31
Electric Submersible Pump Electric Submersible Pump Pompa submersible merupakan pompa Pompa submersible merupakan pompa jenis sentrifugal yang diciptakan oleh jenis sentrifugal yang diciptakan oleh seorang sarjana kelahiran seorang sarjana kelahiran Rusia Rusia bernama bernama Prof. Armais Arutonuff Prof. Armais Arutonuff . Pada . Pada saat itu pompa ini digunakan untuk saat itu pompa ini digunakan untuk memompa air di tambang-tambang pada memompa air di tambang-tambang pada Perang Dunia I. Perang Dunia I. Perkembangan selanjutnya memungkinkan Perkembangan selanjutnya memungkinkan untuk digunakan pada sumur-sumur untuk digunakan pada sumur-sumur minyak yang dalam dan dapat memberikan minyak yang dalam dan dapat memberikan laju produksi yang besar laju produksi yang besar

520 - Submersible Pump & Sucker Rod

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: 520 - Submersible Pump & Sucker Rod

Electric Submersible PumpElectric Submersible Pump

Pompa submersible merupakan pompa Pompa submersible merupakan pompa jenis sentrifugal yang diciptakan oleh jenis sentrifugal yang diciptakan oleh seorang sarjana kelahiran seorang sarjana kelahiran RusiaRusia bernama bernama Prof. Armais ArutonuffProf. Armais Arutonuff. Pada saat itu . Pada saat itu pompa ini digunakan untuk memompa air pompa ini digunakan untuk memompa air di tambang-tambang pada Perang Dunia I.di tambang-tambang pada Perang Dunia I.

Perkembangan selanjutnya Perkembangan selanjutnya memungkinkan untuk digunakan pada memungkinkan untuk digunakan pada sumur-sumur minyak yang dalam dan sumur-sumur minyak yang dalam dan dapat memberikan laju produksi yang dapat memberikan laju produksi yang besarbesar

Page 2: 520 - Submersible Pump & Sucker Rod

Electric Submercible Electric Submercible PumpPump

Page 3: 520 - Submersible Pump & Sucker Rod

Karakteristik Kinerja Pompa Benam Karakteristik Kinerja Pompa Benam ListrikListrik

Motor listrik berputar pada kecepatan relatif Motor listrik berputar pada kecepatan relatif konstan, memutar pompa (impeller) melewati konstan, memutar pompa (impeller) melewati poros (shaft) yang disambungkan dengan bagian poros (shaft) yang disambungkan dengan bagian protector. Power disalurkan ke peralatan bawah protector. Power disalurkan ke peralatan bawah permukaan melalui kabel listrik konduktor yang permukaan melalui kabel listrik konduktor yang di klem pada tubing. Cairan memasuki pompa di klem pada tubing. Cairan memasuki pompa pada bagian intake dan dilepas ke tubing ketika pada bagian intake dan dilepas ke tubing ketika pompa sedang beroperasi.pompa sedang beroperasi.

Kelakukan pompa berada pada harga effisiensi Kelakukan pompa berada pada harga effisiensi tertinggi apabila hanya cairan yang terproduksi. tertinggi apabila hanya cairan yang terproduksi. Tingginya volume gas bebas menyebabkan Tingginya volume gas bebas menyebabkan operasi pompa tidak effisien.operasi pompa tidak effisien.

Page 4: 520 - Submersible Pump & Sucker Rod

Kurva Kelakuan Pompa Benam Kurva Kelakuan Pompa Benam Listrik (Pump Performance Listrik (Pump Performance Curve).Curve). Beberapa kinerja dari berbagai pompa Beberapa kinerja dari berbagai pompa

dihadirkan dalam bentuk katalog yang dihadirkan dalam bentuk katalog yang diterbitkan oleh produsen. diterbitkan oleh produsen.

Kurva kinerja dari suatu pompa benam listrik Kurva kinerja dari suatu pompa benam listrik menampilkan hubungan antara : Head menampilkan hubungan antara : Head capacity, Rate capacity, Horse power dan capacity, Rate capacity, Horse power dan Effisiensi pompa yang disebut dengan “Pump Effisiensi pompa yang disebut dengan “Pump Performance Curve”.Performance Curve”.

