MATERI TENTANG PENGEBORAN (PERTAMBANGAN)

Drilling, Pemboran

 

Pemboran dapat dilakukan untuk bermacam-macam tujuan :

Penempatan bahan peledak; pemercontohan (merupakan metoda sampling utama dalam eksplorasi); dalam tahap development : penirisan, test fondasi dan lain-lain; dan dalam tahap eksplotasi untuk penempatan baut batuan & kabel batuan (dalam batubara pemboran lebih banyak dibuat untuk pemasangan baut batuan - bolting daripada untuk peledakan). Jika dihubungkan dengan peledakan, penggunaan terbesar adalah sebagai pemboran produksi.

Komponen Operasi dari Sistem Pemboran

Ada 4 komponen fungsional utama. Fungsi ini dihubungkan dengan penggunaan energi oleh sistem pemboran di dalam melawan batuan dengan cara sebagai berikut :

• Mesin bor, sumber energi adalah penggerak utama, mengkonversikan energi dari bentuk asal (fluida, elektrik, pnuematik, atau penggerak mesin combustion) ke energi mekanik untuk mengfungsikan sistem.

• Batang bor (rod) mengtransmisikan energi dari penggerak utama ke mata bor (bit).

• Mata bor (bit) adalah pengguna energi didalam sistem, menyerang batuan secara makanik untuk melakukan penetrasi.

• Sirkulasi fluida untuk membersihkan lubang bor, mengontrol debu,mendinginkan bit dan kadang-kadang mengstabilkan lubang bor.

Ketiga komponen pertama adalah komponen fisik yang mengontrol proses penetrasi, sedangkan komponen keempat adalah mendukung penetrasi melalui pengangkatan cuttings. Mekanisme penetrasi, dapat dikategorikan kedalam 2 golongan secara mekanik yaitu rotasi dan tumbukan (percussion) atau selanjutnya kombinasi keduanya.

Faktor-faktor yang mempengaruhi unjuk kerja pemboran :

1. Variabel operasi, mempengaruhi keempat komponen sistem pemboran (drill, rod, bit dan fluid). Variabel dapat dikontrol pada umumnya dan mencakup dua kategori dari faktor-faktor kekuatan pemboran :

(a) tenaga pemboran, energi semburan dan frekuensi, kecepatan putar, daya dorong dan rancangan batang bor dan

(b) sifat-sifat fluida dan laju alirnya.

2. Faktor-faktor lubang bor, meliputi : ukuran, panjang, inklinasi lubang bor; tergantung pada persyaratan dari luar, jad i merupakan variabel bebas. Lubang bor di tambang terbuka pada umumnya 15 - 45 cm (6-18 inch). Sebagai perbandingan, untuk tambang bawah tanah 4-17,5

cm (1,5-7 in.).

3. Faktor-faktor batuan, faktor bebas yang terdiri dari : sifat-sifat batuan, kondisi geologi, keadaan tegangan yang bekerja pada lubang bor yang sering disebut sebagai drillability factors yang menentukan drilling strength dari batuan (kekuatan batuan untuk bertahan terhadap penetrasi) dan membat asi unjuk kerja pemboran.

4. Faktor-faktor pelayanan, yang terdiri dari pekerja dan supervisi, ketersediaan tenaga, tempat kerja, cuaca dan lain-lain, juga merupakan faktor bebas.

Parameter Performansi (Unjuk Kerja)

Untuk memilih dan mengevaluasi sistem pemboran yang optimal, ada 4 parameter yang harus diukur at au dipe rkirakan,yaitu :

1. Energi proses dan konsumsi daya (power)

2. Laju penetrasi

3. Lama penggunaan bit (umur)

4. Biaya (biaya kepemilikan + biaya operasi)

Pemilihan Alat Bor

Pemilihan suatu alat produksi haruslah melalui suatu prosedur yang telah didefinisikan dengan baik. Hal ini merupakan persoalan rancangan rekayasa yang sebenarnya (true engineering design) yang memerlukan suatu pertimbangan harga. Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut :

1. Mendeterminasi dan menentukan spesifikasi kondisi-kondisi dimana alat bor akan digunakan, seperti faktor-faktor yang berhubungan dengan pekerjaan (pekerja, lokasi, cuaca dan lain-lain) dengan konsiderasi keselamatan kerja.

