PERALATAN VITAL PENGEBORAN: BLOW OUT PREVENTER (BOP)
Bekerja di bidang pengeboran minyak dan gas bumi berarti bekerja di lingkungan bahaya yang tinggi. Selain bekerja dengan bahan yang mudah meledak, pekerja juga memiliki potensi terpapar gas beracun dan bahaya lain dari peralatan berat yang dioperasikan.
Termasuk dalam proses pengeboran. Entah karena penggunaan alat-alat berat, gas beracun yang keluar dari perut bumi, atau ledakan/semburan lumpur dari sumur bor yang tiba-tiba. Maka, segala tindakan pencegahan harus disipakan dengan baik. Kali ini, kita akan membahas mengenai peralatan pencegahan ledakan sumur yang dikenal dengan Blow Out Preventer (BOP).
 |
| Blow Out Preventer |
A. Apakah Blow Out Preventer (BOP)?
Blow out preventer dapat dikatakan sebagai valve khusus dalam ukuran besar dilengkapi dengan kemampuan mekanis untuk memonitor, mengendalikan, dan menyegel sumur gas dan minyak untuk mencegah ledakan atau semburan yang tak terkendali dari minyak mentah dan/atau gas alam dari dalam sumur. Biasanya peralatan ini dipasang secara redundant.
BOP dikembangkan untuk mengatasi tekanan ekstrim dan aliran yang tak terkendali yang keluar dari dalam sumur selama proses pengeboran. Tekanan dan aliran yang tak terkendali dari dalam sumur sering disebut juga "KICK". Kick berpotensi menyebabkan katastropik akibat ledakannya. Selain untuk memonitor dan mengendalikan tekanan dan aliran dalam sumur, BOP juga dimaksudkan untuk mencegah tubing, peralatan dan drilling fluid tersembur keluar saat ada potensi ledakan dari dalam sumur. BOP sangat kritikal untuk keselamatan kru, rig, dan lingkungan. Dengan kemampuannya untuk memonitor dan memelihara integritas sumur, BOP memberikan pengamanan dari kegagalan untuk sistem yang melibatkan alat ini.
Beberapa sebab terjadinya "kick" antara lain:
1. Berat lumpur bor yang kurang memadai
2. Kegagalan membuat sumur bor selalu penuh lumpur
3. Adanya kondisi swabbing
4. Kerusakan lumpur oleh gas atau air
Beberapa sebab terjadinya "kick" antara lain:
1. Berat lumpur bor yang kurang memadai
2. Kegagalan membuat sumur bor selalu penuh lumpur
3. Adanya kondisi swabbing
4. Kerusakan lumpur oleh gas atau air
Sebelum terjadi kick atau semburan liar, ada beberapa tanda yang dapat dideteksi sehingga dapat dilakukan tindakan pencegahan sebelum terjadi katastropik. Berikut adalah tanda ketika sumur mengalami kick:
1. Bertambahnya volume fluida di permukaan
2. Kenaikan rate of penetration yang mendadak
3. Turunnya tekanan pompa lumpur
4. Berkurangnya berat rangkaian pipa bor
1. Bertambahnya volume fluida di permukaan
2. Kenaikan rate of penetration yang mendadak
3. Turunnya tekanan pompa lumpur
4. Berkurangnya berat rangkaian pipa bor
B. Sejarah Blow Out Preventer
Cameron ram-type blow out preventer adalah BOP pertama yang sukses digunakan dalam pengeboran minyak dan gas bumi. BOP pertama dikembangkan oleh James S. Abercrombie dan Harry S. Cameron pada tahun 1922.
Sejarah pengembangan BOP pertama kali didasari oleh ledakan dari Lucas well. Saat melakukan pengeboran sumur minyak dan gas, bagian bibir sumur dilapisi oleh conductor casing. Setelah casing terpasang, drill string diturunkan melalui casing dan mulai melakukan pengeboran. Daerah/ruang annular diantara drill stem dan casing diisi dengan drilling mud yang memberikan tekanan hidrostatik yang menahan fluida dari formasi sehingga tidak menyembur keluar sumur.
