EVALUASI POMPA ELECTRIC SUBMERSIBEL (ESP) SUMUR KWG WK DI LAPANGAN KAWENGAN AREA CEPU PT. PERTAMINA EP REGION JAWA

Jurnal Ilmiah MTG, Vol. 5, No. 2, Juli 2012

EVALUASI POMPA ELECTRIC SUBMERSIBEL (ESP) SUMUR KWG WK DI LAPANGAN KAWENGAN AREA CEPU PT. PERTAMINA EP REGION JAWA

Wika Riestyastuti Mahasiswa Magister Teknik Geologi UPN ”Veteran” Yogyakarta

ABTRACT Embedded evaluation volumetris electric pumps made in the production wells is crucial in the process of developing a field of production, then the evaluation can be known whether the installed pump is operating as planned or not. Oil production in the field can not be separated with a decrease in reservoir pressure so that may cause a decrease in pump efficiency volumetris. Related to the problem, then to increase the pump price has dropped volumetris necessary to redesign the pump. Be redesigned to make return arrangements pump setting in accordance with the requirements. Approach taken is to determine the magnitude of volumetris pump efficiency, which is obtained by comparing the actual production rate with the theoretical production rate given by a pump attached. Evaluation and redesign of the pumpis attached to the well done KWG WK Kawengan field. Wells installed on the data acquired IPR curve that is capable ofa maximum flow rate produced from the sewells can still be further optimized, it would require re-planning of the pump. Plan drawn 75% of the maximum flow rate. Redesigned using a pump frequency of 60 Hz DN 2000 subside because of the sensitivity analys is based on flow rate 2000 BPD freqeuncy which intersect with the best efficiency at these frequencies. Viewed from the pump performance curveis obtained for the pump subsides head /stage of 22.2 ft and the stage is needed as much as 97 stage

ABSTRAK Evaluasi volumetris pompa benam listrik submersible (ESP) yang dilakukan pada sumur produksi merupakan hal penting dalam proses pengembangan lapangan produksi, maka dengan evaluasi ini dapat diketahui apakah pompa yang terpasang tersebut beroperasi sesuai dengan yang direncanakan atau tidak. Memproduksi minyak pada lapangan tidak terlepas dengan adanya penurunan tekanan reservoir sehingga dapat menyebabkan adanya penurunan efisiensi volumetris pompa. Berkaitan dengan permasalahan tersebut, maka untuk meningkatkan harga volumetris pompa yang telah menurun dilakukan desain ulang pompa dengan cara melakukan kembali pengaturan pompa sesuai dengan kebutuhan. Pendekatan yang dilakukan adalah menentukan besarnya efisiensi volumetris pompa, diperoleh dengan cara membandingkan antara laju produksi aktual dengan laju produksi teoritis yang diberikan oleh pompa terpasang. Desain menggunakan pompa REDA DN2000 pada frekeunsi 60Hz karena berdasarkan analisa sensitivitas terhadap frekuensi, laju alir 2000 BPD berpotongan dengan daerah best effisiensi. Dilihat dari kurva pompa untuk REDA DN2000 frekuensi 60 Hz didapat head/stage sebesar 22.2 ft dan stage yang dibutuhkan sebanyak 97stage. PENDAHULUAN


Sumur yang menjadi sumur kajian adalah KWG WK. Untuk sumur ini penentuan produktivitas formasi dilakukan dengan menggunakan level fluida yang terdapat dalam sumur tersebut. Tekanan statik reservoir dapat diketahui dari level fluida saat sumur dalam keadaan tidak berproduksi (Statik Fluid Level) dan tekanan alir dasar sumur dapat diperoleh dari level fluida pada saat sumur diproduksikan dengan rate tertentu (Dynamic Fluid Level). Pengukuran statik dan operating fluid level dilakukan dengan menggunakan Sonolog. Struktur Kawengan merupakan struktur antiklin dengan arah sumbu barat laut – tenggara, panjang 15 km dengan lebar 1,5 km dengan lapisan penghasil dari formasi Wonocolo dan anggota Ngrayong formasi Tawun. Struktur ini berjarak + 22 km sebelah timur laut kota Cepu, + 176 km sebelah timur Semarang dan + 145 km sebelah barat Surabaya. Secara astronomis geografi, struktur kawengan ini berada pada 07º 05’ LS dan 111º 42’ BT dengan ketinggian berkisar antara 100 sampai 350 meter diatas permukaan laut. Sumur-sumur di lapangan Kawengan memiliki tekanan reservoir dibawah tekanan Bubble Pointnya. Untuk penentuan kurva Inflow Perfomance Relationship (IPR) dibuat dengan metode Vogel, pada kondisi tekanan reservoir dibawah tekanan saturasinya (Bubble Point Pressure-Pb).

