03-2 Pompa Angguk.pdf

TEKNIK PRODUKSI JUDUL : POMPA ANGGUK

SUB JUDUL : Perencanaan Dan Analisa Ulah Sumur

NO : TP.03.02 Halaman : 1 / 63 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003

Pompa Angguk TROUBLESHOOTI TI NG PERENCANAAN DAN TROUBLESHOO SUMUR POMPA ANGGUK SUMUR

1. TUJUAN

! Menentukan kemungkinan adanya kerusakan atau kekurangan sistim pemompaan dan saran penanggulangannya, sehingga diperoleh efisiensi maksimum.

! Memilih parameter desain pompa angguk, konfigurasi, kedalaman penempatan, diameter, panjang langkah, kecepatan pompa, ukuran batang isap, beban counterbalance dan counterbalance dan daya kuda, sesuai laju produksi, sifat fluida, kondisi reservoir serta geometri sumur.

2. METODE DAN PERSYARATAN

2. 1 METODE pedoman API ( ( American American Petroleum Institute) Institute) RP11L. ! Metode yang dipakai sesuai dengan pedoman API

! Metode analisa dilakukan dengan pengamatan langsung dan atau pembacaan dynagraph. Pembacaan dynagraph dapat dilakukan secara kwalitatif dan kwantitatif. Metoda kwantitatif dilakukan dengan metode konvensional dan metoda Fagg.

2. 2 PERSYARATAN PERSYARATAN Tidak ada persyaratan khusus.

3. LANGKAH KERJA

3.1. DISAIN POMPA ANGGUK UNTUK SUMUR DALAM 1. Siapkan data yang diperlukan dan isi Data Sheet No. 1 (lihat Gambar 1) 2. Lakukan runtunan perhitungan dengan cara mengisi Data Sheet no. 2 (lihat Gambar 5) 2. A. Pengisian Butir a Sampai j: a. Hitung displacement pompa pompa ( PD) PD) atau laju alir pada efisiensi 100 % (Q (Q

inj),

yaitu laju

alir yang di inginkan dibagi efisiensi: Q100 = Q (yang diinginkan /efisiensi)

(1)

Laju alir yang diinginkan dihitung dari IPR (Gilbert atau Vogel). Efisiensi pompa diperkirakan sesuai pengalaman lapangan atau gunakan Tabel 1; umumnya diambil 80 %

Manajemen Produksi Hulu




Pompa Angguk Catatan : Tabel 1; dapat dipakai untuk pompa piston hidrolik maupun pompa angguk.

b. Aras kerja cairan (H) dihitung sebagai berikut: H

= Depth / SG fluida

(2)

P wf /PI wf = Ps - Q (yang diinginkan) PI

(3)

c. Pasang pompa pada kedalaman sekitar 75 feet di bawah aras kerja cairan dari hasil perhitungan butir b, guna menghindari interferensi gas , Apabila aras kerja cairan < 275 feet di atas puncak perforasi, maka penempatan pompa dianjurkan sekitar 30 sampai 100 feet di bawah perforasi atau kebiasaaan lapangan. d. Dengan harga displacement yang didapat dari butir a dan kedalaman pompa dari c. Pilihlah konfigurasi torque-stroke rod yang sesuai dengan menggunakan Gambar 7, 8 atau 9. Pilihan konfigurasi yang sedikit di atas titik yang didapat, pada Gambar 7, 8 at au 9 tersebut hanya berlaku untuk kondisi aras cairan sama dengan kedalaman pompa efisiensi 100 %, SG=1, SG=1, tubing duduk dan counterbalance

sempurna.Umumnya

digunakan Gambar 8 (Composite 30.000 psi stroke psi stroke limit ) . panjang langkah (S). Selain menggunakan gambar dapat juga ditentukan sesuai petunjuk pabrik. e.Kecepatan pompa ( N N ) diperkirakan dengan menggunakan Gambar 10,11 atau 12.Untuk pompa conventional dianjurkan rnenggunakan Gambar dikurangi 15 %. Untuk pompa Air- Balance Balance dan Mark II dianjurkan mengambil harga di bawah harga maksimal maksimal yang di dapat dari grafik masing-rnasing, sebagai contoh N contoh N diambil 15 % di bawah harga maksimal yang didapat. Perlu Perlu diusahakan - supaya kecepatan tidak tepat tepat sinkron, yaitu dengan melihat harga bilangan bulat "n "n" yang dihitung dari persamaan 3 "n" =23700/NL. Dalam Dalam pemilihan kecepatan pompa (H) hindarkan angka "n" dekat dengan bilangan bulat sejauh. " 10 %. f. Tentukan diameter plunger diameter plunger dan dan jenis pompa yang dipilih sebagai berikut :

! Hitung pump factor pump factor PF PF dengan rumus : PF #

PD S N

! Berdasarkan

(4) harga PF,

tentukan

diameter

plunger menggunakan Tabel 2,

setelah me1ihat kemampuan (Rating) unit pompa API pompa API yang bersangkutan

! Atas

dasar

diameter plunger dan

g. Hitung SG fluida SG fluida dengan rumus : Manajemen Produksi Hulu

(Tabel 8)

ukuran tubing, pilih jenis pompa dari Tabel 3.