Kapasitas berkaitan dengan dengan volume, Kapasitas berkaitan dengan dengan volume, laju alir cairan yang diproduksikan, termasuk laju alir cairan yang diproduksikan, termasuk juga gas bebas atau gas yang terlarut dalam juga gas bebas atau gas yang terlarut dalam minyak.minyak.

Page 5: 520 - Submersible Pump & Sucker Rod

Pump Performance CurvePump Performance Curve

Page 6: 520 - Submersible Pump & Sucker Rod

Pemilihan Ukuran dan Tipe Pemilihan Ukuran dan Tipe PompaPompa Pada umumnya pemilihan tipe pompa Pada umumnya pemilihan tipe pompa

didasarkan pada besarnya rate produksi yang didasarkan pada besarnya rate produksi yang diharapkan pada head pengangkatan yang diharapkan pada head pengangkatan yang sesuai dan ukuran casing (check clearances) sesuai dan ukuran casing (check clearances) yang digunakan.yang digunakan.

Terproduksinya gas bersama-sama dengan Terproduksinya gas bersama-sama dengan cairan memberikan pengaruh dalam pemilihan cairan memberikan pengaruh dalam pemilihan pompa, karena sifat kompresibilitas gas yang pompa, karena sifat kompresibilitas gas yang tinggi, menyebabkan perbedaan volume fluida tinggi, menyebabkan perbedaan volume fluida yang cukup besar antara intake pompa dan yang cukup besar antara intake pompa dan discharge pompa. Hal ini akan mempengaruhi discharge pompa. Hal ini akan mempengaruhi effisiensi pompa benam listrik itu sendiri.effisiensi pompa benam listrik itu sendiri.

Page 7: 520 - Submersible Pump & Sucker Rod

Perkiraan Pump Setting Perkiraan Pump Setting Depth.Depth. Suatu batasan umum untuk menentukan Suatu batasan umum untuk menentukan

letak kedalaman pompa dalam suatu letak kedalaman pompa dalam suatu sumur adalah bahwa pompa harus sumur adalah bahwa pompa harus ditenggelamkan didalam fluida sumur.ditenggelamkan didalam fluida sumur.

Sebelum perhitungan perkiraan Pump Sebelum perhitungan perkiraan Pump Setting Depth dilakukan, terlebih dahulu Setting Depth dilakukan, terlebih dahulu diketahui parameter yang diketahui parameter yang menentukannya, yaitu static fluid level menentukannya, yaitu static fluid level (SFL) dan working fluid level (WFL)(SFL) dan working fluid level (WFL)

Page 8: 520 - Submersible Pump & Sucker Rod

Perkiraan Pump Setting Perkiraan Pump Setting Depth.Depth. Jika sumur menggunakan packer, maka penentuan SFL dan WFL dilakukan dengan pendekatan :Jika sumur menggunakan packer, maka penentuan SFL dan WFL dilakukan dengan pendekatan :

A. Static Fluid Level (SFL, ft)A. Static Fluid Level (SFL, ft)

B. Working Fluid Level / Operating Fluid B. Working Fluid Level / Operating Fluid Level (WFL, ft).Level (WFL, ft).

., feetGfPc

GfPsDSFL perfmid

., feetGfPc

GfPwfDWFL perfmid

Page 9: 520 - Submersible Pump & Sucker Rod

Perkiraan Pump Setting Depth.Perkiraan Pump Setting Depth.

Pump Setting Depth MinimumPump Setting Depth Minimum

.,min feetGfPc

GfPbWFLPSD

Pump Setting Depth Maksimum

.,max feetGfPc

GfPbDPSD

Page 10: 520 - Submersible Pump & Sucker Rod

Berbagai Posisi Pompa Pada Berbagai Posisi Pompa Pada Kedalaman SumurKedalaman Sumur

Page 11: 520 - Submersible Pump & Sucker Rod

Pump Setting Depth Optimum.Pump Setting Depth Optimum.

Untuk casing head tertutupUntuk casing head tertutup

f

cOpt G

PPIPWFLD

Untuk casing head terbuka

f

atmOpt G

PPIPWFLD

Page 12: 520 - Submersible Pump & Sucker Rod

Evaluasi Unit Pompa Benam Evaluasi Unit Pompa Benam ListrikListrik

1.Penentuan Spesific Gravity Fluida Campuran. 1.Penentuan Spesific Gravity Fluida Campuran.

