semnas cendekiawan - ryodi hananda

7/26/2019 Semnas Cendekiawan - Ryodi Hananda

http://slidepdf.com/reader/full/semnas-cendekiawan-ryodi-hananda 1/10

OPTIMALISASI DESAIN PROGRESSIVE CAVITY PUMP UNTUK PROSES

DEWATERING SUMUR CBM AHP-1

Ryodi Hananda 1), Ratnayu Sitaresmi 2) 1). Jurusan Perminyakan Fakultas Teknologi Kebumian dan Energi

ni!ersitas TrisaktiE"mail# $anandaryodi%gmail.&om2) 'embaga Penelitian ni!ersitas Trisakti

E"mail# r(sitaresmi%ya$oo.&omAbstrak

alam mem*roduksi gas metana *ada sumur Coalbed Methane +-)

memerlukan artificial lift untuk mem*er&e*at *roduksi air yang bertu/uan untuk

menurunkan tekanan reser!oir $ingga menu/u tekanan desor*si +critical desorption

pressure). Se$ingga gas yang ter/enu$kan di *ermukaan batubara da*at keluar dan bisa

di*roduksi. 0rtii&ial lit yang digunakan adala$ progressive cavity pump +PP).

alam studi ini *enulis bertu/uan membuat *om*a PP yang eekti dan eisien.

Eekti berarti masa *akai lebi$ lama dan tidak banyak mengganti suku &adang. Eisien

yang berarti ker/a *om*a maksimal dan mem*erke&il kegagalan ker/a *om*a.

S*esiikasi *om*a PP yang di*ili$ $arus disesuaikan dengan kemam*uan

reser!oir dalam mengalirkan luida dan mem*er$itungkan kondisi yang mungkin ter/adi

sebera*a lama kom*onen *om*a yang di desain da*at berta$an. Hasil yang di$itung

dalam *eren&anaan desain *om*a PP, antara lain adala$ ke&e*atan rotasi, Torque,

Axial load , Tensile stress dan Horsepower. ari $asil tersebut da*at di*rediksi bera*a kali

suku &adang yang $arus diganti dengan meli$at *enurunan eisiensi kom*onen *om*a

ter$ada* aktu dan /uga dibandingkan la/u alir air. ari $asil *er$itungan da*at

disim*ulkan ba$a *ergantian is*la&ement Rate *om*a yang lebi$ renda$ membuat

umur rod string dan sura&e dri!er bertamba$ untuk diganti. sebaliknya dengan rod string

yang diganti atau sura&e dri!er yang diganti akan membuat kom*onen lainnya

bertamba$ umur *ergantiannya.

Kata Kun&i # PP, eatering, -, Sim*osium, 3asional

Pe!a"#$#a

alam mem*roduksikan sumur -, *erlu di*roduksikan air terlebi$ da$ulu

tekanan reser!oir men&a*ai tekanan desor*si +critical desorption pressure). 3amun

bukanla$ $al yang muda$ dalam mem*roduksikan air $ingga tekanan tersebut karena

*ada aalnya tekanan reser!oir - sangat renda$. 4le$ karena itu dibutu$kan artii&ial

lit untuk membantu mengangkat air dari dasar sumur $ingga ke*ermukaan. Sala$ satu

solusi yang digunakan adala$ *enggunaan *om*a, yaitu Progressive Cavity Pump +PP),



terutama sangat berguna untuk mengangkat luida dengan ser*i$an batubara yang ikut

ter*roduksi.

Pemba$asan materi *ada Pa*er ini dibatasi *ada analisa *embuatan desain

*om*a berdasarkan *arameter"*arameter yang ber$ubungan dengan *erorma *om*auntuk sumur -. Tu/uan Penulisan Pa*er ini untuk mengo*timalkan desain PP yang

di$ara*kan agar ter&a*ainya *roses deatering yang ber$asil *ada sumur - tersebut.

Met%!%$%&'

etode yang *enulis gunakan sebagai a&uan *er$itungan dan analisa

menggunakan urutan yaitu menge!aluasi kemam*uan *roduksi sumur dengan 5PR,

menentukan desain *om*a, rod string dan horse power . Kemudian dilakukan analisa

keta$anan *om*a ter$ada* la/u air sumur tersebut. alam menentukan desain

progressive cavity pump, di*erlukan *engeta$uan mengenai geometry rotor dan strator ,

displacement , head dan torque dari *om*a tersebut. Prosedur yang di*erlukan dalam

mendesain *om*a PP ini da*at di/elaskan sebagai berikut #

1. embuat 5PR sumur, *ili$ rate yang diinginkan +6'P) *ada kedalaman *om*a dan

sesuaikan ba$a rate yang di*erlukan dibaa$ Prequired .2. ari literatur *om*a, *ili$ /enis *om*a yang da*at mengalirkan 7'P, dimana 7'P

8 6'P dengan meli$at data dis*la&ement rate.

