86 1

ELECTRIC ELECTRIC SUBMERSIBLE SUBMERSIBLE

PUMPPUMPDr. Ir. Sudjati Rachmat, DEADr. Ir. Sudjati Rachmat, DEA

86 2

ELECTRIC SUBMERSIBLE PUMPELECTRIC SUBMERSIBLE PUMP

1.1. PendahuluanPendahuluan

2.2. Dasar-Dasar Perhitungan Pompa Dasar-Dasar Perhitungan Pompa

-- TDH (Total Dynamic Head) TDH (Total Dynamic Head)

-- Daya Kuda (Horse Power, HP) dan Efisiensi Daya Kuda (Horse Power, HP) dan Efisiensi

3.3. KonstruksiKonstruksi

4.4. Karakteristik Kerja Pompa Karakteristik Kerja Pompa

-- Dasar Kerja Dasar Kerja

-- Kelakuan Pompa Kelakuan Pompa

5.5. Disain Pompa Disain Pompa

6.6. Aplikasi Khusus Aplikasi Khusus

7.7. Memasang Alat Memasang Alat

86 3

PendahuluanPendahuluan

Electric Submersible Pump (ESP) digunakan di Indonesia Electric Submersible Pump (ESP) digunakan di Indonesia oleh Caltex lebih dari lima belas tahun yang lalu. Pada oleh Caltex lebih dari lima belas tahun yang lalu. Pada tahun 1970, 60 persen total produksi minyak Indonesia tahun 1970, 60 persen total produksi minyak Indonesia atau sekitar 80 persen dari produksi minyak Caltex atau sekitar 80 persen dari produksi minyak Caltex diproduksi oleh pompa ini. Dewasa ini ada beberapa diproduksi oleh pompa ini. Dewasa ini ada beberapa produsen ESP, yang terbesar REDA (70 persen pasaran produsen ESP, yang terbesar REDA (70 persen pasaran dunia, sekitar 2500 dipunyai oleh Caltex, dunia, sekitar 2500 dipunyai oleh Caltex, Centrilift (25 Centrilift (25 persen pasaran dunia), Oil Line, ODI, Weir, Rothless, persen pasaran dunia), Oil Line, ODI, Weir, Rothless, Wulanke, Weatherfor, ESPWulanke, Weatherfor, ESP dan lain-lain. dan lain-lain.

Pada prinsipnya pompa-pompa ini sama saja kecuali Pada prinsipnya pompa-pompa ini sama saja kecuali pada bentuk impeller dan diffusernya. Unit pompanya pada bentuk impeller dan diffusernya. Unit pompanya terdiri dari pompa centrifugal, seal section terdiri dari pompa centrifugal, seal section (istilah (istilah Centrilift, Reda menyebut protector dan ODI menyebut Centrilift, Reda menyebut protector dan ODI menyebut ini equilizer)ini equilizer) dan electric motor. Unit ini ditenggelamkan dan electric motor. Unit ini ditenggelamkan di cairan, disambung dengan tubing dan motornya di cairan, disambung dengan tubing dan motornya dihubungkan dengan kabel ke permukaan yaitu ke dihubungkan dengan kabel ke permukaan yaitu ke switchboard dan transformer (trafo).switchboard dan transformer (trafo).

86 4

Kabel tersebut diklem di tubing pada jarak 15-20 ft. Kabel tersebut diklem di tubing pada jarak 15-20 ft. listrik bisa dari 220-2400 volt tergantung unitnya. listrik bisa dari 220-2400 volt tergantung unitnya. Pompa ini bisa memproduksi minyak atau air dari 300 Pompa ini bisa memproduksi minyak atau air dari 300 B/D sampai 60000 B/D (pada ukuran ID casing 10 ¾) dan B/D sampai 60000 B/D (pada ukuran ID casing 10 ¾) dan kedalamannya ada yang sampai 15000 ft. ukuran kedalamannya ada yang sampai 15000 ft. ukuran motornya bisa dari 1 sampai lebih dari 700 daya kuda motornya bisa dari 1 sampai lebih dari 700 daya kuda dan ini lebih besar dari alat pompa manapun. dan ini lebih besar dari alat pompa manapun. Penggunaan umumnya pada industri minyak, baik untuk Penggunaan umumnya pada industri minyak, baik untuk sumur minyak, secondary recovery dan pada instalasi air sumur minyak, secondary recovery dan pada instalasi air di offshore unit. Gambar 1 menunjukan suatu ESP ini di offshore unit. Gambar 1 menunjukan suatu ESP ini dengan bagian-bagiannya.dengan bagian-bagiannya.

86 5Gambar 1Gambar 1Submersible centrifugal pumping unitSubmersible centrifugal pumping unit

86 6

Dasar-Dasar Perhitungan PompaDasar-Dasar Perhitungan Pompa

1.1. TDH (Total Dynamic Head)TDH (Total Dynamic Head)

a.a. TDH (Total Dynamic Head)TDH (Total Dynamic Head)

TDH adalah suatu istilah untuk pompa TDH adalah suatu istilah untuk pompa yang yang menyatakan total pressure dimana pompa bekerja, menyatakan total pressure dimana pompa bekerja, dinyatakan sebagai head (kolom atau ketinggian dinyatakan sebagai head (kolom atau ketinggian kolom cairan).kolom cairan). TDH juga dapat dinyatakan sebagai TDH juga dapat dinyatakan sebagai pressure differential sepanjang pompa (outlet-inlet), pressure differential sepanjang pompa (outlet-inlet), atau sebagai atau sebagai kerja yang dilakukan oleh pompa pada kerja yang dilakukan oleh pompa pada cairan untuk menaikannya dari satu level energi ke cairan untuk menaikannya dari satu level energi ke level lainnya. level lainnya.

86 7

b. b. Faktor-faktor Yang Berpengaruh Pada TDHFaktor-faktor Yang Berpengaruh Pada TDH

Energi di segala titik adalah jumlah pressure head, Energi di segala titik adalah jumlah pressure head, elevation head dan velocity head (atau tekanan, elevation head dan velocity head (atau tekanan, ketinggian dan kecepatan). Pressure head adalah ketinggian dan kecepatan). Pressure head adalah head yang berhubungan dengan tekanan di suatu head yang berhubungan dengan tekanan di suatu titik tertentu. Elevation head adalah ketinggian titik tertentu. Elevation head adalah ketinggian diatas suatu datum (dasar) yang ditentukan. Velocity diatas suatu datum (dasar) yang ditentukan. Velocity head adalah head ekivalent pada mana cairan akan head adalah head ekivalent pada mana cairan akan jatuh pada kecepatan yang sama. Velocity head = jatuh pada kecepatan yang sama. Velocity head = VV22/2.g. Gambar 2 memperlihatkan suatu skema dari /2.g. Gambar 2 memperlihatkan suatu skema dari suatu sistem komponen TDH ini. Dengan suatu sistem komponen TDH ini. Dengan mengabaikan selisih elevasi inlet dan outlet pompa mengabaikan selisih elevasi inlet dan outlet pompa maka energi pada kedua titik ini dapat dinyatakan maka energi pada kedua titik ini dapat dinyatakan sebagai berikut :sebagai berikut :

86 8

dimana :dimana :Es : : Energi pada lubang masuk (suction) pompaEnergi pada lubang masuk (suction) pompaPs : : Tekanan pada lubang masukTekanan pada lubang masuk

: : Kecepatan (dinyatakan dalam head) pada Kecepatan (dinyatakan dalam head) pada lubang masuklubang masuk

Ed : : Energi pada lubang keluar (pump discharge)Energi pada lubang keluar (pump discharge)Pd : : Tekanan pada lubang keluarTekanan pada lubang keluar

:: Kecepatan (dinyatakan dalam head) pada Kecepatan (dinyatakan dalam head) pada lubang keluarlubang keluar

  

TDH adalah selisih energi antara kedua titik keluar TDH adalah selisih energi antara kedua titik keluar dan masuk. Jadi dan masuk. Jadi

TDH = Ed – Es

86 9

Atau :Atau :

SelanjutnyaSelanjutnya

DanDan

DimanaDimanaZZ : Kedalaman pompa (pump suction depth): Kedalaman pompa (pump suction depth)

PtPt : Tekanan tubing di permukaan: Tekanan tubing di permukaan

HfHf : Kehilangan tekanan karena friksi: Kehilangan tekanan karena friksi

ZsZs : Kedalaman tenggelamnya pompa: Kedalaman tenggelamnya pompa

HeHe : Kehilangan waktu di lubang masuk: Kehilangan waktu di lubang masuk

86 10

DistribusikanDistribusikan

Dimana :Dimana :

Zf1Zf1 :: Kedalaman dari permukaan fluida di annulus Kedalaman dari permukaan fluida di annulus sementara sementara produksi (producing fluid produksi (producing fluid level).level).