1. Water Phase Sp. Gr. 1. Water Phase Sp. Gr. = Water Cut x SGw = Water Cut x SGw2. Oil Phase Sp. Gr.2. Oil Phase Sp. Gr. = Oil Cut x SGo = Oil Cut x SGo3. Sp. Gr. Fluida Campuran = Water Phase Sp. Gr. + Oil Phase Sp. Gr.3. Sp. Gr. Fluida Campuran = Water Phase Sp. Gr. + Oil Phase Sp. Gr.4. Gradient Fluida (SGf)4. Gradient Fluida (SGf) = Sp. Gr. Fluida Campuran x 0.433 psi/ft = Sp. Gr. Fluida Campuran x 0.433 psi/ft

2. Penentuan Pump Intake Pressure (PIP).2. Penentuan Pump Intake Pressure (PIP).

1. Perbedaan Kedalaman = Mid Perforasi – Pump Setting Depth 1. Perbedaan Kedalaman = Mid Perforasi – Pump Setting Depth (TVD)(TVD)

2. Perbedaan Tekanan2. Perbedaan Tekanan = Perbedaan Kedalaman x SGf= Perbedaan Kedalaman x SGf3. Pump Intake Pressure (PIP) = Pwf - Perbedaan Tekanan3. Pump Intake Pressure (PIP) = Pwf - Perbedaan Tekanan

Page 13: 520 - Submersible Pump & Sucker Rod

3. Penentuan Total Dynamic Head 3. Penentuan Total Dynamic Head (TDH(TDH

Menentukan Fluid Over Pump (FOP).Menentukan Fluid Over Pump (FOP).

Fluid Over Pump (FOP)=Fluid Over Pump (FOP)=

Menentukan Vertical Lift (HD).Menentukan Vertical Lift (HD).Vertical Lift (HD)Vertical Lift (HD) = Pump Setting Depth (TVD) = Pump Setting Depth (TVD) - FOP- FOP

CampuranGrSppsiftxpsiPIP

../31.2)(

Page 14: 520 - Submersible Pump & Sucker Rod

Menentukan Tubing Friction Loss (HF).Menentukan Tubing Friction Loss (HF).Friction Loss (F) dengan volume total fluida Friction Loss (F) dengan volume total fluida (Vt) dapat diperoleh dari Gambar 3.2. atau (Vt) dapat diperoleh dari Gambar 3.2. atau dengan menggunakan persamaan :dengan menggunakan persamaan :

8655.4

85.185.1

3.34100083.2

ID

QtCFt

Tubing Friction Loss (HF) = Friction Loss (Ft) x PSD (MD)

Page 15: 520 - Submersible Pump & Sucker Rod

Menentukan Tubing Head (HT).Menentukan Tubing Head (HT).

Tubing Head (HT) = Tubing Head (HT) =

Menentukan Total Dynamic Head (TDH).

Total Dynamic Head (TDH) = HD + HF Total Dynamic Head (TDH) = HD + HF + HT+ HT

CampuranGrSppsiftxpsiessureTubing

../31.2)(Pr

Page 16: 520 - Submersible Pump & Sucker Rod

Sucker RodSucker Rod Kecepatan produksi Kecepatan produksi

rendah dan menengah.rendah dan menengah. Produktivitas yang Produktivitas yang

rendah.rendah. Tekanan dasar lubang Tekanan dasar lubang

sumur (BHP) yang sumur (BHP) yang rendah.rendah.

Perbandigan Perbandigan gas‑minyak (GOR) gas‑minyak (GOR) yang rendah yang rendah

Page 17: 520 - Submersible Pump & Sucker Rod

Konstruksi dan PeralatanKonstruksi dan Peralatan

Page 18: 520 - Submersible Pump & Sucker Rod
Page 19: 520 - Submersible Pump & Sucker Rod

Perhitungan Perhitungan Perencanaan Pompa Perencanaan Pompa

Sucker RodSucker RodPerencanaan Pompa Perencanaan Pompa Sucker RodSucker Rod meliputi perhitungan :meliputi perhitungan : Beban PercepatanBeban Percepatan Panjang Langkah Panjang Langkah Plunger EfektifPlunger Efektif Beban Beban Polished RodPolished Rod Pump DisplacementPump Displacement dan dan

