Sucker Rod Pumping Design

BAB B

BAB B

SUCKER ROD PUMP

SUCKER ROD PUMP

1

1.1.1 PPEENNDDAAHHUULLUUAANN Dida

Didalam lam perkperkembaembangan ngan induindustri stri permiperminyanyakan kan selaselalu lu diusdiusahakahakan an untuuntukk me

meniningngkakatktkan an prprododukuksi si miminynyakak. . OlOleh eh kakarerena na ititu u papada da sesetitiap ap ininduduststriri perm

perminyinyakanakan, , selaselalu lu dipediperhiturhitungkangkan n dan dan diredirencanncanakan akan suatsuatu u progprogram ram yangyang sesuai dengan perkembangan teknis dan sistem produksi yang dipakai. Metoda sesuai dengan perkembangan teknis dan sistem produksi yang dipakai. Metoda produksi yang banyak dipakai di

produksi yang banyak dipakai di lapangan minyak adalah pompa sucker rod.lapangan minyak adalah pompa sucker rod. Tujuan pemasangan pompa sucker rod adalah untuk mengangkat fluida Tujuan pemasangan pompa sucker rod adalah untuk mengangkat fluida dari dasar sumur ke permukaan sesuai dengan apa yang diharapkan (optimum) dari dasar sumur ke permukaan sesuai dengan apa yang diharapkan (optimum) setelah dengan metoda sembur alam sudah tidak dapat lagi diterapkan. Tetapi setelah dengan metoda sembur alam sudah tidak dapat lagi diterapkan. Tetapi ada

ada kalakalanya nya sejasejalan lan dengdengan an beroberoperaperasinysinya a pomppompa, a, ternternyata yata prodproduksi uksi yanyangg di

didapdapatkatkan an tidtidak ak sesesuasuai i dendengan gan apa apa yanyang g dihdiharaarapkapkan. n. DaDari ri datdata a laplapanangangan diperoleh bahwa suatu sumur dengan memiliki efisiensi olumetrik (!) " #$%, diperoleh bahwa suatu sumur dengan memiliki efisiensi olumetrik (!) " #$%, ya

yang ng sebsebenenarnarnya ya bisbisa a menmencapcapai ai &$&$%. %. 'en'enuruurunan nan efiefisiesiensi nsi sumsumur ur tertersebsebutut disebabka

disebabkan oleh beberapa faktor yaitu n oleh beberapa faktor yaitu  .

. *aktor *aktor keadaan keadaan sumursumur #.

#. *aktor *aktor kondisi kondisi pompapompa +ntu

+ntuk k faktofaktor r keadkeadaan aan sumusumur, sebab r, sebab yanyang g mempmempengengaruharuhi i penupenurunarunan n efisiefisiensiensi adalah 

adalah 

 _{-ondisi sumur dimana kemampuan berproduksi sudah mengecil-ondisi sumur dimana kemampuan berproduksi sudah mengecil}

 _{!ndapan parafin pada pompa, tubing dan !ndapan parafin pada pompa, tubing dan flowlineflowline}

+ntu

+ntuk k faktofaktor r kondkondisi isi pomppompa, a, sebasebab b yanyang g mempmempengengaruharuhi i penupenurunarunan n efisiefisiensiensi adalah 

 _{erubahnya dimensi atau ukuran komponen / komponen pompa terutamaerubahnya dimensi atau ukuran komponen / komponen pompa terutama}

bagian yang sering melakukan gerak mekanis seperti  bagian yang sering melakukan gerak mekanis seperti 

•• 'ulley pada prime moer 'ulley pada prime moer 

•• 0ounterbalance0ounterbalance

•• 'olished 1od'olished 1od

•• 2ucker 1od string2ucker 1od string

•• 'lunger 'lunger 

 _{Masuknya gas kedalam plunger Masuknya gas kedalam plunger} 

Dengan demikian diperlukan perencanaan yang tepat pada pompa sucker rod. Dengan demikian diperlukan perencanaan yang tepat pada pompa sucker rod.  3gar produksi y

 3gar produksi yang diperoleang diperoleh menjadi optimah menjadi optimal.l.

1.

1.22 PePengngerertiatian Umn Umum Pum Pomompa Spa Sucuceer Ror Ro!! 'om

'ompa pa 2uc2ucker ker 1o1od d didideideifinfinisiisikan kan sebsebagagai ai alaalat t yayang ng berberfunfungsi gsi ununtuktuk mengangkat fluida dari dasar sumur ke permukaan. 'eralatan pompa ini terdiri mengangkat fluida dari dasar sumur ke permukaan. 'eralatan pompa ini terdiri dari bagian / bagian peralatan yang terpisah, tetapi sebenarnya komponen / dari bagian / bagian peralatan yang terpisah, tetapi sebenarnya komponen / komponen tersebut merupakan suatu gabungan yang komplek dan memerlukan komponen tersebut merupakan suatu gabungan yang komplek dan memerlukan perencana

perencanaan yang an yang benar dan teliti.benar dan teliti.

2ecara garis besar peralatan pompa hisap (2ucker 1od) dibagi menjadi # 2ecara garis besar peralatan pompa hisap (2ucker 1od) dibagi menjadi # bagian 

bagian  a.

a. 'er'eralalataatan dn diaiatas tas perpermukmukaanaan b.

b. 'er'eralalataatan din dibawbawah pah permermukaukaanan

ada # jenis peralatan yang digunakan yaitu  ada # jenis peralatan yang digunakan yaitu 

.

. TuTubibing ng pupumpmp #.

1.

1."" DaDa#a#ar Per Pemimi$i%$i%an Pan Pomompa Spa Sucuceer Ror Ro!!

4enis pompa yang banyak digunakan di lapangan produksi minyak antara 4enis pompa yang banyak digunakan di lapangan produksi minyak antara lain 

lain  .

. 2ucker 2ucker rod rod pumppump #.

#. 0entrifugal 0entrifugal pumppump

Dilapangan produksi kebanyakan menggunakan jenis 2ucker 1od 'ump. Dilapangan produksi kebanyakan menggunakan jenis 2ucker 1od 'ump. 5al ini dikarenakan karena 

5al ini dikarenakan karena  .

. 'o'ompmpa a susuckcker er rorod d dadapapat t didigugunanakakan n ununtutuk k susumumurrsusumumur r yayang ng beberprpasasir ir  maupun yang tidak berpasir.

maupun yang tidak berpasir. #.

#. 'omp'ompa sucker roa sucker rod lebid lebih mudah dih mudah dioperoperasikasikan dan leban dan lebih cepaih cepat dapat dikt dapat diketahetahuiui bila ada kerusakan mekanisnya

bila ada kerusakan mekanisnya 6.

6. 'om'ompa suckpa sucker rod dapaer rod dapat t digdigunaunakan untkan untuk sumuuk sumur r / / sumsumur produr produksuksi i bebesar sar  maupun kecil.

maupun kecil. 7.

7. 'om'ompa pa sucsucker rod ker rod leblebih ih efeefektiktif f bibila la didiperpergugunaknakan an untuntuk uk sumsumurursumsumur yangur yang mempunyai kedalaman kurang dari $$$ m

mempunyai kedalaman kurang dari $$$ m 8.

8. 'era'eralatalatan / peralan / peralatan yantan yang rusak dapg rusak dapat dipeat diperbairbaiki didalki didalam negeam negeri.ri.

1.&

1.& De#De#ririp#i p#i PerPera$aa$atan tan PomPompa pa SucSuceer Ror Ro!!

'eralatan pompa sucker rod dapat dibagi menjadi dua kelompok besar, yaitu 'eralatan pompa sucker rod dapat dibagi menjadi dua kelompok besar, yaitu peralatan diatas permukaan dan peralatan dibawah permukaan.

peralatan diatas permukaan dan peralatan dibawah permukaan.

1.

'e

'eralralataatan n didiataatas s pepermurmukaakaan n ini ini beberfurfungngsi si ununtuk tuk menmengatgatur ur nainaik k turturunnunnyaya rangkaian sucker rod, dimana tenaga yang diberikan oleh unit pompa digunakan rangkaian sucker rod, dimana tenaga yang diberikan oleh unit pompa digunakan untuk mengangkat fluida dari dasar

untuk mengangkat fluida dari dasar sumur.sumur. 1.

