bab ii dondy zobitana

8/18/2019 BAB II Dondy Zobitana

1/25

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Sejarah Singkat Electric Submersible Pump ESP!

Pada tahun 1"11 , seorang kelahiran Rusia bernama Armais Arutun#$$

menemukan teknologi motor listrik yang ditenggelamkan di dalam cairan air sebagai

penggerak pompa air (centifugal) untuk kepentingan militer setelah peperangan

selesai, Arutun#$$ membuat single stage centrifugal pump yang digerakkan oleh

motor listrik untuk kepentingan pertambangan, tidak lama kemudian, dibuat multi

stage pump (pompa bertingkat banyak) dimana motor listriknya ikut ditenggelamkan

di dalam cairan. Sejak saat itu muncul teknologi pengangkatan buatan untuk

memompakan cairan dari dalam sumur ke permukaan dengan pompa centrifugal

bertingkat banyak (multi stage) dengan nama RED Pump.RED singkatan dari Russian Electro Dynamo of Arutonoff . Setelah lebih dari

!" tahun sejak pertama kali Armais Arutun#$$ menemukan metode ESP ini,

sekarang ESP dipergunakan hampir diseluruh dunia dengan hasil yang sangat

memuaskan. Selama kurun #aktu tersebut telah banyak berkembang perusahaan$

perusahaan yang membuat ESP dan dilakukan upaya$upaya penyempurnaan serta

pengembangan baik dalam hal pemilihan dan penggunaan material, metalurgi,

teknologi, daya tahan serta kemampuan produksinya. Semua itu dilakukan dalam

usaha untuk mencapai kinerja optimal dari system operasional ESP.

7


2/25

2.2 Pengertian %mum P#mpa Electric Submersible Pump ESP!

Electric Submersible Pump adalah pompa yang dibuat atas dasar pompa

centrifugal bertingkat (stage) banyak dimana setiap tingkat mempunyai impeller,

bagian berputar yang fungsinya memberikan kecepatan terhadap cairan yang

dipompakan dan diffuser adalah bagian yang diam berfungsi mengubah tenaga yang

berupa kecepatan tinggi menjadi kecepatan rendah tetapi memiliki tenaga tinggi .

Pompa ESP secara keseluruhan dari pompa dan motornya ditenggelamkan ke dalam

cairan, pompa ini digerakkan dengan motor listrik melalui suatu poros motor (shaft)

yang memutar sudu$sudu impeller pompa. Perputaran sudu$sudu itu menimbulkan

gaya sentrifugal yang digunakan untuk mendorong fluida ke permukaan.

dapun fungsi dari ESP adalah %

• &empermudah penanggulangan scale.• &ampu memompa cairan dalam jumyang besar • 'ebih mudah dioprasikan dan biaya operasi rendah.

2.& S'arat(s'arat Pemilihan P#mpa ESP

. ekanan formasi rendah

*. 'aju produksi antara *"" $ +".""" S -D

. Produkti/ity inde0 masih tinggi

1. Sumur tidak mempunyai problem kepasiran

2. ersedia peralatan ESP

2.) *euntungan +an *erugian penggunaan p#mpa ESP2.).1 *euntungan

. Dapat beroperasi pada kecepatan tinggi.*. &ampu memompa fluida dalam jumlah besar.

http://suyonowarso.blogspot.com/2011/01/kerja-praktek-di-riau.htmlhttp://suyonowarso.blogspot.com/2011/01/kerja-praktek-di-riau.htmlhttp://suyonowarso.blogspot.com/2011/01/kerja-praktek-di-riau.htmlhttp://suyonowarso.blogspot.com/2011/01/kerja-praktek-di-riau.htmlhttp://suyonowarso.blogspot.com/2011/01/kerja-praktek-di-riau.htmlhttp://suyonowarso.blogspot.com/2011/01/kerja-praktek-di-riau.htmlhttp://suyonowarso.blogspot.com/2011/01/kerja-praktek-di-riau.htmlhttp://suyonowarso.blogspot.com/2011/01/kerja-praktek-di-riau.html


3/25

. Dapat memisahkan gas yang mungkin mengganggu proses pengisapan.1. Sesuai dipergunakan pada sumur$sumur yang mempunyai P3 tinggi.