86 11

Kedua istilah yang terakhir pada persamaan ini dapat Kedua istilah yang terakhir pada persamaan ini dapat diabaikan. Kebanyakan ESP mempunyai kecepatan diabaikan. Kebanyakan ESP mempunyai kecepatan fluida di bawah 10 ft/detik (kaki per detik) dan cukup fluida di bawah 10 ft/detik (kaki per detik) dan cukup ruang untuk masuknya fluida.ruang untuk masuknya fluida.

Jadi :Jadi :

86 12Gambar 2Gambar 2Faktor-faktor pada TDHFaktor-faktor pada TDH

86 13

2.2. Daya Kuda (Horse Power, hp) Dan EfisiensiDaya Kuda (Horse Power, hp) Dan Efisiensi

Dengan mengetahui TDH dan rate (laju produksi), Dengan mengetahui TDH dan rate (laju produksi), hydraulic horse power dapat dituliskan sebagai hydraulic horse power dapat dituliskan sebagai berikut :berikut :

Dimana :Dimana :

HHPHHP : Hydraulic horse power yang diberikan oleh : Hydraulic horse power yang diberikan oleh pompapompa

QQ : Rate produksi, B/D, gpm, m: Rate produksi, B/D, gpm, m33/D/D

TDHTDH : Total Dynamic Head, ft atau meter : Total Dynamic Head, ft atau meter

CC : 135770 kalau satuan Q B/D dan ft: 135770 kalau satuan Q B/D dan ft

CC : 6580 kalau satuan Q m: 6580 kalau satuan Q m33/D/D

86 14

Untuk menyatakan input brake horse power dari Untuk menyatakan input brake horse power dari permukaan ke pompanya, kita harus mengoreksi permukaan ke pompanya, kita harus mengoreksi dengan efisiensi pompa, motor dan kehilangan di dengan efisiensi pompa, motor dan kehilangan di kabel (efisiensi kabel).kabel (efisiensi kabel).

  

Jadi :Jadi :  

BHP = HHP / Efisiensi

Umumnya :Umumnya :

Efisiensi PompaEfisiensi Pompa : 55-75 persen: 55-75 persen

Efisiensi MotorEfisiensi Motor : 85 persen: 85 persen

Efisiensi KabelEfisiensi Kabel : 90-95 persen: 90-95 persen

86 15

Pada pompa, efisiensi tersebut menggambarkan Pada pompa, efisiensi tersebut menggambarkan terjadinya kehilangan friksi fluida pada terjadinya kehilangan friksi fluida pada impeller/diffuser, pada lubang masuk, pusaran impeller/diffuser, pada lubang masuk, pusaran (Eddy), separasi dan tercampur. Selain itu juga (Eddy), separasi dan tercampur. Selain itu juga kehilangan pada sela-sela (clearance) kehilangan pada sela-sela (clearance) impeller/diffuser/asnya serta kehilangan mekanis di impeller/diffuser/asnya serta kehilangan mekanis di bearingnya (thrust bearing).bearingnya (thrust bearing).

86 16

KonstruksiKonstruksi

Komponen-komponen ESP adalah pompa, seal section, Komponen-komponen ESP adalah pompa, seal section, electric motor, kabel, switchboard dan transformator. electric motor, kabel, switchboard dan transformator. Selain itu pada sistem ini diperlukan alat-alat tambahan Selain itu pada sistem ini diperlukan alat-alat tambahan lain seperti vent box, check valve, bleeder valve, tubing lain seperti vent box, check valve, bleeder valve, tubing head dan lain-lain.head dan lain-lain.

a.a. PompaPompa

Pompa tersedia dalam bermacam-macam ukuran. Pompa tersedia dalam bermacam-macam ukuran. Setiap pompa mempunyai beberapa tingkat (stage) Setiap pompa mempunyai beberapa tingkat (stage) yang masing-masing terdiri dari impeller dan diffuseryang masing-masing terdiri dari impeller dan diffuser (Gambar 3). Impeller melekat pada as (fixed) atau (Gambar 3). Impeller melekat pada as (fixed) atau dapat bergerak sepanjang as (floating impeller). dapat bergerak sepanjang as (floating impeller). Untuk casing 7” atau kurang, biasanya impellernya Untuk casing 7” atau kurang, biasanya impellernya floating, karena dapat meratakan thrust (tekanan floating, karena dapat meratakan thrust (tekanan pada as), tetapi bila casing besar, terdapat bentuk pada as), tetapi bila casing besar, terdapat bentuk fix (yang ini lebih tahan terhadap pasir selain kokoh). fix (yang ini lebih tahan terhadap pasir selain kokoh).

86 17

As pada mana impeller melekat berhubungan dengan seal As pada mana impeller melekat berhubungan dengan seal dan motor. dan motor. Diffuser dan impeller (Gambar 4) dibuat dari Diffuser dan impeller (Gambar 4) dibuat dari alloy besi-nikel (Ni), bronze dan untuk asnya K-Monel agar alloy besi-nikel (Ni), bronze dan untuk asnya K-Monel agar awet dan kuatawet dan kuat.. Head per stage sangat tergantung pada Head per stage sangat tergantung pada diameter impellerdiameter impeller.. Karena diameter impeller ini terbatas Karena diameter impeller ini terbatas oleh casing maka diperlukan banyak stage/tingkat. oleh casing maka diperlukan banyak stage/tingkat. Impeller/diffuser bisa sampai 417 stage.Impeller/diffuser bisa sampai 417 stage.

  

Bila minyak mengandung gas, maka sebelum masuk ke Bila minyak mengandung gas, maka sebelum masuk ke pompa ia dapat dimasukan dulu melalui suatu gas separtor pompa ia dapat dimasukan dulu melalui suatu gas separtor (Gambar 5) agar efisiensi pompa tetap cukup besar. (Gambar 5) agar efisiensi pompa tetap cukup besar. Gas Gas separator ini merupakan bagian dari pompa dan terdapat separator ini merupakan bagian dari pompa dan terdapat dalam banyak ukurandalam banyak ukuran. Prinsip kerjanya dapat dengan . Prinsip kerjanya dapat dengan reverse flow (aliran balik), gravitasi atau hydraulic-reverse flow (aliran balik), gravitasi atau hydraulic-mekanis/centrifugal dimana gas mengalir di tengah dan mekanis/centrifugal dimana gas mengalir di tengah dan dikirim ke annulus sedang minyak yang dilempar oleh dikirim ke annulus sedang minyak yang dilempar oleh putaran gaya/centrifugal ke pinggir dan dialirkan ke inlet putaran gaya/centrifugal ke pinggir dan dialirkan ke inlet pompa. Tetapi gas separator tidak baik untuk minyak yang pompa. Tetapi gas separator tidak baik untuk minyak yang sangat kental (viskos) atau emulsi karena bisa sangat kental (viskos) atau emulsi karena bisa mengganggu lubang masukpompa.mengganggu lubang masukpompa.

86 18Gambar 3Gambar 3PUMPPUMP

86 19Gambar 4Gambar 4Impeller dan DiffuserImpeller dan Diffuser

86 20Gambar 5Gambar 5Gas SeparatorGas Separator

86 21

b.b. Seal Section / Protector / EquilizerSeal Section / Protector / Equilizer

Protector digunakan untuk menyamakan tekanan Protector digunakan untuk menyamakan tekanan dalam motor dan tekanan submergence (tekanan dalam motor dan tekanan submergence (tekanan tenggelamnya pompa). Dengan ini ia mencegah tenggelamnya pompa). Dengan ini ia mencegah rusaknya dinding motor (collapse) yang dibebani rusaknya dinding motor (collapse) yang dibebani untuk 20 psi saja dan juga mencegah masuknya untuk 20 psi saja dan juga mencegah masuknya fluida sumur ke motor. Dengan menyamakan tekanan fluida sumur ke motor. Dengan menyamakan tekanan di luar dan di dalam motor maka dinding motor tak di luar dan di dalam motor maka dinding motor tak perlu terlalu tebal/kuat. Ia juga memisahkan thrust perlu terlalu tebal/kuat. Ia juga memisahkan thrust pompa dari bearing-bearing motor. Ia terletak antara pompa dari bearing-bearing motor. Ia terletak antara pompa dan motor (Gambar 1). Gambar 6 menunjukan pompa dan motor (Gambar 1). Gambar 6 menunjukan skema protector.skema protector.

