ANALISA PRESTASI ELECTRICAL SUBMERSIBLE PUMP DI SUMUR X LAPANGAN Y

Transkripsi

1 ANALISA PRESTASI ELECTRICAL SUBMERSIBLE PUMP DI SUMUR X LAPANGAN Y Ryanda Andre Moresto 1, Henry Nasution 2, Edi Septe 1 1 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Bung Hatta 2 Automotive Development Centre, Fakulti Kejuruteraan Mekanikal, Universiti Teknologi Malaysia, Skudai Johor, Malaysia ryandaandre@gmail.com 1, henry@fkm.utm.my 2, edysepte@yahoo.com 1 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 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 lifting, sucker rod pumping atau juga beam

2 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 dimana : Tekanan Alir Dasar Sumur (Pwf). (2.5)

3 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.

4 Evaluasi pada electric submersible pump terpasang pada sumur kajian (Sumur 104) mempunyai harga efisiensi pompa (EV) Tabel 2. Perbandingan efisiensi volumetris head/stages sesuai rekomendasi dari pabrikan pompa. 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 b p d. Pump performance curve type P HASIL DAN PEMBAHASAN Dapat diperhatikan Table 1 dan 2, dari hasil perhitungan dapat di analisa, faktor-faktor yang mempengaruhi performansi pompa adalah : TDH (ft) Q (bpd) eff (%) 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

5 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. 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 4.2 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 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

6 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. 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 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.