Pompa Angguk SG minyak = =

141.5 131.5 $ o API

(5)

SG fluida SG fluida = SG rninyak SG rninyak (l-KA) + SG Air (l-KA)

(6)

Apabila data tersebut tidak diketahui gunakan SG = SG = 1 h. Ukuran tubing, lihat data sheet no. l. i. Berdasarkan nomor konfigurasi batang.upaman yang didapat dan butir d, dan diameter plunger didapat dari butir f, tentukan kombinasi diamater dan pajang (%) batang upaman dari Tabel 4.Misal dari butir d diperoleh nomor batang isap : 85, dan butir f diperoleh diameter plunger diameter plunger = 1.75", maka dari Tabel 4 akan diperoleh kombinasi batang upaman 1", 7/6", 3/4" dan 5/8" serta % panjang masing-masing adalah 29.6; 30. 4; 29.5 dan 10.5 % j. Menentukan service factor yang tergantung pada kebiasaan lapangan atau gunakan standard API standard API sebagai sebagai berikut :

2. B. Isi butir 1 sampai dengan 35 sebagai berikut : 1.w 1.wr

= Berat batang upaman rata-rata di udara, lb/ft. Untuk standard API standard API dan dan tanpa sinker bar sinker bar , wr dibaca dan Tabe1 4. Untuk non API non API atau atau dengan sinker bar wr = berat total di udara panjang total.

2. E E r r

= Konstanta elastisitas batang. upaman

in/lb-ft dari Tabel 4.Untuk non API ,

Er = jumlah hasil kali panjang tiap ukuran batang upaman dengan konstanta elastisitasnya

(Tabel 7) dibagi dengan panjang total rangkaian batang

upaman. 3. B 3. B

= Faktor frekwensi rangkaian batg. upaman. Pada tapered string string merupakan fungsi dari panjang dan kombinasi btg.upaman. Untuk API Untuk API lihat lihat Tabel untuk non API lihat Gambar

13-17.Bila

bukan tapered (hanya satu macam

ukuran). B = 1. 4. E E t t

= Konstanta e1astisitas tubing, in/lb-ft. dibaca dari Tabel 6. Bila tubing dianker E t t = 1.

5. F F o

= Beban total f total f luida luida ( gross) gross) di plunger di plunger ; dihitung sesuai persamaan yang tercantum.

6.1/k 6.1/k r r

= Konstanta elastisitas total rangkaian batang upaman, in-lb. yaitu stretch (perpanjangan) btg.upaman per lb beban. Hitung sesuai persamaan persamaan yang





Pompa Angguk tercantum. 7. S kr

= Beban yang dibutuhkan agar rangkaian batang upaman mulur sepanjang langkah batang upaman S, di hitung dengan persamaan yang tercantum.

8. F o /S kr

= Beban total fluida pada plunger (lb) dibagi dengan beban yang dibutuhkan agar terjadi pemanjangan sepanjang S. (lb)

9. N/N o

= Kecepatan pompa tanpa dmensi untuk batang isap "nontapered "; dihitung sesuai persamaan yang tercantum.

10. N/N o'

= Kecepatan pompa tanpa dimensi untuk batang upaman ”tapered ”; dihitung sesuai persamaan yang tercantum.

11 1/k t

= Pemanjangan tubing, untuk tubing yang tergantung bebas (tak dianker) ; dihitung sesuai persamaan yang tercantum. Apablla tubing (dianker), maka pemanjangan =

12. S p /S

0.

= Faktor panjang 1angkan plunger ; ditentukan dengan menggunakan Gambar 18.

13. S p

= Panjang langkah efektip plunger , yaitu panjang langkah plunger sebenarnya, dihitung sesuai persamaan yang ada.

14. PD

= Displacement pompa, b/d, dihitung sesuai persamaan yang tercantum.

Catatan : Pada langkah 14 ini, apabila displacement pompa ternyata lebih kecil dari yang diinginkan (lihat butir a), maka data pada b-j (atau a-j) di ubah dan langkah 1 - 14 diulangi. Apabila perbedaan tersebut besar, ubahlah diameter plunger , panjang langkah dan kecepatan pompa. 15. W

= Berat batang upaman di udara; dihitung sesuai persamaan.

16. W rf

= Berat batang isap di dalam fluida; dihitung sesuai persamaan.

17. W r /S f kr

= Berat batang isap dalam f luida dibagi beban yang menyebabkan rangkaian batang isap mulur sepanjang S.

18. F 1 /S

= Faktor beban maksimal batang upaman (Polished Rod Peak Factor ); ditentukan dengan menggunakan Gambar 19.

19. F 2 /S kr

= Faktor beban minimal batang upaman ( Polished Rod Minimum Factor ); ditentukan dengan menggunakan Gambar 20..

20. 2T/S kr

= Faktor beban puntir maksimal ( Peak Torque Factor ) ; tentiikan dengan menggunakan Gambar 20





Pompa Angguk 21. F3/S kr

= Faktor daya kuda batang upaman (Polished Rod HP ) ; ditentukan dengan menggunakan Gambar 23

22. T a

= Faktor perubahan beban puntir (torque adjusment factor ) ; ditentukan dengan menggunakan Gambar 23 - dan 24 apabila W r /S f kr bukan 0, 3.

23. PPRL

= Beban batuan upaman maksimum (peak polished rod load ) ; dihitung sesuai persamaan tercantum.

24. MPRL

= Beban batang upaman minimum (minimum polished rod load ); dihitung sesuai persamaan tercantum

25. PT

= Beban puntir maksimum ( peak torque); dihitung sesuai persamaan tercantum.

26. PRHP

= Daya kuda batang upaman (Polished Rod HP ) untuk pompa konvensional; dihitung sesuai persamaan tercantum

27. CBE

= Beban counterbalance ; dihitung sesuai persamaan tercantum.

28. Stress (max) = Beban batang upaman maksimum dibagi luas penampang batang.upaman terbesar. 29.Stress (min) = Beban batang.upaman minimum dibagi luas penampang batang upaman ` terbesar. 30.Sress maksimum yang diijinkan; dihitun g sesuai persamaan yang tercantum (gunakan T r =900 psi untuk Grade C, 115 000 untuk Grade D dan 85000 unt uk Grade E) 31. PRHP untuk Air Balance dan Mark II; dihitung sesuai persamaan yang tercantum. 32. EBHP

= Brake HP mesin (motor), untuk pompa jenis konvensional dan air balance d ; dihitung sesuai persamaan yang tercantum,

33. EBHP untuk pompa jenis Mark II = PRHP 34. NPHP

= Daya kuda motor listrik; dihitung sesuai persamaan yang tercantum.