2. Sesuai dipasang pada sumur$sumur miring karena tidak ada bagian$bagian

yang bergerak baik di permukaan maupun di dalam sumur.+. Panas yang ditimbulkan oleh putaran motor akan mengatasi masalah

paraffin dan fluida yang /iskositasnya tinggi pada temperatur yang rendah.4. iaya peralatan relatife kecil jika dibandingkan dengan laju produksi yang

diperoleh.2.).2 *erugian

. iaya Pertama pemasangan ESP relatif lebih mahal dibanding dengan

sistem artificial lift yang lain*. 5urang baik pada sumur yang memiliki problem kepasiran

. Pada sumur produksi dengan reser/oir yang tidak kompak dimana akibat

dari pemompaan dengan rate dan kecepatan yang tinggi, bisa

menyebabkan pasir terlepas dari sedimennya dan masuk ke dalam pompa

sehingga pompa mengalami abrasi.1. Pada sumur yang saturated reservoir (reser/oir jenuh) dengan tekanan

lapisan di ba#ah tekanan saturasi maka gas dalam cairan yang

dipompakan bisa menurunkan efisiensi pompa dan bisa terjadi gas

locking .2. &enimbulkan emulsi yang diakibatkan dari perputaran impeller pompa

yang tinggi.6. &empercepat terjadinya water conning . kibat dari pemompaan dengan

rate yang tinggi maka akan memacu terjadinya water conning . terutama

pada perforasi yang dekat dengan water oil contact.

2., Peralatan P#mpa ESP


4/25

Secara umum peralatan Pompa ESP dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu%

. Peralatan diatas permukaan.*. Peralatan diba#ah permukaan.

Pada 6ambar diba#ah memperlihatkan secara lengkap peralatan diatas dan

diba#ah permukaan dari Pompa ESP.


5/25

-ambar 2.1 Susunan engkap Peralatan P#mpa ESPsumber

2.,.1 Peralatan Diatas Permukaan

Peralatan diatas permukaan meliputi #ellhead, junction bo0,

s#itchboard, dan transformer.

2.,.1.1 /ellhea+

7ellhead atau kepala sumur dilengkapi dengan tubing hanger

khusus yang mempunyai lubang untuk cable pack-off atau

penetrator. Cable pack-off ini biasanya tahan sampai tekanan """

PS3.

ubing hanger dilengkapi juga dengan lubang untuk hidraulic

control line , yaitu saluran cairan hidraulik untuk menekan

subsurface ball valve agar terbuka. Pada 6ambar *.*

memperlihatkan tubing hanger dengan cable pack-off.

7ellhead juga harus dilengkapi dengan 8seal9 agar tidak

bocor pada 3ubang untuk kabel dan tulang. 7ellhead didesain

untuk tahan terhadap tekanan 2"" psi $ """ psi.


6/25

-ambar 2.2 Cable Pack Off Pa+a Tubing Hanger

Sumber

-ambar 2.& Wellhead

Sumber

2.,.1.2 0uncti#n B#


7/25

:unction bo0 ditempatkan di antara kepala sumur dan

s#itchboard untuk alasan keamanan. 6as dapat mengalir keatas

melalui kabel dan naik ke permukaan menuju s#itchboard, yang

bisa menyebabkan terjadinya kebakaran. 5arena itu,

kegunaan dari junction bo0 ini adalah untuk mengeluarkan gas

yang naik keatas tadi. :unction biasanya 2 ft (minimum) dari

kepala sumur dan normalnya berada diantara * sampai ft diatas

permukaan tanah. ;ungsi dari junction bo0 antara lain %

• Sebagai /entilasi terhadap adanya gas yang

mungkin bermigrasi kepermukaan melalui kabel agar

terbuang ke atmosfer.• Sebagai terminal penyambungan kabel dari dalam

sumur dengan kabel dari s#icthboard.2.,.1.& S itchb#ar+

S#itchboard adalah panel kontrol kerja dipermukaan

saat pompa bekerja yang dilengkapi dengan motor controller,

o/erload dan underload protection serta alat pencatat (recording

instrument) yang bisa bekerja secara manual ataupun otomatis

apabila terjadi penyimpangan. S#itchboard ini dapat digunakan

untuk tegangan dari 11" /olt sampai 1


8/25

• =ntuk mengontrol kemungkinan terjadinya do#n

hole problem seperti % overload atau underload current.• Auto restart setelah underload pada kondisi intermittent

well.• &endeteksi unbalance voltage.