1.&.&.22 PePerara$a$atatan Di'n Di'a(a(a% Pea% Permrmuuaaaann *u

*ungngsi si peperaralalatatan n popompmpa a susuckcker er rorod d yayang ng adada a dididadalalam m susumumur r (d(dibibawawahah permukaan adalah untuk memindahkan atau mengangkat fluida dari dasar sumur  permukaan adalah untuk memindahkan atau mengangkat fluida dari dasar sumur  ke permukaan. 'ompa bawah permukaan pada sucker rod dapat digolongkan ke permukaan. 'ompa bawah permukaan pada sucker rod dapat digolongkan menjadi dua jenis yaitu Tubing pump dan rod pump.

menjadi dua jenis yaitu Tubing pump dan rod pump. 1

1.. ))uu'i'ing ng PPumumpp

Tubing pump merupakan jenis pompa sucker rod bawah permukaan yang Tubing pump merupakan jenis pompa sucker rod bawah permukaan yang perta

pertama ma kali dikembkali dikembangkangkan. an. 'omp'ompa a jenijenis s ini ini didididirikarikan n dengdengan an adanadanya ya pumppump ba

barrerrel l yayang ng dipdipasaasang ng lanlangsugsung ng papada da bagbagiaian n bawbawah ah dardari i ranrangkagkaiaian n tubtubinging,, sedangkan plunger disambungkan dengan rangkaian sucker rod.

sedangkan plunger disambungkan dengan rangkaian sucker rod.

Tubing pump mempunyai ukuran yang lebih besar jika dibanding rod pump. Tubing pump mempunyai ukuran yang lebih besar jika dibanding rod pump. Disamping itu juga mempunyai produksi yang lebih besar pada ukuran (si9e) Disamping itu juga mempunyai produksi yang lebih besar pada ukuran (si9e) tubing yang sama, olume yang besar akan mengakibatkan beban besar pula tubing yang sama, olume yang besar akan mengakibatkan beban besar pula beban yang diterima oleh rod string. +ntuk itu pemakaian pompa ini sebaiknya beban yang diterima oleh rod string. +ntuk itu pemakaian pompa ini sebaiknya pada sumur dangkal.

*am'ar 1 *am'ar 1

Pera$atan Pompa Ba(a% Permuaan )ipe

2. Ro! Pump

1od pump merupakan jenis pompa sucker rod bawah tanah dimana seluruh unitnya (pump barrel, plunger, traelling dan standing ale) disambung langsung dengan rangkaian sucker rod dan dudukan pada dasar tubing (seating nipple). 4enis rod pump ini mempunyai keunggulan, yaitu waktu perbaikan pompa cukup mengangkat rangkaian rod saja, sedangkan pada tubing pump harus mengangkat rangkaian tubing dan rodnya. 1od pump mempunyai kapasitas yang lebih kecil dibanding dengan tubing pump pada ukuran tubing yang sama.

1od pump ini dibedakan menjadi tiga type yaitu 

 _{1od pump stationery barrel top hold down}

 _{1od pump stationery barrel bottom hold down}

 _{1od pump traelling barrel bottom hold down}

a. 1od 'ump 2tationery arrel Top 5old Down

'ompa ini sangat sering digunakan pada sumur / sumur yang mengandung pasir. iasanya pasir atau partikel / partikel lain sering mengendap antara tubing dan pump barrel dimana dapat mengakibatkan terjepitnya sewaktu dicabut. Tetapi dengan stationery barrel top hol down pump, tidak menjadi masalah karena pasir dapat mengendap diantara tubing dan barrel.

*am'ar 2

b. 1od 'ump Traelling arrel ottom 5old Down

'ompa ini berbeda cara kerjanya dengan pompa / pompa yang lain kalau pompa yang lain. 'lunger bergerak turun naik sedangkan barrelnya diam tidak bergerak, tetapi pada traelling barrel pump, kebalikannya yaitu  barrel yang turun naik sedangkan plunger diam.

:ambar memperlihatkan bagian / bagian dari peralatan pompa bawah permukaan jenis tubing pump. 3dapun bagian / bagian dari pompa bawah permukaan terdiri dari 

. Tubing

2eperti halnya pada peralatan sembur alam, tubing digunakan untuk mengalirkan minyak dari dasar sumur permukaan setelah minyak diangkat oleh pompa yang ditempatkan pada ujung tubing.

#. ;orking arrel

Merupakan tempat antara dimana plunger dapat bergerak naik turun sesuai dengan langkah pemompaan dan menampung minyak sebelum diangkat oleh plunger pada waktu up stroke.

6. 'lunger 

Merupakan bagian dari pompa yang terdapat didalam barrel dan dapat bergerak naik turun yang berfungsi sebagai pengisap minyak dari f ormasi masuk ke barrel yang kemudian diangkat ke permukaan melalui tubing.

7. 2tanding <ale

Merupakan katub yang terdapat dibagian bawah working barrel yang berfungsi memberi kesempatan minyak dari dalam sumur masuk ke working barrel (pada saat up stroke ale terbuka) dan untuk menahan minyak agar tidak

keluar dari working barrel pada saat plunger bergerak ke bawah (pada saat down stroke ale tertutup)

2tanding ale ini mempunyai peranan penting dalam sistem pemompaan. -arena efisiensi olumetrik pompa sangat tergantung pada cara kerja dan kondisi dari ball and seat standing ale.

8. Traelling <ale

Merupakan ball and seat yang terletak pada bagian bawah plunger dan akan ikut bergerak ke atas dan ke bawah menurut gerakan plunger. 3dapun fungsinya adalah sebagai berikut 

a. Mengalirkan atau memindahkan minyak dari working barrel masuk ke plunger, hal ini terjadi pada saat plunger bergerak ke bawah

b. Menahan minyak pada saat plunger bergerak ke atas, sehingga minyak dapat dipindahkan ke dalam tubing untuk selanjutnya dialirkan ke permukaan.

=. Tangkai 'ompa (2ucker 1od 2tring) 2ucker rod string terdiri dari 

a. 2ucker 1od

Merupakan batang atau rod penghubung antara plunger dengan peralatan dipermukaan. *ungsi utamanya adalah untuk melanjutkan gerak lurus naik turun dari horse head ke plunger. erdasar konstruksinya sucker rod dibagi menjadi dua yaitu yang berujung bo> pin dan yang satunya lagi berujung coupling. +mumnya panjang satu single dari sucker rod yang sering digunakan berkisar  antara #8 sampai 6$ ft. dalam perencanaan sucker rod selalu diusahakan atau dipilih yang ringan, artinya memenuhi kriteria ekonomi tetapi dengan syarat tanpa mengabaikan beban pada sucker rod tersebut.

2ucker rod yang dipilih dari permukaan, sampai unit pompa di dasar sumur  (plunger) tidak perlu sama diameternya, tetapi dapat dilakukan atau dibuat kombinasi dari beberapa tipe dan ukuran rod. 2ucker rod string yang merupakan kombinasi dari beberapa ukuran diameter disebut Tappered 1od 2tring.

b. 'ony 1od

Merupakan rod yang mempunyai panjang yang lebih pendek dari panjang rod umumnya (#8 ft). *ungsinya adalah untuk melengkapi panjang dari sucker rod apabila tidak mencapai kepanjangan yang dibutuhkan. +kurannya adalah #, 7, =, & dan # feet.

c. 'olished 1od

 3dalah tempat rod yang berada diluar sumur yang menghubungkan sucker  rod string dengan carrier bar dan dapat naik t urun didalam stuffing bo>. Diameter  stuffing bo> lebih besar dibanding diameter sucker rod yaitu 

 ?&@,  A@,  B@,  C@ panjang polished rod adalah &, , = dan ## feet. . :as dan Mud 3nchor

-omponen yang dipasang dibagian bawah pompa yang berfungsi 

 _{+ntuk memisahkan gas dari minyak gas tersebut tidak ikut masuk dalam}

pompa bersama / sama dengan minyak, karena adanya gas mengurangi efisiensi pompa.

