ANALISA PRESTASI ELECTRICAL SUBMERSIBLE PUMP DI SUMUR X LAPANGAN Y Ryanda Andre Moresto1, Henry Nasution2, Edi Septe1 1 2
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Bung Hatta
Automotive Development Centre, Fakulti Kejuruteraan Mekanikal, Universiti Teknologi Malaysia, Skudai 81310 Johor, Malaysia E-mail:
[email protected],
[email protected],
[email protected]
Abstract The pump is rotating equipment that has important roles in the petroleum industry to raise the oil from the earth. The performance of pump can not be separate from the operation or maintenance. An evaluation of the performance of pump will be able to provide an over view of the pump condition, so that measures can be taken to further optimize the performance of the pump. This study was aimed to evaluate the performance of the pump, the results of the performance conditions attached of the pump on the theoretical will be compared. From the results of this study, a decrease in the performance of the pump where the calculation results in pump performance can decrease total dynamic head of 1401.34 ft to 1275 bpd discharge eobtained an efficiency of 94 %, the results of the performance of the pump is not efficient, because the pump exceeds the range recommended by the manufacture so that the pump does not work until specified time limit. Thus the researcher did the analysis again to change the pump setting depth, head/stage to the same pump type and the number of stages in the pump so as to get a total dynamic head of 1437ft with a discharge of 1199 bpd obtained an efficiency of 99 %. Analysis of the result so btained with the pump still works in the maximal range by changing the size of the head/stage. At the pump problems that may occur in mechanical and fluid. That causes a decline in the performance of the pump. . Key word: performance, submersible pump
1. PENDAHULUAN
tanah (deep well) dan diameter lubang yang
Dalam melakukan kegiatan proses untuk
sangat kecil. Cara tersebut merupakan salah
mengalirkan minyak dari dalam perut bumi
satu produksi artificial lift (pengambilan
adalah dengan menggunakan pompa yang
buatan) disamping cara lain seperti gas
dibenamkan dalam fluida minyak dengan
lifting, sucker rod pumping atau juga beam
kedalaman yang sangat jauh dari permukaan
pump, jet pump dan progressive cavity pump
kedua arah gaya tersebut merupakan arah
(sejenis dengan mud motor).
aliran-aliran yang dipompakan.
Awalnya, sumur minyak ditemukan dengan tekanan cukup tinggi sehingga akan menjadi
sumur
sembur
alam,
dengan
berjalannya waktu produksi maka tekanan akan mengalami penurunan. Demikian pula dengan tekanan di formasi dekat dengan
Evaluasi terhadap unjuk kerja pompa akan dapat memberikan gambaran terhadap kondisi pompa, sehingga dapat diambil tindakan-tindakan
untuk
lebih
mengoptimalkan kinerja pompa itu.
sumur. Hal ini akan menyebabkan perlunya
Penelitian ini akan menganalisa dan
pengangkatan buatan (artificial lift) yang
evaluasi performansi ESP dengan jumlah
salah
stage dan tipe pompa yang sama pada
satunya
adalah
dengan
metode
electrical submersible pump (ESP).
kedalaman head yang berbeda, dan evaluasi
Electrical submersible pump adalah jenis pompa centrifugal multistage (bertingkat) dimana setiap stage terdiri dari satu impeller
hasil performansi pompa, agar dapat diambil tindakan selanjutnya untuk mengoptimalkan performansi pompa.
dan satu difusser. Impeller terkunci pada poros (shaft) yang merupakan bagian berputar pada putaran
motornya.
Gaya
2. PERFORMANSI POMPA
sentrifugal
Parameter yang digunakan pada
menyebabkan fluida dapat bergerak dari pusat
perhitungan antara lain :
impeller ke arah luar, yang menyebabkan
1. Penentuan specific fluida
fluida mendapatkan kecepatan. Sedangkan difusser
diproses
pada
housing
a. Specific gravity air = Watercut x SG air (2.1)
pompa
berfungsi menjaga fluida agar secara effisien
b. Specific gravity minyak = OIL cut x SG minyak (2.2)
bergerak dari satu impeller ke impeller berikutnya untuk merubah sebagian energi
c. SG Fluida Campuran = SG air + SG minyak (2.3)
kecepatan ke energi potensial.
d. Gradient Fluida (Gf) = SG fluida Tenaga dalam bentuk tekanan didapat dari cairan yang sedang dipompakan di sekitar
impeller.