Gambar 1. Peta Fisiografi Jawa Timur Utara


Gambar 2. Kolom Stratigrafi Daerah Cepu dan sekitarnya

EVALUASI POMPA ESP Electrical Submersible Pump (ESP) Pompa benam listrik dibuat atas dasar pompa sentrifugal bertingkat banyak dimana keseluruhan pompa dan motornya ditengelamkan ke dalam cairan. Pompa ini digerakkan dengan motor listrik dibawah permukaan melalui suatu poros motor (shaft) yang memutar pompa,dan akan memutar sudu-sudu (impeller) pompa. Perputaran sudu-sudu itu menimbulkan gaya sentrifugal yang digunakan untuk mendorong fluida ke permukaan.


Gambar 3. InstalasiElectric SubmersiblePump

FLOWCHART


HASIL ANALISIS Evaluasi dan perencanaan ulang terhadap pompa benam listrik terpasang dilakukan terhadap sumur KWG WK lapangan Kawengan. Adapun data-data yang digunakan untuk evaluasi ini : Data-data yang diperoleh dari well test di sumur KWG WK Top perforasi Bottom perforasi Static Fluid Level Dynamic Fluid Level WaterCut Qo Qw Qt SGo SGw Ptubing Mid perforasi Pump Setting Depth ID tubing Kedalaman

= = = = = = = = = = = = = = =

694 m 740 m 462.6 m 527.4 m 95.5 % 8.2 m3/h 172.5 m3/ h 180.7 m3/h 0.85 1.01 56.8 psi 2352.5 ft 2175 ft 2.441 inch 2427.94 ft

= = = =

2277. ft 2427.94 ft 1517.79 ft 1730.4 ft

= = =

51.60 BOPD 1085.543 BWPD 1137.145 BFPD

Perhitungan evaluasi pompa, sebagai berikut: a. Penentuan Specific Gravity Fluida Campuran 1. Water Phase Sp. Gr = Water Cut x Water Sp. Gr = 0.955 x 1.01 = 0.96455 2. Oil Phase Sp. Gr. = Oil Cut x Oil Sp. Gr = (1-0.955) x 0.85 = 0.03825 3. Sp. Gr. FluidaCampuran= Water Phase Sp. Gr. + Oil Phase Sp. Gr. = 0.96455+ 0.03825 = 1.0028 4. Gradient Fluida (Gf) = Sp. Gr. Fluida Campuran x 0.433 Psi/ft = 1.0028 x 0.433 Psi/ft = 0.434212 Psi/ft b. PenentuanTekanan Reservoir ( Ps ) Ps = {(Mid perforasi – SFL) x Gf} = {(2352.5-1517.79) x 0.434212} = 362.4312 psi c.

PenentuanTekanan Alir Dasar Sumur ( Pwf ) Pwf = {(Mid perforasi – DFL) x Gf} = {(2352.5-1730.4) x 0.434212} = 270.114 psi


d. Penentuan Produktivity Index ( PI ) PI

Qt ( Ps  Pwf ) 1137 .145 = (362 .4312  270 .114 ) =

= 12.3178 bbl/d/psi

e. Penentuan Laju Alir Maksimal ( Qtmax )



Qtmax

=

Qt  Pwf 1,0  0,2  Ps

 P   0,8 wf   Ps

  

2

1137 .145  270 .114   270 .114  1,0  0,2   0,8   362 .4312   362 .4312 

2

= 2796.81 BPD f.

Penentuan Pump Intake Pressure (PIP) PIP = (PSD-DFL)/Gf = (2174.975-1730.399)/0.434212 = 1023.8674 psi

g. PenentuanTotal Dynamic Head (TDH) 1. Menentukan Vertical Lift (HD) Vertical Lift (HD) = DFL = 1730.399 ft 2. Menentukan Tubing Friction Loss Friction Loss (F) tubing 2-7/8” (2.441 ID) dengan volume total fluida (Vt) dapat diperoleh dari Gambar 3.2 atau dari persamaan : 1.85

Friction Loss (F) Friction Loss Tubing Friction Loss (HF) Tubing Friction Loss

3.

