DOI: https://doi.org/10.22146/jmdt.v3i2.58986 e-ISSN: 2685-8029, ISSN: 2716-1293

## Studi Eksperimental dan Numerik Pengaruh Diameter dan Jumlah Lubang Perforasi Terhadap Kekuatan Tubing Liner Pada Unit Sand Control
A. Akhmadiansyah * dan I. M. Miasa
Departemen Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada. Jl. Grafika No.2, Kompleks UGM, Yogyakarta 55281, Indonesia, Telp. (0274) 521673 *E-mail: gus.tom56@gmail.com

## Abstrak
Penambahan lubang perforasi pada tubing liner dengan variasi ukuran diameter dan jumlah lubang menjadikan  rasio  area  perforasi  meningkat.  Dengan  rasio  area  perforasi  meningkat  tentunya secara  profit  dapat  menambah  hasil  produksi,  namun  juga  berpotensi  dapat  menurunkan kekuatan  material  karena  hilangnya  sejumlah  massa  material.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk mengetahui pengaruhnya terhadap nilai tegangan (σ) dan konsentrasi ( Kt ) serta variasi perforasi yang memiliki nilai kekuatan sesuai standar. Penelitian berupa studi eksperimental dan numerik untuk menghasilkan model tubing liner berbahan material dan komponen buatan dalam negeri dengan memanfaatkan raw material hasil sumber daya alam Indonesia. Pengujian eksperimental dengan menggunakan material pipa tahan karat stainless steel 304 melalui metode uji tarik ( tensile test )  dan  uji  tekan  ( compressive  test ).  Pengujian  ini  untuk  mendapatkan  nilai  tegangan  (σ)  dan regangan  (ε)  material uji. Secara  paralel,  simulasi  analisis  elemen  hingga  juga  dilakukan  guna memperoleh  data output yang  kemudian  divalidasi  dengan  hasil  pengujian.  Hasil  penelitian menunjukkan material pipa tubing stainless steel 304 pada pengujian memiliki nilai tegangan luluh sebesar  364,3  MPa,  tegangan  tarik  maksimum  sebesar  597,45  MPa,  dan  tegangan  tekan maksimum sebesar 701,83 MPa, dengan demikian material tubing telah memenuhi standar AISI 304 ASTM A240. Nilai faktor konsentrasi tegangan ( Kt ) meningkat dari 1,12 hingga 2,39 dan menyebabkan nilai tegangan (σ) pada material semakin berkurang. Faktor konsentrasi tegangan ( Kt ) yang terjadi dapat menurunkan kekuatan struktur material. Penambahan lubang perforasi pada eksperimen uji tarik menurunkan nilai tegangan sebesar 4,15% dan pada uji tekan sebesar 30,6%.  Kombinasi  jumlah  dan  diameter  perforasi  yang  terbaik  pada  penelitian  adalah  pada spesimen berdiameter lubang 10 mm karena memberikan nilai tegangan maksimum diatas nilai standar ASTM A240.
Kata kunci : Tubing liner, Eksperimental, Numerik, Konsentrasi tegangan.

## Abstract
The addition of perforation holes in the tubing liner with variations in diameter and number of holes increases the perforation area ratio. By increasing the perforation area ratio, of course it can profitably increase the yield, but also has the potential to reduce the strength of the material due to the loss of a certain amount of material mass. This study aims to determine the effect on the value of stress (σ) and concentration ( Kt ) as well as the variation of perforations which still
have  a  standard  strength  value.  The  research  is  in  the  form  of  experimental  and  numerical studies  to  produce  a  tubing  liner  model  made  from  domestically  made  materials  and components by utilizing raw materials from Indonesia's natural resources. Experimental testing using stainless steel 304 pipe material through the tensile and compressive test methods. This test is to obta in the value of stress (σ) and strain (ε) of the test material. In parallel, finite element analysis simulations are also carried out in order to obtain output data which is then validated with test results. The results showed that the 304 stainless steel tubing pipe material on the test had a yield stress value of 364.3 MPa, a maximum tensile stress of 597.45 MPa, and a maximum compressive  stress  of  701.83  MPa,  thus  the  tubing  material  had  met  the  AISI  304  ASTM standard A240. The value of the stress concentration factor ( Kt ) increases from 1.12 to 2.39 and causes the stress value (σ) in the material to decrease. The stress concentration factor that occurs can reduce the strength of the material structure. The addition of perforation holes in the tensile test experiment decreased the stress value by 4.15% and in the compressive test by 30.6%. The best combination of number and diameter of perforations in the test is a specimen with a hole diameter of 10 mm because it provides a maximum stress value above the ASTM A240 standard value.
Keywords : Tubing liner, Experimental, Numerical, Stress concentration.