 _{+ntuk menghindarkan masuknya pasir atau padatan ke dalam pompa}

 3da dua macam type gas anchor, yaitu  a. 'oorman type

Earutan gas dalam minyak yang masuk kedalam anchor akan melepaskan diri dari larutan (bouyancy effect). Minyak akan masuk kedalam barrel melalui suction pipe, sedangkan gas yang telah terpisahkan akan dialirkan ke annulus.  3pabila suction pipe terlalu panjang atau diameternya terlalu kecil, akan terjadi

pressure loss yang cukup besar sehingga menyebabkan penurunan 'F sumur  pompa. 2edangkan bila suction pipe terlalu besar menyababkan annulus antara dinding anchor dengan suction pipe menjadi lebih kecil, sehingga kecepatan aliran minyak besar dan akibatnya gas akan terbawa oleh butiran / butiran minyak. Diameter gas anchor yang terlalu besar akan menyebabkan penurunan 'F sumur pompa.

b. 'acker Type

Minyak masuk melalui ruang antara dinding anchor dan suction type kemudian minyak jatuh ke dalam annulus antara casing dan gas anchor dan ditahan oleh packer, selanjutnya minyak masuk kedalam pompa melalui suction pipe. Disini minyak yang masuk kedalam annulus terpisah dari gasnya. :as anchor biasanya dipasang atau disambungkan dengan mud anchor yang berfungsi untuk menampung lumpur (padatan yang mengendap).

1., Prin#ip Ker-a Pompa Sucer Ro!

+ntuk menjelaskan cara kerja pompa sucker rod akan dibagi menjadi dua, yaitu cara kerja peralatan diatas permukaan dan cara kerja (siklus pemompaan) peralatan dibawah permukaan.

1.,.1 Cara Ker-a Pera$atan !i Permuaan

+ntuk menjelaskan cara kerja pompa sucker rod dapat dilihat pada gambar  6, dimana diperlihatkan susunan peralatan pompa sucker rod diatas permukaan untuk jenis konensional.

:ear reducer yang berfungsi untuk mengubah kecepatan putar dari prime moer. -ecepatan putar dari prime moer diteruskan ke gear reducer melalui unit sheae menggunakan belt. Dimana belt ini dipasang di engine sheae pada prime moer dan unit sheae pada gear reducer.

*am'ar "

0rank shaft merupakan poros di peralatan crank yang berfungsi untuk mengikat crank pada gear reducer dan meneruskan gerak. 0rank merupakan sepasang tangkai yang menghubungkan crank shaft pada gear reducer dengan counter balance. 'ada crank ini terdapat lubang / lubang tempat pitman bearing. esar kecilnya langkah pemompaan atau stroke yang diinginkan dapat diatur  disini dengan jalan mengubah posisi pitman bearing. 3pabila kedudukan pitman bearing ke posisi lubang mendekati counter balance maka langkah pemompaan menjadi lebih besar dan sebaliknya yang akan terjadi bila menjauh.

0ounter weight merupakan sepasang pemberat yang akan mengubah gerak putar menjadi gerak naik turun, selain juga membantu tenaga prime moer  pada saat up stroke (pada saat counter balance bergerak ke bawah) sebesar  tenaga potensialnya karena kerja prime moer terbesar adalah pada saat up stroke dimana sejumlah fluida ikut terangkat ke atas atau ke permukaan, menyimpan tenaga prime moer pada saat down stroke atau pada saat counter  balance menuju ke atas yaitu pada saat kebutuhan tenaga kecil atau minimum.

2elanjutnya gerakan akan diubah dan diteruskan menjadi gerak bolak / balik naik turun oleh pitman yang menghubungkan antara crank pada pitman bearing dengan walking beam pada tali bearing.

:erak naik turun yang dihasilkan oleh pasangan pitman / crank / counter  balance diteruskan oleh walking beam yang ditopang oleh sampson post dan didudukkan pada saddle bearing, untuk menggerakkan rangkaian pompa didalam sumur melalui horse head, briddle, polished rod dan sucker rod string.

1angkaian sucker rod digantungkan pada carrier bar dan dihubungkan dengan horse head dengan briddle. +ntuk mengeraskan kaitan antara polished rod dengan carried bar digunakan polished rod clamp.

2tuffing bo> digunakan untuk mencegah atau menahan fluida produksi agar  tidak keluar bersama naik turunnya polished rod, dengan demikian seluruh aliran fluida hasil pemompaan akan mengalir ke flow line melalui cross tee. Disamping itu stuffing bo> juga berfungsi sebagai tempat kedudukan polished rod sehingga dapat bergerak naik turun tegak lurus dengan leluasa.

1.,.2 Cara Ker-a Pera$atan Di'a(a% Permuaan

Dari prime moer dihasilkan gerakan rotasi. :erakan ini diubah menjadi gerak naik turun oleh pumping unit (terutama oleh pitman assembly crank) kemudian gerakan naik turun ini akan menggerakkan plunger yang berada didalam sumur.

Fnstalasi pompa dipermukaan dihubungkan dengan pompa yang ada didalam sumur oleh sucker rod sehingga gerak lurus naik turun dari horse head dipindahkan ke plunger pompa, dan plunger ini bergerak naik di dalam barrel pompa.

'ada saat up stroke, ruangan antara standing ale dan traelling ale akan bertambah besar, ini akan mengakibatkan tekanan di dalam pompa berkurang sehingga fluida dari sumur masuk kedalam pompa dengan mendorong standing ale.

2ewaktu plunger terus bergerak naik, traelling ale akan tertutup akibat berat fluida diatasnya. 2edangkan di saat akhir up stroke, ke dua ale akan tertutup dalam waktu yang bersamaan begitu juga pada akhir down stroke.

2ewaktu down stroke, standing ale tertutup, maka tekanan akan naik di dalam barrel disebabkan tekanan dari plunger sehingga fluida yang bertekanan itu akan mendorong traelling ale dan terus masuk ke dalam tubing. -eadaan yang berkelanjutan inilah yang membuat fluida terus menerus masuk ke dalam

tubing dan terus ke permukaan dan terus selanjutnya dialirkan ke stasiun pengumpul. Dari sini jelas bahwa fluida produksi diproduksikan dalam keadaan up stroke. +ntuk lebih jelasnya dapat dijelaskan dengan gambar 7.

*am'ar &

Si$u# Pemompaan Pompa Sucer ro! -eterangan 

 :ambar (a), menunjukkan saat plunger bergerak ke bawah dekat dasar 

langkah pemompaan (stroke). *luida bergerak ke atas dan membuka traelling ale, sementara berat dari kolom fluida dalam tubing di tahan oleh standing ale yang secara langsung tertutup akibat beban fluida itu sendiri.

 :ambar (b), menunjukkan saat plunger bergerak ke atas, dekat dasar  langkah pemompaan (stroke). 'ada saat ini traelling ale tertutup, akibat dari beban kolom fluida dipindahkan dari tubing ke rod string.

 :ambar (c), Menunjukkan saat plunger bergerak ke atas, dekat akhir langkah

pemompaan (stroke). Traelling ale tertutup dan standing ale terbuka bila ada produksi berikutnya dari sumur. 2etelah kolom fluida terangkat barrel pompa menjadi kosong, aliran fluida baru akan masuk.

 :ambar (d), menunjukkan saat plunger bergerak ke bawah, dekat puncak

langkah pemompaan. 2tanding ale tertutup akibat tekanan yang disebabkan oleh kompresi dari fluida dalam ruang antara standing ale dan traelling ale. Traelling ale akan terbuka setelah plunger mencapai dasar dari langkah pemompaan, selanjutnya siklus pemompaan berulang kembali.

1. )eori Da#ar Perencanaan Pompa Sucer Ro!

