JET PUMP Dr. Ir. Sudjati Rachmat, DEA
43
1
JET PUMP 1. 2. 3. 4. 5. #.
Pendahuluan Teori Persoalan Gas Ukuran Nozzle dan Throat LangkahLangkah !ada Perhitungan Jet Pu"! Gra$k %elakuan Po"!a
43
2
JET PUMP 1. 2. 3. 4. 5. #.
Pendahuluan Teori Persoalan Gas Ukuran Nozzle dan Throat LangkahLangkah !ada Perhitungan Jet Pu"! Gra$k %elakuan Po"!a
43
2
Pendahuluan Po"!a Jet &Jet Pu"!' telah dike"(angkan se)ak tahun tiga !uluhan. Jet !u"! telah *uku! !o!uler akhirakhir ini untuk !o"!a air di ru"ahru"ah atau di industri ke*il(esar+ teta!i di dala" industri !er"in,akan "ulah tahun tu)uh !uluhan !ada saat !er*o(aan di"ulai dengan sukses oleh %o(e -n*. di 5 su"ur !er*o(aan sekaligus di ali/ornia+ 0est Teas dan Ne Mei*o. i negara kita antara lain telah digunakan oleh Perta"ina dan --. Jet Pump cukup baik untuk produksi minyak karena cuku p awet bila didisain denan benar, benar,, biaya benar cukup o perasi rendah, tidak mudah rusak karena tak ada operasi b aian!baian "padat# yan bererak, sehina sedikit baian!baian pasir jua masih dapat ditolerir ditolerir.. Adanya as bahkan d apat membantu asalkan $%R sekitar &''!('' S)*+Sapat dapat maksimal karena ini da pat menurunkan kehilanan dapat 43
3
/ aju produksinya biasanya antara 0''!1''' -+D. Daya /aju kuda pompa pompa triple2 dari 1!3'' hp dan kedalaman pemasanan adalah sampai 4''' /t. !ada (e(era!a instalasi da!at di!ertukarkan dengan P6P &Po"!a Piston 6idraulik'. 0alau!un de"ikian ia "e"!un,ai dua kekurangan 7 ,ang !erta"a adalah membutuhkan daya daya kuda yan relati5 lebih besar daripada pompa!pompa lainnya lainn ya sehina esiensinya rendah+ (iasan,a han,a sekitar 2535 !ersen "aksi"u". an kedua adalah (aha untuk menhindarkan menhindarkan ca6itasi dibutuhkan penenelaman pompa yan cukup dalam atau tekanan suction yan besar. besar.
43
4
Ga"(ar 1 "enun)ukan suatu ske"atik inistalasi )et !u"!. Alat!alat permukaan permukaan jet pump dan piston hidraulic pump pump adalah sama kecuali bai jet pump ini tidak da pat )P*. Jet !u"! u"u"n,a )uga 5ree pump dapat pump sehina mudah diankat ke permukaan untuk perbaikan+penantian . Pada (e(era!a instalasi )et !u"! digunakan untuk su"ur ,ang (aru di h,dro /ra*turing dan setelah !adatan!adatan (ersih !o"!a diganti ke !iston !u"!.
43
5
Ga"(ar 1
43
6
Pada "asa ini ada tiga !a(rik )et !u"! ,ang (esar untuk industi "in,ak7 Armco *luid Packed Pum p Pump "7ational#, 8obe dan $uiberson . Paten untuk )et !u"! telah ha(is aktun,a dan dengan ini !a(rik!a(rik !o"!a "erahasiakan disain di"ensin,a agar tidak "udah ditiru oleh orang+ teta!i hal ini dirasakan "erugikan "ereka sendiri karena aki(atn,a ahli !roduksi di !erusahaan!erusahaan "in,ak akan sulit dala" "e"!erhitungkan ke"ungkinan !enggunaan !o"!a )et ini untuk su"urn,a. %arena itulah !ada (ula a!ril 19:3 ,ang lalu telah di!resentasikan suatu risalah "akalah ,ang "ana untuk !erta"a kalin,a "e"(uka ukuran di"ensi se(enarn,a dari )et !u"! !roduksi "ereka sendiri. ala" !e"(ahasan disini *ara "ereka ini akan digunakan dan )uga !rogra" dari "ereka ,ang 43 7
Teori Pom pa jet adalah hidrodinamis seperti ESP dan Pompa bukannya statis seperti SRP ataupun P9P. Prinsi! ker)an,a adalah berdasarkan trans5er momentum antara dua aliran. Power :uid bertekanan tini dialirkan melalui suatu no;;le dan ener i potensial "tekanan# eneri diubah ke ener i kinetis dalam bentuk kecepatan tini eneri atau jet jet . ;luida !roduksi (er*a"!ur dengan !oer
user &!i!a "ele(ar dengan sudut sekitar # dera)at "aka kece patannya akan berkuran dan 43 sebaian diubah 8 kecepatannya
Ga"(ar 2 No"en*lature !ada Jet Pu"!