35. d

= Diameter sheave ( pull ) pada roda prime mover ; dihitung sesuai persamaan yang tercantum. Data mengenal gear ratio, diameter pulir gearbox dan kecepatan motor didapat dari keterangan

pabriknya. Apabi1a terdapat

ukuran pull , usahakan agar kecepatan belt dibawah 5000 ft/menit.

3.2 DISAIN POMPA ANGGUK UNTUK SUMUR DANGKAL 1. Siapkan data berikut :

! Laju produksi (BFPD) ! Productivity Index (B/D/psi) Manajemen Produksi Hulu




Pompa Angguk

! Tekanan Statik Sumur (psi) ! Kedalaman Sumur (ft) ! Water Cut (%,fraksi) ! SG air ! API minyak, o API ! Effisiensi Volumetrik ! Jenis Rod 2. Dari laju produksi yang diinginkan dan volumetric efficiency yang diperkirakan hitung pump displacement (PD). PD = 0.1484 A p S p N

(7)

PD= pump displacement , b/d 2

A p = luas irisan plunger , in

S p = panjang efektif langkah pompa, in N = kecepatan pompa, spm ( stroke/menit) Qdesain = E v x pump displacement E v = volumetric efficiency, %, fraksi

3. Dari Gambar 1 pilih Unit API dan panjang stroke unitnya. 4. Dari tabel 6-13 pilih ukuran tubing, ukuran plunger , ukuran rod , kecepatan pompa yang sesuai dengan kedalaman pompanya. Hitung fraksi panjang setiap rod (Tabel 5) dan Tabel 14,15,16 ( plunger ,tubing dan rod ). 5. Bulatkan ukuran rod kedekat per-25 ft. 6 Hitung Mill’s acceleration factor % .

!

#

SxN 70500

(8)

7. Tentukan panjang langkah efektif,S p S p = S + e p-et -er

(9)

Untuk plunger overtravel : e p #

40.8 L2 ! E


(10)




Pompa Angguk Untuk tubing stretch : et #

5.20G L D A p E At

(11)

Untuk rod stretch : e r #

5.20 G L D A p E Ar

(12)

8. Dengan volumetric efficiency yang tadi, tentukan apakah laju produksinya bisa dicapai dengan S p dan ukuran plunger yang ada. Q = K S p N E v

(13)

9. Hitung berat rod , W r 10.Hitung berat fluida, W f W (14) f = 0.433 G L ( A p-A ) r 11.Hitung PPRL dan cek terhadap beam load unit yang dipilih. Untuk unit Konvensional PPRL = W ) f + W r (1+%

(15)

MPRL = W r (1% -0.127 G)

(16)

Untuk Air Balance: PPRL = W ) % f + W r (1+0.7

(17)

MPRL = W r (1-1.3 % -0.127 G)

(18)

Untuk Mark II , PPRL = W ) % f + W r (1+0.6

(19)

% -0.127 G) MPRL = W r (1-1.4

(20)

12.Hitung maksimum stress di puncak rod dan cek terhadap maksimum stress yang diijinkan. Maksimum stress rod = PPRL/Al

(21)

13. Hitung counterbalance effect dan cek terhadap counterbalance yang ada. C i =0.5 W f + W r ( 1-0.127 G)

(22)

14. Dari buku pabrik pompa, tentukan posisi counterweight agar didapat efek counterbalance ideal. 15. Dengan asumsi tak akan meleset 5% dari ideal, hitung peak torque ( PT ) gear reducer dan cek terhadap rating API nya. PT =(PPRL –0.95 C ) i S/2 Manajemen Produksi Hulu

(23)




Pompa Angguk 16. Hitung HHP , H friksi dan brake HP untuk motor. Pilih motornya. –6

(24)

H f = 6.31 x 10 W r S N

–7

(25)

H b = 1.5 ( H h+H ) f

(26)

H h = 7.36 x 10 q G L N

17. Dari buku pabrik bisa dipilih gear reduction ratio dan unit pullir motor serta pompa berdasarkan kecepatan motornya.

3.3 METODE LANGSUNG ANALISA KERUSAKAN Lakukan pengamatan langsung dan tentukan jenis kerusakan serta cara penanggulangannya dengan menggunakan Tabel 1

3.4 PEMBACAAN DYNAGRAPH 3.4.1 Analisa Kwalitatif 1. Lakukan pengukuran dinamometer dan dapatkan dynagraphnya. 2. Bandingkan bentuk kurva tersebut dengan bentuk kurva pada gambar 3 dan

pilih yang

sesuai. 3. Pergunakan keterangan dibawah bentuk kurva yang sesuai untuk menentukan jenis kerusakan. 3.4.2 Analisa Kwantitatif 3.4.2.1 Cara Perhitungan Konvensional 1. Persiapkan data :

! defleksi maksimum ( Dmax) ! defleksi minimum ( Dmin) ! luas daerah dibawah kurva ( A1) ! luas daerah dalam kurva ( A2) ! panjang dynagraph ( L), lihat (Gambar-1) 2. Hitung beban maksimum dengan persamaan : Beban maksimum = c Dmax

(27)

c = konstanta kalibrasi 3. Hitung beban minimum dengan persamaan : Beban miminum = c Dmin 4. Hitung beban upstroke rata-rata dengan persamaan : Manajemen Produksi Hulu

(28)




Pompa Angguk Beban upstroke rata-rata =

c & A2 $ A1 ' L

(29)

5. Hitung beban downstroke rata-rata dengan persamaan : Beban downstroke rata =

c A1 L

(30)

6. Hitung beban counterbalance seharusnya dengan persamaan :

- ,

c + A1 $

A2 *

(

2 )

L

(31)

7. Hitung beban pada batang upaman (polished rod ) dengan persamaan : HP rod # c

A2

S N

L &12 . 33000 '

8. Bandingkan HP rod dan beban counterbalance

(32) total hasil perhitungan dengan

kenyataan. 9. Bila efisiensi terlalu rendah lihat butir 2 Tabel 1.