## 1. PENDAHULUAN
Berdasarkan data pekerjaan ulang sumur ( workover ) tahun 2017 di salah satu wilayah eksplorasi minyak bumi di Provinsi Riau, ditemukan sekitar 21% dari semua jumlah workover berkaitan dengan macetnya pompa, abrasi pompa dan plugging perpipaan akibat debris dan pasir. Penyebab utama timbulnya permasalahan tersebut berhubungan dengan masalah produksi pasir atau kepasiran. Permasalahan ini terjadi akibat terbawanya pasir dari lapisan formasi reservoir minyak bumi ke dalam saluran masuk pompa plunger yang ada di dalam sistem pompa angguk. Seiring  waktu  pasir  formasi  tersebut  sebagian  terakumulasi  dan  menumpuk  di  dalam barrel pompa dan sebagian lainnya terbawa aliran menuju pipa saluran produksi. Tumpukan pasir di dalam barrel plunger pompa  tersebut  menyebabkan  pompa  mengalami  keausan  berlebih  atau bahkan kemacetan.
Metode sand control pada sumur produksi migas di Indonesia merupakan upaya mitigasi permasalahan produksi pasir. Salah satu metode sand control yang diaplikasikan adalah dengan menggunakan sand screen yang ditempatkan di depan perforasi untuk mencegah dan menyaring pasir dari lubang perforasi. Screen tersebut dipasang pada struktur penopang yaitu tubing liner yang juga berfungsi sebagai media filtrasi aliran hidrokarbon. Saat ini ketersediaan perangkat tubing liner, sand screen dan metal screen masih mengandalkan perangkat impor, sehingga menyebabkan adanya waktu tunggu yang relatif lebih lama. Hal ini menjadi kendala dalam proses perawatan sumur,  khususnya  dalam  kasus-kasus  yang  membutuhkan  penanganan  segera.  Inilah  yang menjadi  dasar  pertimbangan  tema  penelitian,  mengingat  Indonesia  memiliki  sumber  daya penghasil raw material yang menjadi bahan baku unit tubing liner . Fokus penelitian pada pengujian beberapa  sampel tubing  liner yang  menggunakan  pipa stainless  steel 304  yang  telah  diperforasi. Penelitian ini berupa studi numerik yang divalidasi secara eksperimental meliputi tahapan uji tarik dan tekan pada material dan analisis elemen hingga dengan simulasi perangkat lunak.
Produksi pasir formasi ini adalah masalah yang sangat menantang hingga berakhirnya masa  produksi  reservoir  dan  sumur. Produksi pasir  juga  dapat  membatasi  laju  alir produksi, sehingga menyebabkan kerugian ekonomis. Setiap kali terdapat kekhawatiran tentang produksi
pasir di sumur yang sedang dikembangkan, manajemen dan sand control adalah tindakan utama yang  harus  diambil  (Mahmud  dkk.,  2020).  Perbandingan  indeks  kinerja  secara  individu  dan komprehensif pada mechanical screen dengan tipe yang berbeda, menjadi sangat penting dalam evaluasi  dan  optimasi  reservoir  migas  tertentu,  serta  akan  menentukan  efek  akhir  dari penanganan kepasiran dan umur pakai mechanical screen (Dong dkk., 2017). Teknik sand control yang  paling  umum  untuk  memaksimalkan  produksi  hidrokarbon  adalah  dengan  memasang peralatan  yang  mencegah  pasir  formasi  memasuki  sumur.  Sebagai barrier mekanis, sand  screen menahan benda solid agar tidak mengalir bersama fluida reservoir. Bagaimanapun, partikel pasir bulat tidak akan mengalir terus menerus melalui lubang tubing dengan lebar diameter partikel yang sama, saat mengalir dalam konsentrasi yang sesuai (Penberthy dkk., 1992).
Pengembangan baru perangkat sand control canggih berbasis material keramik berhasil diperkenalkan dan difungsikan secara penuh di sumur GA-016 lapangan minyak Gaiselberg. Screen menunjukkan  kinerja yang  sangat  baik  dalam  hal stabilitas  produksi  pada  tingkat  yang diharapkan,  dimana  kondisi  lubang  perforasi  di  sekitar screen stabil  meskipun  reservoir unconsolidated . Tidak ditemukan adanya penyumbatan serta tidak ada erosi yang terjadi seperti yang diharapkan. Instalasi tersebut terbukti sederhana dan hemat biaya. Dengan pemasangan sand screen keramik di GA-016 terjadi peningkatan yang signifikan dalam kinerja produksi dan umur panjang peralatan produksi telah tercapai (Wildhack dkk., 2012).
Kerusakan  pipa casing yang  tidak  normal,  terutama  pada  pipa  berlubang  merupakan masalah serius dalam proses eksplorasi dan pengembangan ladang minyak (Wang dkk., 1994). Penelitian  sebelumnya  menunjukkan  bahwa  kekuatan  pipa casing dapat  berkurang  karena disebabkan oleh adanya perforasi. Pipa casing berlubang dengan beberapa lubang bundar pada permukaan  silinder  memiliki  retak  mikro  di  tepi  lubang.  Eksperimen  diperlukan  untuk mengukur konsentrasi tegangan dari pipa casing tersebut (Dou dkk., 2019). Axially Perforated Tube (APT) berperforma lebih baik dari Diagonal Perforated Tube (DPT) pada kompresi aksial. Beberapa parameter  yang  mempengaruhi  perilaku  kompresi  aksial  dari  GFRP  diantaranya  diameter lubang, diameter tabung/ tube , pola perforasi dan jarak lubang melintang. Rasio deformasi pada GFRP tanpa lubang bernilai 1, sementara pada APT bernilai 0,78 dan pada DPT bernilai 0,66 (Wang dkk., 2014). Pada screen/slotted liner di sumur geotermal harus memiliki struktur yang stabil dengan kondisi pembebanan yang terinduksi secara termal. Tujuannya untuk menjaga lubang sumur tetap stabil dan mencegah masuknya serpihan. Desain screen/slotted liner dengan metode elemen hingga akan memastikan bahwa liner memberikan hasil dengan area aliran maksimal dan reduksi kekuatan yang minimum dibandingkan dengan liner utuh (Yang dkk., 2018). Lubang pada struktur menjadi permasalahan serius karena dapat memicu lonjakan konsentrasi tegangan yang mengakibatkan retak pada struktur. Untuk memprediksi faktor konsentrasi tegangan pada pelat  isotropik  berlubang  dengan pin-loaded menggunakan  metode  numerik  dan  simulasi menggunakan software Patran/Nastran (Hartini, 2017).
Penulis berharap penelitian ini dapat memberi solusi produk alternatif tubing liner yang terjangkau dan memiliki kekuatan yang baik sebagai struktur pada unit sand control . Penelitian ini bertujuan  untuk  memperoleh  nilai  tegangan  maksimum  dan  luluh  material,  menganalisis pengaruh  penambahan  lubang  perforasi  terhadap  kekuatan  material  dan  nilai  konsentrasi tegangan yang dihasilkan.

