BAB II TINJAUAN PUSTAKA - repository.uir.ac.idrepository.uir.ac.id/518/2/bab2.pdf · berdampak pada ketidaksesuian terhadap kecepatan pompa dan panjang langkah pompa sehingga produksi

1

Universitas Islam Riau

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pompa Angguk (Sucker rod pump)

Hampir semua sumur minyak pada permulaan ditemukan lapangannya

dengan tekanan yang cukup besar sehingga akan menjadi sumur sembur alami

(natural flow). Dengan berjalannya waktu, maka tekanan reservoir akan

mengalami penurunan, demikian pula tekanan di formasi dekat sumur. Apabila

tekanan reservoir tidak mampu lagi mengalirkan fluida ke permukaan maka

dilakukan cara sembur buatan atau pengangkatan buatan (artificial lift).

Pompa angguk (sucker rod pump) adalah salah satu pengangkatan buatan

(artificial lift) paling banyak digunakan, 80% diseluruh dunia, atau 2/3 dari semua

sumur di dunia menggunakan pompa angguk ini. Pompa angguk bukan

memproduksi terbesar di dunia, karena produksinya tidak semua besar, karena

dalam pengoperasiannya pompa angguk memiliki banyak masalah yang sering

timbul, diantaranya adalah tidak sesuainya laju produksi yang diinginkan dengan

laju produksi sebenarnya (Hirschfeldt, 2007).

Gambar 2.1 BTPU & SRP (API Recommended Practice 11AR 4th

Edition,

June 2000)

Gambar 2.1 memperlihatkan skematik dari komplesi dengan menggunakan

pompa angguk. Dapat dilihat bahwa terdapat tiga hal pokok dalam elemen pompa

angguk, yaitu bottom hole pump, rod string & pumping unit.

Karena sudah lama dipakai dan dikembangkan, maka SRP mendapat

perhatian yang sangat besar sehingga banyak studi dan teori yang muncul di studi

maupun literatur. Pompa angguk atau sering juga disebut dengan beam pumping

adalah salah satu metode artificial lift yang memanfaatkan gerakan naik-turun dari

plunger untuk mendorong fluida dari reservoir ke permukaan.

2.2 Jenis-Jenis Pompa Angguk

Ada 3 macam SRP yang paling umum:

1. Standar atau Tipe Conventional

Pada tipe ini, samson post menopang walking beam kira-kira pada

bagian tengah, jadi titik pusat putaran tuas di tengah walking beam.

pumping unit tipe ini paling banyak dipakai pada industri

perminyakan dan tersedia dalam bermacam-macam ukuran.

2. Low Torque Unit (Mark II)

Pada tipe ini, samson post menopang walking beam pada bagian

ujung belakang. Jadi titik pusat putaran tuas di ujung walking beam.

Pada ukuran kerangka yang sama biasanya unit ini membutuhkan

horse power yang lebih sedikit dibandingkan dengan conventional

unit. Tipe Mark II ini banyak dipakai untuk sumur-sumur minyak

yang dalam dan berproduksi besar, ukuran yang tersedia tidak

bervariasi banyak, dan yang terbesar sampai mencapai 125 HP

(Martinez, 2015).

3. Air Balance Unit

Pada tipe ini tabung udara yang bertekanan digunakan sebagai

pengganti counter weight dan titik pusat putaran tuas berada di ujung

walking beam. Pumping unit tipe ini lebih kecil dan ringan dari unit

yang lain dan dilengkapi dengan air compressor serta ukuran yang

dibuat terbatas, tetapi ada yang mencapai 150 HP. Beam balanced

termasuk conventional dengan counter balance berupa pemberat tak

berputar di ujung walking beam nya.

2.3 Masalah Pada Pompa Angguk

Pada pengoperasiannya di lapangan, banyak masalah-masalah yang terjadi

pada pompa angguk. Masalah pada pompa angguk, baik itu peralatan permukaan

(surface) ataupun bawah permukaan (subsurface) mengakibatkan tidak

optimalnya kerja dari pompa angguk dalam mengangkat fluida dari reservoir.

