Mengenal Artificial Lift

Artificial lift adalah metoda yang dipakai untuk memproduksi minyak mentah dari sebuah sumur setelah tekanan yang tersedia secara alami dalam sumur itu tidak mampu lagi untuk mengangkat minyak kepermukaan.

Ada beberapa Artificial yang sering digunakan dalam industry perminyakan, yaitu :

2.1  Gas Lift

       2.1.1 Pengertian

Gas Lift adalah suatu metoda untuk mengangkat minyak dari dalam sumur dengan menggunakan gas yang diinjeksikan dalam bertekanan oleh gas compressor ke annulus.

            Gas lift pada prinsipnya mencampurkan gas kedalam system agar didapat densitas system yang lebih ringan, sehingga memberikan Pwf yang kecil agar didapat drawdown yang besar.

            Gas yang digunakan bisa berasal dari sumur minyak itu sendiri atau dari gas well. Tubing yang digunakan pada gas lift dilengkapi dengan beberapa mandrel tempat duduknya Gas Lift Valve.

2.1.2        Prinsip Kerja

Prinsip Kerja dari Gas Lift hampir sama dengan flowing well. Gas yang diinjeksikan dalam keadaan bertekanan masuk melalui top valve kedalam tubing. Dengan masuknya gas ini akan terjadi pengurangan specific gravity minyak yang ada dalam tubing, sehingga minyak naik keatas.

Proses ini terus berlangsung sampai injection gas masuk melalui second valve. Pada saat injection gas dalam annulus mencapai second valve akan terjadi pengurangan tekanan pada annulus yang membuat tertutupnya top valve. Proses yang sama akan terus berlangsung (tergantung jumlah valve pada tubing) sampai akhirnya bottom valve membuka.

Dengan terbukanya bottom valve maka valve yang ada diatasnya akan menutup, sehingga minyak yang sudah bercampur dengan gas dalam tubing mengalir kepermukaan.

Proses pemompaan ini akan terus berlangsung selama gas yang diinjeksikan keannulus, diinjeksikan dengan konstan. Proses sampai membukanya bottom (operating) valve dinamai unloading process, yaitu proses untuk mengambil killing  atau formation fluid yang mengisi casing-tubing annulus.

Dari cara operasinya , Gas Lift dapat dibedakan atas dua macam :

Ø  Continues Flow Gas Lift (Gas diinjeksikan kedalam annulus secara terus-menerus)

Ø  Intermittent Flow Gas Lift (Gas diinjeksikan kedalam annulus atau diatur oleh controller)

2.2  Hydraulic Pump

 2.2.1 Pengertian

            Hydraulic Pump adalah salah satu bentuk metoda lain yang digunakan untuk memompakan minyak mentah dari dalam sumur bila tenaga reservoir yang tersedia tidak mampu lagi untuk mengangkat minyak mentah kepermukaan. Hydraulic Pump terdiri dari surface components dan subsurface components.

            Prinsipnya adalah power fluid dengan bantuan fluida tersebut dapat menggerakkan piston dan piston menggerakkan pompa, system ini disebut juga Hydraulic Piston Pump. Dan bila power fluid tersebut digunakan untuk mempercepat produksi dengan system nozzle, disebut Jet Pumping.

Beberapa kriteria dari penggunaan Hydraulic Pumping, yaitu:

ü  Biasanya dioperasikan dengan power oil, kadang-kadang air

ü  Cocok untuk sumur ber-volume relative tinggi

ü  Tepat untuk sumur yang dalam dan casing yang kecil

ü  Tidak cocok untuk sumur yang terproduksi / pasir

        2.2.2 Operasi Hydraulic Pump

            Pada Hydraulic Pump sistem, minyak mentah atau air diambil dari storage tank dan masuk ke Triplex atau Multiplex pump. Fluida dengan tekanan rendah dipompakan dengan triplex pump dikontrol dengan keran-keran distasiun pengontrol dan didistribusikan kesatu atau lebih wellhead. Fluida pendorong melalui keran di wellhead dan langsung kepompa didalam sumur.

