SUCKER ROD PUMP (SRP)

1. Pengertian pompa angguk

Sucker rod pump adalah suatu peralatan pompa yang digunakan untuk mengakngkat air bersama minyak yang berada didalam sumur dengan menggunakan subsurface pump, sucker rod dan pumping unit.

Dalam memproduksikan minyak dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu dengan cara sembur alam (natural flow) dan sembur buatan (artificial lift). Cara pertama dilakukan bila tekanan reservoir cukup tinggi, sehingga dapat mengalirkan fluida kepermukaan secara alamiah. Cara kedua dilakukan apabila tekanan reservoir tidak mamu lagi mengalirkan fluida kepermukaan secara alamiah. Salah satu metode yang digunakan dalam menangani masalah yang kedua dengan menggunakan pompa sucker rod.

Pompa sucker rod atau pompa angguk adalah salah satu metode artificial lift yang paling baik diterapkan pada sumur-sumur dangkal dan sedikit atau tidak adanya gas yang terproduksi bersama minyak. Dalam pengoprasiannya, pompa sucker rod memiliki banyak masalah yang sering timbul, diantaranya adalah tidak sesuainya laju produksi yang diinginkan dengan laju produksi sebenarnya. Kondisi tersebut dapat disebabkan karena adanya kebocoran tubing, kebocoran standing valve maupun traveling valve, adanya plunger overtravel maupun undertravel, fluid pounding, gas lock, plunger sticking, gesekan yang berlebihan dan lain sebagainya.

Pompa sucker rod atau sering juga disebut beam pumping ialah salah satu metode artificial lift yang memanfaatkan gerakan naik-turun dari plunger untuk mendorong fluida reservoir ke permukaan

Beberapa kekurangan dan kelebihan dari pemakaian SRP ini ialah :

Kekurangan :

1. Memerlukan tempat luas

2. Tidak bisa dipasang di offshore

3. Transportasi pompa sulit karena unit pompa sangat berat

Kelebihan :

1. Komponen permukaan mudah diperbaiki

2. Tidak mudah rusak

3. Mudah mengatur laju produksi

4. Cepat diketahui kalau pompa tidak bekerja

5. Teknologi dasar dari pompa mudah dikuasai oleh teknisi lapangan

2. Prinsip kerja pompa sucker rod pump

Pinsip kerja pompa sucker rod pump secara sederhana dapat dijelaskan sebagai berikut, pada saat downstoke sampai traveling valve mendekat standing valve maka tekanan ruang diantara standing valve dan traveling valve akan lebih besar dibanding tekanan diatas traveling valve dan dibawah standing valve, sehingga bola pada standing valve akan terdorong kebawah dan valve menutup dan mendorong bola pada travelling valve keatas dan valve terbuka, dengan demikian fluida akan mengalir kedalam plunger. Pada saat upstroke, sampai traveling valve menjauh dari standing valve, maka tekanan ruang antara standing valve dan traveling valve akan lebih kecil dibanding tekanan formasi dan tekanan diatas traveling valve, sehingga standing valve terbuka (bola standing valve terdorong keatas) yang kemudian barrel diisi fluida formasi, sedangkan pada traveling valve-nya tertutup karena tekanan diatas traveling valve lebih besar disbanding dengan tekanan dibawah traveling valve. Demikianlah seterusnya secara continue, sehingga fluida terdorong kepermukaan dengan bantuan gerakan naik turun dari pompa sucker rod.

3. Bagian-bagian pompa angguk

3.1 Peralatan di atas permukaan

Fungsi utama peralatan pompa sucker rod diatas permukaan, adalah :

Memindahkan energy atau tenaga dari prime mover ke unit peralatan pompa didalam sumur.

