PROSES PENGANGKATAN MINYAK DAN GAS BUMISecara umum naiknya minyak ke permukaan dipengaruhi oleh dua metode pengangkatan, yaitu mengalir dengan sendirinya atau alami (natural flow) dan pengangkatan buatan (artificial lift).

1. Natural FlowBila tekanan reservoir cukup besar, sehingga mampu mendorong fluida reservoir sampai ke permukaan disebut sebagai sumur sembur alam. Sumur sembur alam dapat diproduksikan dengan atau tanpa jepitan (choke) di permukaan. Sebagian besar sumur sembur alam menggunakan choke di permukaan dengan berbagai alasan, antara lain:a. Sebagai pengamanb. Untuk mempertahankan produksi, sebesar yang diinginkanc. Mempertahankan batas atas laju produksi, untuk mencegah masuknya pasird. Untuk memproduksikan reservoir pada laju yang paling efisiene. Untuk mencegah water atau gas coningBiasanya choke dipasang pada awal produksi (choke / bean performance), kemudian dengan bertambahnya waktu ukuran choke akan bertambah, dan pada akhirnya choke akan dilepaskan seluruhnya agar tetap diperoleh laju produksi yang optimum.Beberapa faktor yang harus diperhatikan dalam menentukan laju produksi maupun menganalisa kelakuan sumur sembur alam, yaitu:a. Inflow Performance Relationshipb. Tubing (Vertical Flow) Performancec. Sistim di permukaand. Fasilitas peralatan di permukaane. Fasilitas peralatan bawah permukaanSemua faktor di atas berkaitan erat satu dengan yang lain, dan akan mempengaruhi aliran minyak, gas, dan air dari reservoir sampai ke fasilitas di permukaan.Fonseca (1972) memberikan diskusi berikut tentang fasilitas yang ada di lapangan untuk melengkapi kontinuitas sistim dan cara control masing-masing:a. Antara batuan reservoir dan sumur minyak terdapat peralatan bawah permukaan yang terdiri dari casing, tubing, packer, bridge plug, bottom-hole choke, katup-katup, seating nipple, peralatan pengaman dan lain-lain. Semua peralatan yang dipasang ini disebut sebagai kondisi mekanis suatu sumur dan didesain sedemikian rupa sehingga akan terjadi hubungan antara reservoir dan sumur; dan memungkinkan untuk melakukan control yang efektif terhadap formasi produktif, meliputi kemungkinan workover khusus, stimulasi, dan operasi rekomplesi untuk problema produksi.b. Antara sumur minyak dan sistim flowline terdapat peralatan permukaan untuk menngontrol sumur, meliputi fasilitas pengamanan dan fasilitas untuk memungkinkan dilakukannya operasi khusus sehubungan dengan kelakuan sumur produksi. Komponen utama dari sistim ini adalah flowline choke yang mengontrol tekanan aliran di permukaan (tubing dan casing), dan pada dasar lubang.c. Antara flowline dan fasilitas permukaan, terdapat peralatan untuk memisahkan fasa-fasa yang berbeda (gas, minyak, dan air).

2. Artificial LiftArtificial lift, yaitu metode dimana sumur-sumur yang dipasangi peralatan pengangkatan buatan. Salah satu pertimbangan untuk memasang alat bantu tersebut adalah karena faktor kecilnya tekanan reservoir. Reservoir yang telah diproduksikan akan mengalami penurunan tekanan reservoir, dimana akan tercapai suatu harga dimana perbedaan tekanan reservoir dengan tekanan hidrostatik sumur tidak dapat mengangkat fluida ke permukaan secara alami. Untuk itulah metode artificial lift digunakan. Tetapi selain itu, bisa juga karena alasan untuk meningkatkan target produksi, sehingga sumur-sumur yang memiliki tekanan bagus pun bisa di pasang peralatan artificial. Jenis-jenis artificial lift method antara lain:

a. Electric Submergible Pump (ESP)Alat ini merupakan rangkaian dari jenis pompa centrifugal sebagai penghisap yang terdiri dari shaft, diffuser yang bersifat diam dan impeler yang berputar secara dinamik yang berada pada setiap stage. Bentuk dari alat ini tersusun dengan satu poros memanjang atau bertingkat serta terhubung ke motor penggerak, motor penggerak tersebut terhubung langsung dengan arus listrik yang disuplai sebagai energi penggerak motor. Ukuran dari setiap stage menentukan jumlah fluida yang dapat dipompa, sedangkan jumlah susunan stage menentukan total daya angkat atau gaya dorong ke permukaan. Sistem ESP ini terdiri dari pump, gas separator, motor, protector, DMT (Downhole Monitoring Tool) dan electric cable.Prinsip Kerja ESP :Electric sybmergible pump mempunyai karakteristik yang tidak berbeda jauh dengan pompa centrifugal pada umumnya. Pada susunan perangkat ini memiliki beberapa stage yang terdiri dari diffuser dan impeller, pada prosesnya fluida akan dialirkan ke arah impeller yang terus berputar secara dinamik, gerak putar impeller diberikan kepada cairan oleh sudu-sudu impeller sehingga membuat cairan terangkat dengan kecepatan yang tinggi menuju pada stage berikutnya dan kembali akan diarahkan ke impeller begitupun seterusnya. Cairan yang telah ditampung di dalam rumah pompa selanjutnya akan dievaluasikan melalui pipa keluar, dimana tenaga kinetis diubah menjadi tenaga potensial yang berupa tekanan sehingga fluida tersebut naik ke atas permukaan.

b. Gas LiftMetode ini merupakan salah satu cara pengangkatan buatan dengan bantuan injeksi gas bertekanan tinggi (850 psi) yang ditujukan untuk mengangkat cairan ke atas permukaan. Gas di injeksikan melalui lubang anulus tubing-casing pada kondisi tekanan dan temperatur tertentu.Prinsip Kerja Gas Lift :Cairan yang berada di dalam anulus antara tubing dan casing diberi tekanan dengan injeksi gas, sehingga permukaan cairan akan turun ke bawah valve, selanjutnya akan terbuka dan injeksi gas akan memasuki tubing, dengan adanya pencampuran gas dengan fluida resorvoir maka densitas minyak akan menurun sehingga akan mengkibatkan tekanan gradien pada fluida menurun dan mempermudah fluida resorvoir mengalir ke atas permukaan.

c. Jet PumpPompa ini dikenal sebagai pompa yang memiliki kecepatan tinggi untuk mengangkat minyak bumi ke atas permukaan, penggunaan jenis pompa ini biasanya diperuntuhkan untuk sumur yang baru diproduksi, setelah sumur bersih dari padatan-padatan maka akan diganti dengan pompa piston hidrolik. Jet pump digolongkan sebgai free pump (bongkar pasang) sehingga mudah untuk di angkat jika akan mengalami perbaikan maupun pembersihan.Prinsip Kerja Jet Pump :Cara kerja dari alat ini berdasarkan dengan transfer momentum antar kedua fluida, dimana fluida yang betekanan tinggi akan dipompakan dengan menggunakan pompa di atas permukaan melewati nozzle dan selanjutnya akan bercampur dengan fluida produksi di pipa pencampur. Perubahan tekanan pada nozzle akan menghasilkan kecepatan yang tinggi untuk membawa cairan ke atas permukaan.

d. Sucker Rod Pump (Pompa Angguk)Pompa ini lebih sering ditemui pada sumur-sumur minyak, dikarenakan biaya dari jenis pompa ini cukup murah. Pompa ini salah satu alat yang digunakan untuk meaikan minyak ke atas permukaan, penggunaan pompa ini biasanya lebih diperuntuhkan untuk sumur-sumur tua yang sudah tidak mampu mengangkat cairannya ke atas permukaan.Prinsip kerja Pompa Angguk :Pompa ini memiliki prinsip kerja yaitu mengubah gerak putar pada prime mover menjadi gerak naik turun, sehingga menyebabkan pompa dapat bekerja menaikkan fluida dari dalam sumur.

e. PCP (Progressive Cavity Pump)Alat ini menerapkan metode pengangkatan dengan prinsip progressing cavity, pompa ini dapat dirancang dan diaplikasikan secara tepat dalam berbagai kondisi sehingga dapat menekan biaya instalasinya (pemasangan) serta memiliki komponen-komponen yang sederhana dan mudah dijangkau.Prinsip Kerja Progressive Cavity Pump :Pompa ini memiliki gesekan yang renah selama proses operasinya sehingga menghasilkan efesiensi mekanik yang tinggi. Keseragaman kompresi dan stator hanya menghasilkan slip yang rendah, sehingga menjamin efesiensi volumetrik tetap terjaga. Pompa ini memiliki belt atau kontrol hidrolik yang dapat memudahkan saat akan dilakukan perubahan kecepatan pompa untuk berbagai jenis laju produksi suatu sumur.Tenaga yang digunakan oleh pompa hanya untuk mrngangkat minyak bumi ke atas permukaan.