3.4.2.2 Cara Perhitungan Metode Fagg 1. Persiapkan data untuk perhitungan :

! Beban pada upaman (W ) ! Effect counter balance total (C ) ! Sudut crank (/) ! Panjang langkah (S ) 2. Hitung Torque (0) untuk berbagai macam sudut crank (/) sebagai berikut :

0 = (W – C ) x (S /2) x sin / 3. Gambar grafik torque terhadap sudut crank (0° - 360°) 4. Bandingkan gambar pada butir 3 dengan grafik torque pada gambar 6. 5. Keterangan pada kurva yang sesuai menyatakan keadaancounter-weight .

4. DAFTAR PUSTAKA

1. API RP11L4: “Curves for Selecting Beam Pumping Units”,1970 Manajemen Produksi Hulu




Pompa Angguk 2. “ Artificial Lift Sucker RodPumping ”, Atlantic RichField Co. , Manual. 1972. 3.

Barmi, Okti, “Teknik_Produksi Minyak &.Gas Bumi, Pumping Unit I, Conventional Unit, PE-28 &29 “ Pertamina Unit E.P II, 1982.

4. Brown, K. E.: “The Technology of Artificial Lift Methods", vol. 2A. , Pen Well Publ. , 1980. 5. Craft,B.C., Holden, W. R.& Graves, E. D. Jr. , “Well Design Drilling and Production“ Prentice Hall, 1962. 6. Engineer, Roy & Pavis L., “Calculator Program Speeds Rod Pump Design", World Oil, Feb. 1, 1984. 7. Gibbs, S. G : “ A Review of Methods for Design and Analysis of Rod Pumping Installations“, JPT, Des. , 1982. 8. Patterson, Jr. : “ Prod. Operation Eng. Tech. - Sucker Rod Pumping ”. ARCO Oil & Gas Co., I982. 9. Hind, T. E. W. : “ Princhple of Oil Well Production” , McGraw Hill, 1981. 10. Sucker Rod .Handbook, Bethlehem Steel Handbook 489, 1958 11. API RP11L4 “Curves for Selecting Beam Pumping Units”, 1970. 12. Bambang Tjiptadi, “ Personal Communication”, 1984 13. Manual for Artificial Lift –Sucker Rod Pumping, Atlantic Richfield Co.,1972. 14. Engineer,Roy & Davis,L., Calculator Programs Speeds Rod Pump Design,World Oil,Feb.1,1984. 15. Nind,T.E.W,” Principles of Oil Well Production”,McGraw Hill,1981 16. Gibbs,S.G., “ Review of Methods for Design and Analysis of Rod Pumping Installations”, JPT,Dec.1982 17. Jennings, J.W. & Laine,R.E., “ Method for Designing Fiberglass Sucker Rod Strings Using API RP 11L”, SPE 18188,1988 18. Jennings, J.W., “The Design of Sucker Rod Pump System“ , SPE 20152, 1989. 19. ESSO Production School,Sucker Rod Pump, Pendopo,1972 20. “ Primer of Oil-Well Service and Workover ”, 3 rd Ed., PES,Univ.of Texas at Austin,1979 21. Lea,J.F & Winkler,H.W., “What’s New in Artificial Lift “, part 1, World Oil,March 1997 22. Lufkin Industries Inc., “ Internet Communication”, June 17,1997 at http://www/lufkin.com/lulof/lulof4.htm

5. DAFTAR SIMBOL

A1

= luas daerah di bawah kurva dynagraph, in2



SUB JUDUL : Perencanaan Dan Analisa Ulah Sumur Pompa Angguk A2

= luas daerah di dalam kurva dynagraph, in2

c

= konstanta kalibrasi beban, lb/in.

Dmax

= defleksi maksimum, in.

Dmin

= defleksi minimum, in.

L

= panjang kurva dynagraph, in

N

= jumlah langkah / menit.

PD

= pengurasan pompa BPD

H

= kedalaman aras cairan kerja. ft

L

= kedalaman pompa, ft

S

= panjang langkah, inch

N

= kerapatan pompa, SPM

D

= diameter plunger , inch

G

= specific Gravity fluida produksi

SF

= faktor perbaikan

W r

= berat rangkaian, lb/ft

E r

= konstanta elastisitas batang.upaman , inch/lb-ft

F c

= faktor frekwensi

E t

= konstanta elastisitas tubing, inch/lb-ft

F o

= perbedaan beban fluida pada luas Plunger , Ib

S kr

= beban agar batang upaman mulur sepanjang S

N o

= frekwensi alami untuk daya Untapered , SPM

N o’

= frekwensi alami untuk tapered , SPM

S p

= panjang langkah pompa, inch

w

= berat total batang upaman di udara, lb

wrf

= berat total batang upaman di fluida, lb

F 1

= faktor berat batang upaman

F 2

= minimum faktor berat batang upaman

T

= torsi crank , lb-inch

F 3

= faktor daya batang upaman

T a

= faktor perubahan beban puntir bila W r /S f kr bukan 0.3

PPRL

= beban batang upaman,lb

MPRL

= minimum beban batang upaman, lb






Pompa Angguk PT

= minimum beban batang upaman, lb

PRHP

= daya batang upaman

CBE

= counterweight ,1b

A

= luas batang upaman, in

EBHP

= daya mesin terpakai

NPHP

= daya mesin " Name Plate"

Dis

= diameter unit sheave, inch

d

= diameter engine sheave, inch

RPM

= kecepatan mesin, RPM

R

= pembandingan gear box

T r

= minimum tensile strength batang upaman, Grade C= 90. 000 psi.

