SISTEM TENAGA (POWER SYSTEM)

1. DASAR TEORI

Sistem tenaga dalam suatu operasi pemboran terdiri dari dua subkomponen utama, yaitu :

1.  Power suplay equipment

Tenaga yang dibutuhkan pada suatu operasi pemboran dihasilkan oleh mesin- mesin besar, yang dikenal dengan "prime mover" (penggerak utama). Tenaga yang dihasilkan tersebut digunakan untuk keperluan-keperluan sebagai berikut :

•    sirkulasi lumpur,

•    hoisting, dan

•    rotary drill string.

2. Distribution (transmission) equipment

Berfungsi untuk meneruskan atau menyalurkan tenaga dari penggerak utama, yang diperlukan untuk suatu operasi pemboran. Sistem distribusi (transmisi) yang  biasa digunakan ada dua macam,  yaitu  sistem transmisi mekanis dan sistem transmisi listrik (electric). Rig tidak akan berfungsi dengan baik bila distribusi tenaga yang diperoleh tidak mencukupi. Oleh sebab itu diusahakan tenaga yang hilang karena adanya transmisi atau distribusi tersebut dikurangi sekecil mungkin, sehingga kerja mesin akan lebih efisien.

Sistem tenaga yang dipasang pada suatu unit operasi pemboran secara prinsip harus mampu memenuhi keperluan-keperluan sebagai berikut :

•  fungsi angkat,

•  fungsi rotasi,

•  fungsi pemompaan, dan

•  fungsi penerangan.

 

a. Menghitung keperluan tenaga untuk fungsi angkat

Tenaga dari fungsi angkat dari motor  melalui transmisi, drawwork, drilling cable dan sistem takel yang terdiri dari crown block dan travelling block diteruskan ke rangkaian pipa bor.

Maka, rendemen total antara motor dan hook :

•  Conventiser         : 0,7 - 0,8

•  Transmisi            :  0,88

•  Drawwork           :  0,90

•  Takel                   : 0,87 untuk 8 kabel dan 0,85 untuk                    10 kabel sehingga, rendemen total untuk 10 kabel adalah

0,75 x 0,88 x 0,90 x 0,85 = 0,505

Tenaga untuk fungsi pengangkatan harus mampu untuk melayani pemboran sampai kedalaman limit pada kondisi ekonomis.

b. Menghitung tanpa fungsi rotasi

Tenaga untuk fungsi rotasi dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut

Pr  = C x   W

              75..............................                                               (1)

dimana,

Pr         = tenaga fungsi rotasi, pk

C          = kopel dalam kgm

W         = kecepatan sudut, rad/detik

Sehingga,  secara empiris  tenaga  untuk  fungsi rotasi dapat  dihitung  dengan menggunakan persamaan :

Pr  = 

+   L     N   P

10

          

 ....................                                (2)



dimana,

30   100   D

Pr   = tenaga rotasi, pk

L          = kedalaman sumur, m

N          = putaran rotary table, rpm

P          = beratan pada pahat (WOB), ton

D          = diameter lubang bor, inch

c. Tenaga hidrolik

Tenaga hidrolik dapat dirumuskan sebagai berikut :

Ph = Q x     p  

         450 .............................                                                 (3)

dimana,

Ph        = tenaga hidrolik, pk

Q          = debit dalam liter/menit = D2 x 19 p           = tekanan sirkulasi , kg/cm2

d. Tenaga penerangan

Dengan effisiensi 70% tenaga listrik yang diperlukan untuk berbagai keperluan seperti penerangan, pemanas,  shale shaker dan  lain-lain  biasanya berkisar antara 30-48 kw generator berkapasitas 75 kw.

2. PRIME MOVER UNIT

Hampir semua operasi pemboran menggunakan prime mover jenis internal combution unit. Penentuan jenis mesin yang akan digunakan didasarkan pada besarnya jumlah tenaga yang diperlukan yang dapat diketahui dari casing program yang telah disusun dan kedalaman sumur. Tenaga yang dihasilkan prime mover berkisar antara 500 - 5000 HP. Salah satu spesifikasi prime mover dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1

Spesifikasi Prime Mover

•    Maks. beban hook yang bekerja                                          400 tf

•    Kedalaman    pemboran    yang    direko-mendasikan

dengan drill pipe 4 1/2 in.                                                   7000 m

•    Power yang tersedia (tanpa pompa lumpur)                        3600 HP

•    Jumlah mesin yang digunakan                                              4

•    Hoisting line diameter                                                          35 mm

•    Gaya maks. pada hoisting line                                              44 tf

•    Jumlah line pada sistem pengangkatan                                 12

•    Tenaga untuk drawwork                                                     3000 HP

•    Kecepatan drawworks                                                       4 + 2 R

•    Kecepatan maks. pada pembebanan                                   0,37 m/s

Peletakan prime mover tergantung dari berbagai faktor, antara lain Sistem transmisi (distribusi) yang digunakan, dan Ruang yang tersedia.

Beberapa letak prime mover yang umum adalah sebagai berikut :

•  di bawah rig

•  di atas lantai bor

•  di samping atau di sisi rig, baik di atas tanah maupun di atas lantai bor  pada struktur yang terpisah.

•  jauh dari rig

Sedangkan jumlah mesin yang biasa digunakan adalah :

a)  Dua atau tiga, pada umumnya operasi pemboran memerlukan dua atau tiga mesin.

b)  Empat, untuk pemboran yang lebih dalam menggunakan tenaga yang lebih besar sehingga mesin yang diperlukan empat buah.

