Page 1 of 6

HIDRAULIKA FLUIDA PEMBORAN

1. Rheology Fluida Pemboran

1.1. Sifat Aliran.

Ada dua jenis Aliran Fluida Dalam Pipa :

1. Aliran Laminer : Suatu aliran fluida dimana aliran partikel

fluida yang bergerak pada rate yang lambat adalah teratur

dan gerakannya sejajar dengan aliran (dinding)

2. Aliran Turbulen : Suatu aliran fluida dimana fluida bergerak

dengan kecepatan yang lebih besar dan partikel-partikel

fluida bergerak pada garis-garis yang tak teratur sehingga

terdapat aliran berputar dan shear (geser) yang tidak

teratur

Untuk menentukan aliran tersebut Turbulen atau Laminer

digunakan Bilangan Reynold (Reynold Number)

Untuk aliran didalam pipa :

Re

. .928

V diN x

2 2

( / min) 17.16 ( / min)

2.448

q gal q bblV

di di

Untuk aliran di Annulus :

Re

. .928

V deN x

2 2 2 2

2 1 2 1

( / min) 17.16 ( / min)

2.448 ( ) ( )

q gal q bblV

d d d d

dimana :

= Densitas Fluida, ppg

V = Kecepatan Aliran, fps

di = inside diameter pipa, in

de = 0.816(d2-d1), equivalent diameter annulus, in

Page 2 of 6

d1 = external diameter pipa, in

d2 = Internal diameter Casing atau diameter lubang

bor, in

= Viscositas Fluida, cp

Dimana Apabila :

NRe 4000 maka Aliran Turbulen

2000 NRe 4000 maka Aliran Transisi

NRe 2000 maka Aliran Laminer

1.2. Jenis-Jenis Fluida Pemboran

Fluida pemboran 2 Jenis :

1. Fluida Newtonian : Fluida Pemboran dimana viscositasnya

hanya dipengaruhi oleh tekanan dan temperatur, misalnya

air, gas dan minyak yang encer.

Perbandingan antara Shear Stress dan Shear Rate adalah

konstan dinamakan Viscositas.

2. Fluida Non Newtonian : Fluida Pemboran dimana

perbandingan antara Shear Stress dan Shear Rate tidak

Konstan.

Jenis Fluida Non Newtonian :

1. Bingham Plastis

Fluida pemboran sebelum terjadi aliran harus ada

minimum Shear Stress yang melebihi suatu harga

minimum , yang disebut Yield Point.

2. Power Law

Page 3 of 6

2. Kecepatan Alir Pompa

Jenis Pompa Lumpur Pemboran :

1. Pompa Sentrifugal

2. Pompa Torak / Piston

Yang Sering dipakai dalam pemboran adalah type torak karena

mempunyai kelebihan dapat dilalui fluida pemboran yang

berkadar solid tinggi dan abrasif.

Kemampuan Pompa dibatasi oleh Horse Power Maximumnya :

.

1714

P QHp

dimana :

Hp = horse power yang diterima pompa dari mesin

penggerak, hp

P = Tekanan Pemompaan, Psi

Q = Kecepatan alir, gpm

Kecepatan alir maksimum dapat ditentukan :

2 20,00679 . .(2 ).Q S N D d e

dimana :

S = Panjang Stroke, inchs

N = Rotasi per Menit, rpm

d = Diameter tangkai Piston, inchs

D = Diameter Liner, inchs

e = Effesiensi Volumetrik

Page 4 of 6

3. Kecepatan Alir Fluida di Annulus

Cutting yang dihasilkan oleh bit harus dapat terangkut

kepermukaan oleh fluida pemboran supaya tidak terjadi

penumpukan cutting di dasar sumur sehingga tidak terjadi

Regrinding dan pipe sticking.

Dalam pengangkatan cutting diannulus kepermukan diperlukan

kecepatan fluida. Slip Velocity adalah kecepatan minimum yang

diperlukan untuk mengangkat cutting kepermukaan .

86.5 1c

m

Vs dc

dimana :

Vs = Kecepatan Slip, ft/menit

dc = Diameter cutting terbesar, inchs

c = Densitas Cutting, ppg

m = Densitas lumpur, ppg

Sedangkan Rate Minimumnya :

0.5

2min 85.5 1 .

1

c

m

ROPQ dc A

dpCa

dh

dimana :

Qm = Rate Minimum, gpm

ROP = Laju Penembusan, fph

Ca = Fraksi volume cutting di annulus, %

Dp = Diameter pipa, inchs

Dh = Diameter lubang bor, inchs

A = Luas Annulus, in2

Page 5 of 6

4. BIT HYDRAULIC

Konsep Hidrolika Bit tidak lain mengoptimasikan aliran lumpur

pada pahat pemboran, sedemikian rupa sehingga dapat

membantu laju penembusan (ROP). Kerja aliran atau pancaran

lumpur yang keluar dari bit menuju batuan formasi merupakan

hal pokok pada Hidrolika Bit.

Faktor-faktor yang menentukan dan mempengaruhi Hidrolika

serta disainnya adalah :

1. Ukuran dan geometri sistim sirkulasi, hal ini menyangkut

variasi diameter sumur maupun diameter peralatan dan

kemampuan peralatan pompa.

2. Sifat fisik fluida pemboran

3. Pola aliran, dimana menyangkut pola aliran laminer yang

diwajibkan pada tempat-tempat tertentu serta pola aliran

turbulen yang terpaksa diperbolehkan pada tempat-tempat

tertentu pula.

Ada 3 prinsip dalam usaha mengoptimasikan hidraulika ini, yaitu

1. Bit Hydraulic Horse Power (BHHP)

Prinsip dasarnya adalah menganggap bahwa semakin besar

daya yang disampaikan fluida terhadap batuan akan semakin

besar pula effek pembersihannya, sehingga metoda ini

berusaha untuk mengoptimumkan Horse Power (daya) yang

dipakai di Bit dari horse power pompa yang tersedia di

permukaan.

2. Bit Hydraulic Impact (BHI)

Prinsip dasarnya adalah menganggap bahwa semakin besar

impact (tumbukan sesaat) yang diterima batuan formasi dari

lumpur yang dipancarkan bit semakin besar pula effek

pembersihnya, sehingga metoda ini berusaha

mengoptimumkan impact pada bit.

Page 6 of 6

3. Jet Velocity (JV)

Prinsip dasarnya adalah menganggap bahwa semakin besar

rate yang terjadi di bit akan semakin besar pula effek

pembersihan dasar lubang, maka metoda ini berusaha untuk

mengoptimumkan rate pompa supaya rate di bit maksimum.

A. KONSEP BHHP :

Besarnya bisa tergantung kekuatan formasi, hole size dan tipe bit,

guide yang umum :

1. Soft – hard formation = 2,5 – 5 hp/in2

2. Untuk lubang ukuran besar bhhp = 30 hp/in2

3. Untuk diamond bit bhhp = 1,5 – 2,5 hp/in2

B. KONSEP BHI

Guide :

1. Soft – hard formation = 14,5 lbs/in2

C. KONSEP JV

Guide :

1. Harga rata-rata yang umum adalah : 250 ft/sec.