Bahkan pada beberapa problem, dapat mengakibatkan pompa angguk stuck atau

tidak dapat bergerak sama sekali. Berikut adalah masalah-masalah yang sering

terjadi pada pompa angguk:

2.3.1 Masalah Pada Komponen Bawah Permukaan (sub-surface)

1. Travelling valve (TV) bocor: Pada waktu up-stroke, travelling valve tidak

menutup rapat dan akibatnya fluida kembali turun ke silinder dibawah

plunger.

2. Standing valve (SV) bocor: Pada waktu downstroke, standing valve tidak

menutup rapat dan akibatnya fluida kembali ke wellbore.

3. Plunger rusak atau aus: Plunger rusak atau aus sehingga fluid yang slip

diantara plunger dan pump barrel menjadi banyak, sebagian minyak turun

melalui celah-celah antara plunger dan tubing ketika plunger bergerak

keatas.

4. Tubing bocor: Jika tubing bocor, maka fluida yang terdapat didalam tubing

akan keluar dan jatuh kembali ke dalam ruangan casing.

5. Gas yang terkurung dalam pump barrel (gas lock): Pada upstroke, fluida

masuk ke pump barrel dimana gas memecah fluida atau gas lebih banyak

jumlahnya dari fluida. Pada downstroke, gas yang berada dibawah plunger

terkompres dan travelling valve tidak terbuka di mana fluida tidak masuk

ke pump barrel karena adanya gas yang terkurung dan tekanan di bawah

plunger tidak sanggup membuka travelling valve.

6. Gas Pound: Ketika pompa bergerak keatas (upstroke) fluida akan mengisi

barrel dan tidak menyentuh bagian bawah plunger, akan terdapat ruangan

kosong dan akan diisi oleh gas/steam ketika pompa kembali bergerak

(downstroke), gas akan terkompresi.

7. Liquid Pounding: adalah kondisi dimana pump barrel tidak terisi penuh

sewaktu pompa upstroke. Ini diakibatkan karena kurang mampunya

support fluida dari reservoir.

8. Plunger Hitting Up atau Hitting Down: Jika pompa tidak diberi jarak

(spacing) yang dengan benar, maka akan terjadi tubrukan ke dasar pompa.

Kondisi ini akan menyebabkan kehilangan beban pada sesaat pada akhir

langkah downstroke.

9. Plunger menabrak standing valve pada waktu downstroke sehingga terjadi

benturan keras, atau dapat juga plunger menabrak barrel pada waktu

upstroke. Jika hal ini dibiarkan dalam waktu yang lama, maka standing

valve dan barrel akan rusak. Pada kondisi ini terjadi suara benturan yang

kuat akibat benturan tersebut.

10. Scale dan Paraffin Deposite: Terbentuknya scale dan paraffin menjadi

masalah utama pada sumur produksi di lapangan. Scale atau endapan

paraffin dapat menyebabkan pompa stuck (macet) karena terjepit scale

atau paraffin. Problem scale dalam sistim air disebabkan adanya

perubahan tekanan, suhu dan pH sehingga terbentuk endapan atau padatan

pada reservoir, lubang sumur maupun pipa alir produksi minyak dan gas

bumi. Paraffin (wax) terbentuk akibat adanya penurunan temperatur

dibawah pour point, sehingga paraffin akan membentuk wax dan

menghambat aliran.

11. Kondisi bent/sticking pump barrel: Pada kondisi ini, tubing melengkung

atau barrel pompa terjepit, beban plunger meningkat pada upstroke karena

tertahan pada bagian lengkungan atau jepitan. Beban kembali normal

ketika plunger berhasil melewati bagian ini. Kejadian sama akan terjadi

pada saat downstroke, hanya saja saat ini beban turun ketika plunger

melewati bagian lengkungan atau jepitan.

12. Sanded Up: Pompa bergerak keatas / upstroke dimana fluida membawa

pasir dan mengisi pump barrel sehingga terjadi penyempitan antara

plunger dan pump barrel yang mana dapat menjadi plunger terjepit dan

tidak dapat bergerak (pump stuck).

13. Pump stuck: Pada kondisi ini pompa tidak dapat lagi bergerak (stuck).

Pada umumnya pump stuck disebabkan oleh pasir/gravel yang terbawa

dari runtuhan formasi sehingga mengisi celah dari plunger atau

temperature sumur yang terlampau tinggi maka terjadi pemuaian pada

plunger dan barrel pump, dimana muai plunger lebih besar dari muai

barrel shingga plunger tidak dapat bergerak bebas (terjepit).

