Electrical Submersible Pump (ESP)
Produksi II
Pengertian Electric Submersible Pump adalah pompa yang dimasukkan ke dalam lubang sumur yang digunakan untuk memproduksi minyak secara artificial lift (pengangkatan buatan) dan digerakkan oleh motor listrik. Peralatan pompa listrik submersible terdiri dari pompa sentrifugal, protector dan motor listrik. Unit ini ditenggelamkan di cairan, disambung dengan tubing dan motornya dihubungkan dengan kabel ke permukaan yaitu switcboard dan transformator. Pompa ini digunakan
• Untuk sumur injeksi arah impeller harus dibalikkan. • Untuk sumur kepasiran, ESP dapat dipakai sampai derajat kepasiran tertentu, yaitu dengan menggunakan impeller atau diffuser khusus yang terbuat dari Ni-Resist. • Untuk sumur korosif perlu dipasang “Ressistant Coning Hausing” khusus, sumbu as pompa dari bahan K-monel. Apabila terdapat H2S gunakan kabel Al atau kabel biasa dengan ditutup monel. • ESP menghasilkan panas sehingga dapat menurunkan viskositas fluida produksi, hal mana akan membantu sumur dengan masalah parafin. • ESP biasanya dipakai untuk laju produksi 200-2500 STB/hari, walaupun dapat digunakan untuk produksi sampai 95.000 STB/hari • ESP terbatas pada temperatur < 250oF untuk standar dan < 350oF untuk ESP dengan special motor dan kabel •
Instalasi Electrical Submersible Pump
Prinsip Kerja Prinsip kerja Electric submersible pump adalah berdasarkan pada prinsip kerja pompa sentrifugal dengan sumbu putarnya tegak lurus. Pompa sentrifugal dihubungkan langsung dengan motor penggerak menggunakan tenaga listrik dari power plant, dimana tenaga listrik untuk pompa disuplai dari switch board dan transformator di permukaan dengan perantara kabel listrik yang di-clamp pada tubing dengan jarak 15 hingga 20 ft. Motor hidrolik memutar cairan yang melalui impeller pompa, cairan masuk ke dalam impeller pompa menuju poros pompa, dikumpulkan oleh diffuser kemudian akan dilempar ke luar. Oleh impeller tenaga mekanis motor dirubah menjadi tenaga hidrolik.
Impeller terdiri dari dua piringan yang didalamnya terdapat sudu-sudu, pada saat impeller diputar dengan kecepatan sudut , cairan dalam impeller dilemparkan keluar dengan tenaga potensial dan kinetik tertentu. Cairan yang ditampung dalam rumah pompa kemudian dievaluasikan melalui diffuser, sebagian tenaga kinetik dirubah menjadi tenaga potensial berupa tekanan. Karena cairan dilempar ke luar maka terjadi proses penghisapan.
Skema imppeler dan diffuser
Peralatan pompa ESP • Peralatan surface • Peralatan subsurface
Peralatan surface • • • • •
Tubig head Drum Junction box Switch board Transformer
Tubing Head Tubing head untuk pompa reda agak berbeda dengan tubing head biasa. Perbedaannya terletak pada adanya kabel yang melalui tubing head tersebut. Adapun fungsi dari tubing head ini adalah sebagai penyokong dari rangkaian tubing dan untuk menutup ruang antara casing dengan tubing.
Drum Merupakan alat yang digunakan sebagai tempat untuk menggulung kabel apabila pompa dicabut.
Junction Box Junction box ditempatkan di antara kepala sumur dan switchboard. Juction box biasanya 15 ft (minimum) dari kepala sumur dan normalnya berada diantara 2 sampai 3 ft diatas permukaan tanah. Fungsi dari junction box antara lain : • Sebagai ventilasi terhadap adanya gas yang mungkin bermigrasi kepermukaan melalui kabel agar terbuang ke atmosfer. • Sebagai terminal penyambungan kabel dari dalam sumur dengan kabel dari swichboard.
Switchboard • Merupakan panel kontrol kerja dipermukaan saat pompa bekerja yang dilengkapi dengan motor controller, overload dan underload protection serta alat pencatat yang bisa bekerja secara manual ataupun otomatis dan dapat digunakan untuk tegangan dari 440 volt - 4800 volt. Fungsi utama dari switchboard adalah : • Untuk mengontrol kemungkinan terjadinya downhole problem seperti: overload atau underload current. • Auto restart setelah underload pada kondisi intermittent well. • Mendeteksi unbalance voltage. Pada switchboard biasanya dilengkapi dengan ammeter chart yang berfungsi untuk mencatat arus motor versus waktu ketika motor bekerja.