2. Menetapkan tujuan untuk fase pemecahan batuan dari siklus operasi produksi kedalam tonase, fragmentasi, throw, vibrasi dan lain-lain (mempertimbangkan batasan pemuatan dan pengangkutan, stabilitas kemiringan lereng, kapasitas crusher, kuota produksi, geometri pit,

dll) .

3. Atas dasar pada persyaratan peledakan, merancang pola lubang bor (ukuran dan kedalaman lubang ledak, kemiringan, burden dan spasi).

4. Menentukan faktor drillability untuk jenis batuan yang diantisipasi, mengindentifikasikan metoda pemboran yang mendekati kelayakan .

5. Men-spesifikasikan variabel operasi untuk tiap sistem dibawah pengamatan, meliputi : mesin bor, batang bor, mata bor dan sirkulasi fluida.

6. Memperhitungkan parameter unjuk kerja, termasuk ketersediaan alat, biaya dan perbandingan. Mengamati sumber tenaga dan memilih spesifikasi. Item biaya yang besar adalah mata bor, depresiasi alat bor, tenaga kerja, pemeliharaan, energi dan fluida. Umur bit dan biaya merupakan hal yang kritis namun sulit untuk diproyeksikan.

7. Memilih sistem pemboran yang memuaskan semua persyaratan biaya keseluruhan yang rendah dan memperhatikan keselamatan kerja.

Pemotongan (Cutting)

Jika pemotongan merupakan bagian integral dari siklus produksi, hal itu dilakukan dengan mesin yang dirancang sesuai dengan karakteristik batuan/mineral yang diinginkan. Pada saat ini, pemotongan (cutting) dilakukan pada dua aplikasi utama, yaitu :

1. Batubara dan mineral non-metal yang lebih lunak (tambang bawah tanah); jenisnya : Chain cutting machine, shortwall (fixed bar) atau universal (movable-bar).

2. Batuan dimensi (tambang terbuka)

a. Channeling machine, percussion atau flame jet

b. Saw, wire, atau rotary

Tujuan dari kegiatan cutting adalah menghasilkan “kerf” yang dapat mengurangi atau menge liminir peledakan. Aksi penetrasi dasar dalam pemotongan batuan atau batubara sama dengan pemboran.

Penggalian Mekanik (Mechanical Excavating)

Aplikasi penggalian secara mekanis pada tambang terbuka a.l.:

1. Penggaru (Ripper) Tanah yang sangat kompak, batubara, atau batuan yang lunak

atau telah mengalami pelapukan.

2. Bucket Wheel Excavator (BWE) & cutting-head excavators

Tanah dan batubara.

3. Auger and highw all miners

Batubara

4. Mesin Gali Mangkuk mekanis (MGM - Mechanical dredges)

Endapan aluvial/placer, koral dan tanah (di bawah air). Sebagai perbandingan, penggalian secara mekanis pada tambang bawah tanah dilakukan sebagai berikut :

1. Continous miner dan longwall shearer Batubara atau batuan non-logam yang lunak

2. Boom-type miner (roadheader) dan Tunnel-boring, raise -boring, serta shaft-sinking machine Batuan lunak sampai sedang-keras.

PEMUATAN DAN PENGGALIAN

Penanganan Material (Material Handling)

Semua satuan operasi yang terlihat dalam penggalian atau pemindahan tanah/batuan selama penambangan disebut penanganan material (material handling). Pada siklus operasi, dua operasi utama adalah pemuatan dan transportasi, dan jika transportasi vertikal diperlukan, kerekan (hoisting) akan menjadi operasi opsi ketiga. Penanganan material pada tambang mekanisasi modern berpusat pada peralatan. Skala peralatan pada tambang terbuka semakin bertambah besar. Batas atas ukuran truk meningkat menjadi 300 ton, 170 m3 untuk drag line , 140 m3 untuk shovel dan 8400 m3 untuk bucket wheel excavator.

Pemilihan Alat

Secara garis besar, ada empat faktor yang pemilihan alat ekskavasi (P fileider, 1973 a, Martinetal, 1982 dalam Hartman, 1987), yaitu :

1. Faktor performansi (unjuk kerja)

Faktor ini berhubungan langsung dengan produktifitas mesin, dan meliputi : kecepatan putar, tenaga yang tersedia, jarak penggalian, kapasitas bucket, kecepatan tempuh, dan reliabilitas.