43
9
Ukuran dan (entuk nozzle dan throat "e"!engaruhi la)u aliran sedangkan perbandinan luas no;;le dan luas luas throat mem penaruhi head yan terjadi selain jua laju mempenaruhi aliran yan berhubunan denan head tersebut .
10
Po"!a )et ini sesuai untuk sumur denan produksi relati5 besar teta pi dankal . Me"!roduksikan dengan tetapi la )u (esar teta!i nozzle (esar akan "en,e(a(kan la)u kehilangan tekanan aki(at geseran di lu(angn "asuk &,ang relati/ ke*il karena nozzlen,a (esar' sangat tinggi untuk
11
%arena ukuran no;;le dan throat bermacam!macam , bermacam!macam, maka per5ormance per5ormance cur6es "rak kelakuan# pompa jet d apat banyak sekali jumlahnya . Gosline dan @A(rien dapat telah "enurunkan (e(era!a !ersa"aan untuk kelakuan )et !u"! ini ,ang "ana di!erluas oleh unningha". unningha". engan !ersa"aan!ersa"aan ini "aka da pat dicari dapat kelakuan Jet Jet Pump denan menetahui eometri pompanya. ?ila !ersa"aan ini diturunkan tan!a di"ensi+ "aka ia da!at digunakan untuk setia! ukuran !o"!a sela"a o!erasin,a "e"!un,ai e,nold Nu"(er *uku! (esar agar e/ek Biskositas da!at dia(aikan. engan (erdasarkan persamaan eneri dan momentum untuk no;;le, suction, throat dan di=user + !ersa"aan di 43
12
S N T D
QN = 832 x AN x
Suction Nozzle Throat Diffuser
PN - PS GN
Per(andingan luas saluran nozzle dan &di"ensionless area ratio' adalah 7 R =
= = = =
throat
tan pa dimensi tanpa dimensi
AN AT
Per(andingan aliran massa tan pa dimensi (dimensionless mass ratio) tanpa adalah 7 M =
( QS x GS ) ( QN x GN )
43
13
an perbandingan tekanan tanpa dimensi (dimensionless power ratio) adalah7 N =
( PD - PS ) ( PN - PD )
an ini "en,atakan perbandingan tekanan yang diberikan ke fluida produksi dibanding dengan kehilangan tekanan pada power fluid . ari !ersa"aan Gosline dan @A?rien dida!at 7
M x R C = 2 x R + (1 - 2 x R ) x (1 − R ) 2
2
2
N =
- (1 + KTD ) x R x (1 + M ) 2
2
C
[ (1 + KN ) C ] 43
14
Pada !ersa"aan &11' har ga KTD dan KN didapat secara empiris . harga Gui(erson "enggunakan angka %N D.D3+ National D.D# dan %o(e D.D. ala" !e"(ahasan disini akan digunakan angka D.D3 untuk %N ini &dengan angga!an (aha !i!a nozzle sangat li*in' dan angka %T F D.2D. aBiatasi !erlu di!erhitungkan dengan "enghitung luas suction minimum agar tak terjadi cavitasi . Menurut National 7 ASM = ( AT - AN )
=
QS
691 x
PS GS 43
15
Persa"aan &' diturunkan dari !ersa"aan ori$*e atau *hoke untuk luas annulus &throat "inus nozzle' "ini"u" agar tak ter)adi *aBitasi !ada la)u !roduksi &8' dan tekanan &P8' ,ang (ersangkutan. Persa"aan ini di(uat dengan angga!an (aha tekanan di throat adalah nol !ada aktu *aBitasi ter)adi. %arena ! (ydraulik !) didefinisikan sebagai hasil perkalian selisih tekanan kali la ju aliran+ !ersa"aan untuk e$siensi da!at laju din,atakan se(agai !er(andingan da,a ,ang dita"(ahkan ke
[ ( PN x PD ) x (QN x GN ) ] 43