14. Adanya scale atau paraffin.

2.3.2 Masalah Pada Komponen Permukaan (Surface)

1. Pumping unit unbalance: Hal ini dapat diakibatkan oleh gempa dan

turunnya tanah yang mengakibatkan tanah permukaan tumpuan pompa

angguk tidak rata dan berdampak pada miringnya pumping unit. Hal ini

bisa berakibat rusaknya peralatan surface dari pompa karena beban yang

unbalance.

2. Pit-man arm: aus atau kendor.

3. Bearing: Kerusakan terjadi pada bearing akibat sistem pelumasan yang

kurang tepat, kontaminasi dan kelelahan dari material tersebut.

4. Gearbox: Masalah yang sering terjadi pada gearbox adalah ausnya roda

gigi yang terdapat pada gearbox karena kurangnya atau tidak adanya

pelumasan yang terjadi. Kerusakan pada gearbox juga sering terjadi saat

terjadi fluid pound/pump off yang mengakibatkan umurnya lebih pendek

dari umur desain. Hal tersebut mengakibatkan beban yang tidak seimbang

(unbalance) pada pompa angguk dan menyebabkan rusaknya bearing,

roda gigi, dan poros pada gearbox. Semakin besar massa unbalance maka

semakin parah kerusakan yang terjadi pada gearbox dan semakin pendek

umur dari gearbox.

5. Wrist pin: Apabila wrist pin kendor pada saat bekerjanya pompa, maka

akan mengakibatkan lubang crank pin akan membesar dan mengakibatkan

kerusakan pada wrist pin.

6. Motor: Kerusakan pada motor juga terjadi akibat unbalance-nya beban

yang terjadi pada pumping unit

2.4 Optimasi Pompa Angguk

Seiring penurunan produksi dari sumur minyak, diperlukan metode-metode

untuk meningkatkan perolehan minyak. Agar menghasilkan pengangkatan yang

efektif, Sucker rod pump (SRP) harus dioptimasi berdasarkan parameter-

parameter yang bekerja di dalamnya. Setelah berproduksi dalam rentang waktu

yang panjang, data desain awal pada pompa angguk sudah seharusnya

dibandingkan dengan kegiatan produksi di lapangan saat ini. Hal ini bertujuan

untuk mengetahui apakah pompa yang digunakan dapat memberikan laju alir yang

sudah optimal atau belum.

Dalam melakukan optimasi produksi dengan menggukan sucker rod pump,

cara yang dilakukan adalah merancang kembali pompa dengan mengubah

parameter pompa yaitu mencari harga kecepatan pemompaan (N) yang optimum

dan panjang stroke (SL) optimum pompa sehingga didapatkan laju air yang

optimal, dimana tujuan optimasi adalah mengoptimalkan kinerja pompa untuk

mendapatkan laju produksi yang sebesar-besarnya tanpa menimbulkan kerusakan

dan masalah, baik pada sumur maupun pada pompa itu sendiri.

Tujuan pengoptimasian pompa yang akan dilakukan, yaitu untuk:

1. Memberikan hasil desain SRP yang optimum yang menghasilkan

laju alir yang maksimal serta menggunakan daya yang minimum.

2. Memvalidasi data dengan melihat hubungan antara parameter desain

SRP dengan kebutuhan dayanya.

3. Memberikan usulan pedoman optimasi suatu sumur dengan

menggunakan data yang tersedia.

Dalam optimasi produksi sumur sering kali timbul beberapa masalah-

masalah umum di antaranya tekanan reservoir kerap kali berubah yang

berdampak pada ketidaksesuian terhadap kecepatan pompa dan panjang langkah

pompa sehingga produksi tidak sesuai dengan target yang dinginkan. Ketika

kecepatan pompa dan panjang langkah (stroke length) pompa tidak sesuai

terhadap tekanan sumur, porositas, dan permeabilitas reservoir, ke dalam sumur

serta sifat fluida yang mencangkup viskositas fluida yang berdampak akan timbul

masalah di antaranya tubing pecah atau bocor bola-bola pada standing valve dan

travelling valve pecah, penyumbatan kotoran travelling valve dan standing valve

serta terjadi kerusakan pada peralatan rangkain pompa.