1..1 Pro!ucti/it0 n!e 3P4

Masalah pokok yang harus diperhatikan dalam memproduksi fluida dari dalam reseroir pada suatu sumur adalah besarnya laju produksi yang akan diperoleh dengan metoda produksi tertentu, dan laju produksi harus merupakan laju produksi yang optimum. Oleh karena itu perlu adanya pengetahuan tentang kemajuan berproduksi suatu sumur pada kondisi tertentu yang menunjukkan kemampuan dari sumur tersebut untuk berproduksi setiap harinya persatuan draw / down tekanan.

2ecara definisi 'F dinyatakan sebagai perbandingan antara laju produksi fluida yang dihasilkan sumur dengan perbedaan tekanan dasar sumur pada keadaan statis (tidak ada aliran) dengan keadaan jika ada aliran dan dinyatakan dengan persamaan dibawah ini 

wf    st  P   P  q  PI 

−

=

_() Dimana 

'F " 'roduktiity Fndeks (bpd?psi)

G " Eaju aliran fluida (bpd)

'st " Tekanan statik reseroir (psi)

'wf  " Tekanan aliran dasar sumur (psi)

+ntuk menentukan besar kemampuan produksi maksimum (Gma>>), harga 'wf 

adalah nol. 4adi persamaan # menjadi 

0

−

=

 Ps q  PI  Gma> " 'F > 's (#) 1..2 Karateri#ti Opera#i

'ada operasi pompa, penenggelaman pompa di dalam cairan sumur  merupakan faktor yang sangat penting dan perlu dipertimbangkan. Dan penenggelaman pompa itu sendiri adalah jarak antara standing ale dengan working fluid leel. 3pabila suatu sumur mempunyai working fluid leel yang tinggi dan penenggelaman pompa terlalu dalam, maka traelling ale akan selalu membuka karena tekanan hidrostatik cairan yang masuk ke dalam pompa terlalu besar, akibatnya efisiensi pompa akan menurun.

1.." Karateri#ti Pompa

-arakteristik pompa ini akan menentukan kebocoran dan pengisian cairan ke dalam pompa. -ebocoran melalui plunger menjadi kecil apabila iskositas cairan tinggi, oleh karena itu dalam menentukan fit dari plunger ini sangat dipengaruhi oleh iskositas. :leen H 2team menyatakan bahwa kebocoran dapat diabaikan bila plunger fit antara $,$$ s?d $,$$# in. untuk menghitung kebocoran melalui plunger, digunakan rumus 

2 " ₈ 3 10 382 , 1 −  x  L  x C   x  D  x d   x  µ   (bpd) (6) Dimana 

2 " -ebocoran melalui plunger (bpd)

d " Diameter plunger (in)

D " -edalaman pompa (?$$$ ft)

0 " diameter plunger clearance (in)

µ " <iskositas cairan (cp)

E " panjang plunger (in)

Didalam hal ini kebocoran berbanding terbalik dengan panjang plunger, oleh karena itu panjang plunger digunakan untuk mengontrol kebocoran. Dengan menggunakan panjang plunger yang sesuai dengan kondisi sumur. Maka problem kebocoran dapat dikurangi, dengan demikian berarti menambah besarnya efisiensi pompa. Mengenai ale / ale pompa ini mempengaruhi pengisian cairan ke dalam barrel pompa. 3pabila beban ale terlalu berat maka kemungkinan tekanan hidrostatik cairan maupun tekanan formasi tidak cukup kuat untuk membuka ale dan ale lebih cepat untuk menutup. 2ebaliknya bila ale terlalu ringan akan menyebabkan kebocoran melalui ale / ale tersebut. 1..& Pengaru% *a#

Masuknya gas kedalam pompa sangat merugikan sebab 

 _{Mengganggu kelancaran gerakan plunger} 

 _{:as akan mengikis ball and seat, sehingga cepat bocor} 

 _{:as yang masuk ke dalam pompa akan mengurangi ruangan yang}

seharusnya ditempati minyak, sehingga pemompaan tidak sesuai dengan produksi yang diharapkan.Oleh karena itu bila gas mengisi ruangan pompa walaupun sedikit harus diperhatikan karena efeknya banyak mempengaruhi displacement pompa. Tentunya hal ini akan mempengaruhi besarnya efisiensi pompa.

1.5 Langa% 6 $anga% Perencanaan Sucer Ro! Pumping

 Dari produksi maksimal diperkirakan besar efisiensi olumetrik sehingga

diketahui pump displacement.

 Menentukan stroke length dan 3'F rating pump unit, dengan menggunakan

literatur yang dikeluarkan dari pabrik pembuatnya.

 Dari hasil pembacaan grafik, ukuran tubing ditentukan, dan menentukan

plunger rod dan kecepatan pompa.

 Menghitung panjang bagianbagian rod string

 Menghitung panjang bagian / bagian rod string berdasarkan kelipatan #8 ft.

 Menentukan faktor kecepatan

 Menentukan effectie plunger stroke length

 Dengan menggunakan efisiensi olumetrik (yang diasumsikan), ditentukan

production rate yang mungkin dan mengecek terhadap rate yang diinginkan

 Menghitung berat fluida

 Menentukan beban polished rod maksimal dan mengecek hasilnya terhadap

beban beam ma>imum dan peralatan yang dipilih

 Menghitung ma>imum stress pada puncak rod string dan mengecek hasilnya

terhadap working streess maksimal yang diinginkan dan rod yang digunakan.

 Menghitung counter balance effect ideal dan mengecek hasil terhadap

counter balance yang dapat digunakan pada peralatan yang telah dipilih

 Dari literatur pabrik, ditentukan posisi counter weight untuk mendapatkan

counter balance effect ideal

 Dengan asumsi bahwa penyimpangan counter balance tidak lebih dari 8%

tentukan torsi maksimal pada gear reducer dan mengecek hasilnya terhadap  3'F rating yang tertera pada alat yang dipilih

 Menghitung hydraulic horse power, friction horse power dan brake horse

power pada prime moer.

 Dari literatur pabrik, ditentukan gear reducer ratio dan unit sheae si9e untuk

peralatan yang dipilih dan kecepatan prime moer. Dari hasil ini ditentukan engine sheae si9e untuk mendapatkan pumping speed yang diinginkan.

1.7 Ana$i#i# Komponen Pompa Sucer Ro!

1.7.1 Ana$i#i# *eraan Sucer Ro!

'ada gerak prime moer yang diubah ke gerakan naik turun di rod (polished rod) terdapat kesamaan dengan gerakan harmonis yang seolah / olah terdapat suatu titik yang bergerak menurut lingkaran dan diproyeksikan ke garis tengah lingkaran.

:erak putar dari motor penggerak, oleh <belt dan gear reducer ditransfer  sampai ke crank arm, gerak rotasi dari crank arm ini menimbulkan percepatan sudut, juga berpengaruh pada polished rod dan sucker rod string. 3pabila Ia@ adalah percepatan maksimal dari rangkaian sucker rod, maka besarnya faktor  percepatan terhadap graitasi adalah 

 g  a

=

α  ₍₇₎

Dalam hal ini dianggap bahwa gerakan rotasi dari perputaran pumping unit merupakan gerak lingkar harmonis, dimana dengan anggapan tersebut dapat ditentukan besarnya faktor percepatan.

1umus percepatan gerak lingkar harmonis 

r  V  a 2

=

(8) Dimana 

a " 'ercepatan maksimal dari rangkaian sucker rod

r " 4arijari lingkaran

< " -ecepatan gerak melingkar harmonis

ila waktu yang diperlukan untuk satu kali melingkar " t, maka kecepatan gerak melingkar suatu titik adalah 

< " t  r  . . 2 π  (=)

< " # . π . r.H ()

Dimana 

< " -ecepatan gerak melingkar titik

r " 4arijari lingkaran

H " jumlah melngkar selama  menit

ila persamaan (8) dan () disubstitusikan pada persamaan (7) diperoleh 

 g   N  r   g  r   N  r   g  r  V 2 2 2 2 . . . 4 . . . . 4 . π   π   α  

=

=

=

(&) oleh karena r " 2?# g " 6#,# ft?detik# maka  2 2 2 2 2 2 det 3600 1 12 1 det / / 2 , 32 . . 2 ik  menit   x in   ft   x ik    ft  menit  in  x  N  S  π  α 

=

" 70500 . N 2 S  (J)

1.7.2 E++ecti/e P$unger Stroe

4umlah olume minyak yang diperoleh selama pemompaan tidak tergantung pada panjang langkah polished rod tetapi tergantung pada gerakan

plunger terhadap working barrel yang disebut sebagai effectie plunger stroke dan pada dasarnya. Fni berbeda dengan polished rod stroke.