16
Ga"(ar 3 "enun)ukan suatu dimensionless per5ormance dimensionless per5ormance cur6es 7 6ersus < "7 dari persamaan Gra$k dari persamaan 1 dan < dari persamaan >#. Gra$k ini adalah untuk !o"!a National dan )u"lah ration,a adalah # ke"ungkinan+ "aka ada # gra$k. Untuk %o(e )uga # dan untuk Gu(erson 5D )adi gra$kn,a )uga 5D. Untuk %o(e dan Gui(erson da!at diga"(arkan sendiri dengan !ersa"aan!ersa"aan diatas diatas tadi. 6arga N )uga da!at dihitung tan!a gra$k kalau tahu harga %T+ %N+ M dan . Pada gra$k Ga"(ar 3 ini harga %T dia"(il D.2D dna %N F D.D3. 6arga ,ang lain lain dari dari ini ini da!at da!at dihasilkan dihasilkan di di test la(oratoriu" teta!i harga ini *uku! konserBati/ ,ang da!at "enggantikan kehilangan ratarata !ada aliran
17
Ga"(ar 3 i"ensionless hara*teristi*s urBes
43
18
Persoalan Gas Persa"aan!ersa"aan diatas hanya berlaku untuk minyak atau 0'' persen persen cairan. Gas u"u"n,a terda!at !ada (an,ak su"ur !o"!a dan ini "e"!engaruhi !o"!an,a. )unninham mendapatkan bahwa bila 6olume as ditambahkan ke cairan ia akan berlaku seakan!akan ia ia meru pakan cairan dan kelakuan pompa akan mendekati merupakan rak diatas &Ga"(ar &Ga"(ar 3'. Untuk ini !ersa"aan &3' "en)adi ( GS ) 7 M = ( QS + QG ) x
(QN x GN )
ari studi 8tanding da!at diturunkan !ersa"aan e"!iris 1.2 untuk korelasi Bolu"e /asa *airan dita"(ah /asa GS gas ,ang M = QS x ( (1 + 2.8 x ( GOR PS ) ) ) x ( 1 - WC ) + WC x (ila disu(stitusikan ke !ersa"aan &9' "en)adi ( QN x GN ) 43
19
Untuk adan,a gas ini+ aliran untuk ca6itasi harus dikoreksi . engan angga!an aliran se!erti aliran *hoke disekitar annulus throat disekeliling )et !oer
( QS x (1 - WC ) x GOR ) AG = ( 246! x PS ) an dari !ersa"an !ersa"aan 7 1 ASM = QS x
x 691
&13'
denan
e5ek
as
didapat
( ( GS + 1 - WC ) x GOR ) PS
( 246! x PS ) 43
20
Ukuran Nozzle Dan Throat ?kuran jet jet pump dapat dari sekitar &@ 3'@ terantun besarnya. Untuk nozzle dan throatn,a %o(e+ National dan Gui(erson "e"!un,ai (an,ak ko"(inasi. %o(e dan National "engikuti !er(andingan ,ang "eningkat se*ara geo"etris tertentu dala" hal kenaikan nozzle dan throatn,a. Untuk %o(e /aktor ini adalah 1D 1C9 F 1.29155 dan untuk National F 1.2324.n Gui(erson tidak "engikuti /aktor geo"etris tertentu sehingga le(ih (an,ak !ilihan. Aturan yan diikuti oleh 7ational dan 8obe menunakan perbandinan luas antara kombinasi no;;le dan throat yan tetap. ala" hal ini luas nozzle Bs throat selalu D.3:D di National dan D.4 di %o(e. -ni dise(ut !er(andingan IA. 43
21
Misaln,a 11? untuk National (erarti luas nozzle D.D21 in2 dan luas throat D.D91 in 2. sedang # artin,a luas nozzle D.DD:1 dan throat D.D1#. !er(andingann,a adalah D.4:3. Pada Gui(erson !er(andingann,a da!at dilihat !ada Ta(el 11. %arena perbandinan ini tidak tetap+ ,aitu 7 dari 7 '.3' '.&B '.&&!'.&4B '.('!'.(CB '.1>!'.11B '.14!'.1CB '.0!'.3B '.&B '.B '.41B '.C3 "aka sulit untuk "enda!atkan ru"us untuk ini ,ang ringkas. Pada Gui(erson ini koden,a "isaln,a E1D artin,a nozzle luasn,a D.D241 in 2 dan dan throat D.D9#2 in 2. selisihn,a 43