## 2. METODE PENELITIAN
Penelitian ini diawali dengan pembuatan spesimen uji untuk pengujian tarik dan tekan. Pengujian  tarik  ini  menggunakan  spesimen  uji  dengan  dimensi  mengacu  pada  ASTM  E8,
sementara pada pengujian tekan mengacu pada ASTM E9. Pemodelan module part 3 dimensi dibuat menggunakan perangkat lunak Autodesk Inventor 2019 dengan ukuran dan geometri yang sesuai dengan spesimen uji. Setelah output file dari hasil pemodelan .ipt diperoleh, selanjutnya dilakukan simulasi finite element menggunakan perangkat lunak Abaqus 6.13 . Hasil simulasi lalu dianalisis  dan  divalidasi  dengan  hasil  eksperimen  pada  Tabel  1  dan  2.  Langkah  pengujian berikutnya  yaitu  melakukan  simulasi  kembali  dengan  memvariasikan  ukuran  diameter  dan jumlah lubang perforasi pada tubing liner untuk dianalisis kembali hasilnya.
Tabel 1 Spesimen Bahan Uji Tarik Sebelum Pengujian Setelah Pengujian Tabel 2 Spesimen Bahan Uji Tekan Sebelum Pengujian
Setelah Pengujian
Bentuk lekukan-lekukan pada spesimen dikarenakan potongan melintang aksial pada spesimen dengan lubang perforasi Semakin besar ukuran diameter lubang maka akan menambah luas area perforasi pada tubing liner . Pada Tabel 3 adalah detil variasi dan ukuran spesimen yang dibuat.
Tabel 3 Variasi dan Ukuran Spesimen Label Spesime n Keterangan Diameter Lubang Perforasi (mm) Diameter Luar Pipa (mm) Jumlah Lubang Luas Area Tube (mm 2 ) Luas Area Perforasi (mm 2 ) Persen Perforasi (%) TL_1A Spesimen tanpa lubang perforasi 0 76,56 0 28874,06 0 0 DL_1A Spesimen dengan lubang 10 mm 10 75,82 50 28594,97 3928,57 13,74 DL_1B Spesimen dengan lubang 15 mm 15 75,82 50 28594,97 8839,28 30,91 DL_1C Spesimen dengan lubang 20 mm 20 75,82 40 28594,97 12571,43 43,96
Nilai konsentrasi tegangan Kt adalah perbandingan antara tegangan maksimum dengan tegangan nominal pada penampang spesimen (Palmiyanto, 2011).