Gerak
putar
impeller
campuran x 0,433 Psi/f 2.
(2.4)
Penentuan Tekanan Reservoir (Pr) dan Tekanan Alir Dasar Sumur (Pwf).
mengakibatkan cairan ikut berputar. Arah gerakan
yang
dihasilkan
oleh
…
putaran
impeller yaitu arah radial akibat gaya sentrifugal dan arah tangensial, resultan dari
dimana :
(2.5)
SFL : Static Fluid Level, (ft)
5. Menentukan Tubing Head (HT)
Md : Mid Perforasi, (ft) Ps
(2.13)
: Tekanan Static, (Psi) 6. Menentukan Total Dynamic Head
PC : Casing Pressure, (Psi)
(TDH) GF : Gradien Fluida, (Psi/ft)
TDH = HD + HF + HT
(2.14)
(2.6) dimana :
dimana :
TDH : Total Dynamic Head, (ft)
WFL : Working Fluid Level, (ft)
HD : Vertical Lift, (ft)
Pwf : Tekanan Alir dasar sumur, (Psi)
3. Penentuan Pump Intake Pressure (PIP)
HF
: Tubing Frictionloss, (ft)
HT
: Tubing Head, (ft)
Perbedaan Kedalaman = mid perforasi – pump setting depth
3. METODOLOGI Metode
(2.7)
yang
digunakan
dalam
penelitian ini adalah study literatur terhadap
Perbedaan Tekanan = perbedaan
ESP setelah itu dilakukan pengambilan data
tekanan x Gf
sumur
(2.8)
dan
pompa
terpasang,
setelah
Pump Intake Pressure (PIP)= Pwf
semuanya didapat dan dilanjutkan dengan
– perbedaan tekanan
perhitungan
(2.9)
4. Penentuan Total Dynamic Head
kemudian
dari
hasil
yang
didapat dilakukan perbandingan antara data
(TDH)
aktual dilapangan dengan perhitungan secara
Fluid Over Pump (FOP) = PIP /
teoritis.
Gf
dilakukan pada penelitian ini adalah analisa
(2.10)
Vertical Lift (HD) = PSD – FOP (2.11)
Adapun
ruang
lingkup
yang
prestasi ESP dengan tipe dan jumlah 65 stage pada pompa P-10 yang sama pada
Menentukan Friction Loss Tubing
kedalaman head 1401,34 ft dan 1437 ft yang
(HF)
berlokasi di sumur 104 Bekasap – duri. Data yang diperlukan yaitu data sumur dan data pompa P-10 terpasang. (2.12)
Rancangan penelitian meliputi variasi pada pump setting depth berbeda dengan
friction loss x pump setting depth
jumlah stage yang sama.
Tabel 2. Perbandingan efisiensi volumetris
Evaluasi pada electric submersible pump terpasang pada sumur kajian (Sumur
head/stages sesuai rekomendasi dari pabrikan pompa.
104) mempunyai harga efisiensi pompa (EV) sebesar 94 %, harga efisiensi volumetris pompa tersebut menyebabkan laju produksi yang dihasilkan (actual) tidak sesuai lagi dengan laju produksi yang diinginkan, laju produksi ini masih berada dibawah kapasitas produksi pompa yang direkomendasikan oleh pabrikan pompa 1 1 9 9 b p d . Pump performance curve type P-10. 4. HASIL DAN PEMBAHASAN Dapat diperhatikan Table 1 dan 2, dari hasil perhitungan faktor-faktor
dapat di analisa,
yang
mempengaruhi
TDH (ft) 1969.64 1401.34 1437
Q (bpd) 1193 1275 1199
eff (%) 61 94 99
performansi pompa adalah :
Tabel 1. Hasil Perhitungan Persentase Efisiensi Volumetris (%EV) Sumur 104 Bekasap.