S

= panjang langkah, in.

W

= beban, Ib

0

= torque, in-lb

/

= sudut crank, ° 2

A p

= luas irisan plunger , in

At

= luas penampang dinding tubing, in2

C i

= counterbalance ideal, lb

D

= kedalaman working level fluida, ft

E

= moulus Young besi, 30 x 10 psi

e p

= plunger overtravel,in

et

= tubing stretch, in

er

= rod stretch, in

G

= SG fluida

H h

= hydraulic horse power , hp

H f

= horse power oleh friksi, hp

H b

= brake horse power , hp

K

= konstanta pompa

L N

= net lift , ft

MPRL

= Minimum Polished Rod Load , beban minimum di polished rod , lb

N

= kecepatan pompa, spm ( stroke/menit)

PD

= pump displacement , b/d

6





Pompa Angguk PPRL

= Peak Polished Rod Load atau beban maksimum di polished rod, lb

PT

= peak torque, in-lb

S

= panjang stroke dari polished rod

S p

= panjang efektif langkah pompa, in

W r

= berat rod di udara, lb

W f

= berat fluida di atas pompa, lb

%

= Mill’s acceleration factor

6. LAMPIRAN

6.1 LATAR BELAKANG DAN RUMUS Manajemen Produksi Hulu




Pompa Angguk 6.1.1 DESAIN SUMUR DALAM Pompa angguk merupakan alat pengangkatan buatan yang paling umum dipakai di dunia ini karena tidak mudah rusak, mudah diperbaiki, dikenal banyak orang lapangan dan toleran terhadap fluktuasi laju produksi. Pompa ini tidak cocok dipakai dilepas pantai karena kebanyakan sumur berprofil miring.

Dikenal tiga macam periengkapan permukaan pompa angguk, yaitu : 1. Konvensional 2. Air Balance 3. Mark II

Gambar 2 memperlihatkan ketiga unit di atas. Dalam klasifikasinya, API menggunakan kode misalnya; C - 16 0 D

-

173 -

x - x x x

-

xxx

x

-

6 4. xx Panjang langkah maksimum, in

Polished rod rating, ratusan lb

Gear reducer, D = double, S = single Peak Torque Rating, ribuan in-lb

Jenis alat permukaan, C = konvensional B = beam balance M = Mark II A = Air Balance

Alat bawah permukaan digolongkan berdasarkan Gambar 3. Gambar 4 memperlihatkan perangkat pompa angguk bawah perrnukaan. Dalam garis besarnya terdapat dua macam pompa yaitu : tubing dan rod pump. Pemasangan tubing pump dilakukan bersama dengan tubingnya.rod pump cukup rod nya saja. Cara pemasangan yang terakhir mengakibatkan kapasitas pompa agak berkurang besarnya. Batang isap pompa dibuat dari tahanan besi dengan berbagai campuran penahan karat, penambahan kekuatan, dan lain-lain. Dewasa ini Manajemen Produksi Hulu




Pompa Angguk dipakai pula fiber-glass.

6.1.2 DESAIN SUMUR DANGKAL (METODE MILL’S) Yang pertama kali harus diketahui untuk disain adalah: 1. Laju produksi 2. Net lift Kedua hal tsb untuk memilih ukuran plunger agar menghasilkan beban minimum di rod nya dan peralatan permukaan, gear box serta motornya. Dengan mengetahui ukuran plunger maka ditentukan ukuran tubingnya, ukuran rod dan panjangnya, panjang langkah pompa, kecepatan pompa, rating torque dan besar motornya. Karena kesemuanya ini saling tergantung maka solusi matematis yang tak tergantung pengalaman akan sulit. Bila telah dibuat beberapa asumsi, maka bisa dibuat grafik untuk pegangan pertama dalam memilih pompanya. Asumsi yang dipakai biasanya adalah: 1. Fluida sumur berdensitas = 1 (SG =1). 2. Net lift sama (atau hampir sama) dengan puncak cairan kerja (working fluid level ) dan kedalaman pompa

Setelah peralatan dan kondisi kerja dipilih dari grafik dan tabel diatas, maka perlu dicek dengan persamaan-persamaan sebelumnya apakah produksi, beban-beban, torque dll cocok. Dalam beberapa hal perlu juga diatur kembali, misalnya kalau tubing sudah pasti ukurannya, maka ini akan menentukan besar pompanya ( plunger nya) sehingga secara keseluruhan akan lebih kecil ukuran pompanya dari grafik yang ditentukan disini. Dengan mengikuti bentuk grafik, faktor pertama adalah pump displacement yang dihitung dari produksi yang diinginkan dibagi dengan volumetric efficiency. Untuk mencek beban, torque dll diperlukan pula SG fluida dan working fluid level (puncak cairan kerja). Kalau data-data ini tak tersedia, maka mungkin dianggap effisiensi 80%, SG =1, working fluid level dekat kedalaman pompa. 6.1.3 ANALISA KERUSAKAN Beberapa pengamatan langsung serta penggunaan alat dinamometer diperlukan dalam mempelajari kekurangan pada peralatan sistem pompa angguk. Pengamatan langsung ini Manajemen Produksi Hulu




Pompa Angguk dilakukan secara periodik dan kadang-kadang memerlukan ketelitian yang tinggi. Dinamometer Gambar 4 adalah alat untuk mencatat berat beban yang ditanggung oleh batang upaman terhadap waktu secara kontinu. Dari pencatatan ini diperoleh beban maksimum dan beban minimum, beban standing valve, beban travelling valve serta beban counterbalance . Informasi yang bisa didapat dari dynamometer adalan beban batang isap, aras cairan, kebocoran tubing, kebocoran standing/travelling valve, keseimbangan counterbalance dan lain-lain.