## Gambar 1 Konsentrasi dan Arah Tegangan (Boresi, 2003)
Nilai  konsentrasi  ini  tergantung  pada  orientasi  retak  dan  geometri  spesimen, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 1 di atas.

## 2.1 Model Matematika
Persamaan yang digunakan untuk menghitung nilai tegangan, regangan dan modulus elastisitas adalah sebagai berikut:
𝜎 = 𝐹 𝐴0
(1)
Ɛ = 𝐿−𝐿0 𝐿0
(2) 𝐸 = 𝜎 𝜀 (3)
Dimana σ =  tegangan, F =  gaya  tarik  atau  tekan, Ao =  luas  penampang  awal, Ɛ = regangan, E = modulus elastisitas, L = panjang setelah ditarik, Lo = panjang awal atau mula. Untuk nilai konsentrasi tegangan dapat dihitung dengan persamaan rumus berikut:
𝐾𝑡 = 𝜎𝑚 𝜎𝑜 (4)
Dengan K t = faktor konsentrasi tegangan, σ m =  tegangan  maksimum  dan σ 0 = Tegangan nominal.

## 2.2 Pembuatan Part dan Pemodelan
Proses meshing dilakukan menggunakan aplikasi mesh yang sudah termasuk dalam paket software Abaqus 6.13 . Tipe mesh yang digunakan adalah mesh hexahedral dan tetrahedral seperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah. Proses meshing sangat mempengaruhi hasil akhir dari suatu simulasi, sehingga g rid independence test dilakukan untuk mendapatkan minimum jumlah node dan element agar  dapat  mengurangi  beban  komputasi  dengan  parameter input dan output secara berturut-turut adalah variasi ukuran mesh . Gambar 2 dan 3 menunjukkan hasil part meshing pada simulasi.
TL_1A DL_1A DL_1B DL_1C
Gambar 2 Part Meshing Pada Spesimen Uji Tarik TL_1A DL_1A DL_1B DL_1C
Gambar 3 Part Meshing Pada Spesimen Uji Tekan

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian dilakukan pada dua variasi spesimen tubing liner yaitu spesimen tanpa lubang perforasi dan dengan lubang perforasi berukuran 10 mm. Data hasil pengujian di laboratorium, kemudian dihitung dengan persamaan di bawah. Pada uji tarik spesimen diberikan gaya tarik maksimum hingga putus atau break . Sementara untuk uji tekan diberikan gaya tekan maksimum hingga terjadi kondisi deformasi.