Mengubah gerak berputar prime mover menjadi suatu gerak bolak-balik naik turun

Mengubah kecepatan putar prime mover menjadi suatu langkah pemompaan (stroke/menit, SPM) yang sesuai atau yang diinginkan

Tiga bagian dari surface equipment yaitu :

3.1.1 Pumping unit

Yaitu suatu unit peralatan yang berada dipermukaan tanah yang terdiri dari kumpulan beberapa komponen yang memiliki fungsi utama yaitu merubah gerakan rotasi menjadi gerakan tranlasi.

a. Prime mover

Merupakan penggerak utama, dimana prime mover akan memberikan gerakan putar yang diubah menjadi gerak naik turun pada polish rod dan sucker rod untuk diteruskan ke peralatan bawah permukaan. Prime mover ini disesuaikan dengan tersedianya sumber tenaga tersebut, jadi pemilihan motor diusahakan mempunyai daya yang cukup untuk mengangkat fluida dan rangkaian rod dengan kecepatan yang diinginkan.

b. Belt

Belt merupakan sabuk untuk memindahkan kecepatan putar dari prime mover menjadi langkah pemompaan yang sesuai. Gear reducer juga merupakan transmisi yang berfungsi untuk mengubah kecepatan putar dari prime mover, gerak putaran prime mover diteruskan ke gear reducer dengan menggunakan bel. Belt ini dipasang menghubungkan sheave di prime mover dan unit sheave pada gear reducer

c. Crank shaft

Merupakan poros dari crank yang berfungsi untuk mengikat crank pada gear reducer.

d. Crank

Merupakan sepasang tangkai yang menghubungkan crank shaft pada gear reducer dengan counter balance. Pada crank ini terdapat lubang-lubang tempat kedudukan pada pitman bearing dan ujung bawah dari pitman. Besar kecilnya langkah atau stroke pemompaan yang

diinginkan dapat diatur dari sini dengan mengubah-ubah letak ujung bawah pitman, bila mendekatkan atau kearah counter balance maupun menjauhi counter balance. Apabila kedudukan ujung bawah pitman digeser ke posisi lubang mendekati counter balance, maka langkah pemompaan menjadi bertambah besar, demikian pula sebaliknya apabila menjauhi counter balance yaitu kea rah crank shaft maka langkah pemompaan menjadi kecil.

e. Counter balance

Adalah sepasang pemberat yang berfungsi untuk :

Menyimpan tenaga prime mover pada saat down-stroke atau pada saat counter balance menuju ke atas yaitu pada saat kebutuhan tenaga kecil atau minimum

Membantu tenaga prime mover pada saat up-stroke atau saat counter balance bergerak kebawah, sebesar tenaga potensialnya, karena kerja prime mover terbesar yang dibutuhkan adalah pada saat up-stroke, dimana minyak ikut terangkat ke atas atau ke permukaan.

f. Pitman

Merupakan penghubung antara walking beam pada equalizer bearing dengan crank. Lengan pitman merubah gerakan berputar menjadi gerakan naik-turun.

g. Walking beam

Merupakan tangkai horizontal dibelakang horse head, walking beam berfungsi untuk :

Mengubah gerak berputar dari prime mover menjadi gerak naik turun

Meneruskan energy prime mover ke rangkaian pompa didalam sumur melalui polished rod dan sucker rod string.

h. Horse head

Fungsinya meneruskan gerakan dari walking beam ke unit pompa didalam sumur melalui briddle, polisher rod dan sucker rod string atau meupakan kepala dari walking beam yang menyerupai bentuk kepala kuda

i. Bridle

Merupakan nama lain dari wire line hanger, yaitu merupakan sepasang kabel baja yang dihubungkan pada carrier bar, dengan demikian carrier bar bergantung pada briddle dan briddle ini kemudian dihubungkan dengan horse head.

j. Carrier bar

Merupakan alat yang berfungsi sebagai penyangga polished rod clamp, dan pada carrier bar ini dikaitkan dengan wire line hanger yang selanjutnya dihubungkan dengan horse head.

k. Polished rod clamp

Komponen yang terletak diatas carrier bar yang berfungsi untuk mengeraskan kaitan polished rod dengan komponen-komponen diatasnya agar tidak dapat lepas selama operasi pemompaan minyka berlangsung.

