BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

Transkripsi

1 BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Analisa Data Tujuan dari optimasi ESP dengan cara mengubah Pump Size adalah untuk mengoptimalkan laju alir produksi sesuai dengan kemampuan sumur. Penentuan laju produksi yang diinginkan dari sumur Cinta C-14 dilakukan dengan menggunakan Persamaan (2-15) dan menurunkan harga Pwf untuk mendapatkan drawdown yang tinggi, sehingga diperoleh rate yang besar. Dari Tabel 3-2 dipilih harga Pwf = 270 Psi dengan Qt = 3542 BFPD. Ukuran tubing yang digunakan adalah 3,5 OD tidak akan diubah, hanya jenis pompa yang akan ditambah kapasitasnya. Untuk mendapatkan laju alir produksi yang optimal dengan efisiensi pompa yang besar, maka dilakukan desain ulang ESP dengan langkah-langkah sebagai berikut: a. Penentuan Specific Gravity Campuran (SGmix) dan Gradien Fluida (SGf) Dengan menggunakan Persamaan (2-11) dapat ditentukan besarnya SGmix dan SGf dengan Persamaan (2-14) yaitu sebagai berikut: 1. SGmix = ((1-wc) x sg oil) +( wc x sg water) = ((1-97%) x 0,876) + (97% x 1,05) = 1, Gradient Fluida (SGf) = SGmix x 0,433 Psi/ft = 1,04478 x 0,433 Psi/ft = 0,45 Psi/ft b. Penentuan Laju Alir Produksi Optimum (Qopt) Untuk menentukan Qopt dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2-15) sehingga diperoleh harga Qopt sebesar 3542 BFPD 65

2 66 pada saat Pwf = 270 Psi. c. Penentuan Datum (Mid. Perforasi) Untuk menentukan Datum (mid. perforasi) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2-16) sebagai berikut: Datum = 3357 ft, TVD d. Penentuan Kedalaman Pompa (PSD) Sebelum perhitungan perkiraan Pump Setting Depth dilakukan, terlebih dahulu harus menentukan parameter, yaitu Static Fluid Level (SFL) dan working fluid level (WFL). 1. Static Fluid Level (SFL, ft) Untuk menentukan harga SFL dapat digunakan Persamaan (2-17) sebagai berikut = +, = 3356,48, +,, = Working Fluid Level (WFL, ft) Untuk menentukan harga WFL dapat digunakan Persamaan (2-18) sebagai berikut:

3 67 = +, = , ,45, = 2624 Setelah hargaa SFL dan WFL diketahui, kemudian dapat digunakan untuk menentukan PSD min dengan menggunakan Persamaan (2-19) dan PSD max dengan menggunakan Persamaan (2-20) sebagai berikut: = +, = ,45, = 2756 dan =, = ,45, = 3224 e. Perhitungan Pump Intake Pressure (PIP) Untuk menghitung besarnya PIP dapat digunakan Persamaan (2-22) sebagai berikut: = ( ), = 270 0,45 ( ), = 210 Setelah harga PIP diketahui maka dapat digunakan untuk menentukan harga P berikut: PSD opt dengan menggunakan Persamaan (2-21) sebagai

4 68 = +, = ,45, = 2957, (3627, ) f. Perhitungan Net Vertical Lift (Hd) Sebelum Perhitungan Net Vertical Lift (Hd) maka terlebih dahulu menentukan besarnya fluid over pump dengan Persamaan (2-24) sebagai berikut: FOP = 467 ft Setelah harga FOP diketahui, maka dapat ditentukan besarnya Net Vertical Lift (Hd) dengan menggunakan Persamaan (2-23) sebagai berikut: Hd = Hd = 2490 ft g. Perhitungan Friction Loss pada Tubing (Hf) Untuk menentukan besarnya harga Friction Loss dapat digunakan Persamaan (2-13) sebagai berikut: C = 120 (tubing baru < 10 tahun)