9/25

• Pada s#itchboard biasanya dilengkapi dengan ammeter

chart yang berfungsi untuk mencatat arus motor /ersus

#aktu ketika motor bekerja.

•


10/25

-ambar 2.) S itchb#ar+ Sumber

•

2.,.1.) Trans$#rmer

• &erupakan alat untuk mengubah tegangan listrik, bisa

untuk menaikan atau menurunkan tegangan. lat ini terdiri dari core

(inti) yang dikelilingi oleh coil dan lilitan ka#at tembaga. 5eduanya,

baik core maupun coil direndam dengan minyak trafo sebagai

pendingin dan isolasi. Perubahan tegangan akan sebanding

dengan jumlah lilitan ka#atnya. iasanya tegangan input

transformer diberikan tinggi agar didapat ampere yang rendah pada

jalur transmisi, sehingga tidak dibutuhkan kabel (penghantar) yang

besar. egangan input yang tinggi akan diturunkan dengan


11/25

menggunakan step$do#n tranformer sampai dengan tegangan yang

dibutuhkan oleh motor.••

-ambar 2., Trans$#rmer Sumber

•

2.,.2 Peralatan +iba ah Permukaan

• Peralatan diba#ah permukaan dari Pompa ESP terdiri atas

pressure sensing instruments, electric motor, protector, intake, pump unit

dan electric cable.

2.,.2.1 PSI %nit Pressure Sensing Instruments!

• PS3 atau Pressure Sensing 3nstrument adalah suatu

alat yang mencatat tekanan dan temperatur dalam sumur. Secara

umum PS3 =nit mempunyai * komponen pokok, yaitu%• PS3 Do#n >ole =nit

• Dipasang diba#ah motor type upper atau center

tandem, karena alat ini dihubungkan dari electric motor yang

seolah$ olah merupakan bagian dari motor tersebut.

• PS3 Surface Readout

• &erupakan bagian dari system yang mengontrol kerja

do#n hole unit serta menampilkan ( display ) informasi yang

diambil dari down hole.


12/25

•

-ambar 2.3 Pressure Sensing Instrumen Sumber

2.,.2.2 Electric 4#t#r

• :enis motor Pompa ESP adalah motor listrik induksi

dua kutub tiga fasa yang diisi dengan minyak Pelumas khusus

yang mempunyai tahanan listrik ( dielectric strength ) tinggi.

Dipasang paling ba#ah dari rangkaian, dan motor tersebut

digerakkan oleh arus listrik yang dikirim melalui kabel dari

permukaan. &otor berfungsi untuk menggerakan pompa dengan

mengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanik. ;ungsi dari

minyak tersebut adalah %

• Sebagai pelumas• Sebagai tahanan(isolasi)• Sebagai media penghantar panas motor yang ditimbulkan oleh perputaran

rotor ketika motor tersebut sedang bekerja.


13/25

• :adi minyak tersebut harus mempunyai spesifikasi

tertentu yang biasanya sudah ditentukan oleh pabrik, yaitu

ber#arna jernih, tidak mengandung bahan kimia, dielectric

strength tinggi, lubricant dan tahan panas. &inyak yang

diisikan akan mengisi semua celah$celah yang ada dalam motor,

yaitu antara rotor dan stator. &otor berfungsi sebagai tenaga

penggerak pompa ( prime mover ), secara garis besar motor ini

mempunyai dua bagian pokok, yaitu

• Rotor (gulungan kabel haltis yang berputar)• Stator (gulungan kabel halus yang stasioner dan

menempel pada badan motor).

• Stator menginduksi aliran listrik dan

mengubah menjadi tenaga putaran pada rotor, dengan

berputarnya rotor maka poros (shaft) yang berada

ditengahnya akan ikut berputar, sehingga poros yang

saling berhubungan akan ikut berputar pula (poros

pompa, intake, dan protector).