            Dengan piston pump, fluida menggerakkan engine serta pompa. Fluida pendorong ini kembali kepermukaan dengan minyak terproduksi dan dialirkan ke storage tank.

2.3  Beam Type Pumping Unit

2.3.1 Pengertian

                Beam Tipe Pumping Unit atau Sucker Rod Pump adalah susunan beberapa balok (beam arrangement) yang dapat memberikan gerakan turun naik (reciprocating motion) kepada rod string yang dihubungkan ke positive displacement pump dalam sumur minyak.

            Prinsip pengambilan fluid dengan peralatan ini sudah dikenal dan dipakai selama lebih kurang 2000 tahun.

            Perbaikan dari metoda ini, seperti yang dapat dilihat zaman sekarang, terus dilakukan oleh para ahli agar ia bias lebih efisien dari Beam Pumping Unit zaman dahulu. Perbaikan dilakukan pada seluruh bahagian Beam Pumping Unit terutama pada heavy duty speed reducer.

        2.3.2 Bahagian-bahagian Utama dari Pumping Unit, yaitu:

      Driver (Penggerak)

Sebuah motor listrik atau reciprocating engine dengan putaran 800 – 1200 RPM dipakai untuk menggerakkan Pumping Unit. (3- phase, 440 wolt, 60 cycle)

      Gear Reducer

Adalah alat untuk menurunkan putaran dari motor atau engine menurut yang dibutuhkan.

      Crank

Crank disambungkan pada sumbu putaran rendah yang keluar dari gear box yang berputar 360 derajat. Lobang yang sebelah luar dari crank disambungkan ke pitman. Kalau counter weight dibutuhkan oleh Pumping Unit, maka ia dapat dipasang pada crank.

      Pitman

Pitman dipasang untuk menghubungkan crank dengan walking beam. Ia berfungsi untuk merobah gerakan berputar dari gear box menjadi gerakan turun naik pada walking beam.Panjang stroke pemompaan (SL) pada setiap pumping unit dirobah dengan memindahkan sambungan pitman pada lobang yang ada di crank. Bila sambungan di robah kearah sumbu gear box (inboard) maka stroke length menjadi lebih pendek sedangkan kalau menjauhi sumbu gear box (outboard) maka stroke length menjadi lebih panjang.

      Walking Beam

Walking Beam bergerak keatas dan kebawah dan ditopang oleh Samson post dan saddle bearing.

      Horse Head

Horse Head dipasang pada walking beam dengan memakai engsel sling. Horse head disambung kepolish rod dapat bergerak keatas dan kebawah mengikuti gerak dari walking beam.

      Carrier Bar atau Hanger

Polish rod masuk kedalam carrier bar dan diatasnya dipasang clamp sehingga carrier bar melalui wire line atau sling yang dibahagian atas disambungkan ke horse head, dapat mengangkat dan menghantar polish rod keatas dan kebawah.

      Counter Weight

Pada crank balance  pumping unit, counter weight dipasang pada crank, sedangkan pada beam  balance pumping unit, counter weight dipasang pada ujung belakang walking beam.

Counter weight berfungsi untuk menyamakan muatan (amper) motor penggerak diwaktu up-stroke dan down-stroke.

      Brake (Rem)

Rem berfungsi untuk mengatur posisi horse head kalau pumping unit harus dimatikan untuk keperluan perbaikan pada well atau pada Pumping Unit itu sendiri.s

        2.3.3 Operasi dari Pumping Unit

A.     Prosedur Menghidupkan

1.      Pemeriksaan sebelum start

a.       Periksa V-belt kalau longgar atau putus,dll

b.      Periksa polish rod, kemungkinan rusak atau kasar permukaannya.

c.       Periksa baut-baut fondasi atau tie down kalau ada yang longgar

d.      Periksa level minyak pelumas dalam gear box dan grease untuk semua bearing yang ada.