22
untuk KRF lebih besar dari '.& kadan!kadan diunakan untuk sumur!sumur dalam denan net li5t yan besar atau (ila tekanan ker janya "triple2# relati5 kecil, ebih kecil dari kerjanya '.3>( di peruntukan bai sumur!sumur dalam denan net diperuntukan li5t besar atau (ila tekanan dasar su"urn,a &P/' ke*il+ la)u !roduksi (esar. -ni di!erlukan agar tak ter)adi *aBitasi. %e"(ali ke Ga"(ar 3 terlihat (aha gra$k karakteristik untuk perbandinan luas R relati5 besar menun jukan hara 7 besar di daerah esiensi maksimum. menunjukan %arena 7 adalah ukuran kenaikan tekanan :uida produksi :uida produksi + "aka !er(andingan ,ang le(ih (esar adalah sesuai untuk net li/t (esar teta!i dengan la)u le(ih ke*il dari !oer
23
Pada konstruksi !o"!an,a :uida produksi :uida produksi dapat dialirkan lansun masuk dalam pompa se!erti se!erti Ga"(ar 4 &t,!e ' atau dialirkan diluar pompa pompa sebelum masuk ke suction &t,!e ?'. T,!e ? ini le(ih (esar dari teta!i (otto" asse"(l, ,ang (isa *o*ok han,a ti!e ?+ + E untuk %o(e &)adi ti!e le(ih "udah di!asang di"ana"ana'. ?e(er!a )et !u"! da!at di!ertukarkan antara satu dengan lainn,a "isaln,a r"*o dengan %o(e.
43
24
Ga"(ar 4 ua t,!e dari Jet Pu"!
43
25
Langkah-langkah Pada Perhitungan Jet Pu! ala" "elakukan !erhitungan untuk "eneliti atau "endisain !o"!a )et+ langkahlangkah di(aah ini telah di(uat oleh Pertie+ 0ilson dan 8"art !ada risalahn,a7 1. ari data la ju produksi + 8 dan tekanan su*tion P8 dan laju G@+ hitung luas "ini"u" annulus agar tak ter)adi *aBitasi &Persa"aan 12'. 2. %alau diinginkan perhitunan tekanan kerja dapat dinilai denan macam!macam kombinasi no;;le dan throat dan dicari o ptimumnya . %alau diinginkan optimumnya !erhitungan untuk !e"(uatan gra$k !ada tekanan ker)a tri!le ,ang konstan untuk ukuran !o"!a tertentu )uga da!at da!at dilakukan. 43
26
3. "(il tekanan ker)a !er"ukaan antara 2DDD4DDD !si &tekanan tri!le ,ang !aling u"u"' dan untuk tekanan tri!le "akin (esar untuk kedala"an (esar dan harga ,ang "akin ke*il. ?ila tekanan tri!le ter(atas+ ini akan "e"!engaruhi !e"ilihan ini. 4. 6itung tekanan di no;;le. PN adalah tekanan ker)a tri!le tekanan kolo"
27
i"ana 7 1 7 - *asing 2 7 @ tu(ing untuk aliran annulus &untuk adan,a gas Bent - *asing dikurangi dengan @ gas Bent'. tau da!at di*ari dari gra$k !ressure loss. Persa"aan &14' diatas adalah ,ang di!akai di!rogra" "esin hitung. ala" !erhitungan dengan "esin hitung ini (iasan,a N da!at diandaikan le(ih dahulu ntuk "enda!at P;N dan dengan ke"(ali lagi nantin,a. Pada !ersa"aan &14' tadi Baria(el !ada kurung !erta"a adalah konstan untuk siste" ,ang (ersangkutan+ ,ang !ada kurung kedua (eru(ah tergantung !ro!orsi