9. eng$itung /umla$ *it&$ yang di*erlukan *om*a:. eng$itung mechanical resistant torque

;. eng$itung axial load

Prequired adala$ tekanan yang di*erlukan *om*a untuk mengangkat luida *roduksi

$ingga ke *ermukaan, rumus dari Prequired adala$

Preq= Ploss+ Pwh− Pwf +9.1)

Kondisi terburuk ter/adi ketika P < 1:,= psi , se$ingga *erlu di$itung tekanan *ada saat

tersebut dengan rumus

[email protected]= Ploss+ P wh−14.7 +9.2)

Jumla$ *it&$ yang di*erlukan untuk mengangkat luida dengan la/u alir yang diinginkan

da*at di/elaskan *ada rumus berikut

n p=1

2 (dP

δP+1

) +9.9)



Kiner/a Pom*a PP dinyatakan dalam displacement rate, sedangkan *um* dis*la&ement

adala$ !olume luida yang terangkat dalam 1 re!olusi rotor . a*at di/elaskan dengan

rumus

V 0=0.028 DE P s=

1

254.3 Ev

(

Q

N

) +9.:)

Tela$ diketa$ui ba$a kiner/a *om*a da*at di/elaskan dalam isplacement rate, da*at

di/elaskan dengan rumus

N =Q

254.3V 0 E v

+9.;)

Torsi *ada *om*a da*at di/elaskan dengan rumus

T m=144V

0∆ P

em +9.>)

Axial !oad adala$ beban luida yang da*at terangkat, da*at di/elaskan dengan rumus

berikut

F b=ᴨ

4 (2E+drotor )2 Δ P

+9.=)

Total Axial !oad adala$ beban maksimum *om*a ter$ada* berat luida yang diangkat

dengan berat rod string , alam mendesain rod string di*erlukan data s*esiikasi se*erti

berat polished rod , berat suc"er rod , diameter polished rod , diameter suc"er rod , *an/ang

polished rod dan *an/ang suc"er rod .

Pertama $arus di$itung /umla$ suc"er rod yang dibutu$kan

jumlah su!er rod=!edalaman"nta!e− ( Pr−n p )

panjan# per jo"nt +9.?)

Sedangkan /umla$ polished rod yang di*akai $anya 1 karena ungsinya berada di ke*ala

sumur.

ensitas rod string #

$rod=4 % 144

& d2 +9.@)



#ouyancy $actor %od string #

'F =1− $w

$rod +9.1A)

Maximum load rod string #

( rod=( rod % jumlah rod % 'F +9.11)

( total=( pol"shedrod+( su!errod +9.12)

F =( total+ F b +9.19)

Tensile &tress adala$ tegangan yang diterima rod string ketika mena$an beban yang dari

luida dan berat rod string tersebut sebelum rod string itu *utus karena tidak kuat

mena$an beban lagi, tensile strength da*at di$itung dengan rumus berikut.

) t =4

& d3 √ F

2d2+(64T

2 % 144)

+9.1:)

ntuk mengeta$ui sebera*a besar ka*asitas horse power untuk sebua$ *om*a da*atdi$itung dengan rumus.

Ph=1.92 %10−4

TN +9.1;)

Data !a Pe(ba"asa

Pada graik dibaa$ ini men/elaskan la/u alir air *ada simulasi reser!oir yang mengalir

>;A bpd se/ak aal *roduksi, *ada bulan 9>A air ber*roduksi sebesar 1;; bpd . 3amun

selain data *roduksi diatas data"data yang akan digunakan dalam melakukan desain

*om*a PP da*at di/elaskan *ada tabel 1. Sesuai dengan *en/elasan *ada ta$a*"ta$a*

*enger/aan desain PP, digunakan asilitas *enun/ang *eker/aan ini yaitu menggunakan

Microsoft macro excel.

Tabel 1. ata Penun/ang esain Pom*a PP

Para(eter N'$a'

Kedalaman 1:=; ft



Pum* set de*t$ 19=9 ft

Tekanan aal reser!oir =1: psi

Critical esorption Pressure 92@ psi

Tekanan ke*ala sumu ;A psi

'a/u alir air >;A bpd ensitas luida >2.: lbm'cuft

Biskositas luida 1 cp

iameter tubing 9.; in

Eksentrisitas tubing A.AAA1 in

iameter Polished rod 1.2; in

iameter &uc"er rod A.?=; in

Pan/ang 1 *it&$ 2.: ft

-erat polished rod 9.=; ppf

-erat suc"er rod 2.22: ppf

iameter polished rod 1.2; inch

iameter suc"er rod A.?=; inch

Pan/ang polished rod 22 ft'(oint

Pan/ang suc"er rod 2; ft'(oint

-erdasarkan data simulasi reser!oir, diinginkan la/u alir sebesar >;A bpd dimulai aal

*roduksi *ada ta$un 2A1; $ingga ta$un 2A:;. -erikut ini adala$ data graik la/u alir*roduksi dan tekanan alir dasar sumur - 0HP"1.