'erbedaan ini disebabkan oleh 

  _{3danya rod stretch dan tubing stretch}

  _{3danya plunger oertrael yang disebabkan adanya percepatan}

Dengan demikian perlu diketahui besar rod stretch, tubing dan oer trael. 'ada saat down stroke, standing ale tertutup, traelling ale terbuka, beban fluida bekerja pada tubing yang menyebkan timbulnya elongasi pada tubing tersebut.

'ada awal up stroke traelling ale tertutup, menimbulkan perpanjangan pada sucker rod dan membukanya standing ale menyebabkan tubing mengalami stretch. -embalinya tubing ke panjang semula, menyebabkan working barrel bergerak lebih keatas dan perpanjangan rod menyebabkan plunger bergerak lebih ke bawah. Dengan demikian effectie plunger stroke berkurang sebesar jumlah perpanjangan sucker rod dan tubing yang disebabkan oleh beban fluida.

+ntuk suatu deformasi plastis, terdapat perbandingan antara stress dengan strain yang dihasilkan oleh stress tersebut yang besarnya konstan.

Strain Stress

 E 

=

($)

Dimana 

2tress " :aya?luas " *?3

2train " 'erpanjangan?panjang mulamula " e?E

:aya * dinyatakan dalam pound (lb) dan penampang 3 dinyatakan dalam in. perpanjangan e dan panjang mula / mula E dinyatakan dalam satuan / satuan yang sama. +mumnya besar perpanjangan dalam in, panjang sebenarnya dinyatakan dalam feet, maka persamaan menjadi 

2train "  L e 12 ! "  A e  L  F   L e  A  F  . . 12 12 / / = ! "  A  E   L  F  . . 12 ()

:aya yang disebabkan oleh beban fluida karena adanya perbedaan tekanan sepanjang plunger dan bekerja pada luas permukaan plunger 3p adalah 

' " ∆p > 3p (#)

 3pabila dianggap bahwa pompa dipasang pada working fluid leel, perbedaan tekanan pada plunger adalah tekanan kolom fluida dengan spesific grafity :, sepanjang kedalaman pompa E 

∆p " $,766: .E (6)

+ntuk suatu hal yang umum, dimana working fluid leel terletak pada kedalaman D, tekanan (dibawah plunger) yang disebabkan kolom fluida didalam casing setinggi (E / D) harus diperhitungkan, maka 

∆p " $,766:. D (7)

ila persamaan (7) disubstitusikan ke persaman () maka

 A  E   L  A  D G  A  E   L  F  e p . . . . . 433 , 0 12 . . 12

=

=

 A  E   L  A  D G e p . . . . 20 , 5

=

(8)

+ntuk pemanjangan tubing dengan luas penampang 3t 

t   p t   A  E   L  A  D G e . . . . 20 , 5

=

(=)

+ntuk pemanjangan sucker rod

r   p r   A  E   L  A  D G  A . . . . 20 , 5

=

()

+ntuk tapered rod string, perpanjangan rod dicari untuk masingmasing bagian 

1 1 1 . . . . 20 , 5  A  E   L  A  D G e

=

p 2 2 2 . . . . 20 , 5  A  E   L  A  D G e

=

p

 

 

 

 



 

 

+

=

2 2 1 1 . . 20 , 5  A  L  A  L  E   A  D G e_r   p (&)

dari harga nol yaitu pada bagian bawah rod sampai sebesar ;r  ada puncak rod.

1ata / rata berat dari rod yang menyebabkan perpanjangan adalah ;r ?#,  yang

mana berat dari rod ini ekialen dengan seluruh massa rod sebagai akibat berat rod dan beban percepatan tidak sama besarnya pada waktu up stroke dan down stroke. 'erpanjangan rod pada akhir down stroke 

r  r  r  d   A  E  W  W  e . ) ( 12

+

α 

=

(J)

'erpanjangan rod pada akhir up stroke 

(

)

r  r  r  u  A  E   L W  W  e . 2 / 12

−

α 

=

(#$)

'erpanjangan rod karena beban percepatan 

ep " ed / eu " r  r   A  E   L W  . . . . 12 α  (#)

erat rod string

144 . . _r  r   A  L r  W 

=

ρ  (##) dimana 

ρr  " density rod, 7J$ lb?cuft

4adi ep "  E   L  A  L  x  A  E   L _r  r  α  α  40,8 . 144 . 490 . . 12

=

(#6)

'ersamaan ini dapat digunakan untuk untapered rod string, sedangkan untuk tappered rod string persamaannya sangat komplek tetapi dapat digunakan pendekatan yang didapat secara empiris 

 E   L e _p 32,8 .α 

2

=

(#7)

'ersamaan ini akan memberikan perbedaan sekitar #8% tetapi hal ini tidak banyak berpengaruh dalam perhitunga effectie plunger stroke. Dari perubahan diatas dapat dimengerti, bahwa effectie plunger stroke adalah polished rod stroke (2) dikurangi dengan perpanjangan rod dan tubing sebagai beban fluida ditambah plunger oer trael effect.

2p " 2 K ep / (et K er ) (#8)

+ntuk tappered rod string, effectie plunger stroke 

 

 

 

 



 

 

+

+

−

+

=

2 2 1 1 2 _{5,20 . .} . 8 , 40  A  L  A  L  A  L  E   A  D G  E   L S  S  t  i  p  p α  (#=)

+ntuk untappered rod string, effectie plunger stroke 

 

 

 

 

 

 

+

−

+

=

r  t   p  p  A  L  A  L  E   A  D G  E   L S  S  40,8 . 5,20. . . 2 α  (#)

2ebagai catatan, jika pada tubing dipasang anchor maka 3t dapat diabaikan dan

persamaan diatas tidak mengandung faktor 3t.

'emilihan peralatan dipermukaan untuk ini instalasi pompa sangat dipengaruhi oleh beban polished rod maksimal. 'erkiraan mulamula terhadap counter balance yang diperlukan, berdasarkan pada beban polished rod maksimal dan minimal selama siklus pemompaan.

Terdapat 8 faktor yang mempengaruhi beban bersih (net load) rod, yaitu 

 _{eban fluida}

 _{obot mati rod}

 _{eban percepatan rod}

 _{:aya keatas pada sucker rod yang tercelup pada fluida}

 _{:aya gesekan}

Dengan mengganggap density rod 7J$ lb?cuft maka olume rod string yang juga berarti olume fluida yang dipindahkan oleh rod string adalah 

<olume " 490 r  W  density erat 

=

 cuf 

Density fluida yang dipindahkan =#,7 : (: " spesifik graity) lb?cuft

:aya keatas yang bekerja pada rod adalah berat fluida yang dipindahkan yaitu 

:aya keatas " W r   x62,4 G

490

−

"  $,# ;r  .: (#&)

eban fluida yang digunakan dalam perhitungan beban polished rod adalah berat kolom fluida yang ditahan oleh plunger.

<olume kolom fluida dan plunger dan setinggi rod string adalah

<olume "  L  A p !uf   144

.

2ehingga olume fluida adalah 490 144 . A _{p W r}   L V 

=

−

(6$)

4adi beban fluida adalah 

;r  " =#,7 : . 490 144 . r   p W   A  L

−

" $,766 : (E . 3p / $,#J7 ;r ) (6)

erat taperred rod string adalah 

;r  " M . E K M# . E# K (6#)

Dimana 

M " berat rod dalam lb?ft

E " 'anjang rod dalam ft

eban percepatan ma>imum " ;r 

eban percepatan minimum "  ;r 

eban fluida (;f ) hanya bekerja pada polished rod , saat up stroke. eban

gesekan dapat dinyatakan sebagai K* pada waktu up stroke dan /* pada waktu down stroke. 4adi beban polished rod minimal yang terjadi pada waktu up stroke adalah 

;ma> " ;f  K ;r  K ;r  .α K * (66)

+ntuk menghitung beban maksimal maupun minimal, beban gesekan diabaikan karena tidak dapat dihitung dengan tepat.