l. Polished rod

Merupakan bagian dari string pompa yang terletak paling atas. Fungsinya adalah untuk menghubungkan antaa rangkaian sucker rod dengan peralatan-peralatan diatas permukaan.

m. Stuffing box

Dipasang diatas kepala sumur (casing/tubing head) untuk mencegah atau menahan minyka agar tidak ikut keluar bersama dengan naik turunnya polished rod. Dengan demikian minyka hasil pemompaan akan mengalir ke flow line lewat cross tree. Disamping itu juga berfungsi sebagai tempat kedudukan polisher rod sehingga dapat bergerak naik turun tegak lurus dengan leluasa.

n. Sampson post

Merupakan kaki-kaki penyangga atau penompang walking beam

o. Saddle bearing

Adalah tempat kedudukan dari walking beam pada Sampson post bagian atas.

p. Brake

Berfungsi untuk mengerem gerakan pompa jika dibutuhkan, misalnya pada saat dilakukan reparasi sumur atau unit pemompanya sendiri.

q. Equalizer

Adalah bagian atas dari pitman yang dapat bergerak secara leluasa munurut kebutuhan pada saat operasi pemompaan minyak berlangsung

3.1.2 Mesin penggerak

Mesin penggerak berfungsi untuk menggerakkan pumping unit melalui bealting dan gear box, sehingga gerakan putaran berubah menjadi gerakan naik turun.

Mesin penggerak yang digunakan bermacam-macam disesuaian dengan kedalaman sumur dan daya yang dibutuhkan. Kebanyakan aplikasi dilapangan menggunakan mesin penggerak dari motor listrik, namun tidak tertutup kemungkinan jika digunakan alat penggerak lain seperti, motor bakar, kincir air, kincir angina ataupun jenis-jenis motor penggerak lain yang lebih efisien dan berdaya guna.

3.1.3 Polish rod

Dikarenakan terjadinya gerakan naik turn yang mengakibatkan terjadinya pergesekan maka dipakai polish rod yang permukaannya halus dan mengkilap, polish rod ini ditekan dengan stuffing box. Karena gerakan pompa antara 20-30 SPM (stroke permenit), berarti setiap hari akan terjadi pergesekan antara polish rod dan stuffing box sebanyak 14400 kali (untuk yang 10 SPM) dan 43200 untuk yang 30 SPM selama 1 hari, atau 5256000 kali (untuk yang 10 SPM) dan 15768000 kali untuk yang 30 SPM selama 1 tahun. Jadi akan banyak terjadi stuffing box yang bocor bila tidak ada perawatan atau pemilihan bahan polish rod ang tidak tepat. Selain itu

diperlukan lubrikasi atau pelumasan yang cukup untuk memperpanjang umur pakai dari polish rod. Polish rod ini sendiri berfungsi untuk menghubungkan horsehead dan sucker rod.

Polish rod mempunyai ukuran yang lebih besar dari sucker rod dan mempunyai permukaan yang halus dan licin. Polished rod dipasang dibagian atas dari sucker rod string yang akan bergerak didalam stuffing box.

Diameter standar dari polished rod adalah 1 1/8 , 1 ¼, dan 1 ½ dengan panjang 22’ dan 30’/joint. Polish rod yang banyak dipakai adalah yang berukuran 1 ¼ dan 1 ½.

3.2 Peralatan dibawah permukaan

Peralatan dibawah permukaan terdiri dari :

3.2.1 Pony rod

Pony rod digunakan untuk menyenterkan kedudukan plunger dengan posisi yang tepat/ pony rod sebagai penghubung antara sucker rod dengan polish rod. Pony rod merupakan rod yang lebih pendek dari panjang rod umumnya (25 ft). fungsinya adalah untuk melengkapi panjang dari sucker rod, apabila tidak mencapai kepanjangan yang dibutuhkan. Pony rod biasanya berukuran 2,4,6,8,10,12 ft.