86 22Gambar 6Gambar 6PROTECTORPROTECTOR

86 23

c.c. Electric MotorElectric Motor

Electric motor pada ESP adalah motor induksi sinkron Electric motor pada ESP adalah motor induksi sinkron dua kutub, tiga-fasa, berbentuk sangkar (two pole, dua kutub, tiga-fasa, berbentuk sangkar (two pole, three-phase, squirrel cage, induction-type electric three-phase, squirrel cage, induction-type electric motor) yang mempunyai kecepatan 3500 rpm pada motor) yang mempunyai kecepatan 3500 rpm pada 60 Hz dan 2915 rpm pada 50 Hz (motor Reda lama 60 Hz dan 2915 rpm pada 50 Hz (motor Reda lama 3450 rpm, sedang yang terbaru 3500 rpm, Centri Lift 3450 rpm, sedang yang terbaru 3500 rpm, Centri Lift 3475 rpm dan ODI 3500 rpm). Pada ruang motor ini 3475 rpm dan ODI 3500 rpm). Pada ruang motor ini diisi dengan minyak olei yang dielectric (tidak diisi dengan minyak olei yang dielectric (tidak merambatkan listrik seperti oli pada beberapa merambatkan listrik seperti oli pada beberapa transformator). Oli ini digunakan untuk pelumasan, transformator). Oli ini digunakan untuk pelumasan, pendinginan dan juga anti karat. Karena diameter pendinginan dan juga anti karat. Karena diameter motor terbatas oleh ukuran casing, maka untuk motor terbatas oleh ukuran casing, maka untuk mendapatkan daya kuda yang cukup, motor dibuat mendapatkan daya kuda yang cukup, motor dibuat panjang dan kadang-kadang didobel (tandem). panjang dan kadang-kadang didobel (tandem).

86 24

Pendinginan dilakukan oleh fluida sumur yang Pendinginan dilakukan oleh fluida sumur yang mengalir di dinding luarnya, mengalir di dinding luarnya, maka pada instalasinya maka pada instalasinya motor harus dipasang di atas perforasi, atau motor harus dipasang di atas perforasi, atau kalaupun terpaksa di bawah perforasi, ditambahkan kalaupun terpaksa di bawah perforasi, ditambahkan jacket (shroud) di luar pompa agar fluida sumur jacket (shroud) di luar pompa agar fluida sumur mengalir ke bawah sebelum naik ke pompa (setelah mengalir ke bawah sebelum naik ke pompa (setelah melewati motor).melewati motor). Gambar 8 menunjukan penggunaan Gambar 8 menunjukan penggunaan jacket ini. Tabel-1 menunjukan macam-macam harga jacket ini. Tabel-1 menunjukan macam-macam harga daya kuda motor maksimum untuk ukuran casing daya kuda motor maksimum untuk ukuran casing tertentu. Gambar 7 menunjukan suatu motor (Reda).tertentu. Gambar 7 menunjukan suatu motor (Reda).

86 25Gambar 7Gambar 7MOTORMOTOR

86 26Gambar 8Gambar 8Shrouded AplicationShrouded Aplication

86 27Shrouded ConfigurationShrouded Configuration

86 28

d.d. KabelKabel

Kabel didisain menurut nomor, seperti 1/0, 2/0 dan Kabel didisain menurut nomor, seperti 1/0, 2/0 dan seterusnya. Untuk ESP dibuat dari tembaga (Cu) dan seterusnya. Untuk ESP dibuat dari tembaga (Cu) dan Aluminium (Al) dan kabel dibuat bulat atau pipih Aluminium (Al) dan kabel dibuat bulat atau pipih (flat). Standar tahanan ohm untuk Cu = 10.37 dan Al (flat). Standar tahanan ohm untuk Cu = 10.37 dan Al = 17.0 pada 20= 17.0 pada 20oo. Tabel-2 menunjukan voltage drop . Tabel-2 menunjukan voltage drop dari macam-macam kabel tersebut. dari macam-macam kabel tersebut.

  

Kabel Kabel Al lebih murah dan tahan korosi (HAl lebih murah dan tahan korosi (H22SS) tetapi ) tetapi

lebih mudah patah dan sukar disambung. Walaupun lebih mudah patah dan sukar disambung. Walaupun demikian kabel Al dipakai untuk sumur dengan Hdemikian kabel Al dipakai untuk sumur dengan H22S S

tinggi.tinggi.

86 29

Gambar 10 menunjukan gambar kabel untuk ESP. Gambar 10 menunjukan gambar kabel untuk ESP. Kabel yang digunakan umumnya yang bulat tetapi Kabel yang digunakan umumnya yang bulat tetapi untuk motor ke splice (lihat Gambar 1) digunakan flat untuk motor ke splice (lihat Gambar 1) digunakan flat cable karena ruang antara motot/pompa dan casing cable karena ruang antara motot/pompa dan casing yang sempit. Kadang-kadang bila tubing couplingnya yang sempit. Kadang-kadang bila tubing couplingnya sangat besar maka digunakan pula flat cable sangat besar maka digunakan pula flat cable seluruhnya. Kabel harus berdiameter cukup kecil, seluruhnya. Kabel harus berdiameter cukup kecil, tahanan listriknya sedikit, tahan oli/karat dan bisa tahanan listriknya sedikit, tahan oli/karat dan bisa digulung. Dalam memiliha kabel, centrilift digulung. Dalam memiliha kabel, centrilift menganjurkan agar kabel tersebut mempunyai menganjurkan agar kabel tersebut mempunyai penurunan tegangan listrik di bawah 30 volt per 1000 penurunan tegangan listrik di bawah 30 volt per 1000 ft, sedang clearance (lubang untuk kabel antara ft, sedang clearance (lubang untuk kabel antara casing dan sambungan tubing) adalah :casing dan sambungan tubing) adalah :

86 30

OD kabel ID casing – OD tubing Cp1 – 0.250

Dimana :Dimana :

OD kabel OD kabel :: diameter kabel, inchdiameter kabel, inch

ID casing ID casing :: diameter dalam casing, inchdiameter dalam casing, inch

OD. Tubing Cp1OD. Tubing Cp1 :: diameter luar sambungan diameter luar sambungan (kopling) tubing, inch(kopling) tubing, inch

86 31Gambar 9Gambar 9KABELKABEL

86 32Gambar Gambar 9a9a

Bentuk Kabel Pompa ESPBentuk Kabel Pompa ESP

86 33Gambar Gambar 9b9b

Protector pada Pompa ESPProtector pada Pompa ESP

86 34Gambar 3.10Gambar 3.10W E L L H E A DW E L L H E A D

86 35

Bila digunakan flat cable seluruhnya maka Bila digunakan flat cable seluruhnya maka kehilangan tegangan listrik akan bertambah sekitar kehilangan tegangan listrik akan bertambah sekitar 8%. Flat cable juga mudah rusak dalam 8%. Flat cable juga mudah rusak dalam pemasangannya.pemasangannya.

  

Kabel dengan bungkus Kabel dengan bungkus polyethylene terbatas polyethylene terbatas penggunaanya sampai 130 penggunaanya sampai 130 ooF. Polypropylene dengan F. Polypropylene dengan armor sampai 180 armor sampai 180 ooF. EPR leat sheat sampai 250F. EPR leat sheat sampai 250 o oFF. . Kabel standar biasanya dibuat untuk maksimum 167Kabel standar biasanya dibuat untuk maksimum 167

ooF, 10 tahun masa pakai dengan umur dibagi dua F, 10 tahun masa pakai dengan umur dibagi dua untuk setiap kenaikan 18untuk setiap kenaikan 18 o oF.Kabel dipasang dengan F.Kabel dipasang dengan klem pada tubing dimana klem dipasang setiap 15 – klem pada tubing dimana klem dipasang setiap 15 – 20 ft.20 ft.