;ma> " ;f K ;r  ( K α) (68)

;min " ;r  (  α  $,# :) (6=)

1.7.& Sucer Ro! String De#ign

Dalam hal ini yang diutamakan adalah untuk taperred rod string. 3da dua kemungkinan untuk mendesign taperred rod string yaitu 

 _{Dipilih panjang tiap / tiap seksi, dimana stress pada puncak tiap / tiap seksi}

adalah merupakan ma>imum working stress yang diperbolehkan.

 _{Dipilih panjang tiap / tiap seksi dimana dibuat stress pada puncak / puncak}

seksi sama.

Dalam menentukan stress dianggap bahwa 

 _{-ondisi statis, tidak ada percepatan yang terjadi pada beban}

 _{2pecific grafity fluida sumur adalah 2atu}

 _{eban fluida diterima oleh penampang plunger seluruhnya}

 _{'ompa dipasang pada working fluid leel}

'erhitungan untuk taperred rod string dengan # seksi  2ucker rod , area 3 (in#), panjang E (ft), berat M (lb?ft)

2ucker rod #, 3rea 3# (in#), panjang E# (ft), berat M# (lb?ft)

'anjang string seluruhnya  E " E K E#

Maka  1 "  L  L  "  L  L ₂ 2 1 :

=

2ehingga 1 K 1# " 

 3pabila beban fluida " $,766 : . E . 3p, karena : " , maka beban fluida yang

ditahan plunger " $,766 E . 3p.

2tress pada puncak seksi  " ($,766 E . 3p K E . 1 . M) ? 3

2tress pada puncak seksi # " ($,766 E . 3p K E . 1# . M#) ? 3#

2ehingga bila stress pada tiap puncak sama, maka 

(7,66 E . 3p K E . 1 . M)?3 " ($,766 E . 3p K E . 1 . M K 1# K M#)?3#

(7,66 3p K 1 . M) ? 3 " ($,766 3p K 1 K M K 1# . M#)?3#

+ntuk tappered rod string lebih dari # seksi berlaku 

(7,66 3p K 1 . M)?3 " ($,766 3p K 1 . M K 1# . M# K L.. 1n . Mn)?3n

dari hasil perhitungan didapat tabel untuk tappered rod (pada lampiran 3)

1.7., Pump Di#p$acement !an E+i#ien#i 8o$umetri

2ecara teoritis pump displacement dapat dihitung dengan menggunakan effectie plunger stroke, sebagai berikut 

< " 3p (in#) > 2p #  in day  x  str$ke  N   x Str$ke in / 9702 min/ 1440 min 3 " $,7&7 3p . 2p .H bbl?day (6)

persamaan diatas harga $,7&7 3p merupakan konstanta untuk suatu diameter 

plunger tertentu dan dinotasikan dengan - yang disebut konstanta pompa, jadi rumus diatas 

< " - . 2p . H (6&)

'erbandingan antara fluida yang diperoleh dengan pump displacement disebut efisiensi olumetrik pompa.

! " % q (6J) Dimana  ! " !fisiensi olumetrik

G " 'roduction 1ate (bbl?day)

< " pump displacement (bbl?day)

!fisiensi olumetrik sangat diperlukan dalam mendesain pompa, tetapi harga tersebut tidakd apat diketahui besarnya dengan tepat sebelum sumur  berproduksi.

1.7. Counter Ba$ance De#ign

2esuai dengan fungsi counter balance, maka secara teoritis, counter balance

effect yang ideal (0i) harus sedemikian sehingga prime moer akan membawa

beban rata / rata yang sama besarnya baik pada waktu up stroke maupun down stroke yaitu 

;ma>  0i " 0i  ;min (7$)

0ounter balance effect ideal 

0i " $,8$ (;ma> K ;min) (7)

0ounter balance effect (0w) yang disebabkan oleh pumping counter weight

sebesar ;c (lb) tergantung pada geometri dari pumping unit, stroke length dan

 juga berat serta posisi dari counter weight. *am'ar ,

E+e Pengem'angan Be'an Dari Counter 9eig%t

-eterangan 

0w " 0ounter balance effect " polished rod load

;c " 0ounter weight

*p " :aya yang bekerja pada pitman

d " 4arak antara crank shaft dengan pusat ;c

r " 4arak antara crank shaft dengan pusat ;c

' " titik tempat centre bearing (saddle bearing)

O " 0rank shaft

E " 4arak antara saddle bearing ke tail bearing

E# " 4arak antara saddle bearing ke briddle

Momen di titik '

*p =

β 

γ  

β 

γ  

β 

sin sin ) (cos ) cos ( cos . . 1 1 2  L  L  L C _w

+

  (42) Momen di titik O

;c (d . sin θ) " (*p cos γ ) (r sin θ) K (*p sin γ ) (r cos θ)

)] (cos ) (sin ) (sin ) [(cos sin . . θ  γ   θ  γ   θ  r  r  d  W   F  _p !

+

=

(76)

ila persamaan (7#) " persamaan (76) hubungan antara ke dua persamaan itu masih bisa disederhanakan lagi, dengan menganggap bahwa sudut yang terjadi sangat kecil pada setiap saat, karena panjang pitman jauh lebih besar dari panjang r , sehingga sin γ  " $ dan cosγ  " .

2ehingga persamaan tersebut berubah menjadi 

0w " ;c . d?r . F?l# (77)

5arga 0w  disini adalah harga dari 0w yang dapat memberikan counter balance

effect maksimal. Disamping itu, terdapat counter balance effect yang disebabkan

oleh struktural unbalance dari instalasi di permukaan (0s) yang besarnya

ditentukan pabrik pembuatnya.

4adi total balanced effect pabrik pembuatanya.

0i " 0s K ;c (d?r) (l?l#) (78)

'erhitungan torsi ini sangat dipengaruhi atau erat hubungannya dengan modifikasi counter balance. ila geometrik pada surface instalation diabaikan (yaitu l " l# dan 0s " $), maka 

0 " # ;c . d?2 (7=)

Dimana r " 2?#

*am'ar 

)or#i Se#aat Pa!a *ear Bo

'ada gambar = menunjukkan gaya yang bekerja pada crank dan pada saat

crank membuat sudut θ  dengan garis ertikal yang diukur searah jarum dari

posisi crank pada awal up stroke. eban polished rod ;  di transmisikan ke

crank melalui pitman yang mempunyai crank ertikal. 'untiran bersih terhadap O,

;c . d " 0 . 2?#

4adi 

T " ; . (2?#) . sin θ  0 (2?#) sin θ

T " (; / 0) . 2?# . sin θ (7)

'ersamaan tersebut merupakan pendekatan untuk puntiran yang terjadi sesaat

pada gear bo>. 5arga maksimal untuk ariabel ; dan sin θ masing / masing

adalah ;ma> dan sin θ "  atau θ " J$o

Dengan demikian puntiran maksimal

Tp " (;ma> / 0) . 2?# (7&)

Dalam perhitungan ini harga 0 dianggap J8% dari counter balance effect ideal atau $,J8 0i

4adi torsi maksimal 

Tp " (;ma> / $,J8 0i) . 2?# (7J)

1.7.7 Pengurangan Kecepatan Dari Prime Mo/er e Cran S%a+t

Tenaga yang dipindahkan dari engine sheae yang mempunyai diameter dc, ke

unit sheae yang berdiameter du, dengan menggunakan <belt. ila percepatan

putaran prime moer adalah He rpm, maka kecepatan belt adalah 

Dan kecepatan unit sheae Hu " <b ?π . du

" Hc > de?du (rpm) (8)

ila perbandingan roda gigi adalah , maka kecepatan pemompaan adalah  H " Hu?