3.2.2 sucker rod

berfungsi untuk menghubungkan pump assembly pada perlatan bawah permukaan dengan beam pumping unit melalui polished rod dipermukaan, sehingga pump assembly dapat ikut bergerak naik turun. Menurut standar API sucker rod memiliki ukuran 5/8 inch, ¾ inch, 7/8 inch, 1 inch, 11/8 inch dengan panjang antara 25-30 ft. namun aplikasi dilapangan sucker rod yang banyak digunakan adalah yang mempunyai ukuran ¾ inch, 7/8 inch dan 1 inch.

3.2.3 tubing

tubing merupakan salah satu komponen penting didalam peralatan bawah permukaan, berfungsi sebagai tempat dimana fluida dari

dasar sumur mengalir kepermukaan. Banyaknya tubing dalam suatu sumur tergantung dari kedalaman sumur tersebut. Biasanya untuk satu batang tubing memiliki panjang 31 ft. untuk merangkai atau menyambung antara satu batang tubing ke batang yang lain digunakan collar tubing. Tubing memiliki drat/ulir dibagian dalam diameternya. Jadi dapat disimpulkan bahwa ukuran diameter luar tubin sama dengan diameter dalam collar. Sangat disarankan pada saat pemasangan tubing harus menggunakan gres.

3.2.4 subsurface pump atau barrel pump

a. prinsip kerja barrel pump

barrel pump atau disebut juga dengan plunger pump adalah suatu silinder yang terdiri dari rangka dasar dengan stationary valve dan sebuah punger dengan traveling valve.

Prinsip kerja dari tubing pump adalah gerakan pomp dimulai dengan gerakan keatas sucker rod yang menarik plunger naik melalui barrel. Traveling valve pada plunger tertutup, sedangkan standing valve pada dasar barrel terbuka sehingga fluida biasa masuk kedalam barrel dan menempati ruang kosong yang ditinggalkan oleh plunger pada saat plunger bergerak keatas. Selama gerakan ini pula, fluida yang berada pada bagian atas plunger didorong keatas didalam tubing keluar permukaan, setiap gerakan upstroke from pump menambah jumlah fluida kedalam tubing sampai fluida mencapai atas dan mengalir kedalam flow line.

Pada gerakandownstroke from plunger, traveling valve membuka dan standing valve yang terdapat didasar barrel tertutup, sehingga fluida yang berada diruang plunger akan terdorong keatas melewati traveling valve yang terbuka. Ketika plunger bergerak keatas lagi, traveling valve akan tertutup dan fluida akan terangkat keatas kedalam tubing dan akhirnya menuju keatas sumur, plunger akan bergerak seperti halnya diawal tadi secara continue.

Barrel pump secara umum terdiri dari tiga bagian yaitu, plunger assembly dan standing valve assembly.

b. Bagian-bagian barrel pump

Plunger assembly

Merupakan bagian yang terletak didalam barrel yang berhubungan langsung dengan sucker rod. Plunger berfungsi untuk menghisap dan menekan fluida dari anggukan pompa yang diteruskan oleh sucker rod. Plunger juga berfungsi untuk membuka dan menutup ball yang ada didalam standing valve.

Bagian-bagian plunger :

1. Cage top open

Cage top open merupakan komponen plunger yang berhubungan dengan sucker rod, dan juga sebagai tempat dudukan ball and seat. Cage top open memiliki rongga yang berfungsi sebagai tempat mengalirnya fluida dari dalam barrel ke tubing.

2. Ball and seat

Ball and seat merupakan satu set bola dengan duduknya yang berfungsi untuk membuka dan menutup traveling valve, ball and seat bekerja berdasarkan hidrostatik pressure pada barrel. Ball and seat ini sangat rentan. Ketika terdapat celah kecil antara bola dan dudukannya maka akan mengakibatkan kebocoran yang akan mempengaruhi produksi pompa angguk.

3. Plunger box

Plunge box merupakan batang stanlesstel yang berhubungan langsung dengan dinding dalam barrel. Dengan kata lain plunger bisa juga disebut sebagai piston. Pada plunger ini sering terjadi gesekan dangan dinding dalam barrel, sehingga plunger sering tergores dan mengakibatkan kebocoran.