Masalah akan muncul bila tekanan fluida dalam formasi lebih besar dari tekanan hidrostatik yang diberikan oleh drilling mud. Bila kondisi ini terjadi, maka minyak dan gas dari dalam sumur akan memberikan tekanan ke atas dan menyembur keluar dari dalam sumur. Semburan ini dapat menyebabkan banyak tumpahan minyak dan kebakaran pada sumur. Ledakan akibat semburan di Lucas Well di lapangan minyak Spindletop pada tahun 1901 berlangsung hingga lebih dari 9 hari dan menumpahkan lebih dari 500.000 barel minyak.
Di tempat lain, James Smither Abercrombie (1891-1975), pengebor sumur minyak dari Texas, dan Harry S. Cameron (1872-1928), pemilik toko perkakas, membentuk perusahaan bernama Cameron Iron Work pada tahun 1920. Abercrombie memiliki gagasan mengenai blow out preventer dan mendiskusikannya bersama Cameron. Bersama, mereka merancang dan membuat perangkat tersebut di Cameron Iron Work dan menghasilkan ram-type blowout preventer yang pertama dan diberi nama MO BOP.
C. Fungsi Utama
Blow out preventer tersedia dalam banyak jenis, ukuran dan rating tekanan yang berbeda. Beberapa unit juga memiliki berbagai fungsi yang dikombinasikan dalam satu unit BOP. BOP juga dapat digunakan secara redundant, yang merupakan metode paling efektif untuk aplikasi peralatan fail-safe.
Fungsi utama dari sistem BOP adalah:
1. Membatasi fluida di dalam lubang sumur
2. Memberikan sarana untuk mengisi fluida bor ke dalam sumur
3. Memungkinkan volume tertentu dari fluida ditarik keluar dari sumur
Selain itu, dalam melakukan fungsi utamanya, sistem BOP juga digunakan untuk:
1. Mengatur dan memonitor tekanan dalam sumur
2. Menggantung dan mengatur posisi drill string agar berada di tengah lubang sumur
3. Menutup sumur
4. "Membunuh" sumur (mencegah fluida dari formasi mengalir masuk ke dalam lubang sumur)
5. Menyegel wellhead
6. Memutus atau memotong casing atau drillpipe bila dalam keadaan darurat
D. Sistematika Kerja
Dalam proses pengeboran sumur, drill string dimasukkan menuju resevoir minyak dan gas melalui BOP. Saat sumur mulai di-bor, drilling fluid, yang dikenal dengan lumpur bor diinjeksikan melalui drill string hingga ke ujung drill bit atau mata bor. Lumpur bor ini akan membawa serpihan batu yang dibor naik ke permukaan melalui ruang di antara drill string dan casing. Kolom yang tercipta oleh lumpur bor ini memberikan tekanan hidrostatik yang melawan tekanan dari dinding reservoir yang di bor, sehingga memungkinkan proses pengeboran berlangsung.
Bila terjadi "kick", operator rig atau sistem automasi akan menutup unit BOP, menyegel annulus untuk menghentikan aliran fluida keluar dari lubang sumur. Lumpur yang kental disirkulasikan ke dalam lubang sumur melalui drill string, naik ke annulus, dan keluar melalui jalur pembatas aliran (choke line) di bawah BOP hingga tekanan dalam sumur dapat dikendalikan. Setelah sumur berhasil dikendalikan dari "kick", maka integritas sumur perlu diperiksa kembali. Bila integritas sumur masih dinilai baik, maka proses pengeboran dapat dilanjutkan.
Bila BOP dan lumpur pengeboran tidak mampu membatasi tekanan ke atas, maka pasti akan terjadi ledakan hingga melemparkan tubing/casing, minyak dan gas dari dalam sumur, dan berpotensi akan membakar rig.
Blow out preventer tersedia dalam banyak jenis, ukuran dan rating tekanan yang berbeda. Beberapa unit juga memiliki berbagai fungsi yang dikombinasikan dalam satu unit BOP. BOP juga dapat digunakan secara redundant, yang merupakan metode paling efektif untuk aplikasi peralatan fail-safe.