Efisiensi Volumetris Efisiensi Volumetris

Page 20: 520 - Submersible Pump & Sucker Rod

Perhitungan Beban Perhitungan Beban Percepatan Percepatan

Apabila Apabila rod stringrod string digantungkan pada digantungkan pada polished rodpolished rod atau atau bergerak naik turun dengan kecepatan konstan maka gaya bergerak naik turun dengan kecepatan konstan maka gaya yang bekerja pada yang bekerja pada polished rodpolished rod adalah berat dari adalah berat dari rod stringrod string (Wr). Dalam hal ini (Wr). Dalam hal ini rod stringrod string mengalami percepatan, maka mengalami percepatan, maka polished rodpolished rod akan mengalami beban tambahan , yaitu beban akan mengalami beban tambahan , yaitu beban percepatan sebesar :percepatan sebesar : (Wr/g).a(Wr/g).aFaktor percepatan atau faktor bobot mati Faktor percepatan atau faktor bobot mati rod stringrod string adalah: adalah: = a / g , = a / g , Dengan memperhitungkan panjang langkah Dengan memperhitungkan panjang langkah Polished RodPolished Rod dan dan kecepatan pemompaan dalam kecepatan pemompaan dalam stroke per minutestroke per minute, maka faktor , maka faktor kecepatan menjadi:kecepatan menjadi:

inchSN ,70500

2

Page 21: 520 - Submersible Pump & Sucker Rod

Perhitungan Panjang Perhitungan Panjang Langkah Plunger Langkah Plunger

Efektif Efektif Panjang Panjang Plunger Over travelPlunger Over travel untuk untuk untappered roduntappered rod stringstring : :

Panjang Panjang Plunger Over travel Plunger Over travel untuk untuk tappered rod stringtappered rod string : :

inchELep ,..8,40 2

inchELep ,..8,32 2

Page 22: 520 - Submersible Pump & Sucker Rod

Perhitungan Perpanjangan Perhitungan Perpanjangan Rod dan Perpanjangan Rod dan Perpanjangan

Tubing Tubing Perpanjangan Rod (er) :Perpanjangan Rod (er) :

Perpanjangan Tubing (et) :Perpanjangan Tubing (et) :

inchArE

LApDGer ,.

....20,5

inchAtE

LApDGet ,.

....20,5

Page 23: 520 - Submersible Pump & Sucker Rod

DATA PLUNGER POMPADATA PLUNGER POMPADiameter

(inch) Luas, Ap (inch2)

Konstanta Pompa (Bbl/D/inch/SPM)

1 0.785 0.117 11/16 0.880 0.132 11/4 1.227 0.182 11/2 1.767 0.262 13/4 2.405 0.357

2 3.142 0.466 21/4 3.976 0.590 21/2 4.909 0.728 23/4 5.940 0.881 33/4 11.045 1.640 43/4 17.721 2.630

Page 24: 520 - Submersible Pump & Sucker Rod

Tappered Rod StringTappered Rod StringUkuran String (inch Harga R Sebagai Fungsi Ap

5/8 - 3/4 R1= 0.759 – 0. 0896 Ap R2 = 0.241 + 0.0896 Ap

3/4 - 7/8 R1= 0.786 – 0. 0566 Ap R2 = 0.214 + 0.0566 Ap

7/8 - 1 R1= 0.814 – 0. 0375 Ap R2 = 0.186 + 0.0375 Ap

5/8- 3/4 – 7/8 R1= 0.627 – 0.1393 Ap R2 = 0.199 + 0.0737 Ap R3 = 0.155 – 0.0655 Ap

3/4 - 7/8 - 1 R1= 0.644 – 0. 0894 Ap R2 = 0.181 + 0.0478 Ap R3 = 0.155 – 0.0146 Ap

3/4 - 7/8- 1 – 11/8 R1= 0.582 – 0.1110 Ap R2 = 0.158 + 0.0421 Ap R3= 0.1.37 – 0.0366 Ap R4= 0.123 + 0.0325 Ap

Page 25: 520 - Submersible Pump & Sucker Rod

Effektif Plunger Stroke Effektif Plunger Stroke (Sp)(Sp) Efektif Plunger Stroke Merupakan Efektif Plunger Stroke Merupakan