Untuk pengoptimasian pompa, hal pertama yang harus dilakukan adalah

pengumpulan data dari pompa tersebut dan analisis dengan dynamometer atau

data dapat dilihat dari dyno card terakhir dari pompa tersebut. Hal ini dilakukan

untuk mengetahui besaran-besaran parameter yang bekerja pada pompa dan

memeriksa kembali apakah ada permasalahan pompa yang menyebabkan pompa

bekerja tidak optimal, baik itu standing atau travelling valve yang bocor, tubing

yang bocor atau karena rod yang putus.

2.5 Interpretasi Dynamometer Card/ Dynograph

Umumnya dynamometer digunakan untuk analisis beban rod. Disini akan

dibicarakan beberapa penggunaan dari dynamometer tersebut. Pada saat ini

dynamometer telah dihubungkan dengan komputer untuk mendapatkan analisis

secara tepat dan praktis.

Dynamometer adalah peralatan untuk mengukur beban dari sucker rod

string dan beban lainnya dan akan memberikan pencatatan continue semua gaya

sepanjang polished rod pada segala waktu dari pumping cycle. Informasi yang

langsung didapat dari dynamometer card adalah beban sebenarnya pada segala

titik cycle pompanya (Marietta, 2005).

Pompa angguk dipengaruhi oleh gaya-gaya seperti:

1. Beban Rangkaian (Rod Load)

2. Beban Fluida (Fluid Load)

3. Gerak Getar Harmonis (Simple Harmonic Motion)

4. Torsi (Torque) dan Gesekan (Friction)

2.5.1 Peralatan utama Dynamometer

1. Load cell

Load cell adalah suatu alat berupa sensor beban yang berisi strain gauge di

dalamnya dan diletakkan atau dipasang carrier bar dengan clamp polished

rod, sehingga benar-benar terjepit. Untuk pemasangannya memerlukan

keahlian khusus dan pengalaman tertentu

2. Position Transducer

Position Transducer adalah suatu alat yang di dalamnya berisi

potensiometer dan beberapa peralatan lainnya berfungsi untuk membantu

load cell dalam mencatat beban rod dari setiap cycle pompa

3. ADC ( Analog Digital Converter)

ADC atau Analog Digital Converter adalah suatu peralatan elektronika yang

merubah sinyal analog dari sensor Load cell dan Position Transducer ke

hardware komputer, kemudian computer dapat membaca dan mencatat

harga-harga beban rod dari tiap cycle pompa.

4. Komputer Portable

Komputer disini sebaiknya menggunakan computer portable sehingga

mudah pengoperasiannya dan pelaksanaannya di lapangan, serta berisi suatu

program analisis untuk pembacaan beban rod dari cycle pompa

5. Peralatan pendukung lainnya

Peralatan lainnya berupa pressure gauge untuk membaca tekanan di kepala

tubing dan di kepala casing, serta temperatur di kepala tubing dan kepala

casing

Gambar 2.2 Peralatan Utama Dynamometer (Chevron O&M certification)

2.5.2 Prinsip Kerja Dynamometer

Penggunaan dynamometer pada pompa angguk diperlihatkan pada gambar

2.3 dan dijelaskan sebagai berikut:

Load cell dipasang diantara polished rod clamp dan carrier bar. Load cell

merupakan sebuah sensor pengukur beban yang merubah satuan berat menjadi

resistansi listrik. Position transducer mempunyai tali senar yang dipasang pada

polished rod dan di dalam Position Transducer terdapat potensiometer yaitu alat

elektronika yang dapat berubah-ubah resistansinya dan dihubungkan dengan tali

senar dan akan memanjang dan memendek sesuai dengan naik-turunnya rod yang

berguna menentukan posisi rod pada perekam di dalam Position.