Fungsi utama dari sistem BOP adalah:
1. Membatasi fluida di dalam lubang sumur
2. Memberikan sarana untuk mengisi fluida bor ke dalam sumur
3. Memungkinkan volume tertentu dari fluida ditarik keluar dari sumur
Selain itu, dalam melakukan fungsi utamanya, sistem BOP juga digunakan untuk:
1. Mengatur dan memonitor tekanan dalam sumur
2. Menggantung dan mengatur posisi drill string agar berada di tengah lubang sumur
3. Menutup sumur
4. "Membunuh" sumur (mencegah fluida dari formasi mengalir masuk ke dalam lubang sumur)
5. Menyegel wellhead
6. Memutus atau memotong casing atau drillpipe bila dalam keadaan darurat
D. Sistematika Kerja
Dalam proses pengeboran sumur, drill string dimasukkan menuju resevoir minyak dan gas melalui BOP. Saat sumur mulai di-bor, drilling fluid, yang dikenal dengan lumpur bor diinjeksikan melalui drill string hingga ke ujung drill bit atau mata bor. Lumpur bor ini akan membawa serpihan batu yang dibor naik ke permukaan melalui ruang di antara drill string dan casing. Kolom yang tercipta oleh lumpur bor ini memberikan tekanan hidrostatik yang melawan tekanan dari dinding reservoir yang di bor, sehingga memungkinkan proses pengeboran berlangsung.
Bila terjadi "kick", operator rig atau sistem automasi akan menutup unit BOP, menyegel annulus untuk menghentikan aliran fluida keluar dari lubang sumur. Lumpur yang kental disirkulasikan ke dalam lubang sumur melalui drill string, naik ke annulus, dan keluar melalui jalur pembatas aliran (choke line) di bawah BOP hingga tekanan dalam sumur dapat dikendalikan. Setelah sumur berhasil dikendalikan dari "kick", maka integritas sumur perlu diperiksa kembali. Bila integritas sumur masih dinilai baik, maka proses pengeboran dapat dilanjutkan.
Bila BOP dan lumpur pengeboran tidak mampu membatasi tekanan ke atas, maka pasti akan terjadi ledakan hingga melemparkan tubing/casing, minyak dan gas dari dalam sumur, dan berpotensi akan membakar rig.
E. Jenis Blow Out Preventer
BOP memiliki dua jenis yang umum digunakan yaitu ram dan annular. Keduanya sering digunakan bersama dalam satu rangkaian BOP. Setidaknya satu BOP annular mengakomodasi beberapa BOP ram.
1. RAM Blow Out Preventer
BOP model ini ditemukan oleh James Smither Abercrombie dan Harry S. Cameron pada tahun 1922 dan dipasarkan pada tahun 1924 oleh Cameron Iron Works. BOP tipe ram sebenarnya identik dengan cara kerja gate valve tetapi menggunakan sepasang plunger baja yang berlawanan yang kemudian disebut sebagai ram. Ram dapat diperpanjang menuju ke tengah lubang sumur untuk menghambat aliran atau ditarik mundur untuk membuka jalan aliran fluida.
Bagian dalam dan permukaan atas dari ram dilengkapi dengan selubung (elastomeric seals) yang menekan dengan arah yang berlawanan dan mengelilingi tubing saat proses pengeboran berlangsung. Outlet pada sisi badan BOP digunakan untuk koneksi saluran choke dan/atau valve.
Ram, atau blok ram memiliki empat tipe umum: pipe, blind, shear dan blind shear.
i. Pipe Rams,
Rams ini menutup erat drill pipe untuk membatasi aliran di dalam annulus (celah berbentuk cincin diantara objek yang konsentris) diantara bagian terluar drill pipe dan dinding sumur tetapi tidak menghalangi aliran di dalam drill pipe.