2. Faktor desain

Mencakup kecakapan pekerja, teknologi yang digunakan, jenis pengawasan dan tenaga (power) yang tersedia.

3. Faktor penunjang (Support)

4. Faktor biaya

Pengangkutan

Material dalam jumlah besar dalam industri pertambangan ditransport dengan haulage (pemindahan ke arah horizontal) dan hoisting (pemindahan vertikal).

Sistem Pemboran

15 02 2013

I. 1. Sistem Tenaga ( Power System )

Terdiri dari power supply equipments, yang dihasilkan oleh mesin – mesin besar yang dikenal dengan nama prime mover dan distribution equipments. Berfungsi untuk mendukung jalannya kegiatan pengeboran. Penggunaan prime mover ditentukan oleh besarnya tenaga pada sumur yang didasarkan pada casing program dan kedalaman sumur.

 

Gambar I.1.  Prime mover.

I. 2. Sistem Angkat ( Hoisting System )

Fungsi utama dari sistem ini adalah memberikan ruang kerja yang cukup untuk pengangkatan dan penurunan rangkaian pipa bor dan peralatan lainnya. Sistem angkat terdiri dari dua bagian utama, yaitu :

I. 2. 1. Supporting Structure ( Rig )

Merupakan konstruksi menara yang ditempatkan di atas titik bor. Fungsi utamanya sebagai penyangga peralatan – peralatan pengeboran dan memberi ruang yang cukup untuk operasi pengeboran. Terdiri dari:

Drilling tower berfungsi untuk mendapatkan ruang vertikal yang cukup untuk menaikkan dan menurunkan rangkaian pipa bor dan casing ke dalam lubang bor selama operasi pengeboran berlangsung.

Substructure adalah konstruksi kerangka baja sebagai platform yang dipasang langsung diatas titik bor. Tinggi substructure ditentukan oleh jenis rig dan ketinggian blow out preventer (BOP) stack.

Rig floor ditempatkan diatas substructure. Berfungsi untuk menampung peralatan – peralatan pemboran yang kecil, tempat berdirinya menara, mendudukkan drawwork, tempat kerja driller, dan rotary helper.

Gambar I.2. Supporting Structure.

I. 2. 2. Hoisting Equipments

Terdiri dari :

Drawwork

Merupakan otak dari unit pengeboran, dimana seorang driller melakukan dan mengatur operasi pengeboran. Drawwork biasanya dihubungkan dengan prime mover dan diletakkan didekat meja putar.

Overhead Tools

Merupakan rangkaian sekumpulan peralatan yang terdiri dari crown block, traveling block, hook, dan elevator

Gambar I.3. Drawwork.

I. 3. Sistem Putar ( Rotary System )

Fungsi utamanya adalah untuk memutar rangkaian pipa bor. Terdiri dari :

II. 3. 1. Rotary Table

Dipasang pada lantai bor dengan posisi tegak lurus traveling block, bagian tengahnya terdapat lubang tempat master bushing dipasang.

II. 3. 2. Top Drive

Adalah peralatan yang digunakan untuk memutar pipa pengeboran. Terdiri dari beberapa bagian, antara lain: main motor, rotating head, gir, link, elevator, dll.

II. 3. 3. Swivel

Ujung teratas rangkaian pipa bor. Berfungsi untuk memberikan kebebasan pada pipa bor untuk berputar, memberikan perpaduan gerak vertikal dengan gerak berputar dapat bekerja bersama – sama, terangkai bersama dengan top drive.

II. 3. 4. Drill Pipe, Drill Collar, Bit

Drill pipe (DP) merupakan rangkaian pipa bor terpanjang (jumlah paling banyak dalam satu rangkaian pipa bor). Drill Collar (DC) berbentuk seperti drill pipe tetapi diameter dalamnya lebih kecil dan diameter luarnya sama dengan diameter luar DP. Sehingga dinding DC lebih tebal dari DP yang berfungsi sebagai pemberat. Bit merupakan ujung dari rangkaian pipa bor yang langsung menyentuh formasi dengan fungsi menghancurkan dan menembus formasi.

Gambar I.4. Rangkaian sistem putar.