 100   Qt  2.083     C   34 .3   = ID 4.8655

1.85

= 12.57 ft per 1000 ft = Friction Loss x (PSD/1000) = 12.57 x(2174.975/1000) = 27.34 ft

MenentukanTubing Head (HT) Tubing Head (HT) = Tubing Pressure (psi) x 2.31 psi/ft / Sp.Gr.Fluida camp = (56.8 psi x 2.31 ft/psi)/ 1.0028 = 130.811 ft


4.

MenentukanTotal Dynamic Head (TDH) Total Dynamic Head (TDH) = HD + HF + HT = 1730.399 + 27.34 + 130.81 = 1888.55ft

h. Penentuan Effisiensi Volumetris (%EV) 1. Menentukan Head per stage, (ft/stage) dengan persamaan : Head per Stage ( feet/stage )

2.

3.

=

TDH Stages

=

1888.55 140

=13.4 ft/stage Berdasarkan Head per stage sebesar 13.4 ft/stage, maka dari Grafik Pump Performance Curve untuk tipe ESP IND-130050 Hz 140 stage diperoleh harga produksi (Qtheorical) sebesar 1150 BFPD. Menentukan persentase effisiensi volumetrik pompa (% EV) Dari hasil Q theory yang didapatkan sebesar 1150 BFPD maka jika dibandingkan dengan Q aktualnya sebesar 1137.145 BFPD maka akan didapatkan effisiensi volumetrik dari pompa terpasang sebesar 98.88 %.

Adapun perencanaan ulang pompa menggunakan data-data pendukung : WaterCut LajuAlir Total Maksimum(Qtmax) SGw SGo SGmix API Gravity Tekanan Statis (Ps) Tekanan Tubing ID tubing Kedalaman Sumur Top Perforasi Bottom Perforasi Mid Perforasi TVD Productivity Index ( PI )

= = = = = = = = = = = = = =

95.5 % 2796.81 BFPD 1.01 0.85 1.0028 o 34.97 API 362.4312 psi 56.8 psi 2.441 inchi 2497.94 ft 2277.014 ft 2497.94 ft 2352.477 ft 12.31778 BPD/psi

Prosedur untuk perencanaan ulang pompa ESP dan untuk mendapatkan jumlah tingkat (stage) pompa yang paling tepat sesuai kapasitas produksi yang di targetkan, yaitu : 1. Membuat Kurva IPR menggunakan Metode Vogel Data Pendukung : Ps = 362.4312 Psi Pwf = 270.1138 Psi Qt = 1137.145 BPD


a.

Menentukan Qtmax

Qt max 

Qt P 1.0  0.2 wf  Ps

Qt max 

Qt max b.

 P   0.8 wf   Ps 1137 .145

  

2

 270 .1138   270 .1138  1.0  0.2   0.8   362 .4312   362 .4312   2796.81 BFPD

2

Menghitung harga Q dengan menganggap harga Pwf. Misalkan asumsi harga Pwf = 250 psi

Q

2   Pwf   Pwf   = Qtmax 1.0  0.2    0.8     Ps   Ps   2   250   250   = 2796.81 1.0  0.2    0.8 362 .4312    362 .4312     

= 1346.38 BPD

IPR Metode Vogel Pada Sumur KWG WK Pwf, psi

(Pwf/Ps)

(Pwf/Ps)^2

Q, bpd

362.43

1.00

1.00

0.00

300.00

0.83

0.69

800.80

250.00

0.69

0.48

1346.38

200.00

0.55

0.30

1806.80

150.00

0.41

0.17

2182.06

100.00

0.28

0.08

2472.14

80.00

0.22

0.05

2564.33

60.00

0.17

0.03

2642.89

40.00

0.11

0.01

2707.83

20.00

0.06

0.00

2759.13

0.00

0.00

0.0

2796.81


1. Mencatat laju alir maksimum yang di tunjukkan pada kurva IPR Vogel Dari grafik dapat diketahui bahwa laju alir maksimum dari sumur KWG WK adalah sebesar 2796.81 BFPD. 2. Menentukan laju alir yang ingin diproduksikan, pada kasus ini ditentukan bahwa laju alir yang ingin di produksikan kurang lebih sebesar 75 % dari laju alir maksimal.Sehingga ditentukan laju alir target adalah sebesar 2000 BFPD. 3. Lajualir 2000 BFPD 𝑄 𝑄𝑡𝑚𝑎𝑥 2000 2796.81