" Hc > de? > du (8#)

1.7.: Po(er ;ang Di'utu%an O$e% Prime Mo/er 

ila G bbl?day fluida dengan spesifik grafity " :, diangkat dari kedalaman E ft, maka power yang dibutuhkan.

5h " hidroulik horse power 

&k  #   ft   x day   ft   L  x #  # G  x day #  q  ' _& min/ / 33000 min/ 1440 ) / ( 350 ) / (

=

(86)

'ersamaan diatas dianggap bahwa pompa dipasang pada working fluid leel dan pengaruh tekanan tubing diabaikan. Dalam bentuk umum 

5h " ,6= > $= G . : . EH  (87)

Dimana 

EH " Het Eift, adalah perbedaan tekanan yang menyebabkan adanya aliran

fluida dari pompa ke permukaan, dinyatakan dalam feet dari fluida yang diproduksikan.

Het lift tersebut berbeda dengan pump depth disebabkan pengaruh tekanan casing (yang merupakan gaya yang cenderung untuk mengangkat fluida). Dalam

kedalaman pompa (pump setting depth) dengan working fluid leel dalam casing yaitu (ED).

2edang pengaruh tekanan tubing 't, eGuialen dengan 

  ft  G  P    ft  # G   ft  in  x in #  P _{t  t}  433 , 0 ) / ( 4 , 62 / ( 144 ) / ( 3 2 2

=

(88)

Dengan demikian Het Eift 

EH " E / (E / D) K G  P _t  433 , 0 (8=) " D K G  P _t  433 , 0

2elanjutnya, selain dibutuhkan tenaga untuk mengangkat cairan juga diperlukan tenaga untuk mengatasi gesekan antara pompa dengan polished rod. Tenaga ini telah ditentukan secara empiris, yaitu energi yang hilang akibat gesekan per  stroke adalah 

?& ;r > #2 " $,#8 ; > 2 (in?lb) (8)

ila kecepatan pemompaan (H), horse power gesekan adalah 

5f  " ) min/ / . ( 33000 ) / ( 12 min) / ( . . 25 , 0 &p #   ft   x   ft  in # in  N  S  W _r  " =,6 > $ _; r  . 2. H (hp) (8&)

Total polished rod horse power adalah jumlah 5h  dan 5f , rake horse power 

untuk prime moer harus juga termasuk polished rod horse power dan untuk faktor keselamatan digunakan konstanta ,8.

4adi 

5b " ,8 (5h K 5f ) (8J)

1.: Conto% Ana$i#i# E+i#ien#i 8o$umetri !an De#ign Pompa Sucer Ro!

Sumur <

1.:.1 Ana$i#i# E+i#ien#i 8o$umetri Pompa Sucer Ro! Sumur 

Data / data sumur 

 Homor sumur 

 Dalam  6$$ ft

 2umbat  #J=# ft

 'erforasi  #&$ ft / #&7= ft

 Tubing  # B@ > #&$7 ft

 *luid leel (D)  #=68 ft

 'ompa  #@ 1;3 J ft

 'lunger  C I

 2ucker 1od  C@ > &#6 ft

 ?&@ > J$ ft

 2aringan gas?suction pipe  # B@ 0up type??&@

 Mud 3nchor  # B@ !+ Tubing  joint

 'umping +nit  Eufkin 0 / 7D687

 'olished rod stroke (2)  87 in

 !lectro motor Dordt  Dordt 7$ 5'

 'roduksi (G)  77 bbl?day

 :as Oil 1atio  #,# Mcf?bbl

 2pesifik grafiti (:)  $,&7#

'erhitungan 

 Tubing # B@ pada tabel 7 diperoleh  3t " ,&# in#

 'lunger  C@, pada tabel 6 diperoleh  3p " #,7$8 in#

 2ucker rod C@, pada tabel # diperoleh  3ri " $,77# in# dan M " ,=6 lb?ft

 2ucker rod ?&@. 'ada tabel # diperoleh  3r# " $,=$ in# dan M# " #,= lb?ft

N *aktor 'ercepatan α " 70500 . N 2 S  " 70500 13 . 54 2 " $,#J

N !ffectie 'lunger 2troke (2p)

2p " 2 K ep  (et K er )  E   L e p α  . . 8 , 40 2

=

" 6 2 10 30 129 , 0 . 2804 . 8 , 40  x " .6J in et " t   p  A  E   L  A  D G . . . . 20 , 5 " 812 , 1 . 10 30 2804 . 405 , 2 . 2635 . 8142 , 0 . 20 , 5 6  x " ,6&7 in

er  "

 

 

 

 



 

 

+

2 2 1 1 . . . 20 , 5  Ar   L  A  L  E   A  D G r   p " " 8,$76 in 2p " 87 K ,6J / (,6&7 K 8,$76) " 7&,J8# in N 'ump Displacement (<)  < " k . 2p . H " $,68 . 7&,J8# . 6 " ##,&= bbl?day N !fisiensi <olumetrik (!)  ! " G?< > $$% " 186 , 227 44  > $$% " J,6 %

erdasarkan perhitungan efisiensi olumetrik pompa diatas, diketahui bahwa efisiensi olumetrik pompa sumur adalah sekitar #$%. 2ebagian patokan apakah suatu pompa terpasang efisien atau tidak adalah dari efisiensi olumetriknya. Dalam hal ini pompa terpasang dikatakan efisien bila efisiensi olume lebih besar  atau sama dengan &$%.

1.:.2 De#ign Pompa Sucer Ro! Pa!a Sumur <

Data / data sumur 

 'wf   8J,= psi

 G  77,$bbl?day

 2pesifik :raity  $,&7#

Motor listrik yang tersedia merk Dordt  J8 1'M, 7$ 5'

'umping unit yang ada tipe Eufkin 0 / 7D / 6 / 87 dapat didefinisikan sebagai berikut 

N0  0onensional (tipe konensional)

N 77 Ma>imum 'eak TorGue 1ating dalam ribuan in lbs

Dalam hal ini pompa memiliki torsi maksimal sebesar 7$$$ in lbs

N D  Double 1eduction :ear 1educer 

N6  Ma>imum 'olished 1od Eoad 1ating dalam ratusan lbs

Dalam hal ini pompa memiliki beban polished rod maksimal sebesar 6$$ lbs.

N 87  'anjang langkah maksimal dalam in

Dalam hal ini pompa memiliki panjang langkah maksimal sebesar  87 in

'ada perhitungan efisiensi olumetrik sebelumnya (#$%) diketahui bahwa kedalaman fluida pada saat itu adalah #=68 ft. setelah diadakan pengukuran kedalaman berikutnya ternyata fluid leel sebesar #&$8 ft. sehingga terjadi penambahan head sebesar $ ft.

'ada kedalaman lebih dari #&$8 ft terdapat lapisan lumpur. Dimana jika pompa diletakkan pada kedalaman lebih dari #&$8 ft, lumpur ikut tersedot oleh pompa. Tersedotnya lumpur ini tidak banyak yang sampai keluar permukaan sebab pada pompa tersebut dipasang alat pemisah lumpur yang disebut Mud  3nchor. ;alau demikian lumpur ini bisa mengakibatkan kerusakan pada ball and

seat yang pada akhirnya mengakibatkan kebocoran pompa. 2elain itu lumpur  bisa menyumbat standing ale sehingga minyak tidak dapat memasuki plunger. Tidak dapatnya minyak memasuki plunger inilah yang menyebabkan efisiensi olumetrik menurun.

Dengan melihat kondisi diatas, untuk mencegah agar lumpur tidak bisa masuk secara langsung kedalam pompa, maka perlu penempatan atau penenggelaman pompa pada leel diatas batas antara minyak dan lumpur.