86 36

e.e. Switch board Switch board

Switchboard tersedia dengan range 400 – 2400 volt Switchboard tersedia dengan range 400 – 2400 volt dan ditempatkan pada kotak tahan cuaca. Isinya dan ditempatkan pada kotak tahan cuaca. Isinya macam-macam tergantung keperluan, umumnya ada macam-macam tergantung keperluan, umumnya ada sekering (fuse), alat otomatis untuk mematikan sekering (fuse), alat otomatis untuk mematikan (overload/underload protection), tombol sakelar atau (overload/underload protection), tombol sakelar atau switch, start-stop dan start otomatis, anti petir dan switch, start-stop dan start otomatis, anti petir dan pencatat ampere (recording ammeter). Kadang-pencatat ampere (recording ammeter). Kadang-kadang terdapat lampu tanda bahaya, timer untuk kadang terdapat lampu tanda bahaya, timer untuk pompa intermittent dan alat-alat kontrol otomatis pompa intermittent dan alat-alat kontrol otomatis seperti float atau tekanan.seperti float atau tekanan.

86 37

f.f. Well Head (Gambar 10)Well Head (Gambar 10)

Well head harus dilengkapi dengan “seal” agar tidak Well head harus dilengkapi dengan “seal” agar tidak bocor pada lubang untuk kabel dan tulang. Well head bocor pada lubang untuk kabel dan tulang. Well head didisain untuk tahanan tekanan 500-3000 psi.didisain untuk tahanan tekanan 500-3000 psi.

86 38

g.g. Check Valve dan Drain ValveCheck Valve dan Drain Valve

Check valve dipasang 2-3 joint diatas pompa Check valve dipasang 2-3 joint diatas pompa (Gambar 1). Gunanya untuk menahan liquid agar (Gambar 1). Gunanya untuk menahan liquid agar tidak turun ke bawah yang mana mengakibatkan tidak turun ke bawah yang mana mengakibatkan pompa berputar terbalik waktu pompa mati. Bila pompa berputar terbalik waktu pompa mati. Bila pada saat ini pompa direstart, motor bisa terbakar, pada saat ini pompa direstart, motor bisa terbakar, kabel terbakar atau as-nya rusak. Bila check valve kabel terbakar atau as-nya rusak. Bila check valve tidak dipasang, maka minimum 30 menit diperlukan tidak dipasang, maka minimum 30 menit diperlukan antara pompa mati dan direstart. Bila check valve antara pompa mati dan direstart. Bila check valve tidak bisa diangkat dengan wireline,maka pada saat tidak bisa diangkat dengan wireline,maka pada saat mengangkat tubing akan berat dan fluida berantakan mengangkat tubing akan berat dan fluida berantakan di permukaan. Untuk ini dipasang bleeder (drain di permukaan. Untuk ini dipasang bleeder (drain valve) 1 joint di atas check valve untuk valve) 1 joint di atas check valve untuk mengeringkan fluida ke annulus bila suatu bar (besi) mengeringkan fluida ke annulus bila suatu bar (besi) dijatuhkan dalam tubing untuk membukanya. dijatuhkan dalam tubing untuk membukanya. Menjatuhkan ‘bar’ harus yakin bahwa ada fluida di Menjatuhkan ‘bar’ harus yakin bahwa ada fluida di tubing (ditunggu sampai tubing basah terangkat tubing (ditunggu sampai tubing basah terangkat baru diturunkan barnya, agar tidak jatuh keras ke baru diturunkan barnya, agar tidak jatuh keras ke pompa).pompa).

86 39

h.h. Junction boxJunction box

Junction box atau vent box (Gambar 1) digunakan Junction box atau vent box (Gambar 1) digunakan untuk melepaskan gas yang ikut dalam kabel agar untuk melepaskan gas yang ikut dalam kabel agar tidak menimbulkan kebakaran di switchboard. Ia juga tidak menimbulkan kebakaran di switchboard. Ia juga menghubungkan kabel tenaga ke kabel sumur.menghubungkan kabel tenaga ke kabel sumur.

i.i. Lain-lainLain-lain

Cable guard untuk pelindung kabel flat dipompa Cable guard untuk pelindung kabel flat dipompa motor; Swaged Nipple untuk menyambung kepala motor; Swaged Nipple untuk menyambung kepala pompa atau drain valve ke tubing; Service cable pompa atau drain valve ke tubing; Service cable yaitu kabel dari trafo ke switchboard dan vent box. yaitu kabel dari trafo ke switchboard dan vent box. Cable guide wheel, untuk pemasangan kabel; cable Cable guide wheel, untuk pemasangan kabel; cable reels, gulungan kabel dan penahannya (reel support).reels, gulungan kabel dan penahannya (reel support).

86 40

1.1. Dasar KerjaDasar Kerja

ESP mempunyai sifat seperti pompa centrifugal yang ESP mempunyai sifat seperti pompa centrifugal yang lain. Setiap stage terdiri dari impeller dan diffuser lain. Setiap stage terdiri dari impeller dan diffuser (Gambar 4). Dalam operasinya, fluida diarahkan ke dasar (Gambar 4). Dalam operasinya, fluida diarahkan ke dasar impeller dengan arah tegak. Gerak putar diberikan pada impeller dengan arah tegak. Gerak putar diberikan pada cairan oleh sudu-sudu impeller. Gaya centrifugal fluida cairan oleh sudu-sudu impeller. Gaya centrifugal fluida menyebabkan aliran radial dan cairan meninggalkan menyebabkan aliran radial dan cairan meninggalkan impeller dengan kecepatan tinggi dan diarahkan kembali impeller dengan kecepatan tinggi dan diarahkan kembali ke impeller berikutnya oleh diffuser. Fluida produksi ke impeller berikutnya oleh diffuser. Fluida produksi akan lewat pada impeller-impeller yang disusun akan lewat pada impeller-impeller yang disusun berurutan dan setiap stage akan mengembangkan berurutan dan setiap stage akan mengembangkan tekanan atau head. Head total yang terjadi adalah tekanan atau head. Head total yang terjadi adalah jumlah masing-masing head yang terbentuk di setiap jumlah masing-masing head yang terbentuk di setiap impeller.impeller.

Karakteristik Kerja PompaKarakteristik Kerja Pompa

86 41

2.2. Kelakuan PompaKelakuan Pompa

Kelakuan kerja atau sifat karakteristik kerja pompa Kelakuan kerja atau sifat karakteristik kerja pompa ditentukan berdasarkan test di pabrik dengan air tawar. ditentukan berdasarkan test di pabrik dengan air tawar. Penyajiannya secara grafis dari hasil test ini disebut Penyajiannya secara grafis dari hasil test ini disebut grafik karakteristik (performance atau characteristic grafik karakteristik (performance atau characteristic curve). Pada grafik ini akan digambarkan head yang curve). Pada grafik ini akan digambarkan head yang dihasilkan, brake hp dan efisiensi pompa terhadap rate dihasilkan, brake hp dan efisiensi pompa terhadap rate produksi (Gambar 11).produksi (Gambar 11).

86 42Gambar 11Gambar 11Typical Pump Performance CurveTypical Pump Performance Curve

86 43

a.a. Head Capacity CurveHead Capacity Curve

Grafik head ini menunjukan hubungan antara TDH Grafik head ini menunjukan hubungan antara TDH dengan rate produksi pada kecepatan (rpm) konstan. dengan rate produksi pada kecepatan (rpm) konstan. Dengan naiknya TDH maka rate akan turun dan Dengan naiknya TDH maka rate akan turun dan sebaliknya. Gambar 11 menunjukan grafik untuk satu sebaliknya. Gambar 11 menunjukan grafik untuk satu stage. Pompa yang baru atau yang masih baik akan stage. Pompa yang baru atau yang masih baik akan berkarakteristik kerja sepanjang grafik ini. Yang berkarakteristik kerja sepanjang grafik ini. Yang menyimpang dapat dikarenakan oleh rusaknya pompa, menyimpang dapat dikarenakan oleh rusaknya pompa, interferensi gas atau tubingnya bocor. Grafik head untuk interferensi gas atau tubingnya bocor. Grafik head untuk ESP akan melalui rate nol seperti pada Gambar 11. ESP akan melalui rate nol seperti pada Gambar 11. Shutt-off head atau head bilamana ESP bekerja dan flow Shutt-off head atau head bilamana ESP bekerja dan flow line valve (klep produksi) ditutup, dapat ditentukan line valve (klep produksi) ditutup, dapat ditentukan (menutup tak boleh lebih dari 1 menit).(menutup tak boleh lebih dari 1 menit).

