BAB III TEORI DASAR
3.4. Teori Dasar Electrical Submersible Pump (ESP)
3.4.2. Komponen ESP
Komponen ESP dapat dibedakan menjadi dua bagian yaitu komponen diatas permukaan dan dibawah permukaan separti yang terlihat pada gambar 3.17 berikut.
1 2 3 4 5 6 7 8 1 9 1 1 1 1 1 1 1
Gambar 3.17 Komponen ESP
1. Komponen Diatas Permukaan.
ESP unit yang berada diatas permukaan diartikan suatu kesatuan peralatan yang penempatannya berada di atas permukaan tanah yaitu wellhead, junction box, switcboard, transformator dan electric cable sebagai media penghubungnya (lihat Gambar 3.18)
1.Transformator 2.Switchboard 3.Ammeter 4.Surface cable 5.Junction Box 6.Well head 7.Bleeder valve 8.Round cable 9.Splice 10.Tubing 11.Flat cable 12.Pump
Gambar 3.18 Komponen diatas permukaan
• Transformator berfungsi sebagai alat yang dapat mengubah tegangan supply sesuai dengan tagangan yang diperlukan (Gambar 3.19).
• Switchboard merupakan panel kontak yang dilindungi dalam kontak baja yang tahan cuaca, yang berfungsi mengatur dan melindungi ESP pada waktu operasi (Gambar 3.20).
• Junction Box (Kotak Penghubung) digunakan untuk melepaskan gas yang ikut dalam kabel agar tidak menimbulkan kebakaran di switchboard
• Well head (Tubing Hanger) digunakan untuk menggantungkan tubing string dan pompa dalam sumur dari permukaan.
3.19 Transformer
2. Komponen Di Bawah Permukaan.
• Check Valve, dipasang pada rangkaian pipa dengan tujuan mencegah terjadinya back pressure terhadap ESP, sehingga tidak ada beban sewaktu akan dihidupkan.
• Drain Valve, dipasang diatas check valve agar fluida dalam tubing dapat dibuang kedalam sumur sewaktu mencabut tubing. Dan dipasang satujoint tubing diatas check valve agar dapat mengurangi kolom dalam tubing sewaktu menservis sumur.
• Centralizer berfungsi untuk meluruskan motor dan pompa agar mendapatkan pendingin yang sempurna dan untuk melindungi cable agar tidak rusak akibat bergeseran dengan casing.
• Power Cable berfungsi untuk mengalir arus listrik dari switchboard ke motor dalam sumur (Gambar 3.21).
Gambar 3.21 Power Cable
• Cable Band (Pengikat Kabel) digunakan untuk mengikat kabel dan tubing control line dengan rangkaian tubing.
• Reda Pump adalah bagian yang terletak diatas intake gas separator dan berfungsi untuk mengangkat fluida sampai kepermukaan (lihat Gambar 3.24). Secara umum pompa sering disebut dengan Reda Pump yang terdiri dari beberapa bagian :
- Impeller, merupakan komponen dari pompa yang berputar bersam-sama dengan poros yand dikunci dengan spline memanjang sepanjang poros yang berfungsi untuk memberikan gaya sentrifugal sehingga fluida bergerak menjauhi poros sehingga fluida naik dari sumur minyak ke permukaan.
- Diffuser, merupakan komponen dari pompa yang terjepit pada housing dan dijaga agar tidak bergerak dan berfungsi sebagai membalikkan arah fluida dan mengarahkan kembali ke poros dan ke bagian tengah dari impeller diatasnya.
- Housing, merupakan rumah pompa ESP yang mempunyai bentuk memanjang karena tingkatan (stage) pompanya lebih dari satu. - Poros (Shaft), merupakan komponen yang memberikan daya pada
pompa dengan cara mengubahnya menjadi energi fluida. Dan digerakkan oleh motor listrik yang terletak dibawah pompa dan protector. Pada poros terdapat spline yang memanjang sebagai tempat dudukan pompa sentrifugal.
