ANALISA PRESTASI ELECTRICAL SUBMERSIBLE PUMP DI SUMUR X
LAPANGAN Y
Ryanda Andre Moresto1, Henry Nasution2, Edi Septe1 1
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Bung Hatta 2
Automotive Development Centre, Fakulti Kejuruteraan Mekanikal, Universiti Teknologi Malaysia, Skudai 81310 Johor, Malaysia
E-mail: ryandaandre@gmail.com1, henry@fkm.utm.my2, edysepte@yahoo.com1
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
Dalam melakukan kegiatan proses untuk mengalirkan minyak dari dalam perut bumi adalah dengan menggunakan pompa yang dibenamkan dalam fluida minyak dengan kedalaman yang sangat jauh dari permukaan
tanah (deep well) dan diameter lubang yang sangat kecil. Cara tersebut merupakan salah satu produksi artificial lift (pengambilan buatan) disamping cara lain seperti gas
pump, jet pump dan progressive cavity pump
(sejenis dengan mud motor).
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 sumur. Hal ini akan menyebabkan perlunya pengangkatan buatan (artificial lift) yang
salah satunya adalah dengan metode
electrical submersible pump (ESP).
Electrical submersible pump adalah jenis
pompa centrifugal multistage (bertingkat) dimana setiap stage terdiri dari satu impeller dan satu difusser. Impeller terkunci pada poros (shaft) yang merupakan bagian berputar pada
putaran motornya. Gaya sentrifugal
menyebabkan fluida dapat bergerak dari pusat
impeller ke arah luar, yang menyebabkan
fluida mendapatkan kecepatan. Sedangkan
difusser diproses pada housing pompa
berfungsi menjaga fluida agar secara effisien bergerak dari satu impeller ke impeller berikutnya untuk merubah sebagian energi kecepatan ke energi potensial.
Tenaga dalam bentuk tekanan didapat dari cairan yang sedang dipompakan di sekitar impeller. Gerak putar impeller mengakibatkan cairan ikut berputar. Arah gerakan yang dihasilkan oleh putaran
impeller yaitu arah radial akibat gaya
sentrifugal dan arah tangensial, resultan dari
kedua arah gaya tersebut merupakan arah
aliran-aliran yang dipompakan.
Evaluasi terhadap unjuk kerja pompa akan dapat memberikan gambaran terhadap kondisi pompa, sehingga dapat diambil
tindakan-tindakan untuk lebih
mengoptimalkan kinerja pompa itu.
Penelitian ini akan menganalisa dan evaluasi performansi ESP dengan jumlah
stage dan tipe pompa yang sama pada
kedalaman head yang berbeda, dan evaluasi hasil performansi pompa, agar dapat diambil tindakan selanjutnya untuk mengoptimalkan performansi pompa.
2. PERFORMANSI POMPA
Parameter yang digunakan pada perhitungan antara lain :
1. Penentuan specific fluida
a. Specific gravity air = Watercut x
SG air (2.1)
b. Specific gravity minyak = OIL
cut x SG minyak (2.2)
c. SG Fluida Campuran = SG air +
SG minyak (2.3)
d. Gradient Fluida (Gf) = SG fluida
campuran x 0,433 Psi/f (2.4) 2. Penentuan Tekanan Reservoir (Pr) dan
Tekanan Alir Dasar Sumur (Pwf).
… (2.5)
SFL : Static Fluid Level, (ft) Md : Mid Perforasi, (ft) Ps : Tekanan Static, (Psi) PC : Casing Pressure, (Psi) GF : Gradien Fluida, (Psi/ft)
(2.6)
dimana :
WFL : Working Fluid Level, (ft) Pwf : Tekanan Alir dasar sumur, (Psi) 3. Penentuan Pump Intake Pressure
(PIP)
Perbedaan Kedalaman = mid perforasi – pump setting depth
(2.7)
Perbedaan Tekanan = perbedaan
tekanan x Gf (2.8)
Pump Intake Pressure (PIP)= Pwf
– perbedaan tekanan (2.9)
4. Penentuan Total Dynamic Head (TDH)
Fluid Over Pump (FOP) = PIP /
Gf (2.10)
Vertical Lift (HD) = PSD – FOP (2.11) Menentukan Friction Loss Tubing
(HF)
(2.12)
friction loss x pump setting depth
5. Menentukan Tubing Head (HT) (2.13) 6. Menentukan Total Dynamic Head
(TDH)
TDH = HD + HF + HT (2.14)
dimana :
TDH : Total Dynamic Head, (ft) HD : Vertical Lift, (ft)
HF : Tubing Frictionloss, (ft) HT : Tubing Head, (ft)
3. METODOLOGI
Metode yang digunakan dalam
penelitian ini adalah study literatur terhadap ESP setelah itu dilakukan pengambilan data
sumur dan pompa terpasang, setelah
semuanya didapat dan dilanjutkan dengan perhitungan kemudian dari hasil yang didapat dilakukan perbandingan antara data aktual dilapangan dengan perhitungan secara
teoritis. Adapun ruang lingkup yang
dilakukan pada penelitian ini adalah analisa prestasi ESP dengan tipe dan jumlah 65
stage pada pompa P-10 yang sama pada
kedalaman head 1401,34 ft dan 1437 ft yang berlokasi di sumur 104 Bekasap – duri. Data yang diperlukan yaitu data sumur dan data pompa P-10 terpasang.
Rancangan penelitian meliputi variasi pada pump setting depth berbeda dengan jumlah stage yang sama.
Evaluasi pada electric submersible
pump terpasang pada sumur kajian (Sumur
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 .
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Dapat diperhatikan Table 1 dan 2, dari hasil perhitungan dapat di analisa,
faktor-faktor yang mempengaruhi
performansi pompa adalah :
Tabel 1. Hasil Perhitungan Persentase Efisiensi Volumetris (%EV) Sumur 104 Bekasap.
Tabel 2. Perbandingan efisiensi volumetris head/stages sesuai rekomendasi dari pabrikan pompa.
Pump performance curve type P-10.
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
TDH (ft) Q (bpd) eff (%)
1969.64 1193 61
1401.34 1275 94
61 % didapat dari pump performance curve
seperti gambar 4.2 maka dilakukan
perhitungan ulang untuk menyesuaikan
dengan standart pabrikan yang telah
ditetapkkan yaitu dengan mengubah pump
setting dengan type pompa yang sama,
jumlah stage sama dan head/stage berubah ubah.
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 pompa (over limit) maka pompa belum 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
efisiensi ini lebih efisien dari yang
sebelumnya dan masih dalam standart katalog pompa pabrikan.
Gambar 4.3 ESP performance curve type P-10 dengan TDH 1401,34 ft
Gambar 4.4 ESP performance curve type P-10 dengan TDH 1437 ft
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 mempertimbangkan debit kondisi ini lebih sesuai digunakan untuk pemasangan pompa.
5. KESIMPULAN
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 head/stage dengan
mempertimbangkan pump setting depth
(PSD) yang berubah-ubah 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.
Reda, 2009, Submersible Pump Technology. Duri- Riau :Baker Hughes.
Wicaksana, Satya, 2011, Evaluasi dan Perencanaan Ulang Electric
Submersiblepump (ESP) pada sumur X
lapangan Y”. Yogyakarta: UPN Veteran