Di pasaran tersedia bermacam-macam dinamometer, seperti Johnson-Fagg (mekanik dengan per elastik), Leutert (hidraulik) dan End Devices, Inc. dan Delta-XCorp (Elektrik).

6.2 CONTOH SOAL Produksi total suatu sumur direncanakan = 165 B/D. Diketahui :

! PI sumur = 2.5 (B/D/psi) ! Tekanan statik = 193 psi pada 5278 ft { tengah- tengah perforasi) ! Water cut = 32 % misalkan pompa yang akan digunakan jenis konvensional SG air = 1.2 ; ° API minyak= 31.

Lakukan perencanaan pompa angguk untuk sumur tersebut. Isi data sheet no. 1 dan lakukan perhitungan sebagai berikut (Pada contoh disini dituliskan pada halaman 55). a. Anggap eff = 0.8 maka, Q100= 165/0.8 = 206 B/D b. Dengan der. ° API = 31 , SGo = 141. 51/ (131.5 + 31 ) = 0.87 maka SG rata-rata = 0.68 x 0.87 + 0.32 x 1.2 = 0.976 Dari Gilbert: P wf = P s - Q/P i = 193 - 165 / 2.5 = 127 psig Kedalaman aras cairan (H) = 5278 ft - 127 ft / (0.433 X 0.97) = 4977 ft atau diambil 4975 ft. c. Kedalaman pompa lebih kurang 75 ft di bawah aras cairan, jadi L = 4975 + 75 = 5050 ft. d. Dengan L = 5050 ft dan D = 306 B/D, dari Gambar 8 terpilih pompa Grafik No. 27, yaitu konfigurasi pompa dengan gearbox torque 114000 in-lb, panjang langkah 48 “, konfigurasi batang isap no. 54 (3/4”, 5/8 ”, ½”).Karena sesuai Tabel 5 batang isap diameter ½ “ terlalu kecil untuk tubing 2 3/8”, maka untuk Manajemen Produksi Hulu




Pompa Angguk konfigurasi pompa harus dipilih grafik yang lebih tinggi. Dari Gambar 5 terpilih grafik no.23, yaitu konfigurasi pompa dengan gearbox torque 160000 lb-in, panjang langkah 54” dan konfigurasi batang isap no. 75 (7/8”, ¾”, 5/8”); perbandingan persen panjang batang isap dapat dicari dari Tabel 4. e. Kecepatan pompa ditentukan dari Gambar 10 dan diperoleh dengan N = 25 spm dan 85 % N adalah 21 spm. Dicoba dihitung harga “n”, yaitu : n = 237000 / (25 x 5050) = 1.877, ternyata cukup jauh darl bilangan bulat (sekitar 12 %), sehingga ambil N = 25 spm f. Diameter plunger dihitung berdasarkan persamaan : PF = PD / S x N

(7)

PF = 206 / 54 x 21 = 0.182 dan sesuai Tabel 3,diperoleh diameter plunger 1 ¼” untuk tubing 2 3/8". Dan sesuai Tabel 3 diperoleh pula pompa jenis pompa bawah tanah yang harus dipilih., yaitu jenis rod one piece heavy wall barrel RH . g. Sesuai butir b maka SG = 0.976 h. Tubing adalah 2 3/8 in. i. Sesuai butir d: Bt.upaman = diameter 7/8”, 24, 8 %, diameter ¾ ”, 28.6 % dan diameter 5/8, 46.6 % j. SF = 1.0 (tak ada H2O atau garam dan direncanakan pemakaian inhibitor).

Selanjutnya lakukan perhitungan dan isi butir 1 sampai dengan 14 pada. Data Sheet no.2, Lihat balaman 56.Dari hasil perhitungan, diperoleh Q100 =192 B/D (butir 14) lebih kecil dari PD = 206 B/D (butir a).Dengan demikian harus diadakan perubahan data desain, halaman dilakukan dengan mencari plunger berukuran lebih besar (1 ½”), yang menghasilkan pump factor 0.262 (Tabel 2) dan kecepatan po mpa : N = PD / (5 x SF) = 206 / (54 x 0.252) = 14.6 spm.

Untuk tubing 2 3/8” dan diameter plunger 1 ½” harus digunakan pompa bawah tanah. Jenis tubing one-piece, heavy wall barrel (RH) seperti diperlihatkan oleh Tabel 3. Desain batang isap yang baru didapat dari tabel 4 di mana konfigurasi batang isap masih no.75 tetapi persentase panjang berubah (lihat halaman 57). Dari sini diperoleh Q100 butir 14 hanya 157 B/D yang lebih kecil dari PD. Selanjutnya lakukan perhitungan baru dengan mencoba menaikkan kecepatan pompa menjadi 19 spm. Ternyata diperoleh Q100 = 219 B/D (lihat halaman Manajemen Produksi Hulu




Pompa Angguk 58) . jadi sudah lebih besar dari 206 B/D, sehingga langkah perhitungan dilanjutkan dengan halaman 59 dan 60, sambungan) untuk perhitungan beban. Perhitungan tersebut menghasilkan stress 24032 psi (Butir 28) dan masih di bawah stress yang diijinkan 26922 psi (butir 30). Desain ini dapat diterima.

6.3.

GAMBAR, GRAFIK DAN TABEL YANG DIPERLUKAN





Pompa Angguk

A1

= Luas Daerah di Bawah Kurva, in2

A2

=

2

Luas Daerah di Bawah Kurva, in

Dmak = Defleksi Maksimum, in Dmin

= Defleksi Minimum, in Gambar 1. DYNAGRAPH NORMAL (IDEAL)

Gambar 2. DYNAGRAPH TEORITIS DAN NYATA





Pompa Angguk

Gambar 3. INTERPRETASI KWALITATIF DYNAGRAPH





Pompa Angguk

Gambar 4. PERANGKAT BAWAH PERMUKAAN POMPA ANGGUK





Pompa Angguk

Gambar 5. DIAGRAM API, COMPOSITE 25000 PSI





Pompa Angguk

Gambar 6 DIAGRAM API, COMPOSITE 30000 PSI





Pompa Angguk

Gambar 7. DIAGRAM API, COMPOSITE 35000 PSI





Pompa Angguk

Gambar 8. KECEPATAN MAKSIMUM POMPA PRAKTIS AIR BALANCED UNIT .