Gambar 4.1 Perbandingan antara H vs Q dan H vs Eff. Pada Tabel 2 diketahui untuk kondisi aktual, debit sebesar 1193 bpd menghasilkan total dynamic head (TDH) sebesar 1610 ft, dikarenakan
efisiensi
pompa
menurun
dibandingkan dengan teoritis yaitu sebasar
61 % didapat dari pump performance curve
efisiensi
seperti
sebelumnya dan
gambar
perhitungan dengan
ulang
standart
4.2
maka
untuk pabrikan
dilakukan
menyesuaikan yang
ini
lebih
efisien
dari
yang
masih dalam standart
katalog pompa pabrikan.
telah
ditetapkkan yaitu dengan mengubah pump setting dengan type pompa yang sama, jumlah stage sama dan head/stage berubah ubah.
Gambar 4.3 ESP performance curve type P-10 dengan TDH 1401,34 ft
Gambar 4.2 ESP performance curve type P-10 dengan TDH 1610 ft Sedangkan untuk total dynamic head (TDH) 1401,34 ft menghasilkan debit sebasar 1275 bpd didapat dari pump performance curve seperti gambar 4.3 akan menghasilkan efisiensi sebasar 94 % akan tetapi dengan debit sebasar ini melebihi kapasitas pabrikan
Gambar 4.4 ESP performance curve type
pompa (over limit) maka pompa belum
P-10 dengan TDH 1437 ft
optimal untuk beroperasi. Seadangkan untuk total dynamic head (TDH) 1437 ft didapat debit sebesar 1199 bpd di dapat dari pump performance curve seperti gambar 4.4 akan menghasilkan efisiensi sebasar 99 % ,dengan mempertimbangkan
TDH,
debit,
dan
Dari tabel 2 di atas untuk jumlah head/stage untuk debit
1275 bpd didapat
sebasar 21,55 ft per stages, tetapi kondisi debit ini tidak memungkinkan dikarenakan melebihi kapasitas jumlah produksi pompa
pabrikan, sedangkan untuk debit 1199 bpd didapat sebesar 22 ft per stages dengan
Reda, 2009, Submersible Pump Technology. Duri- Riau :Baker Hughes.
mempertimbangkan debit kondisi ini lebih
Wicaksana, Satya, 2011, Evaluasi dan
sesuai digunakan untuk pemasangan pompa.
Perencanaan Ulang Electric Submersiblepump (ESP) pada sumur X lapangan Y”. Yogyakarta: UPN
5. KESIMPULAN
Veteran
Dari hasil analisa prestasi pompa, dapat di perhatikan bahwa pada elecrtical submersible pump P-10 mempunyai efisiensi yang kurang optimal dikarenakan nilai TDH dan head/stages tidak sesuai dengan nilai debit 1193 bpd dengan efisiensi sebesar 61 %. Maka dari itu dilakukan analisis terhadap head
total
dan
mempertimbangkan (PSD)
yang
head/stage pump
dengan
setting
berubah-ubah
depth
sehingga
menghasilkan debit yg lebih besar yaitu 1199 bpd
dengan
efisiensi
99
%
dengan
menggunakan tipe pompa yang sama. Dari hasil anaisis yang di dapat untuk mengoptimalkan kinerja pompa kita harus mengubah head
pompa
sesuai dengan
perhitungan yang dilakukan yaitu sebesar 1437 ft dengan debit sebasar 1199 bpd dan mempuunyai efisiensi sebasar 99 %.
DAFTAR PUSTAKA Haryanto, 2009 , Electrical Submersible Pump Hand Book, kondur petroleum, SA. Sudjati, Rachmat, 2010, Electrical Submersible Pump Hand Book.