Untuk ini impeller akan berputar di cairan yang Untuk ini impeller akan berputar di cairan yang berputar-putar di situ saja dan daya yang perlu untuk berputar-putar di situ saja dan daya yang perlu untuk melawan friksi di cairan dan beraring berubah menjadi melawan friksi di cairan dan beraring berubah menjadi panas. Bear shutt-off head tergantung dari diameter panas. Bear shutt-off head tergantung dari diameter impeller dan rpm. impeller dan rpm.

86 44

Untuk banyak stage maka rumusnya adalah :Untuk banyak stage maka rumusnya adalah :

Dimana :Dimana :

HH : shutt-off head dalam ft liquid yang dipompakan: shutt-off head dalam ft liquid yang dipompakan

DD : diameter impeller, in: diameter impeller, in

NN : rpm: rpm

SS : jumlah stage (tingkat): jumlah stage (tingkat)

86 45

Shutt-off head yang sebenarnya tergantung dari aliran Shutt-off head yang sebenarnya tergantung dari aliran fluida dalam pompa dan kemungkinan bocor. Perbedaan fluida dalam pompa dan kemungkinan bocor. Perbedaan antara rumus ini dengan sebenarnya 20%. Bentuk grafik antara rumus ini dengan sebenarnya 20%. Bentuk grafik head tergantung dari lebar impeller, bentuknya, jumlah head tergantung dari lebar impeller, bentuknya, jumlah sudu-sudu impeller dan friksi dalam pompanya. Head sudu-sudu impeller dan friksi dalam pompanya. Head capacity suatu pompa digunakan untuk menghitung capacity suatu pompa digunakan untuk menghitung jumlah stage pompanya dengan ratio-nya terhadap TDH jumlah stage pompanya dengan ratio-nya terhadap TDH sistem. Pompa dengan head yang lebih curam disukai sistem. Pompa dengan head yang lebih curam disukai karena bisa lebih toleran terhadap kesalahan data-data karena bisa lebih toleran terhadap kesalahan data-data sumur (sumur (ooAPI, GOR dan lain-lain)API, GOR dan lain-lain)

86 46

b.b. Horsepower CurveHorsepower Curve

Grafik head horsepower pada Gambar 11 menunjukan Grafik head horsepower pada Gambar 11 menunjukan BHP input yang diperlukan per stage pada test pabrik. BHP input yang diperlukan per stage pada test pabrik. Grafik ini mula-mula naik sedikit dengan laju produksi Grafik ini mula-mula naik sedikit dengan laju produksi kemudian turun lagi. Hal ini dikarenakan oleh efek laju kemudian turun lagi. Hal ini dikarenakan oleh efek laju produksi lebih besar dari turunnya head dan pada rate produksi lebih besar dari turunnya head dan pada rate besar turunnya head yang lebih berpengaruh karena besar turunnya head yang lebih berpengaruh karena relatif lebih curam. Test pada pabrik dilakukan dengan relatif lebih curam. Test pada pabrik dilakukan dengan air tawar yang viskositasnya 1 cp (32 SSU) dan SG=1.air tawar yang viskositasnya 1 cp (32 SSU) dan SG=1.

86 47

c.c. Grafik Efisiensi Grafik Efisiensi

Efisiensi pada ESP bukannya efisiensi volume pompanya Efisiensi pada ESP bukannya efisiensi volume pompanya melainkan rasio dari output hp pompa dibagi input melainkan rasio dari output hp pompa dibagi input brake hp.brake hp.

Dengan test data :Dengan test data :

Dimana :Dimana :  

QQ : laju produksi, B/D: laju produksi, B/D

TDHTDH : total dynamic head, ft: total dynamic head, ft

PPII : input brake, hp: input brake, hp

SGSG : specific gravity cairan (air=1.0): specific gravity cairan (air=1.0)

86 48

Efisiensi ini sebenarnya adalah gabungan antara Efisiensi ini sebenarnya adalah gabungan antara hidraulis, volumetris dan mekanis.hidraulis, volumetris dan mekanis.

  

Seperti terlihat pada Gambar 11, efisiensi naik dari 0 Seperti terlihat pada Gambar 11, efisiensi naik dari 0 pada laju produksi 0 ke maksimum lalu turun kembali pada laju produksi 0 ke maksimum lalu turun kembali pada laju produksi maksimum.pada laju produksi maksimum.

Di sebelah kiri dari titik maksimum ini, kehilangan Di sebelah kiri dari titik maksimum ini, kehilangan karena kebocoran, friksi pada bearing (laher) karena karena kebocoran, friksi pada bearing (laher) karena “down thrust” (gerak impeller ke bawah) dan friksi “down thrust” (gerak impeller ke bawah) dan friksi antara impeller dan fluida produksi terjadi.antara impeller dan fluida produksi terjadi.

  

Di sebelah kanan dari maskimum akan terjadi friksi Di sebelah kanan dari maskimum akan terjadi friksi dalam cairan sendiri dan dinding impeller/diffuses, dalam cairan sendiri dan dinding impeller/diffuses, tetapi juga “up-thrust” (gerak mendorong impeller ke tetapi juga “up-thrust” (gerak mendorong impeller ke atas jadi juga as nya ke atas).atas jadi juga as nya ke atas).

86 49

Untuk menerangkan adanya up-thrust dan down-thrust Untuk menerangkan adanya up-thrust dan down-thrust lihat Gambar 12. Pada gambar tersebut impeller lihat Gambar 12. Pada gambar tersebut impeller menekan ke atas (up-thrust) pada laju tinggi dan menekan ke atas (up-thrust) pada laju tinggi dan menekan ke bawah (down-thrust) pada laju rendah. menekan ke bawah (down-thrust) pada laju rendah. Pada daerah efisiensi tertinggi impeller seakan-akan Pada daerah efisiensi tertinggi impeller seakan-akan melayang bebas. Hal ini dapat dihubungkan dengan melayang bebas. Hal ini dapat dihubungkan dengan helicopter yang dapat melayang pada rpm tertentu helicopter yang dapat melayang pada rpm tertentu tetapi akan turun kalau udara tiba-tiba menipis dan naik tetapi akan turun kalau udara tiba-tiba menipis dan naik kalau menebal. kalau menebal.

  

ESP didisain agar bekerja pada daerah dekat efisiensi ESP didisain agar bekerja pada daerah dekat efisiensi maksimal untuk antara lain mengurangi kerusakan maksimal untuk antara lain mengurangi kerusakan bearing pompa akibat up-thrust/down-thrust (ternyata bearing pompa akibat up-thrust/down-thrust (ternyata dalam praktek up-thrust lebih merusak dari down-thrust dalam praktek up-thrust lebih merusak dari down-thrust karena luas washer di atas lebih kecil dari bawah). karena luas washer di atas lebih kecil dari bawah). Walaupun demikian, dalam disain pompa harus Walaupun demikian, dalam disain pompa harus diusahakan agar bekerja pada dekat maksimum efisiensi diusahakan agar bekerja pada dekat maksimum efisiensi agar pompanya tahan lama. Harga efisiensi maksimum agar pompanya tahan lama. Harga efisiensi maksimum ini biasanya sekitar 55 – 75 persen.ini biasanya sekitar 55 – 75 persen.

86 50Gambar 12Gambar 12Possible Impeller PositionsPossible Impeller Positions

86 51

Disain pompa ESP tidak sesulit disain pompa yang lain, Disain pompa ESP tidak sesulit disain pompa yang lain, karena masing-masing komponen sistem mempunyai karena masing-masing komponen sistem mempunyai banyak ukuran dan penentuan dari satu komponen banyak ukuran dan penentuan dari satu komponen dilanjutkan dengan penentuan komponen berikutnya dilanjutkan dengan penentuan komponen berikutnya dan seterusnya.dan seterusnya.