•

•

•


14/25

•

-ambar 2.5 4#t#r P#mpa ESP• Sumber

2.,.2.& Pr#tect#r

• Protector (Reda) sering juga disebut dengan eal

ection (?entrilift) atau E!uali"er (@D3). Secara prinsip protector

mempunyai empat fungsi utama, yaitu%

• =ntuk melindungi tekanan dalam motor dari

tekanan di annulus.• &enyekat masuknya fluida sumur kedalam motor • empat duduknya thrust bearing untuk merendam gaya

a0ial yang ditimbulkan oleh pompa.• &emberikan ruang untuk pengembangan dan

penyusutan minyak motor sebagai akibat perubahan

temperatur dari motor pada saat bekerja dan saat


15/25

dimatikan.•

•

-ambar 2.6 0enis lab'rinth T'pe Pr#tect#r Sumber

2.,.2.) Intake

• 3ntake dipasang diba#ah pompa dengan cara

menyambungkan sumbunya (shaft) memakai coupling. 3ntake

merupakan saluran masuknya fluida dari dasar sumur ke

pompa menuju permukaan. =ntuk jenis$jenis tertentu, intake ada

yang dipasang menjadi satu dengan housing pompa

(intregrated#$ tetapi ada juga yang berdiri sendiri. da beberapa

jenis intake yang sering dipakai, yaitu%

• Standart 3ntake,• Dipakai untuk sumur dengan 6'R rendah.:umlah gas


16/25

yang masuk pada intake harus kurang dari "A sampai dengan

2A dari total /olume fuida. 3ntake mempunyai lubang untuk

masuknya fluida ke pompa, dan dibagian luar dipasang

selubung (screen) yang gunanya untuk menyaring partikel

masuk ke intake sebelum masuk kedalam pompa.• Rotary 6as Separator

• Digunakan untuk memisahkan gas sampai dengan

!"A, dan biasanya dipasang untuk sumur$sumur dengan 6@R

tinggi. 6as Separator jenis ini tidak direkomendasikan untuk

dipasang pada sumur sumur yang abrasi/e.• ?ara pemisahan gas dari fluida berlansung dimana

fluida memasuki gas separator langsung menuju bagian ba#ah

inducer yang berbentuk ulir. Dibagian ini fluida akan

mengalami kenaikan tekanan dan mendorong ke atas memasuki

sudu pemutar (centrifuge) dan akibat adanya gaya centrifugal

maka gas akan memisahkan diri dari cairan. kibat dari

terpisahnya gas, maka cairan akan mempunyai masa jenis yang

lebih besar dan akan terlempar ke dinding, sedangkan gas yang

lebih ringan akan bergerak ke atas sepanjang sudu pemutar

menuju pemisah aliran.

• Static 6as Separator


17/25

• Static gas separator atau sering disebut re/erse

gas separator, yang dipakai untuk memisahkan gas hingga

fluida tersebut akan mengalami penurunan tekanan.

• Pada tahap pertama ini sebagian gas yang terlarut

dalam cairan akan terlepas dan selanjutnya akan mengalami

pembalikan arah aliran ke ba#ah menuju ke pick % up impeller

yang ada pada gas separator tersebut. 3mpeller ini berfungsi

sebagai pemutar dan sekaligus pengangkatan fluida ke atas.

Putaran impeller akan menimbulkan proses turbulensi pada

fluida dan proses centrifugal, dimana cairan akan terlempar ke

luar sedangkan gasnya akan tetap berada di pusaran sekitar

sumbu, bersamaBsama gas dan cairan bergerak ke atas.• ?airan diarahkan masuk ke pompa sedangkan gas yang

diarahkan keluar menuju annulus melalui lubang yang berada di

bagian atas separator. Dengan demikian diharapkan pada saat

fluida memasuki stage pompa, fluida mempunyai masa jenis

yang relati/e lebih tinggi dengan kondisi sebelum mengalami

pemisahan.