FASILITAS DI LAPANGAN PRODUKSI MINYAK DAN GAS BUMIFasilitas produksi adalah suatu kumpulan alat-alat yang berfungsi pada proses produksi pada lapangan sumur produksi yang membantu kinerja performance pada sumur produksi.Fasilitas produksi terbagi menjadi 2 yaitu :1. Down Hole Facility : Tubular Product( Drill Pipe,Casing and tubing) Packer Sliding Sleeve

2. Surface Facility : Wellhead (Kepala sumur) Gathering system Manifold system Separator Oil storage Pompa

A. Down Hole FacilityDown Hole Facility terdiri dari :a. Tubular ProductTabular Product dalam industri oil and gas adalah pipa-pipa baja yang diperlukan untuk dipasang pada sumur-sumur minyak dan gas sebagai penghubung ke reservoir.Tubular Product terbagi 3 yaitu :1. Drill Pipe2. Casing3. Tubing

1. Drill Pipe Drill Pipe adalah suatu pipa berat dimana mata bor (bit) berputar dan fluida pemboran serta lumpur disirkulasikan. Drill Pipe digunakan untuk mengebor dan membuat lubang dari surface hingga reservoir. Drill Pipe mempunyai sambungan 30 ft setiap sambungannya dan tidak dipasang secara permanen.

Gambar Drill pipe

2. Casing Casing adalah pipa selubung dengan panjang antara 16ft (5m) sampai dengan 40 ft (13m) dengan diameter bervariasi dari 4 inci sampai 30 inci. Melindungi lubang bor dari pengaruh fluida formasi dan tekanan di sekitarnya. Memisahkan formasi produktif satu dengan yang lainnya. Bersama-sama semen memperkuat dinding lubang serta mempermudah operasi produktif nantinya.

Macam-macam casing : Conductor casing : dipasang pada awal pengeboran umumnya berukuran 20 dan 30. Surface casing : dipasang untuk melindungi lubang sumur serta dimanfaatkan sebagai kedudukan BOP (Blow Out Preventer). Ukurannya (20 atau 16) Intermediate casing : dipasang pada sumur-sumur yang dalam ukuran casing ini biasanya 13 3/8 atau 10 . Production casing : sesuai dengan namanya casing ini berhadapan langsung dengan formasi.

Gambar Casing

3. Tubing Pipa baja dengan panjang antara 20ft (6m) sampai 34ft (10m) Dan berdiameter antara 11/4 inci smapai 41/2 inci.rangkaian ini adalah rangkaian pipa terakhir yang dimasukkan ke dalam sumur produksi. Fluida yang berasal dari formasi yang berupa minyak dan gas, mengalir dari dasar lubang ke permukaan melalui tubing yang pada umumnya disebut rangkaian pipa produksi (string).

Gambar Tubing

b. Packer Packer adalah penyekat antara casing dengan dinding casing/annulus selain itu juga menjaga casing dari fluida formasi. Packer juga berfungsi untuk mempertahankan efisiensi kinerja produksi minyak dan gas bumi dari suatu formasi.

Gambar Packer

c. Sliding SleeveMerupakan suatu alat yang dipasang pada rangkaian tubing dengan tujuan untuk dapat dibuka dan ditutup yang memungkinkan adanya komunikasi atau menutup komunikasi antara tubing dengan annulus atau formasi.

Gambar sliding sleeve

B. Surface FacilitySurface Facility berfungsi:1. Media Pengangkut2. Pemisah3. Penimbum (penampung)

a. Wellhead ( Kepala Sumur) Wellhead merupakan peralatan sumur di permukaan yang terbuat dari besi baja membentuk suatu sistem seal/penyekat untuk menahan semburan atau kebocoran fluida sumur ke permukaan yang tersusun atas casing head (casing hanger) dan tubing head (tubing hanger). Wellhead memiliki fungsi sebagai penyangga casing string, setiap casing dan tubing dimasukkan ke dalam sumur secara fisik bergantung pada wellhead. Wellhead juga dirancang agar dapat mengakomodasi dan menghubungkan dengan alat pengontrol aliran fluida dari dan ke dalam sumur Pada tahap pengeboran, alat pengontrol ini disebut sebagai blow out preventer stack (BOP) . BOP ini digunakan pada permukaan wellhead dan digunakan terus hingga tubing masuk ke dalam sumur. Pada tahap completion, tugas BOP diganti dengansistem pengontrol aliran atau yang dikenal sebagai X-mass tree.