I. 4. Sistem Sirkulasi ( Circulation System )

Tersusun oleh empat sub komponen utama, yaitu :

I. 4. 1. Drilling Fluid ( Lumpur Pengeboran )

Lumpur pengeboran pada mulanya berfungsi sebagai pembawa cutting dari dasar lubang bor ke permukaan. Lumpur pengeboran mempunyai fungsi penting dalam operasi pengeboran, antara lain :

Mengangkat cutting ke permukaan

Mengontrol tekanan formasi

Mendinginkan dan melumasi bit dan drill string

Memberi dinding pada lubang bor dengan mud cake

Menahan cutting saat sirkulasi dihentikan

Mengurangi sebagian berat rangkaian pipa bor

Mendapatkan informasi (mud logging, sample log)

I. 4. 2. Preparation Area

Ditempatkan pada tempat dimulainya sirkulasi lumpur, yaitu di dekat pompa lumpur, terdiri dari peralatan – peralatan yang diatur untuk memberikan fasilitas persiapan atau treatment lumpur bor yang meliputi mud house, steel mud pits, mixing hopper, chemical mixing barrel, water tanks, dan reserve pit.

I. 4. 3. Circulating Equipment

Berfungsi mengalirkan lumpur dari mud pit ke rangkaian pipa bor dan naik ke annulus membawa serbuk bor ke permukaan menuju ke solid control equipments, sebelum kembali ke mud pits untuk disirkulasikan kembali. Peralatannya terdiri dari mud pit, mud pump, pump discharge and return line, stand pipe, dan rotary hose.

I. 4. 4. Solid Control Equipment

Ditempatkan didekat rig. Terdiri dari peralatan – peralatan khusus yang digunakan untuk clean up lumpur bor setelah keluar dari lubang bor. Fungsi utamanya adalah memisahkan lumpur dari cutting dan gas yang terikut. Diantaranya adalah: shale shaker, degasser, desander dan desilter.

Gambar I.5. Solid Control Equipment.

I. 5. Sistem Pencegahan Semburan Liar (Blow Out Preventer System)

Semburan liar (blow out) adalah peristiwa mengalirnya fluida formasi dari dalam sumur secara tidak terkendali. Kejadian ini didahului dengan masuknya fluida formasi ke dalam lubang bor (well kick). Peralatan pencegah semburan liar ditempatkan pada kepala casing dibawah rotary table pada lantai bor. Komponen – komponen Blow Out Preventer (BOP) system terdiri dari :

I. 5. 1. BOP Stack

BOP stack (peralatan dengan valve bertekanan tinggi yang didesain untuk menahan tekanan lubang bor bila terjadi kick) meliputi :

Annular Preventer

Ditempatkan paling atas dari susunan BOP stack. Berisi rubber packing element yang dapat menutup annulus baik lubang dalam keadaan kosong atau ada rangkaian bor.

Pipe Ram Preventer

Menutup lubang bor pada waktu rangkaian pipa bor berada pada lubang. Pipe ram preventer memiliki tiga jenis yang berbeda, yaitu :

a. Pipe Ram (menutup sumur jika ada pipa ukuran tertentu).

b. Blind Ram (menutup sumur jika tidak ada pipa didalamnya).

c. Shear Ram (menutup sumur apabila terjadi kick dengan memotong pipa yang ada di dalamnya).

I. 5. 2. Accumulator

Ditempatkan pada jarak sekitar seratus meter dari rig, bekerja pada BOP stack dengan high pressure hydraulis. Pada saat terjadi kick, crew dapat dengan cepat menutup blow out preventer dengan menghidupkan kontrol pada accumulator atau remote pada panel yang terletak di lantai bor. Unit ini dijalankan pada saat crew sudah meninggalkan lantai bor.

I. 5. 3. Supporting System

Selain kedua hal diatas, terdapat supporting system untuk blow out, yaitu :

Choke Manifold

Bekerja pada BOP stack dengan high pressure line disebut choke line. Membantu menjaga back pressure dalam lubang bor untuk mencegah terjadinya intrusi fluida formasi.

Kill Line

Bekerja dengan BOP stack, lumpur berat dipompakan melalui kill line kedalam lumpur bor sampai tekanan hidrostatik lumpur dapat mengimbangi formasi.