Transformer Berfungsi sebagai perubah tegangan primer yang tinggi menjadi tegangan sekunder (yang rendah) yang dibutuhkan motor. Alat ini terdiri dari core (inti) yang dikelilingi oleh coil dari lilitan kawat tembaga
Peralatan Bawah Permukaan • motor listrik • protektor • pompa • gas separator • kabel listrik
Motor Listrik Motor listrik pada jenis pompa reda adalah motor induksi sinkron dua katub, tiga fasa yang diisi dengan minyak pelumas khusus yang mempunyai tahanan listrik (dielectric strength) tinggi, berbentuk sangkar yang mempunyai kecepatan 3500 rpm pada 60 Hz dan 2915 rpm pada 50 Hz. Secara garis besar motor ini mempunyai dua bagian pokok, yaitu Rotor (gulungan kabel halus yang berputar) dan Stator (gulungan kabel halus yang stasioner dan menempel pada badan motor)
Protektor Protektor ini dipasang di atas motor dan dibawah pompa. Fungsinya antara lain : • Memberikan ruangan untuk pengembangan/penyusutan minyak pelumas. • Mencegah fluida masuk ke rumah motor. • Menyimpan minyak motor dan minyak pelumas. • Memberikan keseimbangan tekanan dalam motor dengan tekanan luar, yaitu tekanan fluida sumur pada kedalaman tertentu. Secara umum protektor mempunyai dua macam type, yaitu : • Positive Seal atau Modular Type Protector. • Labyrinth Type Protector.
Labyrinth Type Protector
Pompa Setiap pompa terdiri dari beberapa tingkat (multistage) dimana masing-masing terdiri dari impeller dan diffuser. Jumlah tingkat tergantung dari head pengangkatannya.
Prinsip Kerja Pompa fluida yang masuk kedalam pompa melalui intake akan diterima oleh stage paling bawah dari pompa, impeller akan mendorongnya masuk, sebagai akibat proses centrifugal maka fluida tersebut akan terlempar keluar dan diterima oleh diffuser. Oleh diffuser, tenaga kinetis (velocity) fluida akan diubah menjadi tenaga potensial (tekanan) dan diarahkan ke stage selanjutnya. Pada proses tersebut fluida memiliki energi yang semakin besar dibandingkan pada saat masuknya. Kejadian tersebut terjadi terus-menerus sehingga tekanan head pompa berbanding linier dengan jumlah stages, artinya semakin banyak stage yang dipasangkan, maka semakin besar kemampuan pompa untuk mengangkat fluida.
Unit Pompa Benam Litrik
Gas separator (pump intake) Pada sumur-sumur yang tidak banyak mengandung gas, cukup menggunakan pump intake saja. Tetapi pada sumur-sumur dengan GOR tinggi, gas separator dapat disambungkan pada pompa guna memberikan effisiensi pompa. Dalam hal ini gas separator berfungsi antara lain : • Mencegah menurunnya head capacity yang dihasilkan pompa. • Mencegah terjadinya fluktuasi beban pada motor. • Mengurangi adanya surging pressure.
Jenis rotary gas separator
Kabel Listrik sebagai penyalur aliran listrik dari permukaan ke motor. Kabel ini di-clamp pada tubing dengan interval yang sama, mulai dari bawah sampai tubing head. Diameter kabel disesuaikan dengan besarnya arus listrik yang mengalir, penurunan tegangannya dan clearence antara tubing dan casing. Kabel listrik ini terdiri dari tiga kabel tembaga yang diisolasi satu sama lain dengan pembalut dari karet. Ketiganya terbungkus oleh suatu pelindung yang terbuat dari baja. Ada dua buah jenis kabel yang biasa digunakan, yaitu round dan flat.
Secara umum ada dua jenis kabel yang biasa dipakai di lapangan, yaitu : • Low Temperature Disarankan untuk pemasangan pada sumur-sumur dengan maximum 200F. • High Temperature Cable Disarankan untuk pemasangan pada sumur-sumur dengan temperatur yang cukup tinggi sampai mencapai mencapai 400F. • Untuk sumur bersuhu tinggi (lebih 250F) perlu dipasang epoxy untuk melindungi kabel, O-ring dan seal.
Jenis Flat Cable dan Round Cable