  

Disain akan agak rumit bilamana laju produksi q belum Disain akan agak rumit bilamana laju produksi q belum ditentukan dan masih fungsi dari indeks produktivitas ditentukan dan masih fungsi dari indeks produktivitas (PI) sumur dan TDH. Dalam hal ini TDH dan laju produksi (PI) sumur dan TDH. Dalam hal ini TDH dan laju produksi q menjadi dua faktor yang perlu dicoba-coba (trial and q menjadi dua faktor yang perlu dicoba-coba (trial and error) dan akibatnya jenis pompa yang akan dipakai error) dan akibatnya jenis pompa yang akan dipakai harus dicoba-coba juga. TDH akan berubah dengan rate harus dicoba-coba juga. TDH akan berubah dengan rate karena working fluid level (permukaan kerja fluida di karena working fluid level (permukaan kerja fluida di annulus) dan kehilangan tekanan di tubing merupakan annulus) dan kehilangan tekanan di tubing merupakan fungsi dari rate. Dalam diskusi ini akan dibicarakan :fungsi dari rate. Dalam diskusi ini akan dibicarakan :

Disain PompaDisain Pompa

86 52

1.1. Disain Normal, yaitu tanpa trial and error dan ini bisa Disain Normal, yaitu tanpa trial and error dan ini bisa dipakai untuk dipakai untuk dasar trial and error (bila q danTDH dasar trial and error (bila q danTDH tidak tetap).tidak tetap).

2.2. Disain untuk memilih pompa yang ada di gudangDisain untuk memilih pompa yang ada di gudang

3.3. Disain untuk minyak atau emulsi berviskositas tinggiDisain untuk minyak atau emulsi berviskositas tinggi

4.4. Disain untuk pompa rangkap yang disusun secara Disain untuk pompa rangkap yang disusun secara berurutan diman berurutan diman GOR (gas) berpengaruh.GOR (gas) berpengaruh.

5.5. Variable Frequency Drive (VFD)Variable Frequency Drive (VFD)

Note : ESP yang terlalu besar akan mengharuskan Note : ESP yang terlalu besar akan mengharuskan penggunaan VFD (Variable Frequency Drive dimana penggunaan VFD (Variable Frequency Drive dimana frequency diubah-ubah) atau menggunakan intermitten frequency diubah-ubah) atau menggunakan intermitten system. Pada ESP bisa-bisa merusak pompa bila system. Pada ESP bisa-bisa merusak pompa bila diberikan back pressure di permukaan.diberikan back pressure di permukaan.

86 53

Data-data di bawah ini harus diketahui untuk Data-data di bawah ini harus diketahui untuk mendapatkan disain yang baik antara lain :mendapatkan disain yang baik antara lain :

a.a. Ukuran casing dan beratnyaUkuran casing dan beratnya

b.b. Ukuran tubingUkuran tubing

c.c. Kedalaman pompaKedalaman pompa

d.d. Permukaan kerja cairan (WHL), ft dari permukaanPermukaan kerja cairan (WHL), ft dari permukaan

e.e. Rate yang diinginkan Rate yang diinginkan

f.f. SG fluidaSG fluida

g.g. THP (Tekanan kepala sumur)THP (Tekanan kepala sumur)

H.H. BHT (Temperatur dasar sumur)BHT (Temperatur dasar sumur)

86 54

Data-data lain misalnya PI, tekanan statik PS, viskositas, Data-data lain misalnya PI, tekanan statik PS, viskositas, persentase air, GOR, Bubble point Pressure (tekanan persentase air, GOR, Bubble point Pressure (tekanan dimana gas pertama keluar dari minyak), perforasi, dimana gas pertama keluar dari minyak), perforasi, problem kepasiran, paraffin, scale dan lain-lain perlu problem kepasiran, paraffin, scale dan lain-lain perlu diketahui pula.diketahui pula.

86 55

Desain ESPDesain ESP

Dalam mendesain suatu ESP dapat dilakukan dengan Dalam mendesain suatu ESP dapat dilakukan dengan urutan-urutan sederhana sebagai berikut :urutan-urutan sederhana sebagai berikut :

1.1. Tentukan Pwf lebih besar 100 psi dari PbTentukan Pwf lebih besar 100 psi dari Pb

2.2. Berdasarkan Pwf dan PI tentukan laju alir fluida total Berdasarkan Pwf dan PI tentukan laju alir fluida total (BPD)(BPD)

Q = PI(Ps – Pwf)Q = PI(Ps – Pwf)

dimanadimana

PsPs = Tekanan static sumur, psi= Tekanan static sumur, psi

PwfPwf = Tekanan alir dasar sumur, psi= Tekanan alir dasar sumur, psi

PIPI = Productivity Index, bbl/psi= Productivity Index, bbl/psi

3.3. Pilih pompa yang sesuai dengan laju produksi (Q), Pilih pompa yang sesuai dengan laju produksi (Q), carar : type pompa, carar : type pompa, Head/stage, HP/stage, Head/stage, HP/stage, Efisiensi.Efisiensi.

86 56

4.4. Tentukan SGTentukan SGrata-ratarata-rata fluida fluida

SGrata-rata = Wc * SGW + (1 – Wc) SGO

5.5. Menentukan gradient tekanan sepanjang tubingMenentukan gradient tekanan sepanjang tubing Gradient = SGrata-rata x 0.433

6.6. Berdasarkan setting depth pump, tentukan pump Berdasarkan setting depth pump, tentukan pump intake pressure (PIP) intake pressure (PIP) atau rekanan disuctionatau rekanan disuction

PIP = Pwf – Gradient (D – Dsetting)

Dimana :Dimana :

PIPPIP = pump intake pressure, psi= pump intake pressure, psi

Gradient Gradient = gradient tekanan sepanjang tubing, psi/ft= gradient tekanan sepanjang tubing, psi/ft

DD = kedalamam lubang perforasi= kedalamam lubang perforasi

DDsettingsetting = letak kedalaman pompa, ft (dari = letak kedalaman pompa, ft (dari

permukaan)permukaan)

(Gambar 28)(Gambar 28)

86 57

7.7. Tentukan harga Total Dynamik Head (TDH)Tentukan harga Total Dynamik Head (TDH)

atauatau

PtPt = tekanan kepala tubing= tekanan kepala tubing

ZfZf = friction loss sepanjang pipa, psi (lihat Gambar = friction loss sepanjang pipa, psi (lihat Gambar 29)29)

8.8. Tentukan jumlah tingkat pompa (N) :Tentukan jumlah tingkat pompa (N) :

86 58

9.9. Tentukan Horse Power Fluida,Tentukan Horse Power Fluida,

10.10. Dari Tabel 1 diambil satu jenis motor yang mewakili Dari Tabel 1 diambil satu jenis motor yang mewakili syarat-syarat-

syarat di atas.syarat di atas.

11.11.Check pendinginanCheck pendinginan

Vs Vs = kecepatan lebeh besar dari 1 ft/detik= kecepatan lebeh besar dari 1 ft/detik

12.12.Check TravoCheck Travo

Kehilangan tegangan di kabel dipilih sekitar 30 Kehilangan tegangan di kabel dipilih sekitar 30 volt/1000 ft atau kurang (lihat Gambar 30).volt/1000 ft atau kurang (lihat Gambar 30).

86 59

(penambahan 100 ft untuk di permukaan)(penambahan 100 ft untuk di permukaan)

13.13. Maka berdasarkan Tabel 2 untuk pemilihan travo dan Maka berdasarkan Tabel 2 untuk pemilihan travo dan Tabel Tabel

untukuntuk pemilihan switchboard.pemilihan switchboard.

14.14.Untuk bisa distar motor membutuhkan 35 % voltage Untuk bisa distar motor membutuhkan 35 % voltage rating, tetapi delivery-nya (Ampere) tiga kali rating, tetapi delivery-nya (Ampere) tiga kali nameplate voltage sehingga lossnya nameplate voltage sehingga lossnya tiga kali pula.tiga kali pula.