Selain hal tersebut diatas, impeller juga digunakan untuk mengubah energi putaran (shaft torque) ke energi kinetik (velocity), sedangkan diffuser kegunaanya adalah untuk mengubah energi kinetik menjadi energi potensial (tekanan). Dalam pemasangan dilapangan bisa menggunakan lebih dari satu pompa, bisa dua atau tiga, pemasangan ini disebut tandem, yang bertujuan untuk memenuhi jumlah stages pompa dan untuk mendapatkan kapasitas head yang dibutuhkan untuk menaikkan fluida sumur ke permukaan.
Untuk pompa ESP discharge rate atau pressure yang diinginkan sangat tergantung kepada : RPM, ukuran Impeller, desain Impeller, jumlah stages, dinamic head dimana pompa dipasang dan sifat-sifat fisik fluida yang akan dipompakan.
• Pemisah Gas (Gas Separator), dipasang diantara protektor dan pompa yang berfungsi sebagai pemisah gas dan cairan juga sebagai pintu masuknya fluida (fluida intake) lihat Gambar 3.23
• Pelindung (protektor), dipasang di atas motor yang berfungsi sebagai penyekat untuk mencegah fluida masuk ke dalam motor, memudahkan minyak yang ada di motor untuk dapat memuai dan menyusut akibat panas dan dingin pada penoperasian atau berhenti, menyamakan tekanan yang ada didalam motor dengan tekanan yang datang dari sumur. Komponen utamanya adalah coupling, shaft, bag/labyrinth chamber, shaft seal, dielectric oil, thrust bearing (lihat Gambar 3.24).
• Motor, berfungsi untuk menggerakan pompa dengan cara mengubah electrical energy menjadi mekanis (mechanical energy). Energi ini menggerakan protector dan pompa melalui shaft yang terdapat pada setiap unit yang dihubungkan dengan coupling. Komponen utamanya rotor (susunan elemen tipis yang berputar dan di tengah-tengahnya terdapat shaft yang jaraknya yaitu 0.007 inch), stator (kumparan kabel yang dipasang di bagian dalam bodi motor), dielectric oil (berfungsi sebagai pelumas dan pendingin motor), lihat Gambar 3.25.
Sistem pendingin pada motor
Panas yang ditimbulkan oleh rotor akan dipindahkan ke dinding (housing) motor melalui media pengantar minyak rotor selanjutnya dibawa kepermukaan oleh fluida sumur yang terproduksi.untuk mendapatkan pendinginan yang sempurna, pemasangan ESP disumur sangat dianjurkan diatas perforasi agar semua fluida produksi melalui dinding motor. Tetapi karena suatu alasan ESP terkadang harus dipasang dibawah perforasi untuk itu dibutuhkan casing selubung motor (casing shround).
Pendingin yang baik bisa didapatkan apabila velocity fluida yang melewati dinding motor tidak kurang dari 1 feet/detik, kurang dari itu motor akan menjadi panas yang berlebihan.
Pada unit ESP material pompa yang digunakan harus sesuai dengan keperluan penggunaannya terutama ketahanan terhadap keausan dan korosi. Komposisi material pompa yang digunakan adalah :
1. Pumping Housing, rumah pompa bertujuan untuk mencegah terjadinya korosi dan terbuat dari baja karbon rendah yang tebal dan tanpa sambungan (seamless).
2. Shaft dan Kopling, terbuat dari monel yang mempunyai ketahanan terhadap aus dan korosi yang tinggi.
3. Stage, bahan yang dugunakan adalah Ni-Resist yaitu paduan nikel yang dicor yang mempunyai ketahanan terhadap temperatur yang tinggi dan aus serta fibrasi yang baik, Ryton (polyphenelene sulfide) yaitu plastik teknologi tinggi yang dibuat dengan proses cetak injeksi.