5 69 F = 0,03835 Setelah diketahui harga F/1000 ft, maka dapat ditentukan Hf disepanjang tubing dengan Persamaan (2-25) sebagai berikut: Hf = 0,03835 x 3627 Hf = 139 ft h. Penentuan Total Dynamic Head (TDH) Besarnya TDH dapat ditentukan dengan menggunakan Persamaan (2-26) sebagai berikut: TDH = 3962 ft i. Pemilihan Pompa Hal yang perlu dilakukan dalam pemilihan pompa yaitu dengan cara menyesuaikan laju alir produksi yang diinginkan berdasarkan harga efesiensi pompa yang besar. Berdasarkan laju alir produksi yang diinginkan dapat dilhat pada Tabel 4-1 pemilihan jenis pompa yaitu Qt = 3542 BFPD dan secara umum dapat dilihat pada Lampiran Reda Pump Summary.

6 70 Sumur Cinta C-14 Tabel 4-1 Pemilihan Pompa Capacity Laju Effisiensi Pump Type Range Produksi Pompa (BPD) (BFPD) (%) GN ,5 GN SN Pompa Reda yang dipilih SN3600 Dari tabel diatas maka dapat dilihat jenis pompa yang memiliki efisiensi paling besar, maka dipilih jenis SN3600 dengan efisiensi sebesar 70%. Setelah pemilihan pompa, maka untuk mengetahui lebih jelas head/stage, hp/stage dan efisiensinya dapat dilihat pada Gambar 4.1. Pump Performance Curve pada SN3600. Gambar 4.1 Pump Performance Curve pada SN3600

7 71 Berdasarkan Gambar 4.1 diatas maka dapat diketahui head capacity, horse power dan efficiency per stage dari pompa yang akan digunakan. 1. PenentuanHead per Stage Head per Stage = 50 Head/Stage 2. Penentuan Horse Power yang dibutuhkan per stage Horse Power = 1,9 HP/stage 3. Penentuan Stage yang dibutuhkan dapat ditentukan dengan menggunakan Persamaan (2-27) sebagai berikut: Stage = 79,25 Stage = 80 Stages dengan 90 Housing (Lampiran Jumlah Stage) 4. Penentuan Brake Horse Power yang dibutuhkan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2-29) sebagai berikut: BHP = Jumlah stage x HP/stage x SGmix = 80 x 1,9 x 1,04478 = 159 HP Berdasarkan dari grafik Performance Pump Curve untuk tipe pompa terpasang SN3600/ 60 Hz dengan laju alir produksi sebesar 3542 BFPD, diperoleh jumlah stage sebanyak 80 stages, BHP 159 HP dengan efisiensi pompa sebesar sebesar 70%.

8 72 j. Pemilihan Motor Hal yang diperlukan dalam pemilihan motor pada sumur Cinta C-14 dengan tipe Pompa SN3600/ 60 Hz adalah: Q = 3542BFPD Jumlah Stage = 80 Stages Head/stage = 50 HP/stage =1,9 BHP = 159 Pemilihan motor didasarkan pada horse power (HP) yang dibutuhkan pada pompa (lampiran D Series Motor), maka dipilih : Series OD = 562/60Hz = 5,62inch HP = 210 Voltase Ampere = 3722 Volt = 34 A

9 73 Jenis motor tersebut dipilih dengan mempertimbangkan besarnya voltage switchboard yang mungkin diperlukan di masa yang akan datang dan besarnya voltage drop pada kabel, maka dipilih motor yang memiliki voltage terbesar dan ampere terkecil, sehingga apabila diperlukan penggantian motor di masa yang akan datang tidak perlu dilakukan penggantian switchboard. Fluida yang mengalir melewati motor harus memiliki kecepatan > 1 ft/s sebagai syarat untuk pendinginan pada motor. Untuk Penentuan kecepatan fluida tersebut dapat digunakan Persamaan (2-30) sebagai berikut: V = 5,4 ft/s k. Pemilihan Kabel dan Besarnya Voltage Dalam pemilihan kabel hal yang harus diperhatikan yaitu clearance antara ID casing dengan OD maksimum unit pompa harus lebih besar dari 0,126 inch dan dapat dihitung dengan Persamaan (2-31) sebagai berikut: Periksa Clearance : ID Casing OD Pompa Clearance = 6,28Inch = 5,38inch = 6,28 5,38 = 0,9 Inch Oleh karena itu, kabel yang dipilih harus memiliki ukuran yang lebih kecil dari 0,9 inch dengan mempertimbangkan besarnya voltage drop/1000 ft < 30 volt. Jenis kabel yang digunakan adalah tipe AWG #1CU. Untuk Penentuan panjang kabel dapat digunakan Persamaan (2-32) sebagai berikut:

10 74 L = PSD + 100ft = = 3727 ft Hasil pembacaan voltage loss (Volatge Drop/1000, ft) yang didapat dari chart berdasarkan amper motor diperoleh 8 volt/1000 ft dengan koreksi temperatur pada BHT 196 o F = 1,25. Dapat dilihat pada Lampiran Cable Voltage Drop Chart. Untuk perhitungan voltage drop kabel digunakan Persamaan (2-33) sebagai berikut: 37 Volt l. Pemilihan Switchboard dan Transformer Besarnya Voltage total atau tegangan yang bekerja pada switchboard dapat dihitung dari Persamaan (2-34) sebagai berikut: Berdasarkan voltage yang bekerja pada switchboard yang terdekat dengan 3759 volt, switchboard yang terpilih adalah switchboard kelas: 1512, tegangan maksimum: 3900 V. dapat dilihat pada Lampiran Switchboard. Perhitungan selanjutnya adalah menentukan besarnya KVA yang dibutuhkan oleh transformer dengan menggunakan Persamaan (2-35) sebagai berikut:

11 75 KVA = 221 KVA Berdasarkan voltage yang akan disuplai transformer dan besarnya KVA yang terdekat dengan 221 KVA, transformer yang terpilih adalah transformer dengan size 260 KVA, 480V, 1100/3811 secondary volt. Oleh karena itu, pemilihannya harus lebih besar dari KVA total yang dibutuhkan. Dapat dilihat pada Lampiran Transformer. Hasil pemilihan pompa pada sumur Cinta C-14 dapat dihat pada Tabel 4-3. Sumur Cinta C-14 Tabel 4-2 Hasil Pemilihan Pompa Capacity Laju Effisiensi Pump Pompa Reda yang Range Produksi Pompa Type dipilih (BPD) (BPD) (%) GN ,5 SN3600 GN stages/ 210 HP/ SN V/ 34 A Dari Tabel 4-2 diatas, maka dapat diketahui jenis pompa yang dipilih adalah SN 3600/ 80 stages / 210 HP / 3722V / 34 A. dengan mengubah kapasitas pompa dari SN2600 menjadi SN3600, diharapkan memperoleh laju alir produksi yang diinginkan yaitu sebesar 3542 BFPD. Dengan Water Cut konstan yaitu 97 %, sehingga diperoleh Qo 105 BOPD.

12 Pembahasan Studi kasus yang dilakukan di CNOOC SES Ltd Departemen South Bisnis Unit (SBU) Lapangan Cinta C-14 adalah Optimasi Electric Submersible Pump (ESP) dengan cara mengubah kapasitas pompa yaitu Up-Size Pump. Sumur yang dikaji adalah Sumur Cinta C-14 yang terdapat pada zona batupasir formasi Talang Akar. Sumur ini mempunyai kedalaman 5063 ft, MD (3652 ft, TVD), kemudian dikomplesi dengan cased hole, menggunakan casing liner 7 OD dan tubing produksi 3,5 OD. Interval perforasi berada pada kedalaman ft, MD ( ft, TVD). Sumur Cinta C-14 sudah tidak mampu lagi berproduksi secara sembur alam, maka untuk mengangkat fluida reservoir ke permukaan sumur ini dihidupkan kembali dengan menggunakan artificial lift yaitu ESP. Sumur ini memiliki tekanan statis (Ps) 1100 Psi, tekanan alir dasar sumur (Pwf) 535 Psi. Pompa yang digunakan adalah jenis SN2600 /69 stages /105 HP/1371V /46A, dipasang pada kedalaman (PSD) 2957 ft TVD (3627 ft MD), dan, WFL 2035 ft, TDH sebesar 3303 ft, sehingga diperoleh laju alir produksi saat ini 2411 BFPD dan Qmax sebesar 4694 BFPD dengan water cut (WC) 97 % dan diperoleh productivity index (PI) minyak sebesar 0,13 BOPD/Psi dan PI fluida 4,3 BFPD/Psi. Sumur ini sudah menggunakan ESP tetapi laju produksi yang dihasilkan belum optimal sehingga perlu dilakukan optimasi. Tujuan dilakukannya optimasi Electric Submersible Pump adalah untuk membantu mengangkat fluida produksi dari sumur ke permukaan pada rate yang diinginkan tanpa mengubah ukuran tubing 3,5 OD dan dengan anggapan water cutnya