= 1-0.2(

𝑝𝑤𝑓 𝑝𝑠

)-0.8(𝑃𝑊𝐹/𝑃𝑆)2

= 1-0.2X-0.8𝑋 2

0.8𝑋 2 +0.2X-0.28 = 0 𝑥=

−0.2 ± 0.22 − 4x0.8x(−0.28) 2𝑥0.8 𝑥=

−0.2 ± 0.97 1,6 𝑥 = 0.48

𝑝𝑤𝑓 𝑝𝑠

= 0.48 pwf = 0.48 x 362.4312 DFL

PSD

= 175.67 psi = Midperforasi – (Pwf/Gf) = 2352.477 – (175.67 /0.434212) = 1948.067 ft = DFL(m)+75 m = 594.74+75 = 668.74 m = 2194.14 ft

4. Menentukan Pump Intake Pressure, Fluid Over Pump, Net Lift, dan Tubing Friksi untuk mendapatkan nilai Total Dynamic Head ( TDH ) a.

Pump Intake Pressure (PIP) = (PSD-DFL)/Gf = (2194.14 -1948.067)/0.434212 = 755.621psi

b.

Penentuan Total Dynamic Head (TDH)  Menentukan Vertical Lift (HD) Vertical Lift (HD) = WFL = 1948.067 ft






Menentukan Tubing Friction Loss (Hf) Friction Loss (F) dengan volume total fluida (Vt) dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan :

Friction Loss (F)

 100  Qt  2.083    C  34 .3   = ID

 100  2000  2.083    120  34 .3   = 2,441 4,8655 = 35.73 ft per 1000 ft 

Tubing Friction Loss (HF) = Friction Loss (F)  PSD = (35.73 x 2194.14) /1000) ft = 78.40 ft / 1000ft



Menentukan Tubing Head (HT) Tubing Head (HT)

=

=

Tubing Pr essure( psi) x 2.31 Sgmix 56 .8 x 2.31 1.0028

= 130.8416 ft 

Menentukan Total Dynamic Head (TDH) Total Dynamic Head (TDH)

= HD + HF + H T = 1948.067 + 78.40 + 130.8416 = 2157.28 ft

5. Design pompa menggunakan pompa REDA DN2000, kemudian dilakukan analisa sensitifitas terhadap frekuensi.


6. Dari gambar diatas terlihat bahwa dari laju alir target 2000 BPD ditarik garis keatas berpotongan dengan garis effisiensi terbaik berada pada garis frekuensi 60 Hz sehingga untuk design digunakan frekuensi 60 Hz. 7. Dari Pump Performance Curve untuk design pompa REDA DN2000 60 Hz didapat head/stage sebesar 22.2 ft 8. Menghitung jumlah stage pompa yang dibutuhkan, dengan menggunakan rumus :

TDH , Stages Head / Stage 2157.28 TotalStage Re quired  , Stages 22 .2 TotalStage Re quired  97 .17 Stages TotalStage Re quired 

9. Pompa SLB REDA DN2000 frekuensi 60 Hz dan jumlah stages sebanyak 97 stages. Berdasarkan perhitungan IPR Vogel masih dapat lebih dioptimalkan, maka diperlukan perencanaan ulang terhadap pompa terpasang. Perencanaan ditarik 75 % dari laju alir maksimal.