0 60 120 180 240 300 3600

200

400

600

800

Grafk Produksi Air Sumur CBM AHP-1

Qsim vs t Pwf vs t

t (month)

Cambar 1. Craik Produksi Sumur - 0HP"1 selama 9A ta$un



Pada kasus ini, *om*a yang digunakan adala$ dengan R 9, 2.; dan 2 bpd'%PM .

Pada kasus sebelumnya *ada bulan ke"92>, la/u *emom*aan tela$ dibaa$ nilai yang

ditargetkan dan *om*a mengalami torsi yang terlalu besar dalam mengalirkan luida.

aka di*erlukan *ergantian *om*a dengan R yang lebi$ renda$ agar *om*a mam*u

memom*akan luida sesuai dengan range o*timum yang tela$ ditentukan. enurut

*er$itungan yang tela$ dilakukan, di*ili$la$ *om*a dengan R 2 bpd'%PM yang akan

diganti *ada saat well service dibulan ke"92>.

0 60 120 180 240 300 360

0

100

200

300

400

500

0

100

200

300

400

500

600

700

TIME (month)

R

PM

Q (B!")

Cambar : # Craik %PM !s Daktu R 9, 2.;, 2

Pada gambar : mem*erli$atkan ba$a *emili$an R 2 bpd'%PM yang diganti

*ada bulan ke"92> da*at ber*utar dengan ke&e*atan rotasi sebesar ?@ bpd'%PM , berarti

*emili$an *om*a dengan R 2 bpd'%PM sesuai dengan range o*timum yang ditentukan.

0

60

120

180

240

300

360

0

200

400

600

800

1000

0

50

100

150

200

250

300350

400

450

TIME (month)

T#RQ$E (%t&'s) P% (si)



Cambar ; # Craik Torsi !s Daktu

Pada gambar ; mem*erli$atkan *ada kondisi terak$ir *ada bulan ke"92> *om*a

diganti dengan R 2 bpd'%PM garis mengalami *enurunan. Pada saat itu torsi *om*a

menurun dari ;== lb.ft men/adi :>1 lb.ft , tensile stress /uga turun dari 1A; "psi men/adi ?:"psi . aka dengan digantinya R *om*a yang lebi$ renda$ akan membuat umur

*ergantian *om*a men/adi lebi$ lama.

240 300 360

0

30

60

90

120

150

TIME (month)

HP

Cambar > # Craik HP !s Daktu

Pada gambar > menun/ukan dengan digantinya *om*a dengan R 2 bpd'%PM

akan menamba$ umur dari sura&e dri!er. 3amun *ada graik ini tidak terli$at ada

*eruba$an dikarenakan *ergantian *om*a dengan R 2 bpd'%PM ini suda$ $am*ir

mendekati ak$ir kontrak. maka dari ketiga kasus diatas da*at disim*ulkan ba$a

s*esiikasi *om*a yang te*at untuk da*at mengalirkan air selama *roses deatering

adala$ *ergantian *om*a R 9, 2.; dan 2 bpd'rpm.

-erdasarkan $asil analisa yang dilakukan sebelumnya, maka desain sebelumnya

mengalami *eruba$an se*erti yang terli$at *ada tabel dibaa$ ini.

Tabel 2. S*esiikasi desain *om*a PP untuk sumur - 0HP"1

NO Para(eter N'$a'

1 Jumla$ pitch ;

2 Pump head %ating 22AA ft H)*

9 Pump displacement rate 9, 2.;, 2 bpd'%PM

: Sura&e dri!e $ead >A HP

; iameter polished rod 1.2; inch

> iameter suc"er rod A.?=; inch

= aterial rod string +%A, &P,C-A! A!!* A-&- A /001 M



Sebelumnya *enulis mengasumsikan eisiensi *om*a sebesar @; yang menurun

A.; setia* bulannya. Hal ini dikarenakan luida yang ter*roduksi adala$ fresh water .