18/25

•

-ambar 2." 0enis R#tar' -as Separat#r Sumber

•

•

•

•

•

•

2.,.2., Pump %nit

• =nit pompa merupakan &ultistages Centrifugal

'ump , yang terdiri dari % impeller, diffuser, shaft (tangkai)•


19/25

•

-ambar 2.17 %nit P#mpa ESP Sumber•

• Prinsip kerja pompa ini, yaitu fluida yang masuk

kedalam pompa rnelalui intake akan diterima oleh stage paling

ba#ah dari pompa, impeller akan mendorongnya masuk,

sebagai akibat proses centrifugal maka fluida tersebut akan

terlempar keluar dan diterima oleh diffuser. @leh diffuser,

tenaga kinetis ( velocity# fluida akan diubah menjadi tenaga

potensial (tekanan) dan diarahkan ke stage. Pada proses tersebut

fluida memiliki energi yang semakin besar dibandingkan pada saat

masuknya. 5ejadian tersebut terjadi terus$ menerus sehingga

tekanan head pompa berbanding linier dengan jumlah stages,


20/25

artinya semakin banyak stage yang dipasangkan, maka semakin

besar kemampuan pompa untuk mengangkat fluida.


21/25

•

2.,.2.3 Electric 8able

• 5abel yang dipakai adalah jenis tiga konduktor.

;ungsi utama dari kabel tersebut adalah sebagai media penghantar

arus listrik dari s#itchboard sampai ke motor didalam sumur.

5abel harus tahan terhadap tegangan tinggi, temperatur, tekanan

migrasi gas dan tahan terhadap resapan cairan dari sumur.

=ntuk itu maka kabel harus mempunyai isolasi dan sarung yang

baik. agian dari kabel biasanya terdiri dari %

• 5onduktor ( Conductor#• 3solasi ( (nsulation )• Sarung ( sheath )• :aket

•

da dua jenis kabel yang biasa dipakai yaitu round

dan flat cable . Pada jenis round cable dibagian luar sarungnya

dibungkus lagi dengan karet (rubber jacket). iasanya kabel jenis

round ini memiliki ketahanan yang 3ebih lama daripada jenis

flat cable, tetapi memerlukan ruang penempatan yang lebih

besar.•

Secara umum ada dua jenis kabel yang biasa

dipakai di lapangan, yaitu

• 'o# emperature• Disarankan untuk pemasangan pada sumur$sumur


22/25

dengan ma0imum *""C;.• >igh emperature ?able

• Disarankan untuk pemasangan pada sumur$sumur

dengan temperatur yang cukup tinggi sampai mencapai 1""C;•

•

•

•

•

•

•

• . -ambar 2.11 0enis 9lat 8able

+an R#un+ 8able• Sumber

•

2.,.2.5 8heck :al;e

• Check valve biasanya dipasang pada tubing (*$ joint)

diatas pompa. ertujuan untuk menjaga fluida tetap berada di

atas pompa. :ika check valve tidak dipasang maka kebocoran

fluida dari tubing (kehilangan fluida) akan melalui pompa yang

dapat menyebabkan aliran balik dari fluida yang naik keatas, sebab

aliran balik ( back flow# tersebut membuat putaran impeller

berbalik arah dan dapat menyebabkan motor terbakar atau rusak.

:adi umumnya check /al/e digunakan agar tubing tetap terisi

penuh dengan fluida se#aktu pompa mati dan mencegah supaya

fluida tidak turun keba#ah.


23/25

•

•

-ambar 2.12 Check Valve Sumber

•

2.,.2.6 Blee+er :al;e

• )leeder valve dipasang satu joint diatas check

/al/e, mempunyai fungsi mencegah minyak keluar pada saat

tubing dicabut. ;luida akan keluar melalui bleeder valve.

2.,.2." 8entrali


24/25

mendorongnya masuk, sebagai akibat proses centrifugal maka fluida tersebut

akan terlempar ke luar dan diterima oleh diffuser, oleh diffuser tenaga kinetik

akan diubah menjadi tenaga potensial (tekanan), maka dengan demikian

terjadilah proses pengisapan.• &otor 'istrik berputar pada kecepatan relatif konstan, memutar

pompa (impeller) mele#ati poros (shaft) yang disambungkan dengan bagian

protector. Po#er disalurkan ke peralatan ba#ah permukaan melalui kabel

listrik konduktor yang di klem pada tubing, cairan memasuki pompa yang

sedang beroperasi.• 5elakuan pompa berada pada harga efisiensi tertinggi apabila

hanya cairan yang terproduksi. ingginya /olume gas bebas menyebabkan

operasi pompa tidak effisien.


25/25

•

bab ii dondy zobitana

Documents