Variable-bore pipe ram, dapat mengakomodasi tubing dengan rentang yang lebih lebar dari diameter terluar pipa ram standard tetapi membawa konsekuensi hilangnya kapasitas tekanan dan umur peralatan.
ii. Blind Rams
Disebut juga sebagai sealing ram yang tidak memiliki celah untuk tubing. Dapat menutup dan menyegel sumur saat tidak ada drill string atau tubing di dalam sumur bor.
iii. Shear Rams
Digunakan untuk memotong drill string atau casing dengan baja pemotong yang keras.
iv. Blind Shear Rams
Dikenal juga sebagai shear seal ram, atau sealing shear ram. Jenis ini difungsikan untuk menyegel lubang sumur, bahkan ketika drill string masih di dalam lubang dengan memotong drill string dan rams akan menutup sumur. Bagian atas dari drill string yang putus akan dibebaskan dari ram, sementara bagian bawah akan di-crimping.
2. Annular Blow Out Preventer
BOP ini ditemukan pertama kali oleh Granville Sloan Knox pada tahun 1946, dan dipatenkan pada tahun 1952. Dalam lingkungan rig, BOP ini sering disebut "Hydril", sesuai nama salah satu manufakturnya.
BOP tipe annular dapat menutup dan melingkupi drill string, casing, ataupun objek tidak silindris misalnya kelly. Drill pipe, termasuk dengan peralatan berdiameter besar seperti tool joint (konektor/penghubung berulir), dapat ditarik secara vertikal ketika tekanan dibawah turun melalui annular preventer dengan mengendalikan secara hati-hati tekanan hidroliknya. Annular BOP juga sangat efektif digunakan saat perawatan seal di sekitar drillpipe bahkan saat proses pengeboran berlangsung.
Regulasi mengenai BOP menyebutkan bahwa annular BOP harus mampu menutup lubang sumur, namun annular tidak seefektif ram dalam hal menutup dan menyegel lubang sumur. Karena itu, dua tipe BOP ini sering digunakan bersama dalam satu rangkaian. Annular BOP biasanya diletakkan di puncak rangkaian (umumnya satu atau dua annular) dengan kombinasi beberapa ram di bawah.
Annular BOP menggunakan "ganjal" sebagai metode kerjanya untuk menutup lubang sumur. BOP ini dilengkapi dengan segel bulat berbentuk seperti donat, yang diesbut dengan elastomeric packing unit yang diperkuat oleh bingkai baja. Packing unit ini diposisikan di dalam BOP di antara "kepala" dan piston hidrolik. Saat piston bergerak, maka akan mendorong packing unit untuk menyempit dan menyegel lubang yang terbuka. Annular BOP hanya memiliki dua bagian yang bergerak yaitu piston dan packing unit, yang membuat BOP ini lebih mudah untuk dirawat dibandingkan dengan ram preventer.
Model original annular BOP menggunakan piston faced-conical. Ketika piston naik, gerakan vertikal dari packing unit dihambat oleh head BOP dan permukaan piston akan menekan packing sehingga menutup celah di antara drill string.
Pada tahun 1972, Ado N. Vujasinovic mendapatkan paten untuk variasi annular BOP yang dikembangkannya yang dikenal dengan spherical blowout preventer, sesuai dengan bentuk permukaannya yang sferis.
E. Metode Kendali
Metode kendali BOP bila rig ditujukan untuk pengeboran onshore atau perairan dangkal (well head berada di atas permukaan air) adalah dengan menggunakan tekanan hidrolik dari remote accumulator. Ruang kendali biasanya di dalam rig atau dapat juga dioperasikan secara manual dengan menggunakan wheel hand.
Lalu bagaimana dengan BOP untuk pengeboran lepas pantai atau perairan dalam? Untuk pengeboran ini, ada empat cara utama untuk mengoperasikan BOP yaitu:
1. Electrical Control Signal, dikirim dari permukaan melalui kabel kontrol
2. Acoustical Control Signal, dikirim dari permukaan dengan modulasi sinyal suara yang berinteraksi dengan transduser di bawah air.