Penulis mengasumsikan tidak adanya torsi akibat *eruba$an !iskositas luida. *enulis

&enderung menganalisa *eruba$an satu elemen desain *om*a sa/a, karena berdasarkan

literatur yang ada, dari 9 elemen desain rangkaian *om*a tersebut yang *aling ma$al

adala$ sura&e dri!er sedangkan yang *aling mura$ adala$ rod string. 3amun rod string

adala$ rangkaian yang *aling aet dibandingkan 2 elemen lainnya. engan meruba$

*om*a akan lebi$ mura$ dibandingkan dengan digantinya rod string dan sura&e dri!er.

enurut literatur men/elaskan ba$a *om*a PP memiliki eisiensi !olumetrik dan

mekanik, *enurunan eisiensi *om*a tersebut diakibatkan ole$ masuknya *adatan

ke*om*a atau masuknya gas kedalam *om*a akan membuat !olume rongga"rongga

*ada *om*a menge&il se$ingga la/u alir akan berkurang.

Kes'()#$a

1. S*esiikasi *om*a PP yang di*ili$ untuk memenu$i kriteria"kriteria yang dibutu$kan

untuk pump displacement 29, 2.;, 2 bpd'%PM

material rod string 2+%A, 34 53'678 &P,C-A! A!!* A-&- A /001 M

surface drive head 2>A HP

2. engan menggunakan s*esiikasi *om*a yang tela$ di*ili$. esain *om*a ini

memerlukan *ergantian *om*a sebanyak ? kali dengan 2 *om*a yang berbeda. Pom*a

dengan R 2.; b*dr*m diganti *ada bulan ke":> sedangkan *om*a dengan R 2

b*dr*m diganti *ada bulan ke"29>.

9. Pemili$an s*esiikasi rod string tidak mengalami *eruba$an *ada *eren&anaan ini

karena *enulis mengasumsikan luida yang di*roduksikan *ada sumur - adala$

fresh water .

*+ Pergantian R *om*a yang lebi$ renda$ membuat umur rod string dan surface driver

bertamba$ untuk diganti.

Sara1. Per$itungan dengan safety factor di*erlukan untuk *eren&anaan *om*a agar da*at

dikontrol dan ter/amin keamanannya. ntuk desain PP ini belum mem*er$itungkan

safety factor , *enulis menyarankan safety factor yang digunakan adala$ 1.2"1.;

dengan asumsi *om*a beker/a *ada kondisi lingkungan yang baik.

Da,tar S'(b%$

TS < Tensile stress, *si

& < phi



GP < Pre6uired, psi

'F < #ouyancy factor , raksi

P < $ead dalam satu stage, psi

$w < ensitas air, lbm'cuft

$rod < ensitas rod , lbm'cuft

E < ,ccentricity , in

Ev < Eisiensi Bolumetrik, raksi

Em < Eisiensi ekanik *om*a, raksi

d < diameter polished rod'suc"er rod , in

drotor < iameter %otor , in

Fb < Axial load , lbf

F < Maximum Axial load , lbm

N < ke&e*atan *om*a, rpm

Pre6 < Prequired required head pressure, Psi

Ploss < Ke$ilangan tekanan di se*an/ang tubing , psi P$ < Tekanan ke*ala sumur, psi

P < Tekanan alir dasar sumur, psi

T < Torsi, lb.ft

BA < isplacement Bolume, ft0

(rod < -erat rod, lb

(total < -erat total, lbm

(pol"shed rod < -erat polished rod , lbm

(su!errod < -erat suc"er rod , lbm

Da,tar P#staka

1. 0bdassa$, oddy.I5ntrodu&tion to oalbed et$aneTe&$nology. Jurusan Teknik

Perminyakan, 5nstitut Teknologi -andung, -andung, 2A1A.

2. -a$ari, -agus Surya, .s&. I0 om*re$ensi!e Study to e!elo* oalbed et$ane



Field in T$e -lo&k 0rea , Sout Sumatra. Pertamina Hulu Energi Suban 5 dan 55.

2A1:. Jakarta.

9. Cuo, -., 'yons, D.., and C$alambor, 0., 2AA= IPetroleum Produ&tion Egineering#

0&om*uter 0ssisted 0**roa&$, Else!ier S&ien&e L Te&$nology -ooks Publis$ing

om*any.

:. Putri, eutia RaeMMy. IE!aluasi an 4*timasi Produksi Sumur oalbed et$ane

engan enggunakan Progressi!e a!ity Pum* Pada Sumur PN"1 dan Sumur "1.

Tugas 0k$ir Jurusan Teknik Perminyakan Trisakti, Jakarta, 2A1:.

5. Subandriyono, StariMkie F., IPeren&anaan esain lang Progressi!e a!ity Pum* Pada

Sumur KTT"1A dan KTT"2 i 'a*angan Ketaling Timur. Tugas 0k$ir Jurusan Teknik

Perminyakan Trisakti, Jakarta, 2A1:.

semnas cendekiawan - ryodi hananda

Documents