Dari kedua sensor beban (Load cell) dan Position transducer dikirim ke

perekam atau ADC (Analog to Digital Converter), kemudian dihubungkan dengan

unit computer yang telah berisi program dynamometer dari computer tersebut

dapat dilihat kurva sumbu-x dan sumbu-y, atau kurva load (lbs) terhadap

displacement (inch). Maka kurva tersebut inilah yang dinamakan dynamometer

card atau dynograph, kemudian dynograph ini dapat menentukan kondisi sumur

tersebut (Gitano.2015).

Gambar 2.3 Prinsip kerja dynamometer (Chevron O&M certification)

2.5.3 Bentuk Dynamometer Card

Gambar 2.4 sampai dengan gambar 2.5 memperlihatkan perkembangan

teoritis dari suatu dynamometer dimana pada sumbu horizontal diberikan

displacement rod dan sumbu vertical digambarkan bebannya(Lindh, 2015).

(a) (b)

Gambar 2.4 Gross displacement pompa: a. tubing yang dengan anchored,

b. tubing tanpa anchored (Chevron O&M certification)

Pada gambar di bawah ini menunjukkan pembacaan kartu dynograph

dimana kondisi pompa mengalami masalah pada travelling valve. Kondisi ini juga

dapat menggambarkan slippage pada plunger. Hal ini menyebabkan pengambilan

cairan tertunda dari A ke B dan terlalu cepat mengalirnya cairan dari C ke D.

(a) (b)

Gambar 2.5 Traveling Valve Bocor (a) tubing anchored, (b) Tubing tanpa

anchored (Chevron O&M certification)

Sedangkan pada gambar 4.5 kartu dyno menunjukkan bahwa ada masalah

kebocoran pada standing valve. Kebocoran pada standing valve menyebabkan

pengambilan cairan terlalu cepat dari A ke B, dan tertundanya pengaliran cairan

dari C ke D.

(a) (b)

Gambar 2.6 Standing valve bocor (Chevron O&M certification)

Pada sumur produksi, tidak selamanya bekerja efektif 100%. Hal ini

disebabkan banyak faktor yang mempengaruhi pada waktu pemompaan. Ini yang

dinamakan dengan istilah fluid pound atau pump off. Sumur produksi yang masih

bekerja 60-80% masih dalam kategori efektif, tetapi apabila dibawah index

tersebut, maka sumur sudah dikatakan tidak efektif lagi. Bahkan ada fluid pound

yang parah yang berproduksi hanya dibawah 25% saja.

(a) (b)

Gambar 2.7 Fluid pound (a) anchored tubing, (b) unanchored tubing (Chevron

O&M certification)

Ada juga kondisi yang dinamakan Gas pound. Ketika pompa bergerak ke

atas (upstroke) fluida akan mengisi barrel dan tidak menyentuh bagian bawah

plunger, akan terdapat ruangan kosong dan akan diisi oleh gas/steam ketika

pompa kembali bergerak (downstroke), gas akan terkompresi.

(a) (b)

Gambar 2.8 Gas Pound (a) tubing anchored, (b)unanchored tubing

(Chevron O&M certification)

Jika pompa tidak diberi jarak (spacing) yang dengan benar, maka akan

terjadi tubrukan ke dasar pompa. Kondisi ini akan menyebabkan kehilangan beban

pada sesaat pada akhir langkah downstroke.

(a) (b)

Gambar 2.9 (a) Pompa membentur standing valve pada saat downstroke & (b)

pompa membentur pada saat upstroke (Chevron O&M certification)

Gambar 2.10 Pompa mengalami fatigue (Chevron O&M certification)

Gambar 2.11 Traveling Valve tidak menutup dengan baik(Chevron O&M

certification)

Gambar 2.12 Tubing anchore tidak berfungsi(Chevron O&M certification)

Gambar-gambar di atas adalah beberapa jenis kartu dyno test, dan ada dua

kondisi spesial yaitu kondisi gas locked pump dan flumping well.

Gas locked pump adalah keadaan dimana kedua valve dalam kondisi

tertutup disebabkan tekanan statik tubing (Pt) lebih besar dari tekanan discharge

pompa (Pd) dan juga lebih besar dari tekanan intake pompa (Pint). Pada umunya

rasio kompresi pada pompa sucker rod kecil sekali, akibatnya tidak ada valve

yang terbuka sampai clearance space antara valve pengisian dengan kebocoran

cairan melalui plunger, atau fluid level dinaikkan sehingga rasio kompresi menjadi

lebih kecil agar gas dari pompa masuk ke tubing.

