PERANCANGAN POMPA TORAK 3 SILINDER UNTUK INJEKSI LUMPUR KEDALAMAN 10000 FT DENGAN DEBIT 500 GPM Setiadi 2110106002 Tugas Akhir Pembimbing Prof. Dr. Ir. I Made Arya Djoni, M.Sc
Latar Belakang Duplex double acting reciprocating pump (-) heavy (-) complex (-) expensive
Perumusan masalah Tripliex single acting pump (+) variabilitas (+) lighter (+) compact (+) cheap Pompa harus mampu mensirkulasikan lumpur pemboran dari mud pit ke sumur dan kembali ke mud pit Kerugian tekanan sepanjang aliran Power minimum pompa
Batasan Masalah 1. Pompa yang dirancang adalah jenis triplex single acting 2. Fluida kerja Non-newtonian fluid berupa lumpur pemboran 3. Kondisi steady state 4. Properties fluida dianggap konstan 5. Posisi sumur pemboran vertikal 6. Analisa elemen mesin pada kondisi statis, tegangan dan beban maksimum 7. Perancangan elemen mesin pompa tidak mambahas gearbox 8. Drive mover diabaikan 9. Perencanaan komponen pompa pada Power End : sambungan batang torak, batang torak, poros engkol, dan bantalan.
Fungsi lumpur pemboran Mengangkat cutting ke permukaan Mendinginkan dan melumasi drill string dan bit Membuat lapisan mud cake Menahan sebagian berat drill pipe Media logging
Lumpur pemboran (drilling muds) Termasuk fluida nonnewtonian Umumnya dikategorikan sebagai bingham plastic Berupa campuran barite dan air (water base) Sebelum masuk ke pompa torak dilakukan treatment Setelah dilakukan treatment ukuran partikel menjadi 2-3 mikrometer
Pompa Torak Energi mekanis diubah menjadi energi aliran Memiliki satu atau lebih silinder yang berisi piston Kapasitas diatur oleh putaran poros engkol Mengalirkan fluida dengan tekanan tinggi Self priming
Triplex single acting Menggunakan tiga buah piston Bertujuan meningkatkan kapasitas dan menjadikan aliran fluida lebih seragam Variabilitas 1,047
Alur Perencanaan Pompa Torak Data : debit, properties fluida, installasi Perhitungan total kerugian tekanan Perhitungan WHP dan BHP Mencari diameter silinder Penentuan rasio stroke dan diameter Penentuan putaran dan effisiensi pompa Mencari panjang langkah piston Perencanaan komponen pompa Finish
Perancangan dimensi pompa torak Debit 500 GPM Rasio stroke dan diameter 2,15 Putaran pompa 80 RPM Eff. Volumetris 99% Ψ = S/D = 2,15 Panjang langkah -> 14,2 inch Diameter silinder : Q = F.S.k.n Ψ = S/D = 2,15 Diameter silinder -> 6,6 inch
Power Pompa
Mencari kecepatan aliran Mencari apparent viscosity Menentukan jenis aliran Mencari besar kerugian tekanan Mencari luas penampang Mencari besar kerugian tekanan
700 HP Triplex single acting mud pump Drill pipe Drill collar Annulus Equipment - Cased hole annulus - Open hole/drill pipe annulus - Open hole/drill collar annulus Drill bit Surface equipment Kerugian tekanan (psi) 363,675 101,1356 467,2548 292,6717 36,7708 736,6878 34,8761 Total kerugian tekanan 2033,0718
Perancangan Komponen Pompa Torak Sambungan batang torak Bantalan Batang torak Poros engkol
Analisa gaya pada sistem pompa torak
Sambungan Batang Torak Direncanakan panjang 30 inch Material Alloy Steel Gaya maksimum yang bekerja : 321177 N Analisa buckling dan peninjauan Critical stress (Euler s) : Diameter batang 4 inch Flange : Diameter luar : 8,8 inch Diameter pitch baut : 6,4 inch Jumlah baut : 5 buah Tebal : 30 mm Diameter lubang baut : 20 mm
Batang Torak Direncanakan panjang : 977,34 mm Material Cast Iron Resultan gaya yang bekerja : 321707,15 N Tegangan bending maksimum < UTS
Batang Torak Direncanakan panjang : 977,34 mm Material Cast Iron Resultan gaya yang bekerja : 321707,15 N Ø Ecc. Sleeve : 600 mm Ø Bantalan : 730 mm Tegangan bending maksimum < Teg. Ijin Tebal = 44 mm Ø luar pin : 180 mm Tegangan bending maksimum < Teg. Ijin Dia. Dalam = 150 mm
Batang Torak Direncanakan panjang : 977,34 mm Material Cast Iron Resultan gaya yang bekerja : 321707,15 N Ø luar pin : 180 mm Ø Bantalan : 245 mm Tebal = 44 mm Ø luar pin : 180 mm Tegangan bending maksimum < Teg. Ijin Dia. Dalam = 150 mm
Poros Utama (Main journal) Torsi yang bekerja pada poros dari analisa gaya, T = 132871,52 Nm Resultan gaya yang bekerja pada poros, F = 321707,15 N Material AISI 4130 Alloy Steel D = 200 mm
Poros Utama (Main journal) Torsi yang bekerja pada poros dari analisa gaya, T = 132871,52 Nm Resultan gaya yang bekerja pada poros, F = 321707,15 N Material AISI 4130 Alloy Steel D = 600 mm t = 176 mm
Bantalan Single row cylindrical roller bearing SKF seri 600 Needle roller bearing Total bearing seri 8Q4/W33XYA2 Double row cylindrical roller bearing SKF seri 6000
Penutup Kesimpulan : Kedalaman sumur 10000 feet dan debit 500 GPM : dia. Silinder 6,6 inch, stroke 14,2 inch, daya 700 HP Panjang sambungan batang torak 101,6 mm, diameter 762 mm Batang torak : panjang 977,34 mm dan tebal web 44 mm Eccentric sleeve : diameter 600 mm dan tebal 176 mm Main journal : diameter 200 mm Bantalan : roller bearing Saran : Penelitian topik perancangan pompa torak lebih banyak Perancangan bagian Fluid End
TERIMA KASIH MOHON SARAN DAN MASUKAN