## 3.1. Perhitungan Pada Uji Tarik dan Uji Tekan
Dari  data  pengujian  diperoleh  nilai  F  maksimum  dan  nilai  panjang  akhir  L  pada spesimen setelah pengujian. Kemudian dilakukan perhitungan untuk mendapatkan nilai besaran tegangan dan regangan, sebagaimana persamaan (1) dan (2) berikut ini:
σTL_1A  = 𝐹 𝐴 𝑜 = 𝐹 𝑊 𝑥 𝑇
εTL 1A = 𝐿 − 𝐿 𝑜 𝐿 𝑜 = 17,5 𝑚𝑚 50 𝑚𝑚 =  0,350  =  35,0 %
= 11,79 𝑘𝑁
12,65 𝑚𝑚 𝑥 1,56 𝑚𝑚 =  597,45 𝑀𝑃𝑎
σDL_1A = 𝐹 𝐴 𝑜 = 𝐹 𝑊 𝑥 𝑇 εDL 1A = 𝐿 − 𝐿 𝑜 𝐿 𝑜 = 21,3 𝑚𝑚 50 𝑚𝑚 =  0,426  =  42,6 %
=
15,88 𝑘𝑁
12,72 𝑚𝑚 𝑥 2,18 𝑚𝑚 =  572,67 𝑀𝑃𝑎
Dari nilai F maksimum yang diperoleh, maka perhitungan nilai tegangan untuk hasil uji tekan adalah sebagai berikut:
σTL_1A = 𝐹 𝐴 𝑜 = 𝐹 ( 𝜋 4 𝑑1 2 ) −   ( 𝜋 4 𝑑2 2 )
= 130,26 𝑘𝑁 185,6 𝑚𝑚 2 =  701,83 𝑀𝑃𝑎
σDL_1A = 𝐹 𝐴 𝑜 = 𝐹 ( 𝜋 4 𝑑1 2 ) −  ( 𝜋 4 𝑑2 2 ) = 124,62 𝑘𝑁
255,77 𝑚𝑚 2 =  487,23 𝑀𝑃𝑎

## 3.2. Simulasi Pada Pemodelan Variasi Uji Tarik
Pada proses simulasi nilai modulus elastisitas atau young modulus dari hasil plot grafik kurva tegangan regangan eksperimen pada Gambar 4 dimasukkan pada sub menu module material. Berikut  ini  adalah  perhitungan  sesuai  persamaan  (3)  untuk  nilai  modulus  elastisitas.  Hasil simulasi pada Gambar 5.
𝐸 = 𝜎 𝜀 = 364,3 MPa 0,0645 =  5648 Mpa
Gambar 4. Kurva Tegangan Regangan Uji Tarik
TL_1A DL_1A DL_1B DL_1C
Gambar 5. Hasil Simulasi Variasi Uji Tarik

## 3.3. Simulasi Pada Pemodelan Variasi Uji Tekan
Perhitungan  nilai  modulus  elastisitas,  dari  hasil  plot  grafik  kurva  tegangan  regangan eksperimen pada Gambar 6 dimasukkan pada sub menu module material . Di bawah ini adalah perhitungan untuk nilai modulus elastisitas. Hasil simulasi pada Gambar 7.
𝐸 = 𝜎 𝜀 = 350,91 𝑀𝑃𝑎
0,0208 =  16871 Mpa
Gambar 6. Kurva Tegangan Regangan Uji Tekan
TL_1A
DL_1A
DL_1B

