaran casing collapse dapat dilihat pada gambar 3.5. Dengan kata lain casing yang dipasang harus mempunyai collapse resistance minimum sebesar : Pc min = 0.052 x Bj x L x Nc (3.5) Dimana : Pc min: collapse resistance minimum, psi BJ : berat jenis lumpur di dalam lubang, ppg L : Panjang casing yang dipasang, ft Nc : design factor agar casing tidak collapce, yang harganya berkisar antara 1.0 s/d 1.25.

Karena external pressure dianggap sama dengan tekanan hidrostatis lumpur di belakang rangkaian casing, maka external pressure yang terbesar diderita casing adalah di dasar lubang, sehingga kemungkinan casing collapse terbesar di dasar lubang. Soal. Casing 7”OD direncanakan dipasang sampai kedalaman 10000 ft. Berat jenis lumpur di dalam lubang 11 ppg. Design factor untuk melawan external pressure adalah 1.2. Casing apakah yang saudara pasang?

Perencanaan Casing, Menghadapi Internal Pressure.

Casing akan mengalami bursting atau pecah apabila internal pressure yang bekerja pada casing melebihi internal yield pressure. Gambaran casing mengalami bursting dapat dilihat pada gambar 3.6.

Agar casing tidak mengalami bursting, casing yang dipilih harus mempunyai internal yield pressure yang lebih besar dari internal pressure. Dengan kata lain casing yang dipasang harus mempunyai internal yield pressure minimum sebesar : Pi min = Pf x Ni (3 (3--6) Dimana : Pi min : internal yield pressure minimum, psi Pf : tekanan formasi terbesar pada trayek casing selanjutnya yang mungkin menyebabkan kick, psi Ni : design factor agar casing tidak bursting, yang harganya berkisar antara 1.0 s/d 1.125.

Soal. Casing 7”OD, direncanakan dipasang sampai 10000 ft Berat jenis lumpur di dalam lubang 11 ppg. Design factor untuk melawan external pressure adalah 1.2. Pada kedalaman 1200 ft diperkirakan tekanan formasi adalah 6500 psi Design factor untuk melawan internal pressure adalah 1.1. ., Casing apa saja yang dapat menahan internal pressure supaya casing tidak pecah ?

Perencanaan Casing Menghadapi Joint Load. Casing akan putus atau parted apabila joint load yang bekerja pada casing melebihi internal joint strengthnya. Gambaran casing mengalami putus dapat dilihat pada gambar 3.7.

Agar casing tidak putus, casing yang dipilih harus mempunyai joint strength yang lebih besar dari joint load. Dengan kata lain casing yang dipasang harus mempunyai joint strength minimum sebesar : Fj min = L x BN x Nj ........ (3 (3--7) Dimana Fj min : joint strength minimum, lb BN : berat nominal casing, lb/ft NJ : design factor agar casing tidak putus, yang harganya berkisar antara 1.6 s/d 2.0.

Soal. Casing 7”UD, 32 lb/ft, NN-80, LT&C, direncanakan dipasang sampai 10100 ft. Design factor terhadap joint load adalah 1.7. Apakah casing tersebut sanggup dipasang sampai ke permukaan ?

Perencanaan Combination Casing String.

Combination. casing adalah rangkaian casing yang terdiri dari lebih satu section. Satu section maksudnya rangkaian casing yang terdiri dari satu spesifikasi.

Gambaran dari combination casing string dapat dilihat pada gambar 3.8

Pada gambar 3.8.I combination casing string terdiri dari tiga section, section bawah ( section 1 ) adalah NN-80, 29 #, section tengah ( section 2 ) adalah NN-80, 26 #, dan section atas ( section 3 ) adalah NN-80, 29 #. Pada kombinasi ini setiap section gradenya sama, dan section 2 berat nominalnya berbeda. Pada gambar 3.8.II combination casing string terdiri dari tiga section, section bawah ( section 1 ) adalah NN-80, 23 #, section tengah ( section 2 ) adalah JJ-55, 23 #, dan section atas ( section 3 ) adalah NN-80, 23 #. Pada kombinasi ini setiap section berat nominalnya sama, dan section 2 gradenya berbeda.

Tujuan dari membuat combination casing string adalah untuk mengurangi biaya casing. External pressure yang terbesar berada di dasar lubang, dan makin keatas makin kecil. Sehingga casing section yang terbawah dipasang yang mempunyai collapse resistance yang terkuat yang dapat menahan external pressure supaya casing tidak collapse. Di atasnya sebagai section 2 dipasang casing yang mempunyai collapse resistance lebih kurang.