13 77 konstan dan mengabaikan kepasiran, water dan gas coning. Sebelum dilakukan optimasi ESP pada Sumur Cinta C-14 perlu dilakukan evaluasi sumur terlebih dahulu. Setelah dilakukan evaluasi ESP kemudian dilakukan optimasi untuk meningkatkan laju alir produksi dengan asumsi menurunkan harga Pwf dan mengubah kapasitas pompa (pump size) yang akan digunakan Optimasi Laju Aliran dengan Menurunkan Pwf Untuk meningkatkan laju alir produksi dapat dilakukan dengan asumsi penurunan harga Pwf. Hal ini bertujuan agar memperoleh drawdown yang tinggi, sehingga dengan harga PI yang tetap diperoleh rate yang besar. Harga Pwf saat ini adalah 535 Psi dengan Qt sebesar 2411 BFPD dan akan diturunkan dengan asumsi Pwf 270 Psi dengan harga Qt 3542 BFPD. Penurunan harga Pwf akan mempengaruhi beberapa parameter seperti WFL, PIP, dan TDH. Harga WFL yang tadinya sebesar 2035 ft akan turun menjadi sebesar 2624 ft. Penurunan harga WFL ini akan berpengaruh pada penentuan kedalaman pompa (PSD). Kedalaman pompa yang berpengaruh ada pada PSDmin yaitu dari harga 2168 ft turun menjadi 2756 ft. Harga PIP yang sebelumnya sebesar 475 Psi akan turun menjadi 210 Psi. Panjang pompa mengalami penambahan dari 9,1 ft menjadi 13,3 ft dan diperoleh selisih dari panjangnya sebesar 4,2 ft. Dalam menentukan Total Dynamic Head (TDH) ada beberapa faktor yang berpengaruh yaitu Net Vertical Lift (Hd), Friction loss pada tubing (Hf) dan Pwh. Harga Hd mengalami penurunan akibat dari meningkatnya harga Fluid Over Pump (FOP) yaitu dari 1056 ft menjadi 467 ft, sehingga harga Hd menjadi

14 ft dari 1901 ft. Harga Hf juga akan mengalami peningkatan akibat perbedaan dari laju produksi yang diinginkan walaupun pada kondisi sifat fisik fluida dan tubing yang sama. Harga Hf pada kondisi awal sebesar 68,28 ft dan setelah dilakukan optimasi meningkat menjadi 139 ft. Setelah harga Hd dan Hf diketahui, pada kondisi Pwh yang sama maka dapat ditentukan besarnya TDH yaitu dari 3303 ft meningkat menjadi 3962 ft. Harga TDH ini akan mempengaruhi jumlah stage yang dibutuhkan Optimasi Laju Aliran dengan Menggunakan ESP Setelah laju produksi yang diinginkan diketahui, maka dapat dilakukan pemilihan jenis pompa yang akan digunakan. Sumur Cinta C- 14 saat ini menggunakan pompa SN2600 pada rate 2411 BFPD, head capacity sebesar 48 head/stages, HP sebesar 1,3 HP/stages dan efisiensi 67 %. Pompa dipasang pada kedalaman (PSD) 2957 ft dengan TDH sebesar 3303 ft dan pompa memiliki panjang 9,1 ft. Pompa ini memiliki stage sebanyak 69 stages dengan HP motor 105 HP, tegangan 1371 Volt dan arus 46 Ampere. Dilihat dari harga Qmax 4694 BFPD, maka laju produksi sumur ini masih bisa ditingkatkan. Dari asumsi penurunan harga Pwf diperoleh laju alir produksi yang optimal yaitu sebesar 3542 BFPD. Oleh sebab itu, pemilihan jenis pompa dapat dilakukan dengan mempertimbangkan besarnya efisiensi. Besarnya efisiensi ini dapat dilihat pada Pump Performance Curve. Semakin besar harga efisiensi maka semakin optimal pompa yang digunakan. Pompa yang dipilih pada laju alir produksi 3542 BFPD adalah jenis SN3600. Tujuan dilakukannya optimasi ini adalah untuk meningkatkan laju alir produksi dengan mengubah kapasitas pompa yaitu dengan cara Up-Size