## DL_1C
Gambar 7. Hasil Simulasi Variasi Uji Tekan

## 3.4. Analisis Hasil
Pada  pengujian  tarik,  yang  menjadi  fokus  perhatian  adalah  kemampuan  maksimum spesimen dalam menahan beban atau gaya. Kemampuan  ini umumnya disebut Ultimate Tensile Strength (UTS),  atau  tegangan  tarik  maksimum.  Berdasarkan  pengujian  secara  eksperimental maupun dengan pemodelan elemen hingga, diperoleh data-data sebagai berikut. Pada Tabel 4 dan Gambar 6, nilai tegangan mengalami penurunan seiring adanya penambahan lubang dan ukuran perforasi. Selisih atau error yang dihasilkan pada pengujian ini pada kisaran 0,36 – 1,85 persen. Dapat dikatakan antara pengujian eksprimental dan simulasi keduanya memiliki hasil yang cukup valid.
Gambar 6 Grafik Tegangan Hasil Eksperimen dan Simulasi Tarik
Tabel 4 Nilai Tegangan Hasil Pengujian dan Simulasi Tarik
No Spesimen Hasil Uji Tarik Simulasi Tarik, S Mises 0 500 1000 TL_1A DL_1A DL_1B DL_1C Te gan gan (MPa) Uji Tarik Tarik, S Mises
Tegangan (MPa)  Tegangan (MPa) Error (%) 1 TL_1A (d=0 mm) 597,45 608,5 1,85 2 DL_1A (d=10mm) 572,67 570,6 0,36 3 DL_1B (d=15mm) - 444,9 - 4 DL_1C (d=20mm) - 381,8 -
Pada  eksperimen  uji  tekan  maupun  simulasi,  spesimen  diuji  dalam  bentuk  geometri silinder utuh. Perbandingan hasil uji tekan dengan hasil simulasi memiliki nilai selisih yang kecil pada  spesimen  TL_1A  sebesar  0,45  %.  Sementara  pada  spesimen  DL_1A  terdapat  selisih sebesar  6,5  %  untuk  nilai Stress  Von  Mises .  Tabel  5  dan  grafik  untuk  hasil  uji  tekan  beserta simulasi seperti pada Gambar 7 berikut ini
Gambar 7 Grafik Tegangan Hasil Eksperimen dan Simulasi Tekan
Tabel 5 Nilai Tegangan Hasil Pengujian dan Simulasi Tekan
No Spesimen Hasil Uji Tekan Simulasi Tekan, S Mises Tegangan (MPa)  Tegangan (MPa) Error (%) 1 TL_1A (d=0 mm) 701,83 698,7 0.45 2 DL_1A (d=10mm) 487,23 518,9 6,50 3 DL_1B (d=15mm) - 441,7 - 4 DL_1C (d=20mm) - 394,8 -
Pada  pengujian  eksperimental  maupun  pemodelan  diperoleh  nilai  deformasi  yang menunjukkan perubahan bentuk atau panjang dari suatu spesimen. Deformasi pada pengujian eksperimental dapat dideteksi lewat pengukur regangan ( strain gauge), grip length recorder atau dapat diukur secara manual marking . Sedangkan pada pemodelan elemen hingga, maka nilai deformasi dihasilkan  dari  proses  kalkulasi  menggunakan  algoritma  dan  iterasi  dalam  perangkat  lunak tersebut. Pada Tabel 6 berisi data nilai deformasi pada setiap pengujian.
0 500 1000 TL_1A DL_1A DL_1B DL_1C Te gan gan (MPa) Uji Tekan Tekan, S Mises
Tabel 6 Nilai Deformasi Hasil Eksperimen dan Simulasi No Spesimen Hasil Uji Tarik Simulasi Tarik, U Hasil Uji Tekan Simulasi Tekan, U Nilai (mm) Nilai (mm) Deviasi Nilai (mm) Nilai (mm) Deviasi 1 TL_1A (d= 0mm) 17,5 13,30 24 % 4,95 4,53 8,4 % 2 DL_1A (d=10mm) 21,3 15,77 26 % 5,23 3,06 41 % 3 DL_1B (d=15mm) - 18,31 - - 3,03 - 4 DL_1C (d=20mm) - 20,10 - - 2,93 -
Nilai  deformasi  pada  hasil  simulasi  uji  tarik  bertambah  seiring  dengan  penambahan ukuran  diameter  lubang  perforasi  dari  13,30  mm  hingga  20,10  mm.  Sedangkan  pada  hasil simulasi uji tekan perubahan nilai deformasi menurun pada kisaran  0,4-2 mm. Perbandingan nilai deformasi pada hasil pengujian dan simulasi dapat dilihat pada Gambar 8 di bawah ini.

## Gambar 8 Grafik Deformasi Hasil Eksperimen dan Simulasi
Deviasi  atau error yang  dihasilkan  antara  pengujian  dengan  simulasi  pada  beberapa variasi pemodelan, memiliki beberapa penyebab diantaranya:
1. Pembuatan  ukuran  lubang  yang  tidak  akurat  atau  inkonsisten  pada  proses machining ditemukan  hingga  kisaran  0,5-1,5  mm  ( manual  milling  /  drill ).  Sementara  untuk  desain pemodelan dengan perangkat lunak memiliki ukuran lubang yang sama dan konsisten.
2. Jarak  antar  lubang  pada  spesimen  uji  memiliki  deviasi  hingga  kisaran  0,5 – 3,0  mm. Sedangkan pada pemodelan dengan perangkat lunak memiliki jarak yang sama.
3. Pada alat uji di laboratorium tidak terdapat mounting grip atau chuck yang dapat memfasilitasi pengujian  tarik  secara  utuh  dalam  bentuk  silinder.  Geometri  pada  spesimen  memiliki pengaruh  dan  hasil  yang  berbeda  antara  spesimen  sesuai  standar  ASTM  E8  dengan spesimen bentuk silinder.