35 % nameplate voltage = 0,35 x nameplate voltageloss 3x = 3 (tegangan total – nameplate voltage

86 60Gambar 28Gambar 28

Reda Pump Performance CurveReda Pump Performance Curve

86 61Gambar 29Gambar 29

Friction LossFriction Loss

86 62

86 63

Tabel 2Tabel 2

Pemilihan TravoPemilihan Travo

86 64

Tabel 2Tabel 2

Pemilihan TravoPemilihan Travo (lanjutan)(lanjutan)

86 65

86 66

86 67Gambar 30Gambar 30

Pemilihan Tegangan KabelPemilihan Tegangan Kabel

86 68

Aplikasi pada ESP dapat meliputi banyak hal, seperti Aplikasi pada ESP dapat meliputi banyak hal, seperti telah diterangkan, ESP dapat dipakai untuk laju telah diterangkan, ESP dapat dipakai untuk laju produksi 300 sampai 60000 B/D dan juga untuk produksi 300 sampai 60000 B/D dan juga untuk viskositas tinggi. Selain sumur minyak ESP digunakan viskositas tinggi. Selain sumur minyak ESP digunakan pula pada sumur air atau untuk injeksi pada proyek pula pada sumur air atau untuk injeksi pada proyek water flood. ESP mempunyai harga di bawah alat water flood. ESP mempunyai harga di bawah alat produksi lain, tetapi ongkos operasinya cukup tinggi. produksi lain, tetapi ongkos operasinya cukup tinggi. Terutama ini dikarenakan oleh efisiensi yang rendah (55 Terutama ini dikarenakan oleh efisiensi yang rendah (55 – 60) persen dan teknologi agak rumit.– 60) persen dan teknologi agak rumit.

  

Hanya laju produksi yang besar saja yang akan menutup Hanya laju produksi yang besar saja yang akan menutup biaya operasinya. Beberapa aplikasi khusus yang lain :biaya operasinya. Beberapa aplikasi khusus yang lain :

Aplikasi KhususAplikasi Khusus

86 69

• Untuk sumur berpasirUntuk sumur berpasir

ESP dapat dipakai sampai tingkat tertentu. Tetapi ESP dapat dipakai sampai tingkat tertentu. Tetapi pompa lebih mudah rusak walaupun demikian pompa lebih mudah rusak walaupun demikian impeller/diffuser khusus dengan bahan Ni-Resist impeller/diffuser khusus dengan bahan Ni-Resist telah dibuat untuk melawan pasir. telah dibuat untuk melawan pasir.

• Untuk sumur korosifUntuk sumur korosif

Sumur yang mudah mengakibatkan karat pada Sumur yang mudah mengakibatkan karat pada pompa dilawan dengan misalnya resistant-coating pompa dilawan dengan misalnya resistant-coating khusus, bronze & Ni-Resist impeller, Ni-Resist khusus, bronze & Ni-Resist impeller, Ni-Resist diffuser, housing (tabung atau rumah pompa) tanpa diffuser, housing (tabung atau rumah pompa) tanpa sambungan (las) dan as pompa dari K-monel. Juga sambungan (las) dan as pompa dari K-monel. Juga kabel dengan ditutup Monel sebagai pengganti besi kabel dengan ditutup Monel sebagai pengganti besi telah digunakan. Untuk ini kabel Al mendapat tempat telah digunakan. Untuk ini kabel Al mendapat tempat sebagai pengganti Cu bila Hsebagai pengganti Cu bila H22S terdapat di sumur. S terdapat di sumur.

86 70

Untuk sumur sangat korosif maka rumah pompa, seal Untuk sumur sangat korosif maka rumah pompa, seal dan motor dibuat dari Monel juga.dan motor dibuat dari Monel juga.

• Bagi sumur dengan problem parafin ESP lebih baik Bagi sumur dengan problem parafin ESP lebih baik dari pompa lain karena ESP menghasilkan panas. dari pompa lain karena ESP menghasilkan panas. Juga laju produksi yang tinggi mengurangi Juga laju produksi yang tinggi mengurangi kemungkinan pengendapan parafin.kemungkinan pengendapan parafin.

  • Temperatur yang tinggi sampai 160Temperatur yang tinggi sampai 160oo tergantung tergantung

pabriknya biasanya bisa tahan oleh ESP. Untuk pabriknya biasanya bisa tahan oleh ESP. Untuk temperatur tinggi sampai 280temperatur tinggi sampai 280oo harus dikonsultasikan harus dikonsultasikan dengan pabrik.dengan pabrik.

86 71

• Sumur miringSumur miring

Untuk sumur miring (directional well) dan tidak lurus Untuk sumur miring (directional well) dan tidak lurus (crooked well) ESP dapat dipasang dengan lebih hati-(crooked well) ESP dapat dipasang dengan lebih hati-hati agar kabel tidak lecet. Centralizer pada hati agar kabel tidak lecet. Centralizer pada pompa/motor dapat digunakan.pompa/motor dapat digunakan.

  • Menentukan PI dengan ESPMenentukan PI dengan ESP

ESP bisa dipergunakan untuk menentukan PI dengan ESP bisa dipergunakan untuk menentukan PI dengan jalan menutup flow line.jalan menutup flow line.

86 72

Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut :Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut :

1.1. Tutup sumur untuk mendapat statik fluid levelTutup sumur untuk mendapat statik fluid level

2.2. Dengan tubing penuh, tutup klepDengan tubing penuh, tutup klep

3.3. Start pompa (maksimum 1 unit)Start pompa (maksimum 1 unit)

4.4. Catat tekanan permukaan. Ini menunjukan tekanan Catat tekanan permukaan. Ini menunjukan tekanan dengan laju = 0.dengan laju = 0.

5.5. Buka valveBuka valve

6.6. Ukur laju produksi yang tetapUkur laju produksi yang tetap

7.7. Tutup klepTutup klep

8.8. Baca tekanan pada saat klep ditutup. Ini adalah Baca tekanan pada saat klep ditutup. Ini adalah tekanan permukaan pada laju produksi langkah 6.tekanan permukaan pada laju produksi langkah 6.

86 73

Pada Gambar 13, H adalah kolom fluida statik. P1 adalah Pada Gambar 13, H adalah kolom fluida statik. P1 adalah tekanan di gauge yang berhubungan dengan kolom tekanan di gauge yang berhubungan dengan kolom statik sedalam FL1. Demikian juga untuk Head H statik sedalam FL1. Demikian juga untuk Head H konstan, dapat dibaca P2 yang berhubungan dengan laju konstan, dapat dibaca P2 yang berhubungan dengan laju produksi q dan FL2, permukaan fluida pada saat kerja. produksi q dan FL2, permukaan fluida pada saat kerja. Maka :Maka :

H = FL1 + P1/KH = FL2 + P2/K

Jadi :Jadi :

Dimana :Dimana :

K K = 0.433 untuk air tawar= 0.433 untuk air tawar

KK = 0.45 – 0.5 untuk air garam= 0.45 – 0.5 untuk air garam

KK = 0.36 untuk 40= 0.36 untuk 40ooAPIAPI

KK = 0.433 x SG= 0.433 x SG

86 74

JugaJuga : : Ps = (D – FL1) x 0.433 x SGPwf= (D – FL2) x 0.433 x SG

Dari sini dapat dihitung :Dari sini dapat dihitung :

DanDan

Menutup sumur tak boleh lebih dari 1 menit karena Menutup sumur tak boleh lebih dari 1 menit karena pompa akan panas, demikian pula motornya.pompa akan panas, demikian pula motornya.

86 75Gambar 13Gambar 13Reda Pump Performance CurveReda Pump Performance Curve

86 76

Pada pemasangan ESP harus diperhatikan 2 hal :Pada pemasangan ESP harus diperhatikan 2 hal :

1.1. Pada penyambungan kabel flat/bulat tidak terjadi Pada penyambungan kabel flat/bulat tidak terjadi lubang yang dapat lubang yang dapat masuk air.masuk air.

2.2. Hati-hati terhadap pemasangan, jangan terjadi Hati-hati terhadap pemasangan, jangan terjadi ketegangan pada kabel, ketegangan pada kabel, jangan lecet.jangan lecet.