Jenis mesin yang digunakan :

a. Diesel compression engines. b. Gas (spark ignition) engines

3. SISTEM TRANSMISI (DISTRIBUSI TENAGA)

Rig dapat berfungsi dengan baik bila distribusi tenaga yang didistribusikan dapat mencukupi semua kebutuhan tenaga yang dibutuhkan. Sebagian besar tenaga yang dihasilkan didistribusikan ke drawwork, rotary table, dan mud pump. Disamping itu perlu untuk penerangan, rig instrument (driller's console,) , serta air conditioners.

Tenaga transmisi dihasilkan oleh satu atau lebih mesin harus diteruskan ke komponen utama rig yaitu hoisting, rotating dan circulation system. Sistem-sistem di atas dapat ditunjukkan pada Tabel 2.

Sistem transmisi yang digunakan untuk distribusi tenaga dalam suatu operasi pemboran ada dua jenis yaitu sistem mekanik (mechanical power transmission) dan sistem listrik (electrical power transmission).

Tabel 2

Sistem dan Komponen Operasi Pemboran

Sistem Utama	Komponen
Sistem Pengangkatan	Drawwork
Sistem Pemutar	Rotary Table
Sistem Lumpur	Mud Pump

3.1. MECHANICAL POWER TRANSMISSION

Dalam  proses  distribusi  tenaga   dengan  menggun akan  sistem  transmisi mekanik, maka tenaga yang dihasilkan oleh mesin diteruskan secara mekanis.

Proses transmisi yang terjadi adalah sebagai berikut :

•  Tenaga yang dihasilkan oleh Prime Mover harus diteruskan dan  dihubungkan bersama-sama dengan mesin-mesin yang lain untuk mendapatkan  tenaga yang

diinginkan. Hal ini dilakukan dengan hidraulic coupling (torque converter) yang dihubungkan bersama-sama.

•  Tenaga ini kemudian diteruskan melalui elaborate sproket chain linking (sistem

rantai) yang secara fisik mendistribusikan tenaga ke unit-unit yang membutuhkan tenaga. Sistem ini sekarang banyak digantikan oleh tenaga listrik.

3.2. ELECTRIC POWER TRANSMISSION

Tenaga listrik yang biasa digunakan dihasilkan dari tenaga diesel (diesel- electrik). Pada sistem transimisi dengan diesel listrik, mesin diesel digunakan tenaga listrik dari generator listrik yang di depan block. Generator menghasilkan arus listrik, yang kemudian dialirkan melalui kabel ke suatu "control unit". Dari unit pengontrol tersebut  tenaga  listrik  diteruskan  melalui kabel tambahan ke  motor  listrik  yang langsung dihubungkan ke sistem peralatan yang membutuhkan tenaga.

Keuntungan distribusi tenaga dengan menggunakan electric power transmission antara lain adalah :

•  Lebih fleksibel, terutama mengenai peletakan,

•  Tidak memerlukan rantai (sabuk) penghubung,

•  Bentuknya lebih kompak dan portable.

4. PEMBAHASAN

Dalam  melaksanakan  suatu  operasi  pemboran  sistem  putar  di  perluka n kebutuhan  tenaga  yang  tidak  sedikit,  yang  pada  umumnya  disuplay oleh  suatu penggerak utama yang disebut "prime mover". Jenis dan jumlah dari penggerak utama yang akan digunakan ditentukan berdasarkan pada besarnya jumlah tenaga yang diperlukan, yang dipengaruhi oleh casing program yang telah disusun dan kedalaman sumur.

Untuk meneruskan tenaga yang dihasilkan oleh prime mover, diperlukan suatu sistem penyalur (sistem transmisi) yang berfungsi untuk mendistribusikan tenaga tersebut. Sistem transimisi yang dikenal ada dua jenis yaitu sistem mekanik (mechanical power transmission) dan sistem listrik (electric power transmission). Pada dasarnya penggunaan mechanical power transmission maupun electric power

transmission adalah sama, yaitu untuk mendistribusikan tenaga dari pembangkit ke sistem peralatan yang membutuhkannya dalam suatu operasi pemboran. Akan tetapi electric power transmission lebih banyak diminati, karena kemudahan-kemudahan yang  ditawarkan terutama  yang  berhubungan  dengan  perawatan,  pengoperasian, peletakan serta dari dimensinya.

Perencanaan sistem tenaga, baik itu sistem pembangkit maupun sistem transmisi harus optimum, karena sistem peralatan dalam operasi pemboran tidak akan dapat  berfungsi dengan  baik  jika  tenaga  yang  diperoleh tidak  mencukupi ataupun distribusi tenaganya tidak maksimal.

5. KESIMPULAN

Beberapa kesimpulan yang dapat diambil dari uraian diatas adalah sebagai berikut :

1. Dalam suatu pemboran, prime mover unit merupakan kebutuhan yang pokok, tanpa ini pemboran tidak akan berjalan.

2. Penggunaan mesin ini ditentukan besarnya tenaga pada sumur yang didasarkan pada casing program dan kedalaman sumur.

3. Pemakaian  sistem  transmisi  listrik  (electric  power  transmission)  mempunyai beberapa keuntungan dari sistem yang lain yaitu :

•  lebih fleksibel letaknya,

•  tidak memerlukan rantai penghubung, dan

•  pada umumnya lebih kompak serta portable.

4. Sistem peralatan pemboran tidak akan dapat berfungsi dengan baik jika distribusi tenaga tidak mencukupi kebutuhan yang ada.