15 79 Pump. Pompa yang digunakan saat ini adalah SN2600 kemudian dilakukan Up-Size Pump dan pompa yang dipilih adalah SN3600. Kedua pompa memilki diameter yang sama yaitu 5,38 OD, Sehingga tidak perlu melakukan penggantian ukuran tubing (3,5 OD). Setelah dilakukan optimasi dengan Up-Size Pump menggunakan pompa jenis SN3600 pada rate 3542 BFPD, maka diperoleh head capacity sebesar 50 head/stages, HP sebesar 1,9 HP/stages dan efisiensi 70 %. Pada harga TDH sebesar 3962 ft diperoleh jumlah stages sebesar 79,25 stages dan tersedia pada Reda Schlumberger sebesar 80 stages dengan 90 housing dan panjang pompa 13,3 ft. Pada saat menggunakan pompa SN3600 dibutuhkan BHP sebesar 159 HP, maka dari tabel series motor diperoleh HP motor sebesar 210 HP, tegangan sebesar 3722 Volt dan arus sebesar 34 Ampere. Hasil dari optimasi ESP SN2600 pada saat Pwf 535 Psi dengan laju alir produksi 2411 BFPD (72 BOPD), akan mengalami peningkatan setelah menggunakan ESP SN3600 pada saat Pwf 270 Psi diperoleh laju alir produksi yaitu 3542 BFPD (105 BOPD) Rekapitulasi Hasil Analisa Data Sesuai dengan tujuan dari penelitian ini yaitu meningkatkan laju alir yang optimal pada sumur Cinta C-14 dengan cara menurunkan harga Pwf dari sebelumnya 535 Psi menjadi 270 Psi, maka didapatkan data desain ulang ESP yang ditunjukkan dalam tabel 4.3.

16 80 Tabel 4.3 Rekapitulasi Hasil Desain Ulang ESP Spesifik Grafity 1,04478 Psi/ft campuran, (SGmix) Gradient fluida (SGf) 0,45 Psi/ft Datum 3357 Ft Static fluid level (SFL) 779 Ft Working fluid level (WFL) 2624 Ft PSDmin 2756 Ft PSDmax 3224 Ft Pump Intake Pressure 210 Psi (PIP) PSDopt 2957ft TVD Net vertical lift (Hd) 2490 Ft Friction Loss (Hf) 139 Ft Total Dynamic Head 3962 Ft (TDH) Dari hasil perhitungan ulang tersebut diatas (Tabel 4-3) dapat dibuat suatu standar branch marking oleh penulis untuk spesifikasi pompa sesuai Data ESP sebagai berikut : 1. Standar harga Pwf = 270Psi 2. Series no pump = SN Head Capacity = 50 Head/stage 4. Horse Power (HP) = 1,9 HP 5. Efisiensi pompa = 70% 6. BHP = 159HP 7. HP motor = 210HP 8. Tegangan = 3722 Volt 9. Arus = 34 Ampere

17 Perbandingan hasil produktivitas setelah optimasi ESP Perbandingan produktivitas sumur Cinta C-14 sebelum dan sesudah optimasi ESP ditunjukkan pada tabel 4.4. Tabel 4.4 Komparasi produktivitas sumur Cinta C-14 Sebelum dan Sesudah optimasi ESP ataupun Up- Size pump Sebelum Optimasi Sesudah Optimasi Laju Alir produksi 2411 BFPD 3542BFPD Efisiensi 67% 70% TDH 3303ft 3962ft Head capacity 48Head/stage 50Head/stage Current of use (A) 46 Ampere 34 Ampere