Gambar Wellhead

b. Gathering System Berfungsi mengatur jalannya minyak dari masing-masing sumur, agar mendapatkan laju produksi yang optimum. Mengapa pelu diatur? karena masing-masing mempunyai karakter (laju, tekanan, GOR, dsb) yang berbeda-beda.

Gambar Gathering system

c. Manifold System Manifold adalah sekumpulan pipa salur atau choke yang bertujuan untuk mengatur jalannya laju produksi dan pengetesan dari masing-masing sumur ke separator. Macam-macam sumur (kapasitas produksi, tekanan, GOR, ada tidaknya kandungan material, sifat fisik dan kimia fluida pada sumur) berbeda-beda.

Gambar Manifold System

d. SeparatorSeparator adalah alat yang mempunyai fungsi memisahkan gas dari cairan yang ikut terproduksi dari sumur.Komponen separator : Bagian pemisah utama berfungsi memisahkan cairan/slug cairan masuk separator juga butir-butir cairan yang ikut terbawa gas akan cepat dipisahkan. Bagian pemisah cairan berfungsi sebagai tempat penampung cairan telah terpisahkan. Bagian pemisah kedua berfungsi sebagai pemisah butir-butir cairan yang sangat kecil yang tidak terpisahkan pada bagian utama, Prinsip kerjanya adalah gravity setting dari aliran gas. Mist extraction section memisahkan cairan yang berbentuk kabut.

Gambar Skema Separator

Gambar Separator Horizontal

Gambar Separator Vertikale. Oil Storage Setelah fluida reservoir dipisahkan, minyak hasil pemisahan diharapkan hanya mengandung air / solid sangat kecil ( < 0,2 %) dialirkan ke penampungan sementara di dalam kompleks block station kemudian melalui sistem pipa dialirkan ke pusat penampungan/penimbum (PPM) untuk kemudian dipersiapkan akan dikirim ke refenery unit, gas plant pada jadwal yang sudah ditentukan melalui sale-line. Adapun test tank yang berfungsi sebagai tangki pengukur jumlah produksi dari satu atau beberapa sumur. Tangki penimbum adalah tangki penyimpan gas dan minyak mentah.

Gambar Kilang Penampunganf. Pompa Pompa adalah alat yang berfungsi untuk meningkatkan kinerja aliran sumur agar mendapat jumlah produksi pada suatu sumur Macam-macam pompa terdiri dari: Sucker rod pump (SRP) adalah pompa yang umum digunakan dalam kegiatan produksi pada sumur karena relatif murah dan mudah pengoperasiannya. Prinsip kerjanya adalah dengan mengangkat fluida melalui energi dari prime mover (di permukaan) ditransfer ke subsurface pump yang diletakkan dalam sumur.

Gambar Sucker Rod Pump Electric submersible pump (ESP) adalah pompa jenis sentrifugal yang digerakkan oleh tenaga motor listrik. Pompa ini disebut submersible karena dalam pengoperasiannya pompa dan motor berada di bawah fluid level atau tercelup di dalam fluida.

Gambar ESP Pompa PCP (Progressive Cavity Pump) adalah pompa putar untuk mengangkat fluida ke permukaan dengan menggunakan rotor dan stator. Mekanisme kerjanya dalah dengan rongga-rongga yang terbentuk antara rotor dan stator saat berputar dengan arah keatas akan mengangkat fluida mengalir ke permukaan.

Gambar Progressive Cavity Pump

Hydraulic pump unit (HPU) adalah HPU atau dikenal dengan sebutan hydraulic pump unit. HPU merupakan penggerak utama hydraulic system sebelum ke sistem hydraulic control lainnya tanpa HPU, semua sistem hydraulic tidak akan bekerja dengan sempurna.

Gambar Hydraulic Pump Unit