'erhitungan / perhitungan  N Menentukan besarnya 'F  'F " wf    st  P   P  q

−

" 6 , 59 7 , 86 44 − " ,=#6 bbl?day?psi N Menentukan G ma> Gma> " 'F . 'st " ,=#6 . &=, " 7$, bbl?day

N ila diasumsi bahwa efisiensi olumetrik (!) " &$%, akan didapatkan pump

displacement (<) < " %  E  q_max " 80 , 0 71 , 140

N 2tanding ale direncanakan dikedalaman #&$$ ft dari data 

 'ump displacement  8 bbl?day

 2etting depth pump  #&$$ ft

Dengan melihat grafik  (pump unit H stroke length selection chart) didapatkan cura 3 yang berarti 

'ump 3'F si9e  7$

2troke length  67

'umping +nit Eufkin 07 D / 6 / 87 (Dengan melihat tabel , pumping unit ini memenuhi persyaratan bila menggunakan lubang crank no. #)

N Dengan melihat tabel 8  3'F si9e 7$ dan stroke 67 in yang disesuaikan

dengan setting depth dari pompa, akan didapatkan bermacam / macam ukuran dari peralatan yang dibutuhkan 

Dengan setting depth #&$$ ft, akan didapatkan ukuran 

'lunger diameter   B in

Tubing diameter  # in

2ucker rod diameter  8?& in dan C in

'umping speed (H)  J 2'M

N Dari tabel #, 6, 7 didapatkan 

 1od  8?& in, 3r " $,6$ in# , M " ,= lb?ft

C in  3r# " $,77# in#  M# " ,=6 lb?ft

 _{'lunger  B in  3}

p " ,= in#  - " $,#=#

 _{Tubing # in  3}

t " ,6$7 in#

Dengan menggunakan table =, untuk kombinasi sucker rod 8?&@ dan C@ dapat digunakan rumus  1 " $,8J / $,$&J= 3p " $,8J / $,$&J= . ,= " $,=$ 1# " $,#7 K $,$&J= 3p " $,#7 K $,$&J= . ,= " $,7$ 2ehingga  E " E . 1 " #&$$ . $,=$ " =&,J$ ft E# " E . 1# " #&$$ . $,7$ " &,$ ft ini berarti 

2ucker rod 8?&@ panjangnya " =&$ ft

2ucker rod C@ panjangnya " #$ ft

N *aktor percepatan (α)  α " 70500 . N 2 S  " 70500 19 . 34 2 " $,7

N !ffectie 'lunger 2troke  2p " 2 K ep / (er  K et) ep "  E   L .α   8 , 40 2 " 6 2 10 . 30 174 , 0 . 2800 . 8 , 40 " ,&= in et " t   p  A  E   L  A  D G . . . . 20 , 5 " 304 , 1 . 10 . 30 2800 . 767 , 1 . 2800 . 8142 , 0 . 20 , 5 6 " ,8 in er  "

 

 

 

 





 

 

+

2 2 1 1 . . 20 , 5 r  r   p  A  L  A  L  E   A  D G "

 

 

 



 

 

₊

442 , 0 1120 307 , 0 1680 10 . 30 767 , 1 . 2800 . 8142 , 0 . 20 , 5 6 " 8,8J in 2p " 67 K ,&8 / (,8 K 8,=) " #&,& in N 'ump Displacement (<)  <" k . 2p . H " $,#=# . #&,& . J " 76,6== bbl?day

N ila efisiensi olumetrik pompa &$% maka  G " ! . <

" $,&$ . 76,6== " 7,=J bbl?day

N erat sucker rod di udara (;r )

;r  " E . M K E# . M#

" =&$ . ,= K #$ . ,=6 " 67,7 lbs

N eban fluida yang diterima plunger (;)

;f  " $,766 : (E . 3p / $,#J7 ;r ) " $,766 > $,&7# (#&$$ . ,= / $,#J7 . 67) " 686,$8 lbs N 2ehingga  ;ma> " ;f  K ;r  ( K α) " 686,$8 K 67,7 (  K $,7) " 8&7,J8= lbs ;min " ;r  (  α  $,# > :) " 67,7 ( / $,7 / $,# . $,&7#) " ##,6= lbs

erdasarkan perhitungan diatas, dengan ;ma> " 8&7 berarti pumping unit Eufkin

07D687 memenuhi syarat untuk digunakan. -arena tipe ini mampu menahan beban polished rod maksimal " 6$$ lbs

N 0ounter balance effect ideal (0i)

0i " 2 min max W  W 

+

" 2 36 , 2727 1956 , 5784

+

" 7#88, lbs N Torsi maksimum (Tp)  Tp "

(

W max

 −

0,95C i

)

 . 2?# " (8&7,J8= / $,J8 . 7#88,) . 67?# " #J=$$,=7 in lbs

erdasarkan perhitungan torsi maksimal tersebut berarti pumping unit 0 7D687 yang mempunyai kekuatan menahan torsi sebesar 7$$$ in lbs, sesuai untuk digunakan.

N -eperluan tenaga (5b)  5ydraulik (5h) " ,6= > $= . G . : . E " ,6= . $= _{. 7, . $,&7# . #&$$} " ,J#78 5p  *riction (5f ) " =,6 . $ . ;f  . 2. H " =,6 . $ _{. 686,$8 . 67 . J} " $,888 5p

 Maka  5b " ,8 (5h K 5f )

" ,8 (,J#78 K $,888) " 6,7 5p

erarti !lectro motor merk Dordt 7$ 5p memenuhi syarat untuk digunakan.

N Diameter pulley !lectro Motor yang dibutuhkan (de) 

'umping speed yang diinginkan, H " J 2'M !lektro motor yang tersedia, He " J8 rpm

'itch diameter dari pumping unit 07D687 adalah (du) " #$ in

:ear radio () " #&,=

de "  . du . e  N   N  " #&,= . #$ . 975 19 " , in

4adi diameter pulley electro motor yang diperlukan adalah , in.

)a'e$ 2

+kuran 1od (in) Euas (in#_{) erat (lb?ft)}

8?& 6?7 ?&   ?& $,6$ $,77# $,=$ $,&8 $,JJ7 ,= ,=6 #,= #,&& 6,=7 Data Sucer Ro!

)a'e$ "

Diameter (in) Euas (in#_{) -onstanta 'ompa}

(bpd?in?2pm)   ?=  ?7  ?#  6?7  #8?68 # # A # ?# # 6?7 6 6?7 7 C $,&8 $,&&= ,## ,= #,7$8 #,77& 6,7# 6,J= 7,J$J 8,J7$ ,$78 ,# $,= $,6 $,&# $,#=# $,68 $,6=J $,7== $,8J$ $,#& $,&& ,=6J #,=6$ Pump P$unger Data

)a'e$ & +kuran nominal (in) Diameter luar (in) erat (lb?ft) Euas penampang  ?# # # ?# 6 6 ?# 7 ,J$$ #,68 #,&8 6,8$$ 7,$$$ 7,8$$ #,J$ 7,$ =,8$ J,6$ ,$$ #,8 $,&$$ ,6$7 ,&# #,8J$ 6,$ 6,=$ Data )u'ing

)a'e$ , -edalaman 'ompa (ft) +kuran (in) +kuran (in) +kuran rod (in) -ecepatan 'emompaan 2'M $$$$$ $$#8$ #8$=8$ =8$J$$ J$$#8$ #8$6$$$ 6$$$6$$ 6$$7$$$ # 6?7 # ?# # ?7 #  6?7  ?#  ?7  6 6 # ?# # ?# # ?# # # # ?& ?& 6?7 6?7 6?7 8?& / 6?7 8?& / 6?7 8?& / C #7 J #7 J #7 J #7 J #7 J #7 J #7 & #7 &

Data Untu Perencanaan Pumping Unit AP Si=e &> !engan Stroe "& in

)a'e$ 

+kuran / ukuran 1od 'ada 2tring (in) 5arga

8?& / 6?7 6?7 / ?& &   8?& / 6?7 / ?& 6?7 / ?& /  1 " $,8J / $,$&J= 3p 1# " $,#7 K $,$&J= 3p 1 " $,&= / $,$8== 3p 1# " $,#7 K $,$8== 3p 1 " $,&7 / $,$68 3p 1# " $,&= K $,$68 3p 1 " $,=# / $,6J6 3p 1# " $.JJ K $,$6 3p 16 " $,8 K $.$=88 3p 1 " $,==7 / $,$&J7 3p