Terlihat pada gambar 4.8.I bahwa section 1 adalah NN-80, 29 #., dan section 2 adalah N N--80, 26 #. Casing NN-80, 29 # mempunyai collapse resistance lebih besar dari N-80, 26 #, dan harganya lebih mahal. Section 1 dibuat sependek mungkin, dan section 2 dibuat sepanjang mungkin. Begitu juga dengan combination casing string yang diperlihatkan pada gambar 4.8.II. section 1 adalah NN-80, 23 #., dan section 2 adalah JJ--55, 23 #. Casing NN-80, 23 # mempuuiyai collapse resistance lebih besar dari JJ-55, 23 #, dan harganya lebih mahal. Section 1 dibuat sependek mungkin, dan section 2 dibuat sepanjang mungkin.

Joint load yang terbesar pada rangkaian casing berada di permukaan, dan makin ke bawah makin kecil. Sehingga casing section yang teratas dipasang yang mempunyai Joint strength yang terkuat yang dapat menahan joint load supaya casing tidak putus. Umumnya casing section teratas sama dengan section yang terbawah. Terlihat pada gambar 3.8.I bahwa section yang teratas ( section 1 ) sama dengan section yang terbawah ( section 3 ) adalah NN-80, 29 #, Begitu juga dengan combination casing string yang diperlihatkan pada gambar 3.8.II. section 3 adalah NN-80, 23 #.

Prinsip dari perencanaan combination casing string adalah : Casing yang dipasang harus dapat menahan semua gayagaya-gaya dan tekanantekanan-tekanan yang menyerang casing supaya casing tidak rusak Casing yang dipasang harus semurah mungkin Perencanaan combination casing string ada beberapa cara, yaitu secara analitis dan secara grafis

Perencanaan Combination Casing String Secara Analitis Perencanaan combination casing string secara analitis ada dua metoda, yang mana kedua metoda ini menggunakan trial and error.

Langkah-langkah perhitungan dalam perencanaan Langkahadalah sebagai berikut : A. Menentukan casing untuk section 1. Untuk menentukan casing untuk section 1, dihitung harga collapse resistance minimum untuk section 1 menggunakan persamaan 3.5 Pcl min

= 0.052 x Bj x LS1 x Nc

Dimana Pcl min : collapse resistance minimiun untuk section l, psi Bj : Berat jenis lumpur di dalam lubang, ppg LS1 : Setting depth section 1,ft Nc : Design factor untuk menghadapi external pressure. Pilih casing yang mempunyai collapse resistance yang sedikit lebih besar dari Pc min. Gunakan table 3.4.

B. Menentukan Casing yang dikombinasikan. Untuk menentukan casingcasing-casing yang dapat dikombinasikan dihitung internal yield minimum berdasarkan persamaan 3.6 Pi min = Pf x Ni Dimana Pi min : internal yield pressre minimum, psi Pf : tekanan formasi pada trayek pemboran selanjutnya yang mungkin menyebabkan blowout, psi Ni : Design factor untuk menghadapi internal pressure. Casing – casing yang dapat dikombinasikan adalah casing – casing yang mempunyai internal yield pressure yang lebih besar dari internal yield pressure minimum.

C.Tabelkan collapse resistance, dan joint strength dari CasingCasing-casing yang dapat dikombinasikan.

D.Menentukan panjang section 1. Untuk menentukan panjang section 1, pilih casing untuk section 2 yang mempunyai collapse resistance lebih lemah dari section 1, kemudian tentukan settingth depth section 2 dengan cara trial and error atau coba – coba.

Anggapan-pertama Anggapan.* Setting depth section 2 adalah

Dimana LS 2 : Setting depth section 2 Pc2 : Collapse resistance casing section 2 yang diambil dari table 3.4 BJ : Berat jenis lumpur di dalam lubang Nc : Design factor terhadap external pressure

•

Panjang section 1 adalah : L1 = LS1 - LS2 ………. (3(3-9)

Dimana: L1 : Panjang section 1 LS 1 : Setting depth section 1 LS 2 : Setting depth section 2

Gambaran rangkaian setelah dihitung setting depth section 2 adalah seperti gambar 3.9.

Section 1

* Berat section 1 W1 = L1 x BN1 …….. (3.10) Dimana : L 1 : Panjang section 1, ft BN 1: Berat nominal casing section 1, lb/ft * Collapse resistance casing section 2 pada LS 2 Collapse resistance dihitung berdasarkan persamaan 3.11 sebagai berikut :

selesai