## 3.5. Analisis Faktor Konsentrasi Tegangan
Faktor konsentrasi tegangan Kt sebagai akibat adanya penambahan lubang perforasi pada surface tubing atau pipa dapat dihitung dengan persamaan rumus (4). Nilai tegangan nominal atau tegangan rata-rata diperoleh dari distribusi tegangan yang ditunjukan oleh warna dominan
17.5 21.3 4.95 5.23 13.3 15.77 18.31 20.1 4.53 3.06 3.03 2.93 0 5 10 15 20 25 TL_1A DL_1A DL_1B DL_1C D ef orm asi (m m ) Uji Tarik Uji Tekan Simulasi Tarik Simulasi Tekan
pada contour interval spektrum warna deformed shape. Pada Tabel 7 berikut ini ditunjukkan nilai konsentrasi tegangan untuk setiap spesimen hasil simulasi.
Tabel 7 Nilai Konsentrasi Tegangan Hasil Simulasi
No Spesimen K t , Simulasi Uji Tarik K t , Simulasi Uji Tekan σ m σ 0 K t σ m σ 0 K t (MPa)  (MPa) (MPa)  (MPa) 1 TL_1A (d= 0 mm)  608,5 405,7  1,499  698,7 620,4  1,126 2 DL_1A (d=10mm)  570,6 332,8  1,714  518,9 308,9  1,679 3 DL_1B (d=15mm)  444,9 222,5  1,999  441,7 221,4  1,995 4 DL_1C (d=20mm)  381,8 159,1  2,399  394,8 164,6  2,398
Pada  hasil  simulasi  dapat  dianalisis  bahwa  penambahan  lubang  di  area surface berpengaruh  pada  meningkatnya  nilai  konsentrasi  tegangan,  seiring  bertambahnya  ukuran diameter dan jumlah lubang maka nilainya bertambah pula. Nilai Kt pada spesimen TL tanpa lubang secara berurutan sebesar 1,499 dan 1,126 pada hasil simulasi tarik dan tekan. Nilai ini bertambah menjadi 2,399 dan 2,398 pada spesimen DL_1C dengan diameter lubang dan luas area perforasi paling besar. Grafik pada Gambar 9 menunjukkan perubahan nilai konsentrasi tegangan Kt terhadap jenis spesimen yang disimulasi.

## Gambar 9 Grafik Konsentrasi Tegangan Hasil Simulasi
Dengan meningkatnya nilai konsentrasi tegangan berdampak pada menurunnya nilai tegangan maksimum dan kekuatan material tubing liner , sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 10 dan Gambar 11 berikut.
1.499 1.714 1.999 2.399 1.126 1.679 1.995 2.398 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 TL_1A DL_1A DL_1B DL_1C K on sent ra si T egan ga n, K t Simulasi Tarik Simulasi Tekan
Gambar 10. Grafik Tegangan Terhadap Nilai Kt Pada Simulasi Uji Tarik
Gambar 11. Grafik Tegangan Terhadap Nilai Kt Pada Simulasi Uji Tekan