3. ROV Intervention, remotely operated vehicle (ROV) secara mekanikal akan mengoperasikan katup-katup pada BOP dan menyediakan tekanan hidrolik untuk keperluan operasional BOP
4. Deadman Switch/Auto Shear, peralatan gagal-aman yang bekerja dalam keadaan darurat dan bila sinyal kontrol, tenaga listrik, dan jalur hidrolik untuk keperluan BOP terputus.
Terdapat dua control pod, bekerja secara redundant, yang disediakan untuk BOP. Sinyal kontrol elektrik (Electrical Control Signal) adalah yang utama. Sedangkan, sinyal akustikal, ROV, dan deadman switch adalah sebagai backup.
BOP juga dilengkapi dengan Emergency Disconnect System (EDS) yang memutus hubungan rig dengan sumur bila terjadi keadaan darurat. EDS juga ditujukan untuk secara otomatis memicu deanman switch yang menutup BOP.
BOP memiliki dua jenis yang umum digunakan yaitu ram dan annular. Keduanya sering digunakan bersama dalam satu rangkaian BOP. Setidaknya satu BOP annular mengakomodasi beberapa BOP ram.
1. RAM Blow Out Preventer
BOP model ini ditemukan oleh James Smither Abercrombie dan Harry S. Cameron pada tahun 1922 dan dipasarkan pada tahun 1924 oleh Cameron Iron Works. BOP tipe ram sebenarnya identik dengan cara kerja gate valve tetapi menggunakan sepasang plunger baja yang berlawanan yang kemudian disebut sebagai ram. Ram dapat diperpanjang menuju ke tengah lubang sumur untuk menghambat aliran atau ditarik mundur untuk membuka jalan aliran fluida.
Bagian dalam dan permukaan atas dari ram dilengkapi dengan selubung (elastomeric seals) yang menekan dengan arah yang berlawanan dan mengelilingi tubing saat proses pengeboran berlangsung. Outlet pada sisi badan BOP digunakan untuk koneksi saluran choke dan/atau valve.
 |
| Desain Ram BOP oleh Cameron Iron Works |
Ram, atau blok ram memiliki empat tipe umum: pipe, blind, shear dan blind shear.
i. Pipe Rams,
Rams ini menutup erat drill pipe untuk membatasi aliran di dalam annulus (celah berbentuk cincin diantara objek yang konsentris) diantara bagian terluar drill pipe dan dinding sumur tetapi tidak menghalangi aliran di dalam drill pipe.
 |
| BOP dengan berbagai jenis rams. a. blind ram b. pipe ram c. shear ram |
Variable-bore pipe ram, dapat mengakomodasi tubing dengan rentang yang lebih lebar dari diameter terluar pipa ram standard tetapi membawa konsekuensi hilangnya kapasitas tekanan dan umur peralatan.
ii. Blind Rams
Disebut juga sebagai sealing ram yang tidak memiliki celah untuk tubing. Dapat menutup dan menyegel sumur saat tidak ada drill string atau tubing di dalam sumur bor.
iii. Shear Rams
Digunakan untuk memotong drill string atau casing dengan baja pemotong yang keras.
 |
| Shear Ram BOP |
iv. Blind Shear Rams
Dikenal juga sebagai shear seal ram, atau sealing shear ram. Jenis ini difungsikan untuk menyegel lubang sumur, bahkan ketika drill string masih di dalam lubang dengan memotong drill string dan rams akan menutup sumur. Bagian atas dari drill string yang putus akan dibebaskan dari ram, sementara bagian bawah akan di-crimping.
2. Annular Blow Out Preventer
BOP ini ditemukan pertama kali oleh Granville Sloan Knox pada tahun 1946, dan dipatenkan pada tahun 1952. Dalam lingkungan rig, BOP ini sering disebut "Hydril", sesuai nama salah satu manufakturnya.
BOP tipe annular dapat menutup dan melingkupi drill string, casing, ataupun objek tidak silindris misalnya kelly. Drill pipe, termasuk dengan peralatan berdiameter besar seperti tool joint (konektor/penghubung berulir), dapat ditarik secara vertikal ketika tekanan dibawah turun melalui annular preventer dengan mengendalikan secara hati-hati tekanan hidroliknya. Annular BOP juga sangat efektif digunakan saat perawatan seal di sekitar drillpipe bahkan saat proses pengeboran berlangsung.