Pompa Angguk

Gambar 9 KECEPATAN MAKSIMUM POMPA PRAKTIS MARK II UNIT .





Pompa Angguk

Gambar 10. DASAR PERTAMBAHAN PRESENTASE FREKWENSI UNTUK 1 – 1/8. 1 DAN 7/8 TAPERED





Pompa Angguk

Gambar 11 DASAR PERTAMBAHAN PRESENTASE FREKWENSI UNTUK 1 , 7/8 DAN 3/4 TAPERED





Pompa Angguk

Gambar 12. DASAR PERTAMBAHAN PRESENTASE FREKWENSI UNTUK 7/8, 3/4 DAN 5/8 TAPERED





Pompa Angguk

Gambar 13. DASAR PERTAMBAHAN PRESENTASE FREKWENSI UNTUK ¾, 5/8 DAN 1/2 TAPERED





Pompa Angguk

Gambar 14. DASAR PERTAMBAHAN PRESENTASE FREKWENSI UNTUK 1 – 7/8, 3/4 DAN 5/8 DAN 1 – 7/8, 3/4 DAN 5/8





Pompa Angguk

Gambar 15. FAKTOR PANJANG LENGKAH BLUNDER





Pompa Angguk

Gambar 16. BEBAN BATANG UMPAN





Pompa Angguk

Gambar 17. BEBAN BATANG UPAMAN MINIMUM



SUB JUDUL : Perencanaan Dan Analisa Ulah Sumur Pompa Angguk

Gambar 18. TORSI






Pompa Angguk

Gambar 19. DAYA BATANG UPAMAN





Pompa Angguk

Gambar 20. TORSI YANG DIANJURKAN





Pompa Angguk

Gambar 21. TORSI YANG DIANJURKAN (LANJUTAN)





















































Pompa Angguk Data Sucker Rod Rod Size Area (in2) 5/6 0.307 3/4 0.442 7/8 0.601 1 0.785 1 1/8 0.994

Weight (lb/ft) 1.16 1.63 2.16 2.88 3.64

Data Plunger Diameter (in) 1 1 1/16 1 1/4 1 1/2 1 3/4 1 15/22 2 2 1/4 2 1/2 2 3/4 3 3/4 6 3/4

Area Konstanta pompa (in2) (bbl/hari/spm) 0.785 0.116 0.886 0.131 1.227 0.182 1.767 0.262 2.405 0.357 2.488 0.369 3.142 0.466 3.976 0.59 4.909 0.728 5.94 0.881 11.045 1.639 17.721 2.63 Data Tubing

Ukuran Nominal (in) 1 1/2 2 2 1/2 3 3 1/2 4


Diameter luar (in) 1.9 2.375 2.875 3.5 4 4.5

Weight (lb/ft) 2.9 4.7 6.5 9.3 11 12.75

Wall Area (in2) 0.8 1.304 1.812 2.59 3.077 3.601




















Pompa Angguk TABEL 1 ANALISA PENGAMATAN LANGSUNG

GEJALA 1.Pumping unit berjalan tidak ada aliran

PENYEBAB a. batang isap putus

- Ganti batang isap yang putus - Apabila putus karena korosi gunakan inhibitor atau ganti dengan kwalitas yang lebih baik.

b. Gas lock atau gas pounding

- Buang tekanan annulus - Dekatkan jarak traveling standing valve. - Gunakan gas anchor atau sistem pemisah gas di dalam sumur. - Gunakan pompa dua tingkat (two stage/ratio compound pump) - Perdalam letak pompa jika memungkinkan. - Dudukkan kembali standing valve

c. Standing valve tidak duduk di tempatnya (umumnya terjadi pada pompa type-T) d. Pumped off

2.Produksi terlalu kecil atau efisiensi pompa terlalu rendah

a. Terlalu banyak gas yang mempengaruhi kerja pompa

b. Fit atau clearance antara Manajemen Produksi Hulu

TINDAKAN

- Perkecil ukuran pompa dan bila memungkinkan perdalam letak pompa - Kurangi kerapatan langkah pompa dan perpendek panjang langkah - Lihat butir 1-b - Bila telah terpasang pebaiki sistem pemisahan gas di dalam sumur - Perbesar ukuran pipa isap di bawah pompa. - Perkecil fit.




Pompa Angguk

plunger dan liner terlalu besar (kondisi normal adalah fit 0,003 inch) c. Kebocoran pada travelling valve, standing valve atau pada ulir tubing

- Perbaiki bagian yang rusak

d. Sebab lain dipermukaan - back pressure terlalu besar (akibat adanya valve tertutup scale up, pasir, paraffin dll.) - SPM turun karena V-belt slip

- Kencangkan V-belt

- Stuffing box bocor

- Perbaiki

e. Plunger aus - kepasiran

- Lihat butir 4

- berkarat

- Gunakan inhibitor

f. Tubing bocor atau rusak karena batang isap menggesek tubing. g. Tubing ikut bergerak naik turun 3.Suara dan putaran mesin tidak teratur

- Hilangkan hambatan pada sistem pipa salur

a. sumur tidak berproduksi, sehingga waktu langkah naik tak ada cairan yang terangkat b. Letak counter weight tidak tepat sehingga tak ada keseimbangan dengan beban sumur

- Ganti tubing dan rod guide

- Pasang tubing anchor - lihat butir 1

- Hentikan pumping unit; bila counter weight terletak diatas,berarti counter effect terlalu kecil. Geser counter weight menjauhi crankshaft - Bila counter weight terletak di bawah, berarti counter effect terlalu besar. Geser





Pompa Angguk counter weight mendekati crankshaft

4.Sentakan di bridle (kabel penggantung)

a. Gerakan batang isap mengalami gesekan berlebihan akibat adanya Scale, pasir, paraffin dll.