Langkah pertama yang dilakukan untuk melakukan design optimasi pompa terpasang adalah dengan membuat IPR Vogel untuk melihat kemampuan dari sumur kajian, dan dari kurva tersebut didapatkan bahwa laju alir maksimal yang mampu diproduksikan dari sumur tersebut adalah sebesar 2796.81 BFPD. Setelah diketahui kemampuan sumur kajian tersebut maka selanjutnya kita harus menentukan besarnya laju alir yang ingin kita produksikan dari sumur tersebut dan pada kasus ini kita menarik sekitar 75 % dari kemampuan maksimal sumur tersebut yaitu sekitar 2000 BFPD. Dari laju alir 2000 BFPD didapatkan Pwf sebesar 175.67 psi lalu kemudian menentukan Dynamic Fluid Level dengan mengurangkan mid perforasi dengan Tekanan Alir Dasar Sumur yang sebelumnya telah dibagi dengan Gradient fluida dan didapatkan sebesar 1948.067 ft setelah dan ditambahkan 75 m, didapatkan Pump Setting Depth sebesar 2194.14 ft. Setelah didapatkan Pump Setting Depth maka kita menentukanTotal Dynamic Head yang akan digunakan untuk mengetahui jumlah stage yang akan dipakai pada pompa terpasang, dari hasil perhitungan ( terlampir ) didapatkan bahwa Total Dynamic Headnya sebesar 2157.28 ft. Design menggunakan pompa REDA DN2000 pada frekuensi 60 Hz karena berdasarkan analisa sensitifitas terhadap frekuensi, laju alir 2000 BPD berpotongan dengan frekuensi 60 Hz pada daerah best effisiensi. Dari hasil Total Dynamic Head yang didapatkan maka dengan menggunakan Pump Performance Curve dari Pompa REDA DN2000 60 Hz maka didapatkan besarnya head / stage sebesar 22.2 ft dan jumlah stages yang dibutuhkan adalah sebanyak 97 stages. Design pompa REDA DN2000 frekuensi 60 Hz.


KESIMPULAN 1. Pada sumur KWG WK yang menggunakan pompa terpasang yaitu ESP IND1300 50 Hz 140 stages mampu menghasilkan 1137.145 BPD, memiliki head per stages sebesar 13.4 ft dan memiliki nilai effisiensi volumetris pompa berdasarkan grafik Pump Performance Curve yaitu sebesar 98.88 %.Dari hasil evaluasi, pompa terpasang saat ini bekerja dengan baik. 2. Dari perhitungan IPR, kemampuan sumur masih dapat lebih dioptimalkan laju produksinya, untuk itu perlu mendesign ulang Electric Submersible Pump (ESP) pada sumur KWG WK. 3. Dari IPR diperoleh Qmax sebesar 2796.81 BFPD dalam perencanaan optimalisasi, sumur ditargetkan untuk dapat diproduksikan mencapai 75 % laju alir maksimal atau sebesar 2000 BFPD. 4. Untuk mencapai target laju sebesar 2000 BFPD diusulkan mengganti pompa IND 1300 dengan IND 2000 supaya laju alirnya optimal dengan begitu diharapkan produksi sumur KWG WK dapat mencapai 2000 BFPD. Dari hasil perhitungan design ESP pada sumur KWG WK dengan target produksi sebesar 2000 BFPD ditentukan Pump Setting Depth sebesar 2194.14 ft, sehingga didapat Total Dynamic Head sebesar 2157.28 ft. Design menggunakan pompa REDA DN2000 pada frekuensi 60 Hz karena berdasarkan analisa sensitifitas terhadap frekuensi, laju alir 2000 BPD berpotongan dengan daerah best effisiensi pada frekuensi tersebut. Dari Pump performace curve untuk pompa REDA DN2000 frekuensi 60 Hz didapat Head/stage sebesar 22.2 ft, sehingga stages yang dibutuhkan sebanyak 97 stages.


DAFTAR PUSTAKA ......................,Pertamina EP Java Region, Field Data. Anas Puji Santoso, Ir. MT., “Teknik Produksi I”, Jurusan Teknik Perminyakan UPN Veteran Yogyakarta, 1998. Brown, KE., “The Technology of Artificial Lift Methods”, Volume 1, Petroleum Publishing Company, Tulsa Oklahoma, 1977. Brown, KE., “The Technology of Artificial Lift Methods”, Volume 2B, Petroleum Publishing Company, Tulsa Oklahoma, 1980. Imam W. Sujanmo, “Electrical Submersible Pumping”, Rangkuman Tentang Teori ESP, Pabelokan, 1995

EVALUASI POMPA ELECTRIC SUBMERSIBEL (ESP) SUMUR KWG WK DI LAPANGAN KAWENGAN AREA CEPU PT. PERTAMINA EP REGION JAWA

Recommend Documents