5. 6itung la ju power :uid dari persamaan &1' tadi serta laju ukuran nozzle ,ang telah ditentukan se(elu"n,a tadi. ari sini a!a(ila tidak *o*ok dengan !engandaian N langkah 5+ "aka P;N harus diulangi !erhitungann,a sa"!ai "enda!at harga N ,ang dekat. #. 6itung laju produksi dan power :uid ":uid yan kembali ke permukaan# ,aitu ,aitu dis*harge !o"!a 7 D G 7 H S . 6itung radient dari suction pompa ":uida produksi# $S G "$ 2 )# H "0!)# 2 $% 43
29
:. 6itung radient :uida campuran yan kembali ke permukaan $D G " "$S 2 S# H "$7 2 7 # # + D 9. 6itung persentase air "ater )ut# :uida campuran WCD
=
( QS x WC ) QD
%alau minyak sebaai power :uid . )D G "7 H S 2 )#+D %alau power :uidnya air. 43
30
1D . 6itung $/R "$as /i Kuid Ratio# ,aitu ,aitu !er(andingan gas /iKuid *airan !ada
QS x ( 1 - WC ) x GOR QD
11. Jika $/R diatas 0' dian jurkan menunakan korelasi dianjurkan 6ertikal multi5asa se perti pada buku -rown untuk seperti !enentuan tekanan dis*harged &keluar' !o"!a dengan "enggunakan hasil dari !ersa"aan &1#' dan &2D' dan langsung ke langkah 15.
43
31
12. Jika $/R kuran dari 0'+ tentukan Biskositas
43
32
14. 6itung KM dari !ersa"aan &51D' 15. 6itung KN dari !ersa"aan &5' dan &#' untuk ,ang kita !ilih dengan M dari !ersa"aan &1D' &atau dari Ga"(ar 3 untuk National (ila dihitung satusatu'. 1#. ?andingkan harga N sekarang dengan harga se(elu"n,a+ )ika "enggunakan gra$k langsung atau (ila !er(edaan ini kurang dari setengah !ersen+ iterasi telah *uku! dan ke langkah 2D atau atau 21. 21. ?ila ?ila le(ih dari setengah !ersen "aka lakukan langkah 1:. (iasan,a iterasin,a 3 sa"!ai 1D kali. 6arga setengah !ersen ini "en,e(a(kan kesalahan disekitar 15 !si. 43
33
1. 6itung tekanan no;;le baru dari dari !ersa"aan &4'
PN = ( PD - PS ) + PD N Lalu ke langkah #. 1:. 6itung tekanan intake "suction# baru dari !ersa"aan &19'. PS G PD 7 2 "P7!PD# 19. Tentukan tekanan permukaan ,ang (aru 7 tekanan permukaan "triple2# ,ang P G P7 "$7 2 $D# H P*7 43
34
2D. 6itung aliran ca6itation 77 QSC =
maksimum
yan
tidak
menalami
QS x ( AT - AN ) ASM
21. 6itung daya kuda "hp# triple2, anap esiensinya C' QN x PT persen. #P =
291!
43
35
22. is!la, &hasil *etak' 7 Tekanan !oer
Grafik "elakuan Po!a %o(e "e"(uat gra$k ,ang ditun)ukan oleh Ga"(ar #+ dan ini ha"!ir sa"a siste"n,a dengan Gui(erson &Ga"(ar :'. %eduan,a "enggunakan su"(u se(agai la)u !roduksi dan su"(uQ se(agai la)u !oer
43
37
National "e"!lot gra$kn,a se!erti !ada Ga"(ar 9 di"ana se!erti !ada gra$k ,ang (iasa kita gunakan se(agai su"(u adalah la)u !roduksi dan su"(uQ tekanan su*tion &intake'. engan ini "udah untuk ditu"!angi oleh gra$k -P (iasa. Maka *ara ini dian)urkan oleh ketiga !enulis terse(ut. -nter!retasin,a adalah dengan "e"(a*a langsung la)u !roduksi "isaln,a 2D5 ?C dari Ga"(ar 1D+ "aka tekanan su*tion 155D !si+ !oer
43
38
43
39
43
40
43
41
43
42