## 4. KESIMPULAN
Pengujian  eksperimental  pada  material  pipa tubing  liner dengan  penambahan  lubang perforasi berdiameter 10 mm berpengaruh terhadap berkurangnya nilai σy sebesar 3 5 % dari 364,3 MPa menjadi 234,27 MPa, nilai σm uji tarik 4,15% dari 597,45 Mpa menjadi 572,67 MPa dan nilai σm uji tekan 30,6 % dari 701,83 Mpa menjadi 487,23 MPa.
Validasi  basis hasil  eksperimen  terhadap  hasil  simulasi  uji  tarik  memiliki selisih  atau error sebesar 0,36 % untuk spesimen TL_1A dan 1,85 % untuk spesimen DL_1A, maka dapat disimpulkan hasil validasi adalah baik (<5%). Sementara validasi basis eksperimen terhadap hasil simulasi  uji  tekan  memiliki  nilai  error  yang  kecil  pada  spesimen  TL_1A  sebesar  0,45  %, sementara pada spesimen DL_1A terdapat selisih sebesar 6,5 %, maka dari itu hasil validasi dapat diterima atau accepted (5%-10%).
Penambahan perforasi secara aksial dengan variasi lubang berdiameter 10 mm, 15 mm dan 20 mm menyebabkan naiknya persen area perforasi dan terjadinya konsentrasi tegangan pada area sekitar lubang. Hal tersebut dapat meningkatkan nilai faktor konsentrasi tegangan (Kt) dari 1,12 hingga 2,39 dan menyebabkan nilai tegangan Von Mises material semakin menurun. Pada simulasi uji tarik nilainya secara berurutan 608,5 MPa, 570,6 MPa, 444,9 MPa dan 381,8 MPa. Pada simulasi uji tekan nilainya adalah 698,7 MPa, 518,9 MPa, 441,7 MPa dan 398,4 MPa.
Penelitian ini masih memerlukan pengembangan lebih lanjut untuk mendapatkan data- data yang lebih lengkap. Penulis merekomendasikan untuk melakukan penelitian lebih lanjut,
0 100 200 300 400 500 600 700 0 1 2 3 Te ga ng an (M Pa ), σ Konsentrasi Tegangan, Kt σ m vs Kt σ o vs Kt 0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 1 2 3 Te ga ng an (M Pa ), σ Konsentrasi Tegangan, Kt σ m vs Kt σ o vs Kt
misalnya pengujian tarik dilakukan dalam bentuk geometri utuh dengan skala yang sesuai dengan kapasitas  alat,  proses  pemesinan  dalam  pembuatan  lubang  dikerjakan  menggunakan  mesin milling otomatis atau semiotomatis dengan hasil yang lebih presisi dan pemodelan variasi bentuk serta susunan perforasi guna mendapatkan kemampuan filtrasi yang lebih efektif namun tetap memiliki kekuatan bahan sesuai standar.

## 5. DAFTAR PUSTAKA
Boresi, A. P., and Schmidt R. J., 2003, Advanced Mechanics of Materials, John Wiley & Sons Inc., New York.
Dong, C., Gao, K., Dong, S., Shang, X., Wu, Y., Zhong, Y., 2017, A New Integrated Method for  Comprehensive  Performance  of  Mechanical  Sand  Control  Screens  Testing  and Evaluation, Journal of Petroleum Science and Engineering, Volume 158, 775-783.
Dou, Y., Cao, Y., Li, M., Zhen, Y., 2019, Experimental and Theoretical Study on the Mechanical Characteristics of Perforated Casings, Procedia Structural Integrity, Volume 22, 33-42. Hartini,  D.,  2017,  Analisis  Elemen  Hingga  untuk  Faktor  Konsentrasi  Tegangan  Pada  Pelat Isotropik Berlubang dengan Pin-Loaded, Jurnal Ilmiah Bidang Teknologi, Volume 8(1),
69-78.
Mahmud,  H.B.,  Leong,  V.H.,  Lestariono,  Y.,  2020,  Sand  Production:  A  Smart  Control Framework for Risk Mitigation, Journal of Petroleum, Volume 6(1), 1-13.
Palmiyanto,  M.  H.,  2011,  Perbandingan  Hasil  Analisa  Konsentrasi  Tegangan  Pada  Plat Berlubang  Akibat  Beban  Tarik  Dengan  Menggunakan  Metode  Elemen  Hingga  dan Kajian Eksperimen, Jurnal Teknika ATW, Edisi 8, 26-33.
Penberthy, W. L., Shaughnessy, C. M., 1992, Sand Control SPE Series,Vol 1, Richardson, Texas. Wang,  W.,  Sheikh,  Md.,  Hadi,  M.,  2014,  Behaviour  of  perforated  GFRP  tubes  under  axial compression, Proceedings of the 7th International Conference on FRP Composites in Civil Engineering, Vancouver, 20-22 August.
Wang, Z., Lu, W., Hu J., 1994, Mechanism and Prevention of Casing Damage of Oil and Water Well in Oil Field, Petroleum Press, Beijing.
Wildhack S., Müssig S., Strahammer F., Leitner M., 2012, Sand Control with Ceramic Screens in Unconsolidated Reservoirs Demonstrated in The Mature Gaiselberg Oilfield, Oil Gas European Magazine, Volume 38, 74-78, http://www.oilgaspublisher.de/de/og.html.
Yang, R., Huang, Z., Li, G., Shi, H., Song, X., Shi, Y., 2018, An Integrated Workflow to Design Screen/ Slotted Liners in Geothermal Wells, Journal Geothermics, Volume 72, 277-287.