BAB X

SOFTWARE PIPESIM

(DESAIN ESP)

10.1. DASAR TEORI

Software Pipesim merupakan simulator produksi yang digunakan untuk

mempermudah dalam proses analisa pemipaan produksi dari dalam reservoir

sampai ke permukaan, baik dalam mendesain maupun optimasi dari sumur

Natural Flowing atau Artificial Lift (Gas Lift, ESP,dan Rod Pump).

Perintah-perintah pada Pipesim terbagi menjadi beberapa macam

tergantung kegunaannya, berikut pembagian perintah-perintah pada Pipesim:

a) Well Performance

Tubing, digunakan untuk:

Konfigurasi tubing

Peralatan bawah permukaan

Pemasangan artificial lift (Gas Lift & ESP)

Detail tubing, MD/TVD dari tubing

Vertical Completion, memodelkan aliran fluida dari reservoir ke dasar

sumur menggunakan IPR pada sumur vertical.

Data yang dimasukkan:

Temperatur reservoir

Tekanan reservoir

Asumsi yang digunakan dalam IPR

Sifat-sifat fluida

Horizontal Completion, memodelkan aliran fluida dari reservoir ke dasar

sumur menggunakan IPR pada sumur horisontal.

Nodal Analysis Point, membagi sistem menjadi dua untuk dilakukan

analisa nodal. NA point diletakkan di antara dua obyek.

b) Pipeline and Facilities

Select Arrow, untuk memilih dan meletakkan obyek pada area kerja.

Text, memberi keterangan pada model.

Junction, tempat dimana dua atau lebih cabang bertemu. Fluida yang

berasal dari cabang-cabang yang ada akan bercampur di junction. Di

junction tidak terjadi penurunan tekanan atau perubahan temperatur.

Branch, menghubungkan antara junction dengan junction atau source/sink

denga junction.

Source, titik dimana fluida mulai memasuki jaringan (network).

Stream re-injection, satu titik di dalam jaringan dimana aliran fluida

dialihkan dari separator dan dapat dinjeksikan ke cabang yang lain.

Sink, satu titik dimana fluida keluar dari sistem jaringan.

Production Well, titik dimana fluida mulai memasuki jaringan (network).

Hampir sama dengan Source.

Injection Well, sumur injeksi.

Fold, membagi jaringan menjadi sub-model jaringan dari model jaringan

utama. Digunakan untuk membagi model jaringan yang besar menjadi

sub-sub model.

c) Network Analysis

Select Arrow, untuk memilih dan meletakkan obyek pada area kerja.

Text, memberi keterangan pada model.

Connector, digunakan untuk menghubungkan dua objek dimana tidak

terjadi perubahan tekanan atau temperatur yang signifikan.

Node, digunakan untuk menghubungkan obyek dimana tidak ada

peralatan (equipment) diantara obyek tersebut.

Flowline , untuk memodelkan pipa yang akan digunakan.

Riser , digunakan untuk memodelkan Riser yang digunakan.

Boundary Node, hampir sama dengan Node tapi hanya satu obyek saja

yang bisa dihubungkan.

Source, titik dimana fluida mulai memasuki jaringan (network).

Separator, memodelkan separator yang digunakan.

Compressor, memodelkan compressor yang digunakan.

Expander, memodelkan expander yang digunakan dalam model.

Heat Exchanger , memodelkan Heat Exchanger yang digunakan. Data

yang dimasukkan yaitu perubahan tekanan atau temperatur.

Choke , memodelkan Choke yang digunakan. Data yang dimasukkan

diameter choke, critical pressure ratio, batas toleransi laju alir kritis

Multiplier/Adder , untuk memvariasikan laju alir fluida.

Report, untuk menampilkan hasil perhitungan di titik yang telah

ditentukan.

Engine keyword tool , digunakan untuk memasukkan dan menyimpan

dalam “expert mode”.

Injection point, digunakan untuk menambahkan komposisi pada sistem

utama.

Multiphase Booster , untuk memodelkan booster yang digunakan.

Pump, untuk memodelkan pipa yang digunakan. Data yang dimasukkan,

perbedaan tekanan, tenaga yang diperlukan, dll.

10.2. PROSEDUR PENGERJAAN

10.2.1. Input Data

1. Aktifkan program Pipesim2009 dan klik New Single Branch Model

maka akan tampil page dibawah ini.

Gambar 10.1. Tampilan Page New Single Branch Model

2. Klik Setup, lalu pilih Black Oil, kemudian input data reservoir ke

dalam Stock Tank Properties maka akan tampil page dibawah ini.

Gambar 10.2. Tampilan Page Black Oil Properties

3. Double klick pada Vertical Well, kemudian input data reservoir ke

dalam Vertical Completion Properties maka akan tampil page

dibawah ini. Lalu masukkan data Ps, Temperatur, Model Type, Q, Pwf,

Pws, setelah itu klik Calculate AOFP, maka akan tampil page

dibawah ini.

Gambar 10.3. Tampilan Page Vertical Completion Properties

4. Klik Tubing, pilih Properties lalu pilih Deviation Survey maka akan

tampil page dibawah ini. Kemudian masukkan data MD dan TVD.

Gambar 10.4. Tampilan Page Tubing Properties

5. Pilih Geothermal Survey maka akan tampil page dibawah ini. Lalu

masukkan data MD, Ambient Temp, dan Temp Bottom Hole.

Gambar 10.5. Tampilan Page Tubing Properties

6. Pilih Tubing Configuration, kemudian masukkan data Bottom MD, ID

Tubing, dan ID casing kemudian klik OK, maka akan tampil page

dibawah ini.

Gambar 10.6. Tampilan Page Tubing Properties

10.2.2. Analisa Nodal untuk Natural Flow

1. Klik Nodal Analysis Point, lalu drag tubing ke nodal point, maka akan

tampil page dibawah ini.

Gambar 10.7. Tampilan Page Nodal Analysis Point

2. Klik Operations, lalu pilih Nodal Analysis. Kemudian Input Outlet

Pressure dan Tubing Pressure setelah itu klik Run, sehingga akan

tampil page dibawah ini.

Gambar 10.8. Tampilan Page Kurva Analisa Nodal Natural Flow

10.2.3. Desain ESP

1. Klik Artificial Lift, pilih ESP Design, lalu klik Pump Selection.

Setelah itu input data Pump Design, maka akan tampil page dibawah

ini.

Gambar 10.9. Tampilan Page ESP Design

2. Klik Select Pump , lalu pada kolom Manufacturer pilih Reda, pilih

seri pompa dengan efisiensi paling besar dan klik dua kali, maka akan

tampil page dibawah ini.

Gambar 10.10. Tampilan Page ESP Design – Select Pump

3. Kembali pada tampilan page ESP Design, klik Calculate dan Install

Pump, maka akan tampil page dibawah ini.

Gambar 10.11. Tampilan Page ESP Design – Install Pump

4. Pada tampilan page ESP Design, klik Pump Curve maka akan tampil

page dibawah ini.

Gambar 10.12. Tampilan Page ESP Design Pump Curve

5. Lalu klik Pump Performance Plot, maka akan tampil page dibawah

ini.

Gambar 10.13. Tampilan Page ESP Design Pump Performance Plot

6. Klik Operations, lalu pilih Nodal Analysis, Kemudian Input Outlet

Pressure dan Tubing Pressure setelah itu klik Run Model, maka akan

tampil page dibawah ini.

Gambar 10.14. Tampilan Page Kurva Analisa Nodal ESP Design

10.2.4. Pressure/Temperature Profile

1. Klik Operations pada toolbar, kemudian pilih Pressure/Temperature

Profile. Input data Liquid Rate dan Outlet Pressure, Maka akan tampil

page di bawah ini.

Gambar 10.15. Tampilan Page Pressure/Temperature Profile

2. Klik Run Model, maka akan tampil page dibawah ini

Gambar 10.16. Tampilan Page Grafik Elevation vs Pressure

10.2.5. Analisa Nodal dan Outflow Sensitivity untuk ESP

1. Klik Operations pada toolbar, kemudian pilih Nodal Analysis. Input

data pada kolom Outflow Sensitivity memilih Tubing_1 pada Object dan

ESP Stages (#1_Tubing_1) pada Variable setelah itu isikan harga

asumsi jumlah stage pompa ESP pada kolom Values. Tampilan page

seperti di bawah ini.

Gambar 10.17. Tampilan Pilihan Operation Nodal Analysis

2. Setelah itu pada layar Nodal Analysis klik Run Model. Kemudian

didapatkan kurva IPR dengan Stage Pump dengan titik-titik

perpotongan.

Gambar 10.18. Kurva Analisa Nodal ESP dengan Berbagai Stage

10.3. PEMBAHASAN

Praktikum kali ini adalah analisa sumur menggunakan software Pipesim.

Software ini adalah sebuah terobosan dalam menganalisa suatu sumur karena

semua perhitungan sudah dilakukan, sehingga kita hanya perlu menganalisa hasil

perhitungan tersebut.

Analisa sumur dilakukan dengan tujuan mengetahui performa dari suatu

reservoir yang diproduksikan, sehingga dari performa tersebut bisa dijadikan

acuan metoda produksi yang akan diaplikasikan terhadap sumur tersebut.

Data lapangan yang diperoleh dari sumur SPA 09 mempunyai harga

watercut sebesar 95%. Minyak yang terproduksi memiliki oAPI sebesar 36.154.

Besarnya gas liquid ratio pada sumur SPA 09 adalah 28.7356 scf/stb. Dari hasil

analisa nodal pada kurva natural flow terlihat bahwa sumur SPA 09 tidak dapat

diproduksikan secara natural flow lagi dikarenakan tenaga alami reservoir sudah

tidak mampu mendorong fluida sampai ke permukaan seperti (Gambar 10.8.). Hal

ini terlihat dari kurva IPR dan tubing intake yang tidak berpotongan sehingga

diperlukan metode artificial lift untuk memprodukiskan fluida kepermukaan.

Dari kurva IPR natural flow tersebut, laju produksi maksimum (Qmax) yang

diperoleh adalah 3853.947 STB/day.

Pada sumur ini, dilakukan simulasi metode produksi buatan untuk desain

Electrical Submersible Pump (ESP). Pada awal simulasi, parameter yang

digunakan untuk desain ESP, antara lain: Pump Setting Depth, Casing ID, Design

Production Rate, Design Outlet Pressure, dan yang paling akhir adalah Total

Dynamic Head (TDH).

Sebelum menentukan Pump Setting Depth terlebih dahulu mengetahui

Static Fluid Level (SFL) dan Working Fluid Level (WFL). Dari hasil perhitungan,

Pump Setting Depth yang didapat adalah 3673.56 ft. Laju produksi maksimum

diperoleh dari kurva IPR natural flow yaitu sebesar 2327.114 STB/day,

berdasarkan perhitungan, diperoleh harga design production rate sebesar 696

STB/day.

Pada umumnya pemilihan tipe pompa didasarkan pada besarnya rate

produksi yang diharapkan pada head pengangkatan yang sesuai dan ukuran casing

(check clearances) yang digunakan. Pompa yang digunakan dalam sumur ini

adalah REDA dengan efisiensi yang paling besar adalah DN675 dengan efisiensi

sebesar 60.04 %. kemudian diinstal kedalam profil sumur. Selanjutnya kita dapat

melihat grafik pompa reda yang telah didesain (Gambar 10.12). Grafik tersebut

menunjukan bahwa Qoperating berada di antara Qmax dan Qmin. Kelakukan pompa

berada pada harga effisiensi tertinggi apabila hanya cairan yang terproduksi.

Tingginya volume gas bebas menyebabkan operasi pompa tidak effisien karena

gas akan menyebabkan “gas lock” atau terjebaknya gas di impeller. Jumlah stage

optimum dan laju produksi optimum (Qoptimum) dapat diketahui dari kurva analisa

nodal ESP design (laju produksi (q) vs Tekanan) dengan berbagai jumlah stage

yang telah kita asumsikan yaitu 100, 150, 200, 250, 300, 350, dan 400 (Gambar

10.18).

10.4. KESIMPULAN

1. Dari hasil simulasi menggunakan software Pipesim diperoleh hasil akhir

analisa sebagai berikut:

API Minyak = 36,154

Q design = 696 STB/day

Pump Setting Depth = 3973.564 ft

Efisiensi pompa = 60.04 %

Besarnya daya pompa = 110.89459 hp

Jumlah stage yang disarankan = 163 stages

PIP (Pump Intake Pressure) = 243.38 psia

Pump Discharge Pressure = 1686.4 psia

Head = 3500.3 ft

Densitas liquid = 59.454 lb/ft3

Qoptimum = 610 STB/day

2. Simulasi metode produksi dilakukan dengan menggunakan metode ESP.

3. Kelakukan pompa berada pada harga effisiensi tertinggi apabila hanya

cairan yang terproduksi. Tingginya volume gas bebas menyebabkan

operasi pompa tidak effisien.

4. Pemilihan tipe pompa didasarkan pada besarnya rate produksi yang

diharapkan pada head pengangkatan yang sesuai dan ukuran casing

(check clearances) yang digunakan.

5. Terproduksinya gas akan menyebabkan gas terperangkan antara impeller

dan diffuser, sehingga akan mengurangi efisiensi pompa.

6. Pemilihan motor juga didasarkan pada tabel yang merupakan

ketersediaan horse power motor tersebut di lapangan. Apabila besarnya

horse power yang dibutuhkan motor pada hasil perhitungan tidak tersedia

dalam tabel, maka dipilih motor yang memiliki horse power lebih besar.