3.3. Pemasangan pompa sesuai instruksi pabrik.Pemasangan pompa sesuai instruksi pabrik.

4.4. Cable rell harus 75 – 100 ft dari rig dan cable guide Cable rell harus 75 – 100 ft dari rig dan cable guide wheelnya tak wheelnya tak lebih dari 30 ft di atas tanah. Harus lebih dari 30 ft di atas tanah. Harus selalu ada slack (kabel selalu ada slack (kabel menggantung) antara cable menggantung) antara cable reel dan cable guide wheel.reel dan cable guide wheel.

Note : 60 persen kerusakan pada pompa biasanya Note : 60 persen kerusakan pada pompa biasanya karena kabel walaupun biayanya hanya 30% sampai 40% karena kabel walaupun biayanya hanya 30% sampai 40% dari seluruh instalasi.dari seluruh instalasi.

Memasang AlatMemasang Alat

86 77

b.b. Pada saat pompa akan distart :Pada saat pompa akan distart :

Apakah ada fluida turun ke pompa sehingga terjadi Apakah ada fluida turun ke pompa sehingga terjadi putaran balik ? Kalau ya jangan start dulu. Tunggu 30 putaran balik ? Kalau ya jangan start dulu. Tunggu 30 menit sebelum restart. Ini terutama kalau tak ada menit sebelum restart. Ini terutama kalau tak ada check valve. Kadang-kadang tubing harus diisi fluida check valve. Kadang-kadang tubing harus diisi fluida dulu (bila ada check valve) untuk mengurangi up-dulu (bila ada check valve) untuk mengurangi up-thrust.thrust.

  

a.a. Waktu restartWaktu restart

Perhatikan build up (kenaikan) tekanan di tubing dan Perhatikan build up (kenaikan) tekanan di tubing dan annulus. Kalau build up di annulus cepat matikan, annulus. Kalau build up di annulus cepat matikan, karena ini artinya motor berputar terbalik (walaupun karena ini artinya motor berputar terbalik (walaupun jarang). Dalam hal ini dapat diganti hubungan jarang). Dalam hal ini dapat diganti hubungan kabelnya ke masing-masing trafo 1 fasa.kabelnya ke masing-masing trafo 1 fasa.

86 78

a.a. Check alat apa masih bekerja pada ratingnyaCheck alat apa masih bekerja pada ratingnya

ESP didisain untuk sesuai dengan grafik ESP didisain untuk sesuai dengan grafik characteristicnya (kesalahan characteristicnya (kesalahan 5% kalau baru pada 5% kalau baru pada efisiensi dan head, 15% pada BHP.efisiensi dan head, 15% pada BHP.

  

Untuk ini bisa dicheck headnya dengan shut-off head Untuk ini bisa dicheck headnya dengan shut-off head seperti pada Gambar 13 diatas. Lalu dijalankan biasa, seperti pada Gambar 13 diatas. Lalu dijalankan biasa, bila TDH penuh tetapi q (rate) kecil artinya bila TDH penuh tetapi q (rate) kecil artinya pompa/tubing agak buntu. Kalau TDH dan q pompa/tubing agak buntu. Kalau TDH dan q keduanya kecil.keduanya kecil.

  

Pompa rusak impellernya atau tubing bocor. Head Pompa rusak impellernya atau tubing bocor. Head yang terlihat kecil (TDH) bisa karena gas, yang terlihat kecil (TDH) bisa karena gas, pompa/tubing buntu atau kerusakan impeller.pompa/tubing buntu atau kerusakan impeller.

Trouble shootingTrouble shooting

86 79

Cara lain yang terbaik adalah dengan mengamati Cara lain yang terbaik adalah dengan mengamati amper kerja di motor. Untuk inii di switchboard amper kerja di motor. Untuk inii di switchboard biasanya diberi pencatat amper, yang merupakan biasanya diberi pencatat amper, yang merupakan salah satu komponen power. Gambar 14 untuk salah satu komponen power. Gambar 14 untuk normal operation, dalam hal biasanya akan terjadi normal operation, dalam hal biasanya akan terjadi kenaikan amper 2 – 8 kali. Waktu start yang bisa kenaikan amper 2 – 8 kali. Waktu start yang bisa merusak. Untuk ini penggunaannya VFD dapat merusak. Untuk ini penggunaannya VFD dapat mencegahnya (Gambar 15), Gambar 16 – 20 mencegahnya (Gambar 15), Gambar 16 – 20 memperlihatkan bermacam-macam persoalan sumur, memperlihatkan bermacam-macam persoalan sumur, dengan menggunakan amper chart.dengan menggunakan amper chart.

86 80Gambar 14Gambar 14Menentukan PI SumurMenentukan PI Sumur

86 81

Gambar 15Gambar 15Ampere meter bekerja dekat name plate amperenya. Kenaikan pada Ampere meter bekerja dekat name plate amperenya. Kenaikan pada jam 3 biasa saja, pada waktu pompa distart ampere akan naik dari 2 jam 3 biasa saja, pada waktu pompa distart ampere akan naik dari 2

sampai 8 kalinyasampai 8 kalinya

86 82

Gambar 16Gambar 16Penggunaan VFD : memberikan start yang tidak menimbulkan ampere Penggunaan VFD : memberikan start yang tidak menimbulkan ampere

yang melompat tinggiyang melompat tinggi

86 83

Gambar 17Gambar 17GAS LOCK : Start di A adalah normal. Dari B ke C sumur jadi kering dan GAS LOCK : Start di A adalah normal. Dari B ke C sumur jadi kering dan

motor berkurang bebannya. Level fluida mencapai lubang masuk motor berkurang bebannya. Level fluida mencapai lubang masuk pompa di D, gas dan cairan yang bergantian masuk menyebabkan pompa di D, gas dan cairan yang bergantian masuk menyebabkan undercurrent shutdown (pompa mati karena arus terlalu rendah). undercurrent shutdown (pompa mati karena arus terlalu rendah).

Pompa distart otomatis dengan timer. Instalasi ini mempunyai pompa Pompa distart otomatis dengan timer. Instalasi ini mempunyai pompa terlampau besar.terlampau besar.

86 84

Gambar 18Gambar 18Fluktuasi pada Supply ListriknyaFluktuasi pada Supply Listriknya

Adanya fluktuasi pada listrik dicatat sebagai sedikit kenaikan ampere. Adanya fluktuasi pada listrik dicatat sebagai sedikit kenaikan ampere. Umumnya ini dikarenakan distartnya pompa lain atau alat lain yang Umumnya ini dikarenakan distartnya pompa lain atau alat lain yang

sama power supplynya dengan ESP di sini. Jadi masih normal.sama power supplynya dengan ESP di sini. Jadi masih normal.

86 85

Gambar 19Gambar 19PUMPED OFF CYCLICPUMPED OFF CYCLIC

Analisa sama seperti pada gas, tetapi di sini tidak ada gasnya. Unit Analisa sama seperti pada gas, tetapi di sini tidak ada gasnya. Unit dimatikan oleh relay ampere rendah dan distart otomatis oleh timer. dimatikan oleh relay ampere rendah dan distart otomatis oleh timer.

Pompa di sini oversize.Pompa di sini oversize.

86 86

Gambar 20Gambar 20PRODUKSI DENGAN GASPRODUKSI DENGAN GAS

Fluktuasi pada ampere karena campuran gas/cairan masuk ke pompa. Fluktuasi pada ampere karena campuran gas/cairan masuk ke pompa. Jika mungkin, pompa perlu ditenggelamkan lebih dalam atau perlu Jika mungkin, pompa perlu ditenggelamkan lebih dalam atau perlu

dipasang gas separator.dipasang gas separator.

86 87

Gambar 21Gambar 21MATI KARENA BEBAN TERLALU BERATMATI KARENA BEBAN TERLALU BERAT

Pompa di atas mati karena overload di mana ampere naik sedikit demi Pompa di atas mati karena overload di mana ampere naik sedikit demi sedikit sampai relay beban berat mematikan pompa. Ini bisa sedikit sampai relay beban berat mematikan pompa. Ini bisa

dikarenakan oleh faktor mekanis, pasir atau lumpur masuk ke pompa. dikarenakan oleh faktor mekanis, pasir atau lumpur masuk ke pompa. Sistem harus dicek sebelum pompa direstart.Sistem harus dicek sebelum pompa direstart.

86 88

86 89

86 90