4. Cage closed plunger

Cage close menghubungkan cage top open dan plug, dan juga sebagai tempat dudukan ball and seat

Barrel assembly

Barrel assembly adalah suatu silinder yang terdiri dari rangka dasar dengan stationary valve dan sebuah plunger atau disebut juga traveling valve serta sebuah standing valve didalamnya. Barrel assembly terletak dibagian bawah dari rangkaian sucker rod pump dan berfungsi sebagai tempat penampung fluida (crude oil, water dan gas) sementara sebelum fluida tersebut dialirkan kedalam tubing untuk dialirkan dibagian surface.

Bagian-bagian barrel :

1. Coupling tubing

Coupling tubing atau collar tubing berfungsi menghubungkan antara tubing dengan barrel.

2. Nipple

Berfungsi untuk menyambung coupling tubing dengan coupling barrel

3. Coupling barrel

Barrel merupakan tempat dimana standing valve dan traveling valve bekerja. Barrel juga berfungsi sebagai tempat penampungan fluida sementara sebelum fluida dikirim keatas melalui tubing.

4. Barrel

Barrel merupakan tempat dimana standing valve dan traveling valve bekerja. Barrel juga berfungsi sebagai tempat penampungan fluida sementara sebelum fluida dikirim ke atas melalui tubing.

5. Seating shoe

Seating shoe berfungsi untuk mengatur tinggi rendahnya standing valve dan juga sebagai dudukan dari body lock.

Standing valve assembly

Standing valve (SV) berada dibagian bawah dari barrel pump berfungsi sebagai valve atau katup yang mengatur masuknya fluida (crude oil dan water) kedalam barrel assembly sebagai tempat penampungan fluida sementara. Sesuai dengan namanya standing yang artinya tegak dan valve yaitu katup, jadi dapat diartikan standing valve ialah katup yang tegak.

Bagian-bagian standing valve :

1. Puller

Pada dasarnya puller jarang sekali berfungsi, puler hanya berfungsi pada saat awal pemasangan dan service pompa, yaitu untuk membuka katup secara manual dengan menggunakan pegas yang terdapat didalamnya ketik pompa belum berfungsi dan belum terdapat tekanan hidrostatik

2. Cage standing valve

Cage standing valve ini berfungsi sebagai rumah-rumah dari ball and seat, dan juga sebagai penghubung antara puller dan bushing. Pada cage standing alve terdapat rongga yang berfungsi untuk mengalirkan fluida kedalam barrel.

3. Ball and seat

Ball and seat merupakan satu set bola dengan duduknya yang berfungsi untuk membuka dan menutup standing valve yang bekerja berdasarkan hidrostatik pressure pada dasar sumur. Ball and seat ini sangat rentan. Ketika terdapat celah kecil antara bola dan dudukannya maka akan mengakibatkan kebocoran yang akan mempengaruhi produksi pompa angguk.

4. Bushing

Bushing pada dasarnya hampir sama dengan konektor pada traveling valve dan plunger, yaitu menghubungkan antara cage standing valve dengan seat brass.

5. Seat brass

Seat brass untuk jenis pompa THM (Tubing Heavy Mechanical) terbuat dari bahan kuningan. Seat bras ini berfungsi sebagai penyekat antara standing alve dengan seating. Sedangkan untuk jenis pompa RHBC (Rod Heavy Bottom Cup) terbuat dari karet atau cup, begitu juga dengan RWAC

6. Body lock

Body lock befungsi sebagai penyangga traveling valve body pada seating. Berbentuk seperti kerucut yang memiliki rongga sehingga dapat mengecil pada saat mendapat tekanan dan kembali mengembang pada situasi tanpa tekanan, hal ini bertujuan agar body lock dapat mengunci pada seating agar dapat tegak dengan kokoh dan tidak goyang.

3.2.5 Gas Anchor

Gas anchor merupakan komponen pompa yang dipasang dibagian bawah dari pompa yang berfungsi untuk memisahkan gas dari fluida (crude oil dan water) agar gas tersebut tidak ikut masuk kedalam pompa bersama-sama dengan fluida.