Polish rod Stroke (S) ditambah Polish rod Stroke (S) ditambah Plunger Over Travel dikurangi Plunger Over Travel dikurangi dengan Rod dan Tubing Strecthdengan Rod dan Tubing Strecth

Sp = S + ep – (et + er)Sp = S + ep – (et + er)

Page 26: 520 - Submersible Pump & Sucker Rod

Pump Displacement Pump Displacement dan Efisiensi dan Efisiensi VolumetrisVolumetris

Secara teoritis pump displacement Secara teoritis pump displacement (volume pemompaan) dapat dihitung (volume pemompaan) dapat dihitung dengan menggunakan dengan menggunakan effective plunger effective plunger strokestroke, yaitu :, yaitu :

V = 0,1484.Ap.Sp.N, bbl/day V = 0,1484.Ap.Sp.N, bbl/day

Untuk Efisiensi Volumetris :Untuk Efisiensi Volumetris :%100x

vqEv

Page 27: 520 - Submersible Pump & Sucker Rod

Contoh Perhitungan Effisiensi Contoh Perhitungan Effisiensi Volumetris Pompa Sucker RodVolumetris Pompa Sucker Rod

Data ProduksiData ProduksiLaju Produksi TotalLaju Produksi Total = 307.58 BPD= 307.58 BPDSFLSFL = 2102 ft= 2102 ftDFLDFL = 2198 ft= 2198 ftMid Perforasi (H)Mid Perforasi (H) = 2370 ft= 2370 ftKadar AirKadar Air = 62 %= 62 %

Data PompaData PompaKedalaman Pompa(L)Kedalaman Pompa(L) = 2370 ft= 2370 ftPanjang Langkah (S)Panjang Langkah (S) = 100 inch= 100 inchKec.Pompa (N)Kec.Pompa (N) = 9 spm= 9 spmPlunger Diameter , dPlunger Diameter , d = 2 ¾ inch= 2 ¾ inchDiameter TubingDiameter Tubing = 3.5 inch= 3.5 inchSucker RodSucker Rod = 3/4 dan 7/8 inc= 3/4 dan 7/8 inc

Page 28: 520 - Submersible Pump & Sucker Rod

Perhitungan Effisiensi Perhitungan Effisiensi VolumetrisVolumetris

1.1.Menentukan Faktor PercepatanMenentukan Faktor Percepatan = S N= S N22/70500/70500= 100 x 9^2/70500= 100 x 9^2/70500= 0.115 inch= 0.115 inch

2.2.Diameter Plunger 2 ¾, tabel plunger dataDiameter Plunger 2 ¾, tabel plunger dataApAp = 5.94 inch= 5.94 inch22, K = 0.881 bpd/inch/spm, K = 0.881 bpd/inch/spm

3.Diameter Rod3.Diameter RodAr ¾ = 0.447 incAr ¾ = 0.447 inc M ¾ = 1.63 lbM ¾ = 1.63 lbAr Ar 7/87/8 = 0.601 inc = 0.601 inc M M 7/87/8 = 2.22 lb = 2.22 lb

Page 29: 520 - Submersible Pump & Sucker Rod

4.4. Menentukan Plunger Menentukan Plunger Over TravelOver Travel

inchELep ,..8,32 2

ep = 32.8 x (2370)2 x 0.115/3.107

= 0.706 inc5. Menghitung Perpanjangan Tubinginch

ArELApDGet ,

.....20,5

et = 520 x 0.957 x 2198 x 5.94 x 2370/3.107 x 2.59

= 1.983 inch

Page 30: 520 - Submersible Pump & Sucker Rod

6.6. Menentukan Perpanjangan RodMenentukan Perpanjangan Rod

inchAL

ALx

ArEApDGer ,

.....20,5

2

2

1

1

inchxxx

xxxer ,601.0

1300477.0

10501030

94.52198.957.020.57

er = 9.775 inch7. Menentukan effective plunger

StrokeSp = S + ep – et – erSp = 100 + 0.706 – 1.983 – 9.775Sp = 88.948 inch

8. Menentukan Pump DisplacemenV = K x Sp X N = 0.881 x 88.948 x 9V = 705. 269 bpd

Page 31: 520 - Submersible Pump & Sucker Rod