Gambar 2.13 Gas Locked Pump (Chevron O&M certification)

Flumping well adalah keadaan dimana kedua valve dalam kondisi terbuka

karena tekanan statik tubing (Pt) lebih kecil dari tekanan discharge pompa (Pd)

dan juga lebih kecil dari tekanan intake pompa (Pint), atau kondisi ini juga dapat

berarti bahwa rod lepas (putus). Tetapi dengan memeriksa valve ini dapat

didiagnosa dengan cepat.

Gambar 2.14 Flumping well (not Pumping) (Chevron O&M certification)

Karena sucker rod tidak benar-benar padat atau tidak flexible, maka akan

ada time lag atau keterlambatan pada beban yang ditransfer dari plunger pompa

ke polished rod. Hal ini mempengaruhi gambar dynamometer adalah vibrasi, efek

dinamik, friksi, aksi gerak pompa, Jika semuanya ini effisiensinya mencapai

100% maka bisa dihasilkan gambar 2.7.

Pada titik A permulaan upstroke, travelling valve akan menutup dan dari A

ke B beban akan ditransfer ke rod. Dari B ke C beban konstan dan C adalah

puncak upstroke pada saat mana travelling valve terbuka dan standing valve

menutup D sehingga beban akan ditahan oleh tubing. Lalu pada akhir downstroke

sampai kembali ke A, maka travelling valve akan menutup dan beban ditahan

kembali oleh rod tersebut.

Walaupun material sucker rod adalah baja, tetapi masih mempunyai tingkat

elastisitas walaupun kecil (modulus young tinggi), maka akan terjadi stretch

(perpanjangan) kalau terjadi pembebanan dan mengkerut kalau beban hilang,

Gambar 4.3 (b) juga dapat menggambarkan suatu card dimana rod-nya elastik.

Perubahan yang terlambat dikarenakan rod memanjang (stretch) dan mengkerut

(contraction), Card ini masih termasuk “ideal” dan tidak akan didapat di

lapangan.

Pada keadaan sebenarnya, efek dinamika akan mempunyai efek besar pada

bentuk card tersebut. Sebagian karena time lag tersebut dan transmisi impulse dari

plunger ke polished rod. Juga gerakan polished rod akan bergerak sebagian waktu

downstroke sebelum travelling valve terbuka dan sebagian upstroke sebelum

travelling valve tertutup. Vibrasi alamiah rod juga berpengaruh.

2.5.4 Optimasi Motor Penggerak (Prime Mover) Pada Sucker rod pump

Untuk pengoperasian komponen pompa angguk yang ada di permukaan dan

dibawah permukaan, dibutuhkan daya penggerak. Salah satu tantangan terbesar

dalam pengoptimasian pompa angguk adalah menghasilkan desain dengan

kenaikan laju alir yang optimal dengan kebutuhan daya yang tidak terlalu besar,

sehingga optimasi akan memberikan nilai yang ekonomis terkhusus pada motor

penggerak yang digunakan.

Optimasi juga dapat dilakukan dengan mengubah parameter pada pompa

untuk mengurangi dan mengoptimalkan daya motor tanpa mengurangi produksi

minyak yang dihasilkan perharinya. (Chevron O&M certification)

Dalam hubungannya dengan pedoman optimasi pompa angguk, dibutuhkan

suatu hubungan dan pengelompokan yang jelas atas sumur-sumur yang

berproduksi menggunakan pompa angguk agar dapat menghasilkan penjelasan

yang cepat dan jelas mengenai keadaan suatu sumur berdasarkan laju alir dan

kebutuhan dayanya. Sehingga bila suatu saat data sumur ditambah, maka dari

pengelompokan ini dapat menghasilkan justifikasi optimasi yang dapat

dipertanggung jawabkan.

Desain kebutuhan daya didasarkan pada parameter yang telah dipilih dan

dihitung pada desain SRP. Parameter desain SRP yang menjadi input pada desain

kebutuhan daya antara lain: diameter tubing, diameter plunger, panjang dan

diameter rod, panjang stroke, dan kecepatan pemompaannya. Kondisi baik

sebelum maupun sesudah optimasi desain SRP dihitung dayanya untuk kemudian

dilakukan perbandingan. Hasil yang diharapkan dari perhitungan kebutuhan daya

adalah hasil yang tidak terlalu jauh perbedaannya antara sebelum dan sesudah

optimasi. Apabila terjadi penurunan daya, makan akan semakin baik.

Tujuan bagian ini adalah untuk memvalidasi data dengan membuktikan

hasil yang diapatkan sesuai dengan teori mengenai SRP. Fokus parameter yang

akan dicari hubungannya dengan kebutuhan daya adalah: ukuran tubing, panjang

stroke dan kecepatan pemompaan. Hubungan akan diidentifikasi dengan

melakukan perbandingan antara perubahan yang terjadi pada parameter sebelum

dan sesudah optimasi dengan rata-rata perubahan kebutuhan daya.

Tujuan akhirnya adalah untuk memberikan usulan optimasi pada suatu

sumur dengan menggunakan data berupa laju alir dan kebutuhan daya.

2.5.5 Pola Perubahan Ukuran Tubing Pump

Untuk menghasilkan pengangkatan yang lebih besar, umumnya digunakan

ukuran tubing pump yang lebih besar pula. Tapi kondisi ini hanya digunakan

apabila kondisi sumur mengalami peningkatan laju alir (fluid over the pumping),

maka penggunaan ukuran pompa yang lebih besar akan dibutuhkan. Tetapi

apabila kondisi sumur mengalami laju alir yang kecil, mengganti ukuran pompa

ke ukuran yang lebih kecil dapat menjadi opsi untuk mengoptimalkan daya yang

digunakan. Tapi kendalanya adalah, apabila opsi yang dipilih adalah dengan

mengganti ukuran pompa, biaya yang digunakan cukup besar. Oleh karena itu,

sangat jarang sekali ukuran pompa diperkecil untuk pengoptimasian daya, kecuali

kalau pompa sudah stuck atau rusak, perbaikan bisa sekaligus untuk mengganti

ukuran pompa. Hal ini dapat memperkecil biayanya. (Chevron O&M certification)

Dari berbagai kenaikan ataupun penurunan ukuran pompa diharapkan dapat

diidentifikasi suatu pola perubahan dalam hubungannya dengan perubahan

kebutuhan daya. Semakin besar perubahan diameter tubing pompa maka daya

yang dibutuhkan semakin besar pula, sebaliknya bila tubing pompa yang

digunakan lebih kecil maka daya yang dibutuhkan semakin menurun.

2.5.6 Pola Perubahan Panjang Langkah / Stroke Length

Klasifikasi perubahan panjang stroke dilakukan dengan menghitung selisih

antara panjang stroke sebelum dan sesudah optimasi. Biasanya pada pumping unit

sudah terdapat dua sampai lima pilihan stroke length yang terdapat pada crank

pompa. Misalnya untuk panjang langkah maksimum 240 Inch, middle 210, dan

minimum 180 inch, pompa dengan langkah maksimal 100 inch, middle 86 dan

minimumnya 72 inch, dan banyak lagi.

Semakin besar kenaikan perubahan panjang stroke, maka kebutuhan daya

akan semakin besar. Hal ini sesuai dengan logika dasar desain yang menyatakan

bahwa semakin besar parameter stroke length maka semakin besar kebutuhan

daya, sesuai dengan prinsip mechanical yaitu bahwa torsi akan semakin besar.

Torsi besar akan mengakibatkan kebutuhan daya yang meningkat.

2.5.7 Pola perubahan Kecepatan Pemompaan / Stroke Per Minute

Parameter terakhir yang diidentifikasi adalah kecepatan pemompaan. Untuk

ROMEO field, biasanya kecepatan pemompaan adalah 12, 10 dan 8 SPM (stroke

per minute). Pola yang ditunjukkan pada dasarnya tidak berbeda dengan dua

parameter sebelumnya, yaitu semakin besar kecepatan pemompaan maka

kebutuhan daya akan semakin besar. (Chevron O&M certification).

2.6 Fasilitas Automatic Well Test

Automatic Well Test (AWT) adalah sebuah fasilitas yang berfungsi untuk

mengukur produksi dari sebuah sumur dengan durasi test selama 3 jam. Setelah

fluid ditampung dalam sebuah gauging vessel selama 3 jam atau ketika level

mencapai posisi pump on, maka fluida yang berada di dalam gauging vessel akan

dipompakan ke production header. Selama proses pemompaan, dilakukan

pengukuran oleh sebuah alat flowmeter yang terpasang pada discharge line pompa

AWT. Dari pegukuran ini akan diperoleh data total fluid, water cut dan total oil.

Untuk mendapatkan jumlah produksi 24 jam, maka hasil test tersebut dikali 8.

(Chevron O&M Certification)

Gambar 2.15 Automatic Well Test (Chevron O&M Certification)

2.6.1 Pengaruh Pressure dan Temperature terhadap hasil Well Test

Pressure dan temperature fluid yang mengalir dari sumur sangat

berpengaruh terhadap hasil well test. Fluid dialirkan oleh pompa dari sumur

menuju well test facility melalui tubing production dengan ukuran 3”, tubing ini

biasa disebut dengan production invidual line. Jarak antara sumur terhadap

fasilitas cukup bervariasi, antara 1-3 km. Didalam fasilitas AWT, individual line

ini memiliki 2 jalur yang diatur secara otomatis oleh on-off valve. 1 valve disebut

production valve akan mengarahkan fluid ke dalam sebuah manifold pipe header

dengan ukuran 12”, semua well yang tidak sedang dalam proses well test akan

mengalirkan fluid-nya ke dalam manifold pipe header 12” ini dan selanjutnya

akan masuk ke pipe header dengan ukuran 24 inch di luar test station. Pipe

header 24” ini akan mengalirkan minyak langsung ke Central Gathering Station.

Kemudian 1 valve lainnya, disebut test valve, akan mengarahkan fluid ke gauging

facility untuk aktifitas well test.

Pada inlet gauging vessel tersedia sebuah back pressure control valve yang

berfungsi untuk mem-build up pressure pada inlet gauging vessel agar sama

dengan pressure header 12”, sehingga banyaknya fluid yang masuk ke gauging

vessel dari sebuah sumur akan sama dengan banyak nya fluid yang masuk ke

manifold header, karena hambatan pressure yang diterima sudah disamakan oleh

back pressure control valve.

Untuk 3 sumur yang dibahas pada tugas akhir ini, pressure pada pipe header

di test station berkisar 60-85 psi. Artinya pressure pada sumur harus melebihi

pressure manifold header untuk bisa membuka check valve dan mengalirkan fluid

ke dalam pipe header 12”. Jika sucker rod pump tidak bisa melebihi pressure

pada manifold header, maka sumur tersebut berada dalam status not pumping.

Selama proses produksi berlangsung, faktor pressure dan temperature fluid

akan berpengaruh terhadap jumlah fluid yang bisa masuk ke dalam pipe header

maupun gauging vessel. Pressure dan temperature dapat dipengaruhi oleh cuaca.

Jika dalam kondisi hujan, maka temperature fluid pada individual line dapat turun

secara drastis, penurun temperature akan menyebabkan naiknya viskositas fluid.

Kenaikkan viskositas fluid akan berbanding lurus dengan kenaikan pressure pada

individual line tersebut. Akibatnya jumlah fluid yang masuk kedalam gauging

vessel bisa lebih sedikit dibanding pada saat cuaca normal.

Selain pengaruh cuaca, pressure tubing juga dapat dipengaruhi oleh faktor

lain, seperti terjadinya scaling yang menyebabkan mengecilnya inside diameter

tubing atau permasalahan lainnya.

Oleh karena faktor-faktor di atas, data AWT yang analisis biasanya adalah

rata-rata dari 3-5 test terakhir.

2.7 Perhitungan Gross & Net Displacement Sucker Rod Pump secara

Volumetric

Gross & Net Displacement pompa dapat dihitung dengan rumus berikut ini:

Gross displacement: ( ) ................................... (1)

Net displacement:

………………………… (2)

Keterangan:

K =0,116609, konstanta volumetric convertion.

Pump size = ukuran tubing pump

SL = Stroke Length dalam satuan inch

SPM = Stroke per minute.