- Bersihkan sumur, tubing, dan pompa - Jika penyebabnya scale atau paraffin gunakan inhibitor - Jika penyebabnya pasir, naikkan setting setting depth pompa. Pada yang lebih parah, lakukan sand control serta gunakan pompa jenis top hold down

b. Adanya fluid atau gas pounding, yang dapat meningkat menjadi gas lock

c. Letak batang upaman ( polished rod) tidak tepat pada sumbu sumur, (dapat menimbulkan bunyi tumbukan sucker rod coupling dengan tubing) d. Plunger terlalu rapat dengan barelnya valve.

5.Pada maksimum down - Traveling valve menumbuk stroke, ada sedikit loncatan standing pada polished rod di bunyi Manajemen Produksi Hulu

- Lihat butir 1b dan d - Untuk fluid pounding pasang pompa berukuran lebih kecil, kurangi kecepatan pompa dan panjang langkah. Jika perlu pemompaan secara intermitten. - Letakan polished rod tepat pada sumbu sumur dengan menggeser kepala sumur

- perbesar fit/clearence - Jauhkan standing valve dan traveling valve




Pompa Angguk

tumbukan.

6.Batang upaman ( polished rod) hangus kehitaman

- HIdupkan sumur dan amati kemungkinan standing valve tercabut. Bila benar lakukan tindakan seperti pada butir 1-C

- Tidak ada aliran cairan yang berfungsi melumasi batang upaman ( polished rod) dengan stuffing box packing

- Seperti tersebut pada butir 1, jika perlu ganti batang upaman ( polished rod)

- Longgarkan ikatan - Stufing box packing terlalu kuat menjepit batang upaman ( polished rod) 7.Getaran pada pumping unit

- Kencangkan kembali - Baut pondasi telah longgar - Lihat butir 4a - Pompa kepasiran - Perbaiki - Kerusakan pada gear box - Ganti bantalan - Kerusakan pada bantalan equalizer, pitman, center bearing





Pompa Angguk 6.3. CONTOH PERHITUNGAN 6.3.1 Contoh 1 a. Dari suatu dinamometer (Gambar 5) didapat: Dmax = 1,20 in Dmin = 0,63 in A1

= 2,10 in2 (luas daerah dibawah gambar)

A2

= 1, 14 in (luas daerah dalam gambar)

L

= 2, 97 in (panjang kartu dinamometer)

2

ZERO

L = 2,97 Gambar 5. DINAMOMETER CARD

c

= konstanta kalibrasi, 128000 Ib/in untuk alat tersebut

S

= 45 in. dan N = 18,5 spm.

b. Hitung counterbalance yang seharusnya dan HP rod. c. Jawab : 1. Beban maksimum = c Dmax = 12800 x 1,20 = 15360 Ib 2. Beban minimum

= c Dmin = 12800 x 0,63 = 8064 Ib

3. Beban upstroke rata-rata = =

12800 &1,114 $ 2,10 ' 2,97

c (A2 $ A1 )

# 13964 lb

4. Beban downstroke rata-rata = c

- 2,1 * ( # 9051 lb , 2,97 )

= 12800 +


L

A1 L




Pompa Angguk

- ,

c + A1 $ 5. Beban counterbalance seharusnya =

- ,

12800 + 2,1 $ =

A2 *

(

2 )

L

1,4 *

(

2 )

2,97

# 11507 lb

- A2 * ( S N L ) , 6. HP pada rod = 12 . 33000 c+

- 1,14 * ( 45 18,5 , 2,97 ) # 10,3 HP 12 . 33000

12800 + = 6.3.2 Contoh 2

Fagg telah memberikan rumus untuk menghitung torque

0 = (W – C ) (S /2) sin/ dimana : W = beban (load) C = pengaruh counterbalance pada batang upaman, Ib

/ = sudut crank,

0 -180°

langkah naik o

180 - 360

langkah turun

S = panjang langkah, inci

Gambar 6. METODE FAGG UNTUK ANALISA TORQUE

a. Pada Gambar 6 terlihat jarak titik E di atas garis nol = 1 3/16", jarak F diatas 0 = 11/16", dan jarak C Manajemen Produksi Hulu




Pompa Angguk 13/16" dari 0. Konstanta alat din amometer = 4000 Ib/in. Panjang stroke 72". b. B erapa torque pada gear reducer pada saat sudut crank 30°, 60°, 90°, 120°, 150°, 180°, 210°, 240°, 270°, 300°, 330°, dan 360° c. c. Jawab : C = 4000 Ib/in x 13/16 in = 3250 Ib Pada 30° W = 4000 Ib/in x 1 3/16" = 4750 Ib Jadi T = (4750 - 3250) x (72/2) (sin 30°) = 27000 in-lb. Pada 240° W = 4000 x 11/16 = 2750 Ib T = (2750 - 3250) x (72/2) (sin 240°) = 15600 in-lb Untuk sudut-sudut lainnya lakukan perhitungan dengan cara yang sama dan gambarkan hubungan antara torque dengan sudut crank, seperti dapat dilihat pada Gambar 7.

Gambar 7. TORQOUE VS SUDUT

Dari gambar tersebut terlihat pembebanan bersifat under counterbalance . Selanjutnya gunakan Tabel 1 sebagai pegangan dalam penanggulangananya.


03-2 Pompa Angguk.pdf

Recommend Documents