Regulasi mengenai BOP menyebutkan bahwa annular BOP harus mampu menutup lubang sumur, namun annular tidak seefektif ram dalam hal menutup dan menyegel lubang sumur. Karena itu, dua tipe BOP ini sering digunakan bersama dalam satu rangkaian. Annular BOP biasanya diletakkan di puncak rangkaian (umumnya satu atau dua annular) dengan kombinasi beberapa ram di bawah.
Annular BOP menggunakan "ganjal" sebagai metode kerjanya untuk menutup lubang sumur. BOP ini dilengkapi dengan segel bulat berbentuk seperti donat, yang diesbut dengan elastomeric packing unit yang diperkuat oleh bingkai baja. Packing unit ini diposisikan di dalam BOP di antara "kepala" dan piston hidrolik. Saat piston bergerak, maka akan mendorong packing unit untuk menyempit dan menyegel lubang yang terbuka. Annular BOP hanya memiliki dua bagian yang bergerak yaitu piston dan packing unit, yang membuat BOP ini lebih mudah untuk dirawat dibandingkan dengan ram preventer.
 |
| Annular BOP Metodologi |
Pada tahun 1972, Ado N. Vujasinovic mendapatkan paten untuk variasi annular BOP yang dikembangkannya yang dikenal dengan spherical blowout preventer, sesuai dengan bentuk permukaannya yang sferis.
 |
| Spherical Blow Out Preventer |
E. Metode Kendali
Metode kendali BOP bila rig ditujukan untuk pengeboran onshore atau perairan dangkal (well head berada di atas permukaan air) adalah dengan menggunakan tekanan hidrolik dari remote accumulator. Ruang kendali biasanya di dalam rig atau dapat juga dioperasikan secara manual dengan menggunakan wheel hand.
Lalu bagaimana dengan BOP untuk pengeboran lepas pantai atau perairan dalam? Untuk pengeboran ini, ada empat cara utama untuk mengoperasikan BOP yaitu:
1. Electrical Control Signal, dikirim dari permukaan melalui kabel kontrol
2. Acoustical Control Signal, dikirim dari permukaan dengan modulasi sinyal suara yang berinteraksi dengan transduser di bawah air.
3. ROV Intervention, remotely operated vehicle (ROV) secara mekanikal akan mengoperasikan katup-katup pada BOP dan menyediakan tekanan hidrolik untuk keperluan operasional BOP
4. Deadman Switch/Auto Shear, peralatan gagal-aman yang bekerja dalam keadaan darurat dan bila sinyal kontrol, tenaga listrik, dan jalur hidrolik untuk keperluan BOP terputus.
Terdapat dua control pod, bekerja secara redundant, yang disediakan untuk BOP. Sinyal kontrol elektrik (Electrical Control Signal) adalah yang utama. Sedangkan, sinyal akustikal, ROV, dan deadman switch adalah sebagai backup.
BOP juga dilengkapi dengan Emergency Disconnect System (EDS) yang memutus hubungan rig dengan sumur bila terjadi keadaan darurat. EDS juga ditujukan untuk secara otomatis memicu deanman switch yang menutup BOP.
Pompa di rig secara normal mengirim tekanan hidrolik kepada BOP melalui jalur hidrolik. Akumulator yang ditempatkan di BOP memungkinkan untuk memicu BOP menutup bahkan saat BOP dan rig tidak lagi terhubung. Akumulator hidrolik tersebut memicu BOP untuk menutup secara otomatis berdasarkan tekanan yang terlalu tinggi atau aliran fluida yang berlebihan.
Sekian dari penulis. Semoga hal yang sederhana ini bisa memberikan manfaat untuk pembaca. Terima kasih. :)
Related article:
Sekian dari penulis. Semoga hal yang sederhana ini bisa memberikan manfaat untuk pembaca. Terima kasih. :)
Related article:
