METODE PENGANGKATAN BUATAN DENGAN MENGGUNAKAN POMPA

ANGGUK SUCKER ROD PUMP(SRP)

1. Metode Pengangkatan buatanHampir semua sumur pada permulaan

di ketemukan lapangannya tekanannya cukup besar sehingga akan menjadi sumur sembur alam. Dengan berjalannya waktu maka tekanan reservoir akan mengalami penurunan, demikian pula tekanan di formasi dekat sumur. Hal ini akan menyebabkan perlunya penambahan pengangkatan buatan atau artificial lift.

Di dunia ini artificial lift paling banyak di gunakan adalah pompa angguk (Sucker rod pump), 80% di seluruh dunia, atau 2/3 dari semua sumur di dunia menggunakan pompa angguk ini. Pompa angguk bukan memproduksi terbesar di dunia, karena produksinya tidak semuanya besar, yang terbanyak hanya berproduksi 3 – 10 b/d minyak, terutama di USA yang menggunakan SRP(Sucker Rod Pump) untuk 85% total sumur artificial lift.

Sumur dengan laju produksi dari yang sangat rendah sampai menengah (moderate) (lebih rendah dari 2000 bpd,

III - 1

320 m3/d) sangat cocok menggunakan pompa SRP dalam pengangkatan fluida produksi ke permukaan. Hal ini disebabkan pompa jenis ini mampu membentuk drawdown yang sangat tinggi di sekitar lubang bor.

Gambar 3.1. memperlihatkan skematik dari komplesi dengan menggunakan pompa sucker rod. Dapat dilihat bahwa terdapat tiga hal pokok dalam elemen pompa sucker rod, yaitu :

Bottom hole Pump Rod String Pumping UnitSucker rod mentransmisikan beban

tensional dari plunger ke unit pompa. Maka criteria desain utama adalah efek dinamik termasuk kelelahan (fatigue), stretch dan rod fall.

Panjang dari sucker rod pada umumnya 25 ft dengan diameter dari 5/8 inch sampai 1-1/8 inch. Kombinasi dari ukuran-ukuran string ini sering digunakan.

III - 2

Gambar 3.1.

Pompa Angguk (SRP)

2. Sucker Rod Pump (Pompa Angguk)Karena sudah lama dipakai dan

dikembangkan, maka SRP mendapat perhatian yang sangat besar sehingga banyak studi dan teori yang muncul di industri maupun di literatur.

2.1. Jenis-jenis Pompa AnggukDewasa ini di kenal 3 (tiga) macam SRP

yang paling umum :III - 3

1. Standar atau Conventional TypePada tipe ini, samson post menopang walking beam kira-kira pada bagian tengah, jadi titik pusat putaran tuas di tengah walking beam. Pumping unit type ini paling banyak dipakai pada industri perminyakan dan tersedia dalam bermacam-macam ukuran dan ada yang mencapai 100 Horse Power

Gambar 3.2. Conventional Pumping Unit

2. Low Torque Unit (Mark II)Pada tipe ini, samson post menopang walking beam pada bagian ujung belakang jadi titik pusat putaran tuas di ujung walking beam. Pada ukuran kerangka yang sama biasanya unit

III - 4

ini membutuhkan Horse Power yang lebih sedikit jika dibandingkan dengan conventional unitDan banyak di pakai untuk sumur-sumur minyak yang dalam dan berproduksi besar, ukuran yang tersedia tidak bervariasi banyak dengan yang terbesar sampai mencapai 125 Horse Power.

Gambar 3.3 Mark II

Pumping Unit

Gambar 3.4. Air Balanced

Pumping Unit.

3. Air Balance UnitPada tipe ini

tabung udara yang bertekanan di gunakan sebagai pengganti counter weight dan titik pusat putaran tuas berada di ujung walking beam. Pumping unit tipe ini lebih kecil dan ringan dari unit yang laindan dilengkapi dengan air

III - 5

compresor serta ukuran yang di buat terbatas, tetapi ada yang mencapai 150 Horse Power.

Beam balanced termasuk conventional dengan counter balance berupa pemberat tak berputar di ujung walking beam nya. Gambar 2.6 memperlihatkan beam balanced dan jenis-jenis pompa angguk lainnya.

III - 6

Gambar 3.5 Unit-unit pompa angguk yang lainnya.

2.2 Klasifikasi Pompa dari APIAPI telah membuat klasifikasi pompa

subsurface berdasarkan plungernya, dan gambar 3.6 memperlihatkan bermacam-macam jenis tersebut, Gambar 3.7 menunjukkan kode huruf menurut API untuk alat bawah permukaan.

III - 7

Gambar 3.6

Klasifikasi Pompa dari API

III - 8

Gambar 3.7.

Pump Designation

Dalam pemesanan SRP dari pabrik masih diperlukan data clearance atau ruang antara plunger dan barrelnya bila digunakan metal-to-metal plunger. Ini tersedia ukuran -0.001”, -0.002”, -0.003”, -0.004” dan -0.005” dan disebut -1,-2,-3,-4 dan -5, Type -1 untuk viskositas minyak 0 – 20 cp, untuk diatas 400 cp dan banyak

III - 9

pasir digunakan type - 5. Selain itu perlu disebutkan bahan material pompanya apakah untuk korosive fluidanya dan lain-lain.A. Klasifikasi Tubing Pumpa. Berdasarkan lokasi standing valve

1. Tetap (fixed) dilekatkan didasar tubing, diameternya lebih besar,baik untuk level cairan dalam, fluida viscous dan bila fluida barrel tidak terisi penuh.

2. Dapat dikeluarkan (removeable), Standing valve bisa dilekatkan (atau diturunkan) bersama working barrel, valve ini ditahan disana dengan alat penahan atau anker tertentu.

b. Type Plunger Seal1. Soft Packed Plunger (cup equipped)

di buat dari kulit atau karet terpal atau bahan sintesis lainnya yang tahan karat. Pada gerak keatas, tekanan kolom fluida menekan cup sehingga mengembang dan menyekat antara ujung cup dan dinding barrel. Pada down stroke tekanan diluar dan didalam cup akan seimbang sehingga plunger akan turun dengan mudah, Soft packed dipakai pada rod dan tubing pump untuk kedalaman sampai 5000 ft,

III - 10

gambar 3.8. memperlihatkan skematiknya.

Gambar 3.8. Soft Packed Plunger (OilWell)

2. Pompa dengan plunger logam (metal plunger), Plunger logam dapat dibuat dari besi tuang atau baja yang diratakan (plain) atau berlekuk (groove) (gambar 3.9),plunger logam ke logam berjarak berdekatan tergantung viskositas agar mendapatkan seal (sekat) fluida. Plunger ini dapat dibuat dari tubing atau potongannya yang dibuat sesuai dengan panjang tertentu, plunger ini lebih kuat dan khusus untuk sumur dalam ( >7000 ft).

III - 11

Gambar 3.9. Plain and Groove metal plunger (OilWell)

B. Klasifikasi Insert(Rod Pump)Pada rod pump, plunger maupun

working barrel bisa dinaikkan dengan mudah untuk diperbaiki dengan hanya menarik rod keatas, agar barrel tersebut terikat kuat didasar tubing selama kerja pompa maka diberi seating cups atau hold down anchors. Berdasarkan operasinya rod pump dapat dibagi dua :

1. Travelling pump (inverted pump) dimana plungernya diam, working barrelnya yang bergerak (RWT,RST), keuntungannya adalah gerakan barrel mengurangi kemungkinan pasir

III - 12

mengendap diantara barel dan tubing, tetapi friksi akan meningkat.

2. Stationary insert pump (stationary barrel) ini adalah yang paling umum dipakai, jenisnya adalah thin (tipis) dan heavy wall (one-piece) barrel dan liner barrel (liner barrel bukan standard API).

3.3. Komponen dan Peralatan Pompa Angguk3.3.1. Peralatan di atas permukaan

Gambar 3.10 memperlihatkan alat-alat di permukaan. Alat ini meneruskan energi dari mesin ke alat bawah permukaan. Dalam melakukan hal ini, maka gerak putar harus diubah ke turun naik di rod-nya, dan kecepatan rpm mesin harus dikurangi supaya sesuai dengan kecepatan pompa tertentu dengan menggunakan gear reducer. Antara rod dengan alat permukaan terdapat polished rod yang dapat melaluinya tetapi ke luar di polished rod. Di bagian atas polished rod, polished rod diklem pada carrier bar, yang mana dihubungkan dengan horsehead melalui wireline hanger yang fleksibel.

Desain di atas diperlukan agar polished rod tetap bergerak naik turun secara

III - 13

vertikal supaya tak ada friksi besar stuffing box.

Walking beam ditunjang dekat titik beratnya oleh Sampson Post. Gear diteruskan ke walking beam melalui pitman, gerak mana diberikan oleh crank. Panjang langkah polished rod ditentukan oleh jarak dari pitman bearing ke crank shaft. Umumnya ada 3 posisi atau lebih untuk mengatur panjang langkah polished rod tersebut

Hal lain yang penting adalah mendesain counterbalance. Semua gerak menaikkan fluida ke atas dilakukan oleh gerakan ke atas dengan berat fluida dan rod ditanggung oleh unit pompa. Pada saat ke bawah, tidak ada beban, tetapi rod malah bergerak dipercepat ke bawah. Bila beban ke atas dan ke bawah ini tidak diimbangi, maka unit pompa akan mudah rusak dan keseimbangan pada mesin tidak ada, yaitu besar – kecil – besar dan seterusnya. Untuk ini dipasang counterbalance untuk memberikan distribusi merata pada pembebanan. Efek counterbalance tergantung dari beratnya, posisinya, dan geometri alat-alatnya. API membuat standardisasi mengenai tipe pompa, misalnya :

III - 14

C – 160D – 173 – 64, yang artinya :C : Convensional (A = air balance, B :

beam counterbalance, M = mark II)160 : Peak torque Rating – ribuan in-

lbD : Double reduction gear reducer173 : Polished Rod Load rating,

ratusan lb64 : Panjang langkah stroke

maksimum, in

Gambar 3.10

III - 15

Komponen SRP

1. Prime moverSebuah motor listrik atau reciprocating engine dengan putaran 800 – 1200 RPM dipakai untuk menggerakan pumping unit.

Gambar 3.11

2. Gear ReducerGear reducer adalah alat untuk menurunkan putaran dari motor atau engine menurut yang di butuhkan

Gambar 3.12

3. CrankCrank disambungkan pada sumbu putaran rendah yang keluar dari gearbox yang berputar 360 derajat,

III - 16

lubang yang di sebelah luar dari crank di sambungkan ke pitman. Kalau counter weight di butuhkan oleh pumping unit,maka dapat dipasang pada crank.

Gambar 3.13. Crank

4. PitmanPitman dipasang untuk menghubungkan crank dengan walking beam dan berfungsi untuk merubah gerakan berputar dari gear box menjadi gerakan turun naik pada walking beam, Panjang stroke pemompaan ( SL) pada setiap pumping unit dirubah dengan memindahkan sambungan pitman pada lubang yang ada di crank. Bila sambungan dirubah ke arah sumbu gear box (inboard) maka stroke length menjadi lebih pendek sedangkan kalau menjauhi sumbu gear box (outboard) maka stroke length menjadi lebih panjang

III - 17

5. Walking BeamWalking beam bergerak keatas dan kebawah dan ditopang oleh samson post dan saddle bearing

6. Horse HeadHorse head (kepala kuda) dipasang pada walking beam dengan memakai engsel sling. Horse head disambung ke polished rod agar polished rod dapat bergerak keatas dan kebawah mengikuti gerakan dari walking beam

Gambar 3.14. Horse Head

7. Carrier Bar atau HangerPolished rod masuk kedalam carrier bar dan diatasnya dipasang clamp sehingga carrier bar melalui wire line atau sling yang dibagian atas disambungkan ke horse head dapat mengangkat dan menghantarkan polished rod keatas dan kebawah.

III - 18

8. Counter WeightPada crank balance pumping unit, counter weight dipasang pada crank, sedangkan pada beam balanced pumping unit, counter weight dipasang pada ujung belakang walking beam, Counter weight berfungsi untuk menyamakan muatan (amper) motor penggerak di waktu up-stroke dan down-stroke.Disamping itu sekaligus untuk memperkecil horse power yang di butuhkan oleh motor. Pada Air Balance pumping unit, tabung udara yang bertekanan berfungsi sebagai pengganti counter weight.

9. Brake ( rem )Rem berfungsi untuk mengatur posisi kepala kuda kalau pumping unit harus dimatikan untuk keperluan perbaikan pada well atau pada pumping itu sendiri

3.3.2. Peralatan di bawah permukaanGambar 3.15 memperlihatkan gerakan

keatas dan kebawah pada plunger pompa, pada gerakan plunger ke bawah , standing valve akan tertutup karena di tekan fluida yang di atasnya, traveling valve terbuka karena mendapat dorongan dari fluida di

III - 19

working barrel, fluida bergerak masuk dari barrel ke plungernya. Pada gerakan keatas, travelling valve tertutup, standing valve terbuka karena efek pengisapan, fluida masuk dari sumur ke working barrel karena efek pengisapan tersebut. Working barrel di gunakan untuk tempat naik-turunnya plunger dan sebagai tempat pengumpul cairan.

Gambar 3.15, cylce pompa; (a) plunger turun dekat dasar; (b) plunger naik dekat dasar; (c) plunger naik dekat puncak; (d)

plunger turun dekat puncak.

Ada dua macam pompa yaitu tubing pump dan rod pump.

1. Tubing Pump

III - 20

Pada pompa jenis ini, barrel pompa di sambungkan langsung dengan production tubing yang paling bawah, plunger dimasukkan kedalam tubing dengan sucker rod string dan diujung plunger dipasang standing valve.Standing valve puller di pasang untuk memudahkan pengambilan standing valve dalam lubang sumur bila suatu saat pompa harus dicabut untuk diperbaiki. Bila plunger, travelling valve dan standing valve memerlukan perbaikan,pengambilan dapat dilakukan dengan hanya mencabut sucker rod, tetapi bila perbaikan untuk barrel diperlukan , maka tubing harus di cabut.

2. Rod pump atau Insert pumpRod pump atau Insert pump(termasuk barrel pompa) dipasang dalam tubing string pada lubang sumur dengan sucker rod. Pada pompa dipasang hold down untuk mengikat shoe atau seating nipple pada tubing. Pada pompa jenis ini perbaikan pompa dapat dilakukan dengan hanya mencabut sucker rod string.

III - 21

Rod Pump Tubing Pump

Gambar 3.16. Tubing Pump dan Rod

Pump , menunjukkan perbedaan

keduanya

FUNGSI KOMPNEN POMPA

A. Travelling Barrel Yaitu pump-barrel yg bergerak naik turun dgn traveling value pada bagian atas barrel.

Keuntungan:1.Travel barrel menyebabkan fluida bergerak

sampai dekat Seating Nepple.III - 22

2.Pompa berkala tidak menyebabkan pasir menutup barrel.

3.BHD melekat dibawah dapat menghindari barrel pecah.

Kerugian:

1.Karena tabung panjang,jarak tempuh fluida dalam barrel panjang,pompa ini tidak cocok fluida level static rendah.

2.Pada sumur-sumur dalam, tabung bisa bengkok.3.Lubang bengkok dpt merusak barrel.

B. Stasionary barrel botton Anchor Barrel dipasang pd Seating Nipple Plunger dihubungkan dg rod dan fluida dikeluarkan di atas barrel. Keuntungan: 1.Baik untuk static fluida level rendah. 2.Gerak fluida di barrel terbatas dan standing

valve besar. 3.Bottom Anchor (di pegang di bawah) baik

untuk sumur dalam.

Kerugian :1.Pasir bisa mengendap di sekitar barrel.2.Pasir bisa mengendap pd pemompaan berkala.

C.Stationary barrel Top anchor

III - 23

Sama seperti bagian (b)tetapi di pasang pd Top dari barrelnya. Keuntungan:Baik untuk sumur berpasir,karena discharge

menyebabkan pasir tersapu 3 inch diatas seating niplle

Kerugian :Top hold Down terbatas.

D.Tubing Pump Keuntungan: 1.Produksi fluida flunger lebih besar. 2.Lubang Standing value . Kerugian : Harus menarik Tubing untuk mengganti barrel.

D).Rod (Stang)Energi ditransfer dari alat-alat permukaan ke pompa melalui Sacker Rod String.Rod terbuat dari 90% lebih besi.dgn campuran C, Mn, Si ,Ni,Cu.

Ada 5 ukuran RodSize ROD Ar (Inch)2 Berat Rod/ft, (wr) 5/8 0,307 1,16 3/4 0,442 1,63 7/8 0,601 2,16 1 0,785 2,8811/8 0,994 3,64

III - 24

TubingROD

Size Tubing (inch)

OD Berat(lb/ft) Luas Irisan Dinding At, inc

1,5 1,900 2,90 0,8002 2,375 4,70 1,304

2,5 2,875 6,50 1,8123 3,500 9,30 2,590

3,5 4,000 11,00 3,0774 4,500 12,75 3,601

Tabel 2Kombinasi untuk Sucker Rod

UKURAN ROD PD STRING HARGA R SEBAGAI FUNGSI DARI Ap(note R1adalah yg bawah,kecil

5/8 – ¾ R1=0,759-0,0896 ApR2=0,241+0,0896 Ap

¾ - 7/8 R1=0,786-0,0566 ApR2 =0,214 + 0,0566 Ap

7/8 – 1 R1 =0,0,814-0,0375 ApR2=0,186+0,0375Ap

5/8-3/4-7/8 R1 = 0,627 - 0,1393 APR2 = 0,199 + 0,0737 APR3 = 0,175 + 0,0655 AP

¾-7/8-1 R1 = 0,644 – 0,0894 APR2 = 0,181 + 0,0478 APR3 = 0,155 + 0,0146 AP

III - 25

¾-7/8-1-1 1/8 R1 = 0,582 + 0,1110 APR2 = 0,158 + 0,0421 APR3 = 0,137 + 0,0364 APR4 = 0,123 + 0,0325 AP

Factor Percepatan ()Rumus = a/g. . . . . . . . . . . . (1)

Dimana a. = Percepatan Mak yg di alami Rod g. = Gaya Gravitasi

Bila : Vp.Kecepatan partikel yg bergerak pd jari2

rc, Maka a =V2P/rc. . .(2)

Untuk N putaran (Stroke Pump) permenit :Vp=2 rc N. . . . . . . . . . . . . . . .. …. . (3)

Substitusikan pers (3) ke pers (1) dan (2)di dapat:

=V 2 p = 4 2 rc N 2 . . . . . . . . . . . . . . . .(4) rcg g

Untuk sumur pompa : rc =S/2. . . . . . . . . . (5)Dimana : S =Panjang Stroke Rod.Maka : =2 2 SN 2 . . . . . . . . . . . . (6)

g

III - 26

Bila S dalam Inch dan N dalam stroke permenit (spm)Maka: = SN 2 . . .. . . . . . . . . . . . . (7)

70.500 Rod sebesar Wr lb factor kecepatan akan memberikan efek berat sebesar .Wr +Wr Atau Wr+Wr =Wr (1+) . . . . . . .(7A)

Plunger Stroke Effektip Standing valve memberikan effek perpindahan

beban dari rod ketubing dan sebaliknya,hingga menimbulkan stretch perpanjangan pd ke dua beban ,Rod juga mempunyai percepatan yg menimbulkan langkah yg lebih panjang dari pd gerakan pd polished Rod dipermukaan, hal ini di sebut dgn overtravel.(cp).

cp=40.8L 2 (inch). . . . . . . . . . . . . .(8) E

cr=5.20 G D Ap L/E . Ar. (inch) . . . . . (9)

ct=5.20 G D Ap L/E . At .(inch). . . . . (10)

Dimana : cp=Plunger over travel (in) ct =Tubing Stretch (in) cr=Rod Stretch (in),Ap=Luas Plunger (in2) E =Modulus Young besi. 30 x106Psi

III - 27

D=Kedalaman Working Fluid Level (ft) At=LuasPenampang Tubing (inc)2

G=Specific gravity fluida

Sp=Plunger Stroke

Sp=S+ (40.8L2)/E – (5.20 D.Ap )/E (L/At +L1/A1

+L2/A2 +L3/A3 + dst ) . . . . . (11)

L1,L2,L3= Panjang bagian Rod.

Faktor2 yg mempengaruhi Gerakan Rod.

a).Polished Rod Load (PRL). Yaitu beban yg bekerja pd Polished Rod dgn beban kolam sepanjang L pd luas Ap di tambah berat Rod dan beban percepatan,maka PRL maksimal dan minimal adalah:

W max (up stroke) = Wf +Wr() –0.127 G Wr-F Wmin (Down stroke) = Wf -Wr– 0.127 Wr G –F Dimana :wf = Berat kolom fluida Wf = 0.433 G ( L. Ap – 0.294 Wr). Wr =Berat Rod = Lx berat / ft.

F=FrictionLoss(biasanyadiabaikan).Sedangkan 0.127 Wr. G =Bouyancy di Rod.

Rumus dpt di rubah menjadi : PRL= W Max =Wf + Wr (1+-0.127 G) . ..(14)

III - 28

PRL=W Min =Wr (1--0.127 G ) . . . . . ..(15)

b). Sacker Rod String Digunakan untuk sumur yg dalam dan merupakan tapered Rod.dpt di lihat pd table 2 dimana R1,R2,R3 merupakan fraksi panjang dari seluruh panjang

Rod.Umumnya potongan panjang Rod dalam 25 ft.

c).Pump Displacement ( V ) atau (Rate produksi dan volume pemompaan).

V =Volume teoritis pemompaan. V=Ap (inch2)*Sp (in/Stroke)*N (stroke/menit)

*1440 menit/hari =0.1484 Ap Sp N BBL/D

9702 inch3/bbl

atau V= K . Sp N . . . . . . . . . . . (16)

Dimana : K= 0.1484 Ap Lihat tabel 3Rate produksi yg sebenarnya dari pump displace ment harus diketahui Effect Volumetris (Ev). Yaitu:

Q= V*Ev.Q = Rate produksi B/D . V = PumpDisplacement. Ev = 75-80%

d). Design Counter Balance .

III - 29

Gunanya untuk menyimpan energi pd waktu Down Stroke dan melepaskan energi pd waktu Upstroke, hingga PRL dpt terdistribusi secara uniform.

Ci = 0. 50 (Wmax + Wmin). Subsitusi dari pers (14) dan (15) diperoleh : Ci= 0.5 Wf + Wr (1-0.127 G) . . . . . (19) Dimana , Ci= efek Counter Balance

e).TORQE (Pengatur Gear Reducer). Tp = (Wmax-0.95 Ci) (S/2) . . . . . .. . .. . (20) Dimana: Tp=Torqe maximum (lb.inch) Ci=Efek Counter Balance (lb) S =Polished Rod Stroke (inch)

f).Daya Mesin.

Ada 2 macam daya : (1).Hh adalah daya untuk mengangkat fluida

Hh=q*350 G .* L Hh =7.36*10-6q G L .(21) 1440*33000 Bila ada tekanan pd tubing dan casing , maka :

Hh=7.36*10-6 q G Ln . . . . . . . .. . (22)

III - 30

Ln= net lift = D +2.31 Pt . G . . . . (23)

Dimana : Pt =Tubing Head Pressure (Psi) D = Kedalaman Fluid Level . (ft) G =Specific Gravity Fluida. (2).Energi friksi antara pompa s/d Polished Rod.

(Hf) Hf=6.31*10-7 Wr SN (hp) . . . . (24)

Jadi, Hp Polished Rod total =Hf + Hh dan Brake dari prime mover :

Hp =1.5 (Hh + Hf) . . .(25)

Kecepatan Pompa (N) .

Dapat di tulis dgn rumus:

N= 237000 Dimana: n =Bilangan Bulat nL L=Panjang Sacker Rod N =Kecepatan Pompa (spm)

PERENCANAAN POMPA

Langkah2 perencanaan:

III - 31

1.Hitung Effisiensi Volumetris (Ev) atau Pump Displacement (V)

EV= q/v V= q /EV

2.Tentukan panjang stroke (S) dan API Rating

dari unit pompa yg akan digunakan (lihat gbr.7)

untuk ini perlu data: - pump setting depth - pump displacement

3.Pilih ukuran Tubing , ukuran Plunger, Rod

dan Kecepatan Pompa . (lihat tabel 4 s/d 11).

Dalam hal ini tabel 8, dimana diketahui pump setting depth.

4.Hitung Fraksi Panjang (R) setiap bagian dari

Rod bulatkan hingga dpt dibagi 25. Lihat kombinasi Rod dari point 3. pergunakan tabel 2.

III - 32

5.Hitung Faktor Percepatan = S N 2 70500

6.Tentukan panjang Plunger, Stroke Efektif (Sp)

Sp= S + 40.8 L 2 - 5.20 G. D Ap (L/At + E EL1/A1 + L2/A2 + L3/A3 +dst) . . pers.(11)L = Panjang rod, A = luas rod

7.Tentukan Rate Produksi yg didapat dan chek terhadap rate yg diinginkan.

Berdasarkan Ev (Eff Volumetrik).

Q = V * Ev

Dimana: V=K Sp N Q =K Sp N Ev

8.Hitung berat Rod String (Wr) .lihat tabel 1

9.Hitung berat Fluida (Wf)

Wf =0.433 G L. Ap – 0.294 Wr

III - 33

10.Tentukan PRL (WMax) dan check terhdp maksimum Beam Load untuk unit yg di pilih.

WMax = Wf + Wr (1 + )

11.Hitung maksimum stress di puncak Rod String dan Check terhdp maksimum working stress yg diinginkan .

Stress Maksimum =WMax : Ar

12. Hitunglah Effek Counter Balance Ideal dan Check terhdp CB yg tersedia pd unit yg di pilih. Lihat pers dibawah ini

Ci= 0.5 Wf + Wr (1-0.127 G) (19)

13.Hitung Peak Torqe pd Gear Reduser dan Check terhdp API Rating unit yg di pilih.

Tp = (Wmax-0.95 Ci) (S/2) . . . . . .. . .. . (20)

14.Hitung Hidraulic H.P , Friction H.P. dan Brake HP. Prime Mover Hh=7.36*10-6 q G Ln . . . . .. . (22)

Ln= net lift = D +2.31 Pt . G

III - 34

(Hf) Hf=6.31*10-7 Wr SN (hp) . (24)

Brake Hp =1.5 (Hh + Hf) . . . (25)

Contoh Perencanaan:

Suatu sumur mempunyai static fluid level 1000ft, water Cut 40 %, API Garvity minyak 40o dan SG air 1.015. Produksi minyak yang diharapkan 125 B/d.untuk mencegah benggkoknya tubing, ke dalam pemasang pipa 4500 ft di pasang tubing anchor ( sehingga dgn ini tubing stretch = 0 )

Efficiency volumetric pompa di perkirakan 80 %. Coba design pompa untuk keadaan ini.

Jawab :

1. Water cut ( % air dari total cairan ) 40 %, jadi % minyak = 60% =125 b/d. maka rate total cairan yg diharapkan = 100% x 125 b/d.

60% Dgn volumetric effesiency 80 % v = qt/ev = 208/ 0,80 = 260 b/d.

2.Dari gambar 7: untuk pump setting depth 4500 ft dan rate 260 b/d di dapat bahwa unit yg dipakai adalah E yg API sizenya =160 dgn stroke 64 inci.

III - 35

3.Dari table 8: didapat untuk pump depth 4500 ft ukuran plunger 1 ½ inci,tubing 2 inci.kombinasi rod 7/8, ¾, 5/8 dan kecepatan pompa antara 21 ( untuk 4200 ft ) dgn 17 ( untuk 5400 ft ). Dgn ekstrapolasi akan didapat:

N = 21 – 4500 – 4200 x (21 -17 ) = 20 spm 5400 – 4200

4.Panjang rod total = 4500 ft untuk kombinasi rod pada No.3 berlaku dari table 2.

Ap plunger 1 1/5 inci adalah 1.767

R1 ( 5/8” ) = 0,627 – 0,1393 Ap = 0,627- ( 0,1393 x 1.767 ) = 0,381

R2 (3/4 ) = 0,199 +0,0737 AP =0,199 + (0,0737 x 1 ,767 ) =0,328

R3 (7/8) = 0,175 + 0,0655 AP = 0,175 + ( 0,0655 x 1,767 ) = 0,2905

Jadi dgn ini di dapat panjang masing – masing rod :

L1(untuk 5/8”) = LR1=4500 * 0,381 = 1715 ft

L2(untuk ¾”) = LR2= 4500*0.328 = 1476 ft.

L3(untuk 7/8)= LR3=4500x0.2905=1307 ft

5.Faktor Percepatan :

III - 36

= S N 2 = 64 x ( 20 x 20 ) = 0,363

70500 70500

6. Panjang Plunger dan Stroke efektif (Sp).

SG minyak = 141,5 = 0.825 131,5+40

SG rata-rata= 40%x SG air+ 60% x SG

minyak

Jadi G = 0.825x0.6+1,015x0.4 = 0.901

Sp= S + 40.8 L 2 - 5.20 G. D Ap (L/At + E E L1/A1 + L2/A2 + L3/A3 +dst) . . pers.(11)

Sp = 64 +40,8x4500 2 x0.363 – (5,2x0,90x4500x1.767

30 x 106 30 x 106

O + 1725 + 1475 + 1300 0,307 0,442 0,601

= 64 + 10 – 13.3Sp = 60.7 inch

7. Ev = 80 % Q= K Sp N EvIII - 37

Q = 0.262 x 60.7x 20 x 0.80 = 254.5 B/d

Qo= 60% x 254.5 = 152 B/d.

Harga ini lebih besar dari Qo yang diinginkan jadi unit ini memenuhi.

8. Berat rod string ((berat/ft dicari dari table 1)

Wr = (1,16 x1725)+(1,63x1475)+(2,16x1300) = 7222 lb

9. Berat fluida Wf = 0,433 G ( LAp -0,294 Wr)

= 0,433x0.901 4500 x 1,767 –0,294 x 7222 .

= 2275 lb.

10. PRl Maksimum.

WMax = Wf + Wr (1 + ) = 2275 + 7222 ( 1 + 0.363 )

= 12.115 lb. Beam load untuk unit ini adalah 20.700 lb, bila diambil unit pompa dari Bethelhem Steel, missal 160 D 20 S – 64, dengan ini PRL maksimum lebih kecil dari beam loadnya dan dianggap unit memenuhi.

III - 38

11. Stress maksimum. Stress Maksimum =WMax : Ar

= 12.115 / 0,601 = 20.100 Psi.

Hal ini lebih kecil dari 30.000 Psi, jadi rod ini memenuhi.

12. Efek counter balance.

Ci= 0.5 Wf + Wr (1-0.127 G) = 0,5x2275 + 7222(1-0,127 x 0,901) = 7538 lb.

13. Peak Torgue.

Tp = (Wmax-0.95 Ci) (S/2) . = 12.115 – 0,95 x 7.538) x 64/2 = 158.000 lb-in.Karena unit diatas dipilah dengan API rating 160, jadi ini memenuhi.

14. Hydraulic Horse-power.

Hh = 7,36 x 10-6 xq x G x LN

= 7,36 x 10-6 x 254,5 x 0,901 x 4500 = 7,6 hp.

Friction horse power.

III - 39

Hf = 6,31 x 10-7 x Wr x S X N = 6,31 x 10-7 x 7222 x 64 x 20 = 5,87 hp.Brake horse Power

Brake H.P = 1,5 ( Hh + Hf ) = 1,5 (7,6 + 5,87 ) = 20,2 hpPrime mover yang dipilih harus mempunyai hp out put lebih dari 20 hp.

Analisa Sumur Pompa

Analisa pada kelakuan sumur pompa dapat dilakukan antara lain :

A. Level Permukaan fluida di annulus.B. Menggunakan dynamometerC. Menentukan tekanan aliran dasar sumur ( Pwf).

A.Level Permukaan fluida di annulus.

Kedalaman fluida diannulus perlu ditentukan, hal ini dapat dilakukan dengan Sonolog.

III - 40

Reflection fromFluid level

Gelombang suara dilepaskan dari permukaan dan waktu kembalinya di ukur seperti Gb diatas, dengan mengetahui panjang tubing misal 30 ft, kita dapat mengukur kedalaman fluid level dari puncak grafik diatas.

B.Menggunakan dynamometer

INTERPRETASI DYNAMOMETER CARD / DYNAGRAPH

1. Dynamometer

Alat analisa pompa angguk terutama dari dynamometer, umumnya

dynamometer digunakan untuk analisa beban rod. Disini akan dibicarakan

beberapa penggunaan dari dynamometer tersebut. Pada saat ini dynamometer

telah di hubungkan dengan komputer untuk mendapatkan analisa secara tepat dan

praktis. Gambar 4.1 memperlihatkan peralatan komputer ini

Jadi Dynamometer adalah peralatan untuk mencacat beban dari sucker rod

string dan beban lainnya dan akan memberikan pencatatan kontinue semua gaya

sepanjang as polished rod pada segala waktu dari pumping cycle. Informasi yang

III - 41

langsung didapat dari dynamometer card adalah beban sebenarnya pada segala

titik cylce pompanya.

1.1. Peralatan Utama Dynamometer1. Load Cell

Load Cell adalah suatu alat berupa sensor beban yang berisi strain gauge di dalamnya dan diletakkan atau dipasang diantara carrier bar dengan clamp polished rod, sehingga benar-benar terjepit, untuk pemasangannya memerlukan keahlian khusus dan pengalaman tertentu.

2. Position TransducerPosition transducer adalah suatu alat yang didalamnya berisi potensio meter dan beberapa peralatan lainya berfungsi untuk membantu load cell dalam mencatat beban rod dari setiap cycle pompa.

3. ADC (Anallog Digital Converter)ADC atau Analog to Digital Conventer adalah suatu peralatan elektronika yang merubah sinyal analog dari sensor Load Cell dan Position Transducer ke hardware komputer, kemudian komputer dapat membaca dan

III - 42

mencacat harga-harga beban rod dari tiap cylcle pompa

4. Komputer PortableKomputer disini sebaiknya menggunakan komputer portable sehingga mudah pengoperasiannya dan pelaksanaanya di lapangan, serta berisi suatu program analisa untuk pembacaan beban rod dari cycle pompa.

5. Peralatan pendukung lainnyaPeralatan lainnya berupa pressure gauge untuk membaca tekanan di kepala tubing dan di kepala casing, serta temperatur gauge untuk membaca temperatur di kepala Tubing dan kepala casing.

Gambar 1. Peralatan Utama Dynamometer

1.2. Prinsip Kerja DynamometerIII - 43

Penggunaan dynamometer pada pompa angguk diperlihatkan pada gambar 2 dan dijelaskan sebagai berikut : Load Cell dipasang diantara Polished Rod Clamp dan Carrier bar. Load Cell merupakan sebuah sensor pengukur beban yang merubah satuan berat menjadi resistansi listrik. Position transducer mempunyai tali senar yang di pasang pada polished rod dan di dalam Position Transducer terdapat potensiometer yaitu alat eletronika yang dapat berubah-ubah resistansinya dan dihubungkan dengan tali senar dan akan memanjang dan memendek sesuai dengan naik turunnya rod yang berguna menentukan posisi rod pada perekam, di dalam Position

Dari kedua sensor beban (Load Cell) dan Position transducer di kirim ke perekam atau ADC (Analog to Digital Converter), kemudian di hubungkan dengan unit komputer yang telah berisi program dynamometer, dari komputer tersebut dapat dilihat kurva sumbu x dan sumbu y, atau kurva load (lbs) terhadap displacement (inch). Maka kurva tersebut inilah yang dinamakan dynamometer card atau dynograph, kemudian dynograph ini dapat menentukan kondisi sumur tersebut.

III - 44

Gambar .2. Prinsip kerja dynamometer

III - 45

LOAD CELL

SENAR

POSITON TRANSDUCER

ADC

POLISHED ROD

CARRIER BAR

WELL HEAD

1.3. Bentuk Dynamometer CardGambar 3 sampai dengan 4

memperlihatkan perkembangan teoritis dari suatu dynamometer dimana pada sumbu horisontal diberikan displacement rod dan pada sumbu vertikal digambarkan bebannya.

Gb.3. Kalau pompa lambat dan 100%

efisiensi

Gambar.4. karena elastisitas rod

III - 46

Gambar 5. Kondisi sebenarnya di sumur.

Karena sucker rod tidak benar-benar padat atau tidak flexible, maka akan ada time lag atau keterlambatan pada beban yang di transfer dari plunger pompa ke polished rod. Hal ini mempengaruhi gambar dynamometer adalah vibrasi, efek dynamik, friksi, aksi gerak pompa, Jika semuanya ini effisiensinya mencapai 100% maka bisa dihasilkan Gambar 4.3

Pada titik A permulaan up-stroke, travelling valve akan menutup dan dari A ke B beban akan di transfer ke rod. Dari B ke C beban konstant dan C adalah puncak up-stroke pada saat mana travelling valve terbuka dan standing valve menutup D sehingga beban akan ditahan oleh tubing. Lalu pada akhir down-stroke sampai kembali

III - 47

ke A, maka travelling valve akan menutup dan beban di tahan kembali oleh rod tersebut.

Karena sucker rod adalah materialnya elastis, maka akan terjadi streth (perpanjangan) kalau terjadi pembebanan dan mengkerut kalau beban hilang, Gambar 4.4 menunjukkan suatu card dimana rod nya elastik. Perubahan yang terlambat dikarenakan oleh karena rod memanjang (stretch) dan mengkerut (contraction), Card ini masih termasuk “ideal” dan tidak akan di dapat dari lapangan kalaupun kadang-kadang ada.

Pada keadaan sebenarnya, effek dinamika akan mempunyai effek besar pada bentuk card tersebut. Sebagian karena time lag tersebut dan transmisi impulse dari plunger ke polished rod. Juga gerakan polished rod akan bergerak sebagian waktu downstroke sebelum travelling valve terbuka dan sebagian upstroke sebelum travelling valve tertutup. Vibrasi alamiah rod juga berpengaruh. Gambar 4.5 menunjukkan

III - 48

suatu card yang didapat dari sumur 5000 ft dengan sucker rod ¾” dan 5/8” dan plunger 1-1/2” 120” stroke pada 8 spm

Gambar 4.6 menunjukkan suatu card dari sumur 5000 ft dengan sucker rod 1”,7/8” dan ¾” dan plunger 2”. Titik A di card menunjukkan akhir downstroke dan mulainya upstroke.

Gb 6. Dynamometer card sebenarnya.

ABCDE adalah pencatatan waktu upstroke. Pada titik A arah gerak pompa berbalik dan rod bekerja seperti pompa dan memanjang, terjadi kenaikan beban sampai B. berbalik mendadak menyebabkan aksi per di rod dan enersi yang disimpan dilepaskan waktu gerak rod mulai keatas dan

III - 49

memendeknya rod (recoil) menyebabkan beban turun karena rod melepaskan enersi yang disimpan. Dari A ke C mengalami percepatan dengan travelling valve menutup. Pada titik C rod mulai mengambil alih beban dari fluida ditambah berat rodnya sendiri sampai titik maksimum D dicapai.

Dari C ke D mengalami perpanjangan (stretch) dan mulai terjadi perlambatan sebelum sampai ke puncak sehingga terjadi recoil yang akan sedikit mengurangi beban dari D ke E, dimana dimulai downstroke kembali. Garis EFA menunjukkan downstroke dan setengahnya turun dengan cepat karena beban terlepas dari travelling valve lalu diambil balik oleh tubing. Percepatan rod akan menambah rod dalam keadaan kompresi sehingga tercapai minimum di F, dari F ke A perpanjangan rod menaikkan sedikit beban sampai titik A, dimana rod mencapai akhir downstroke dan mulai upstroke. Pada saat ini cycle diulangi.

III - 50

1.4 Analisa Dynamometer Card

Fluid Founding Fluid found adalah suatu keadaan

dimana barrel tidak terisi penuh oleh fluida seperti terlihat pada gambar 4.1. Pada titik A plunger mulai bergerak ke atas , pada titik A – B , fluida memasuki barrel pompa, karena tidak cukup banyak fluida yang memasuki barrel, pada akhir langkah upstroke pompa hanya terisi sebagian oleh liquid dan sebagian lagi gas bertekanan rendah. Pada langkah C downstroke di mulai , karena tidak ada liquid yang membuka TV maka ia akan tetap tertutup, plunger tetap terbebani maksimum sampai akhirnya menghantam liquid pada titik D, TV membuka seketika dan beban fluida dengan cepat di transfer ke tubing.

III - 51

Gambar.7. Fluid Founding

Kondisi Gas Pound

Pada umumnya sumur memproduksi gas atau bahkan steam secara bersamaan dengan minyak. Gambar 4.8 menjelaskan kondisi ini. Pada titik A, plunger mulai bergerak naik. Sebelum SV dapat membuka, tekanan pada barrel pompa harus lebih rendah bila dibandingkan tekanan intake pompa. Dari titik A ke B, plunger membuat gas memuai dalam pompa. Jika tidak ada gas dalam barrel,

III - 52

tekanan akan drop sangat cepat dan SV akan membuka pada saat plunger naik.

Tetapi, karena adanya free gas, langkah stroke untuk membuka fluida terpakai untuk ekspansi gas. Pada titik B, SV membuka dan fluida memasuki barrel, dan berlanjut hingga titik C dimana plunger mempunyai titik puncak dan berhenti sejenak sebelum mulai downstroke.

Pada titik D, plunger turun dan TV menutup karena tekanan diatasnya lebih tinggi. Karena tekanan dalam barrel juga semakin tinggi, beban pada rod akan mengecil. Pada titik E, plunger turun semakin jauh dan campuran gas serta liquid terkompresi. Beban rod juga akan semakin mengecil. Pada titik F, plunger bergerak semakin rendah dan TV akan terbuka pada saat tekanan diatas plunger lebih kecil dari tekanan barrel, lalu fluida akan ditekan masuk ke tubing.

Keberadaan free gas dapat mempengaruhi efisiensi pompa dan menurunkan produksi atau bahkan menimbulkan gas lock. Perbedaan gas pound dengan gas lock adalah pada gas pound masih ada produksi fluida

III - 53

sedangkan pada gas lock tidak ada produksi sama sekali.

Gambar 8. Gas Pounding

Kebocoran pada Travelling Valve Untuk mengetahui apakah travelling

valve bocor, maka rod dihentikan gerakannya perlahan-lahan diatas titik tengah upstroke dan tali dynamometer ditarik-tarik setiap detik (kalau yang lama) atau di catat dengan komputer harga-harga bebannya(kalau yang

III - 54

baru) dan dilihat kalau ini akan dekat konstant. Beban ini adalah seharusnya beban rod ditambah fluida di plunger. Jika garis ini menuju ke berat rod (dikurangi gaya archimedes) maka travelling valve memang bocor. Gambar 4.9. menunjukkan hal ini, kalau konstant artinya tidak bocor.

Gambar 9. Travelling valve check

III - 55

Pada titik A plunger pada posisi up-stroke dan dengan perlahan mengangkat beban fluida, tetapi karena terjadi kebocoran dari plunger dan masuk ke barrel, tekanan pada barrel tidak segera drop untuk mengangkat beban fluida sepenuhnya. Untuk menghasilkan tekanan yang cukup, plunger harus bergerak lebih cepat daripada kebocoran yang melewatinya. Ada kemungkinan punger tidak mampu mengangkat fluida tergantung daripada besar kecilnya kebocoran. Beban fluida maksimum adalah pada titik B yaitu pada setengah langkah upstroke dimana kecepatan plunger sedang maksimum. Setelah titik ini , kecepatan plunger berkurang dan kebocoran fluida menyebabkan beban fluida turun lagi. Pada titik C, langkah down stroke TV terbuka dan fluida di tranfer ke tubing. Kebocoran TV tidak berpengaruh pada beban plunger, sehingga beban akan terlihat konstan (titik D).

Kebocoran pada Standing Valve

III - 56

Untuk mencek apakah standing valve bocor, rod di hentikan pelan-pelan di akhir downstroke, Jika sumur Pump Off (kurang fluida) maka menghentikannya harus dibawah titik fluid pound. Lagi-lagi pada model lama tali dynamometer ditarik-tarik setiap detik atau pada alat yang baru dicatat harga bebannya, garis ini sebenarnya akan berakhir naik bebannya pada berat rodnya dikurangi gaya archimedes + berat fluida di tubing, kalau bocor karena berat lalu ditranfer ke rod dari tubing. Gambar 4.10. Memperlihatkan hal ini, kalau konstan artinya tidak bocor.

III - 57

Gambar 10. Standing valve check, bocor

Pada langkah up stroke, plunger mulai bergerak dari titik A, TV tertutup dan plunger menghisap beban fluida, secara serentak SV terbuka dan menyebabkan fluida memasuki barrel. Pada titik ini kebocoran SV tidak berpengaruh terhadap bentuk dynamograph, jika SV dalam kondisi baik , maka pada langkah C ini terjadi kompresi fluida pada barrel, TV akan menbuka dan fluida akan pindah ke tubing. Karena SV bocor , tekanan pada barrel tidak mampu naik dengan cepat

III - 58

karena fluida yang bocor keluar melalui SV. Agar tercapai kondisi pemompaan maka plunger harus bergerak lebih cepat dari kebocoran tadi dan tergantung pada besar kecilnya kebocoran. Beban fluida minimum pada plunger terjadi pada pertengahan langkah down stroke, setelah titik ini plunger melambat dan menyebabkan bentuk dynamograp membundar kebawah

Kondisi Plunger hitting bottom

Jika pompa tidak diberi jarak (spacing) dengan benar, maka akan terjadi tubrukan ke dasar pompa. Ini akan menyebabkan kehilangan beban sesaat pada akhir langkah downstroke, seperti ditunjukkan oleh rekaman dynamograph gambar 4.11. Sekilas terlihat mirip dengan rekaman kurva full pump. Perbedaannya adanya beban kejut (spike) pada akhir dari downstroke (titik D)

III - 59

Gambar 11.Plunger hitting bottom.

Kondisi Bent/sticking pump barrel

Pada kondisi tubing melengkung atau barrel pompa terjepit, beban plunger maningkat pada upstroke karena tertahan pada bagian lengkungan atau jepitan, seperti diperlihatkan pada gambar 4.15. Beban kembali normal ketika plunger berhasil melewati bagian ini.

III - 60

Kejadian sama akan berulang pada saat downstroke, hanya saja saat ini beban turun ketika plunger melewati bagian lengkungan atau jepitan.

Gambar 12

Sebagian dasar kondisi abnormal diatas dapat diatasi dengan cara :

1. Merubah : SL, SPM, atau Pump size.

2. Mengurangi casing back pressure3. Menurunkan setting pompa4. Memasang gas anchor5. Line up pompa6. Bump down hingga workover.

III - 61

4.3. Beban pada Valve Check

Setiap perubahan pada beban yang tercatat pada dynagraph memberikan

indikasi kebocoran pada traveling valve atau plunger dan standing valve.

Beban yang tercatat selama SV dan TV check adalah :

SV = Wrf – Pt.Apr = Wr (1-0.128.SG) – Pt.Ar ……………….4.1

TV = Wrf – Pt.Apr + Fo = SV + Fo ……………….4.2

Dimana : Wrf = Berat Rod dalam fluida, Lb

Wr = Berat Rod di udara. Lb

Fo = Net Load pada area plunger penuh, Lb

0.128 = Densitas air / Densitas steel

SGt = SG fluida (air/water = 1)

Pt = Wellhead pressure, psig

Ar = Rod area, inchi2 (lihat lampiran C)

Fo = 0.34 x SGt x D2 x L

SG Fluida dapat dihitung sebagai berikut ;

……………….4.3

……………….4.4

III - 62

Berdasarkan gambar diatas, maka dapat dihitung pump intake pressure,

Pi = Pa - DPpump

Pa = (0.433 x SG x L) + Pt ……………….4.5

……………….4.6

Dimana Pa = Tekanan diatas plunger (psi)

DPpump = Tekanan pada pump barrel dibawah plunger(psi)

Fo = Fluida load dynagraph (lbs)

SGf = Spesifis Gravity Fluida

Pt = Tubing Pressure (psi)

4.4. Ketinggian Fluida (Fluid Level)

III - 63

Working Fluid Level (WFL) atau aras cairan kerja dapat ditentukan dengan

mengetahui berapa harga dari Pwf/0.433 SG, untuk itu harga working fluid level

adalah :

WFL = D - Pwf . ……………….4.7 (0.433 x SG)

Dimana :

WFL = Working fluid level, ft dari permukaan

SG = Specfic gravity minyak atau campuran minyak dan air

Kalau misalnya air SG nya 1,02 dan minyak 0,79, sedangkan watercut =

60%, maka SG campuran dihitung sebagai berikut

SG = 0,6(1,02) + 0,4(0,79) = 0,928

Atau tinggi fluida diatas pompa dapat dihitung dari persamaan berikut :

……………….4.8

dan FL = L – H ……………….4.9

Dimana : H = Level fluida diatas pompa, ft

Pc = Casing pressure, psi

SGc = Casing Spesific Gravity

FL = Level Fluida dari permukaan , ft

L = Pump Depth, ft

Cara paling praktis dalam menggunakan persamaan 4.6 adalah menghitung

level fluida efektif, yakni dengan menggunakan nilai SGc sama dengan SGt

sehingga dapat dihitung tinggi fluida di atas pompa yang dapat diproduksikan.

4.5. Perhitungan Pump Slip

Travelling valve check dapat digunakan untuk menghitung pump slip. TV check memperlihatkan sejumlah beban fluida yang bocor dalam pound/detik. Dari sini kita dapat memperkirakan berapa besar rugi produksi yang terjadi :

III - 64

Rod Shrinkage (in/det) = Er x L x LRtv ……………….4.10

Dimana : Er = Elastic Constant Rod (Tabel F-3)

LRtv = Laju Kebocoran Traveling Valve (lbs/sec)

L = Pump depth (ft)

Laju Volumetrik slip dapat dihitung :

Vol. Slip. Rate (cu. In/sec) = Rod Shrinkage x p x D2P/4………….4.11

Dimana : D2P = Plunger Diameter (in)

Pump Slip dalam BPD dapat dihitung :

……………….4.12

Dimana : Fr = Pump Fillage ratio (bernilai 1 untuk full pump)

3.Menentukan Tekanan Alir Dasar Sumur

Dapat dilakukan dengan metoda :1. Metoda Walker2. Metoda gas Blow Around3. Metoda Agnew.

Ad1. Metoda Walker.Metoda ini beradasarkan anggapan bahwa :SG rata-rata diannulus tetap untuk kondisi produksi tertentu, yaitu bila, PIP, (tekanan

III - 65

masuk pompa) tetap, maka rate Q tidak beruabah. Untuk kedalaman kolam fluida diannulus pada saat laju produksi tetap konstan, dengan casing head pressure dikontrol (Pc1), dan H1kedalaman fluid level kemudian tekanan dicasing diubah(Pc2) dan sumur distabilkan kembali dan diukur kedalaman fluid level di annulus(H2)dan, maka persamaan :

Pwf = Pc1 + tek kolom gas + 0,433 (D-H1) SG

Pwf = Pc2 + Tek kolom gas + 0,433 (D-H2) SG

Tekanan kolom gas dapat dihitung atau diabaikan.Contoh :Kedalaman pipa sumur 5270 ft.Kedalaman level fluida pada tekanan 110 psig = 3720 ft.Kedalaman fluid level dengan tekanan casing 60 psig = 2990 ft.dan kolom tekanan gas diabaikan.

Solusi :

Pwf = 110 +0,433x0.158(5270 – 3720 )III - 66

Pwf = 60 + 0,433 x0,158 (5270 – 2990)Dari persamaan ini didapat Pwf = 216 Psig.

Ad 2. Gas Around Method.

persamaan :

D 1.5

Pwf = Pc ( H _________) 100

Dimana : D = kedalaman pipa dalam sumur (ribuan Ft), Pc =Tekanan Casing (Psia)H = kedalaman fluid level(ft).

Ad3. Metoda Agnew.

Metoda ini dengan menggunakan bantuan dynamometer yaitu dengan standing valve check dan travelling, bila :

Wf2 = berat fluida, lbWr = Berat Rod, LbWrb = buoyancy di Rod, lbAr = Luas Rod in2

III - 67

Ap = luas pluger, in2

Pt = tekanan tubing, psig.

Bila pompa dihentikan lambat-lambat didekat ujung upstroke agar tidak ada percepatan dan standing valve terbuka, TV tertutup, maka :Beban dynamometer

TVL = Wf + Wr – Wrb – Pwf Ap + Pt ( Ap – Ar ), ini disebut “travelling valve check” = TVL dengan jalan yang sama pada downstroke didekat dasar stroke standing valve tertutup, TV terbuka, maka beban dynamometer SVL = Wr – Wrb, hal ini disebut SVLMaka TVL = SVL + Wf – Pwf – PWf Ap + Pt (Ap-Ar). Atau

PWf Ap = Wf –(TVL –SVL)+Pt (Ap –Ar)Dengan Wf = 0,433 SG D Ap= (Ap/Ar) WrbDan Wrb=0,433 SG D Ar

ApWf = ____ ( Wr - SVL ), subsitusikan ke per 33 Ar

Ap

III - 68

Pwf Ap = ____ ( Wr - SVL )-(TVL –SVL)-Pt(Ap-Ar) Ar

Wr-SVL TVL-SVLPwf= _________ _ __________ + Pt( 1- Ar/Ap) Ar Ap

Contoh :Suatu sumur pompa dengan 3700 ft 7/8” rod. Dan plunger 13/4. Suatu SV check dilakukan dan dibaca beban 7050 lb dynamometer, sedang TVL Check memberikan beban 7935 lb, Pt adalah 70 Psia. Cari tekanan alir dasar sumur.Solusi :

3,14 7Ar = _________ ( ___ )2 = 0,601 in2

4 8

3,14 7Ap = _________ ( ___ )2 = 2.405 in2

4 4

Wr= 490 X 3700x (0.601/144) = 7567 lb.

Wr – SVL = 7567 – 7050 = 517 lb.III - 69

TVL –SVL = 7935 – 7050 = 885 lb.

Ar/Ap = 0,25.

517 885Pwf= _____ _ __________ + 70{1- (0,601/2,405)} 0,601 2,405

Pwf = 860 – 368 + 53 = 439 Psig.

Gb. A -1P.N.PERTAMINA

DATA SHEET No.1 PERENCANAAN POMPA ANGGUK (SRP)

DATA RESERVOIR    

SUMUR : TM UIR   Tanggal : 14 JUNI 2008

III - 70

UNIT : SBU LAPANGAN :   MARPOYAN   OLEH :  MHS

FORMASI : A JENIS FORMASI :  BT PSR UMUR SUMUR (kira kira) :8 TH

JENIS DRIVE : WATER DRIVE   KERJA ULANG (WORKOVER) TERAKHIR : -

DATA PRODUKSI :          

STATUS SUMUR SEKARANG : MATI        

CASING : UKURAN 5,5 BERAT :17 LB/FT   DIPASANG SAMPAI :  5390

KEDALAMAN SUMUR ,FT :5300   PERFORASI :  

JUMLAH PANJANG ZONE TERBUKA (OPEN HOLE) :   DARI : SAMPAI :

UKURAN TUBING : 2 3/8 “ JENIS :   KEDALAMAN PEMASANGAN :

DIANKER : ya….. tidak…      

LAJU PROD. SEKARANG : B/D % AIR : 32   GOR (SCF/STB) :652

DER.API :31   SG AIR :1,2   SG GAS : 0,7  

P.I : 2,5 B/D/PSI. TEKANAN STATIK : 193 PSIG

MAX. KEDALAMAN POMPA : 5100        

PERSOALAN PRODUKSI :        

PASIR : PARAFFIN :     KOROSI :  

LUBANG BENGKOK : SCALE/GYPSUM     LAIN - LAIN  

PERSEDIAAN POMPA ANGGUK DI GUDANG :        

KETERANGAN LAIN : ANGGAP  TERSEDIA SEMUA        

PN. PERTAMINADATA SHEET NO 2 PERENCANAAN POMPA ANGGUK

(SRP)

SUMUR : TM UIR TGL : 1 JUNI 2009

LAPANGAN: MARPOYAN UNIT: OLEH :

MHS

DATA YANG ADA (DIANGGAP)

A. Displacement Pompa PD. 206 bbl/hari (100% eff)B. Fluid Level, H ___4975_____________ftC. Kedalaman Pompa, L __5050______________ft

III - 71

D. Panjang Langkah (Stroke Length) S 54_______inE. Kecepatan Pompa, N 21 SPM, N 2 _441 Gb A-15F. Diameter Plunger, D __1.25__in, D 2 ____1.5625________ TABEL A-2 TABEL A-3G. S.G. Fluida, G _0.976_______________H. Ukuran Tubing ____2.375__in. Dipasang anker ?

Ya TidakI. Sucker Rod (stang) ___7/8 ,24.8%, ¾ , 28,6 %, 5/8, 46.6 %_ Ukuran dan % TABEL A - 5J. Service Factor , SF ________1_____________ (normal,

air asin, H2S; Grade C1, .65, .5; Grade D1, .9, .7)

 FACTOR DARI TABEL / GAMBAR

1. Wr = 1.548 (Tabel A-4 atau dihit. Non

API)

2. Er = 1.006 X10-6 (Tabel A-4 atau A-7 non API)

3. Fc = 1.179 (Tabel A-4 atau Gb A-15 Non API)

4. Et = 0 (Tabel A-6 atau = 0 untuk dianker)

PERHITUNGAN UNTUK VARIABEL TANPA DIMENSI :

5. Fo = 0.340 × G × D2 × H = 0,340 × __0,976_ × _1.5625 × Baris (Baris F)2

__4975_ = ____2580_____ lb Baris B

III - 72

6. 1/kr = Er × L = 1.006 X10-6 × _________ = 0.00508 in/lb Baris 2 Baris C 7. Skr = S : 1/kr = _________ : _________ = __10630_lb Baris D Baris 68. Fo / Skr = _________ : _________ = _0.2427 Baris 5 Baris 79. N / No = NL : 245000 = __N__ × _L___ : 245000 = __0.4329 Baris E Baris C10.N / No' = N / No : Fc = _________ : _________ = _0.3671 Baris 9 Baris 311.1/kt = Et × L = _________ × _________ = ___0 in/lb (0 kalau tbg. Dianker) Baris 4 Baris C PERHITUNGAN Sp DAN PD :

12.Sp/S = ______0.94________ (Gambar A-7)

13.Sp = (Sp/S) × S - (Fo × 1/kt) = ( _________ × _________ ) – Baris 12 Baris D ( ________ × _________ ) = 50.8 INCHBaris 5 Baris 1114 PD = 0.1166 × Sp × N × D2 = 0.1166 × _________ × Baris 13 __________ × _________= __194___B/D Baris E (Butir F)2

 

 CATATAN : 1m3 = 6,2897 bbl1m = 3,281 ft

.

III - 73

SHEET NO.2 (SAMBUNGAN)

PARAMETER TANPA DIMENSI

15. W = Wr × L = _________ × _________ = __________ lb Baris 1 Baris C16. Wrf = W [ 1 – (0.128 G) ] = ____ [1 – (0.128 _______ ) ] = ________ lb Baris 15 Baris 617. Wrf/Skr = _________ : _________ = __________ Baris 16 Baris 7

PARAMETER TANPA DIMENSI 18. F1/Skr= ______ ( Gb. A – 8 ) 21. F3/Skr= _______ (Gb. A – 11 )19. F2/Skr= ______ ( Gb. A – 9 ) 22. Ta = _____ (Gb. A – 12 A dan B )20. 2T/S2kr=______ ( Gb. A – 10 )

KARAKTERISTIK OPERASI

23. PPRL = Wrf + ( F1 / Skr ) × Skr ) = ___ + ____ × __ = ____ lb Baris 16 Baris 18 Baris 724. MPRL = Wrf - ( F2 / Skr ) × Skr ) = _____ - ____ × _____ = ____ lb Baris 16 Baris 19 Baris 725. PT = (2T/S2kr) × Skr × S/2 × Ta = _________ × _________ × Baris 20 Baris 7 _________ × _________ = __________lb-ft(Baris D) / 2 Baris 22 26. PRHP = (F3/Skr) × Skr × S × N × 2.53 × 10-6 = _________ × _________ × _________ × _________ × 2.53 × 10-6 = __________ Baris 21 Baris 7 Baris D Baris E

27. CBE = 1.06 (Wrf + ½ Fo) = 1.06 × ( _______ + _______ ) = _______ lb Baris 16 (Baris 5) / 2 28. Stress (max) = PPRL/A= _________ : _________= _________ Psi Baris 23 Luas 29. Stress (min) = MPRL/A = _________ : _________= _________ Psi Baris 23 Luas

III - 74

30. Stress (max diinginkan) = SF [(0,25 × Tr) + (0,5625 × stress(min))] = _____ × (0,25 × ________ ) + (0,5625 × _________ ) = _________ psi Baris J Baris 29

31. PRHP UNTUK AIR BALANCED DAN MARK II :PRHP = ( PD × H × 7,4 × 10-6 ) + ( N × S × W × 0,625 × 10-6 ) = ( ______ × _______ × 7,4 × 10-6 ) + ( _______ × _______ × _______ × 0,625

Baris 14 Baris B Baris E Baris D Baris 15

× 10-6 ) = _____________ psi

32. EBHP UNTUK KONVENSIONAL DAN AIR BALANCEDEBHP = PRHP × 1,25 = _____________ × 1,25 = _________ hp

Baris 26 atau 31

33. CATATAN : Untuk MARK II EBHP = PRHP

34. HP Elektrik motor pada Nameplate (motor dengan high-slip y = 0,8 ; normal slip y = 0,6) Rata-rata 0,7

NPHP = EBHP/y = ________ : y = __________ hp

35. Ukuran Sheave (puli), diameter prime moverd = (N × R × dia : RPM ) = (_____ × _____ × _____ ) : (_____ ) = ______ in

Baris E Catalog Catalog Catalog

Tr = 90.000 psi pada Grade C dan 115.000 pada Grade D rodaCatalog artinya harus dicari dari pabrik pompa (Manufacturer Catalog)

III - 75