e.       Periksa semua kran mulai dari wellhead sampai ke stasiun apakah sudah terbuka

f.       Pasang pressure gauge yang baik untuk mengetahui well preassure

g.      Periksalah keseluruhan unit termasuk bridle yang hampir putus

2.      Prosedur Start

a.       Hidupkan mesin kalau prime mover-nya menggunakan mesin

b.      Lepaskan rem dan masukkan hubungan pumping unit dengan mesin

c.       Atur kecepatan mesin sehingga sesuai dengan SPM yang diinginkan. Kalau memakai electric motor maka untuk mengatur SPM adalah dengan mengganti pulley (driving sheave) apda motor.

d.      Atur kekencangan stuffing box sehingga jangan terlalu ketat agar ada sedikit kebocoran untuk pelumas

e.       Periksa dan dengarkan betul-betul keseluruhan pumping unit apakah ada baut-baut yang longgar, bunyi yang tidak wajar, terutama pada bearing-bearing dan gear box

f.       Periksa apakah well atau pompa ada memompa atau tidak

g.      Periksa keadaan polish rod apakah ada line-up atau tidak

B.     Pemeriksaan rutin sehari-hari / Trouble Shooting

1.      Periksa rate pemompaan kalau berkurang coba cari apa penyebabnya

2.      Dengarkan bunyi prime mover yang seharusnya sama pada waktu up-stroke dengan down-stroke

3.      Periksa stuffing box apakah terlalu ketat atau longgar

4.      Fondasi longgar, pumping unit bergetar dan bunyi-bunyi yang asing pada pumping unit itu sendiri

5.      Periksa kran casing apakah seharusnya terbuka atau tertutup

6.      Apakah semua bearing yang ada pada pumping unit ada di-grease atau dilumasi menurut yang seharusnya atau tidak

7.      Periksa load motor apakah ada seimbang sewaktu up-stroke dengan down stroke

2.4 Electric Submercible Pump

2.4.1 Pengertian

            Electric Submercible Pump (ESP) system adalah metoda lain dari artificial lift yang banyak digunakan untuk memompakan minyak dari dalam sumur kepermukaan. ESP terdiri dari surface dan subsurface equipment yang memompakan minyak dengan memberikan gaya centrifugal.

            Pemberian gaya sentrifugal ini dilakukan oleh pompa yang diputar oleh motor dalam sumur. Motor dan pompa disambung dengan tubing sedangkan kabel listrik yang akan mensuplai arus listrik dari permukaan kemotor diikatkan ke tubing mulai dari permukaan sampai ke kedalaman setting pompa.

            Empat Komponen Dasar ESP yaitu:

1)      Sebuah Electric Motor

2)      Sebuah multistage centrifugal pump

3)      Kabel listrik yang diikatkan ke tubing string

4)      Sebuah switch board (yang mengirim arus listrik ke motor) dipermukaan

      2.4.2 Pump Problems

            Problem-problem yang sering dijumpai pada Electric Submercible Pump (Reda Pump) yaitu:

1.      Under Load (amper motor lebih rendah dari yang normal)

Underload pada motor Electric Submercible Pump (Reda Pump) dapat disebabkan oleh keadaan-keadaan seperti berikut:

ü  Produksi yang kecil

ü  Voltase yang tinggi atau berlebihan

ü  Pompa terlalu besar

ü  Produksi banyak membawa gas, dan lain-lain

2.      Over Load (amper motor lebih tinggi dari yang normal)

Overload pada Electric Submercible Pump (Reda Pump) dapat disebabkan oleh keadaaan-keadaan seperti berikut:

ü  Voltase yang rendah atau kurang

ü  Bertambahnya berat jenis fluid yang dipompakan (bercampurnya pasir dan lumpur)

ü  Terjadi kerusakan pada kabel listriknya (reda cable)

ü  Kalau underload terlalu lama, karena underload relay tidak berfungsi dengan baik

ü  Ada peralatan yang didalam control panel mengalami kerusakan atau tidak berfungsi

ü  Pompa susah berputar (stuck)

3.      Motor Terbakar (motor burn-it)

Penyebab dari motor terbakar adalah keadaan-keadaan seperti berikut:

ü  Air atau fluid formasi masuk kedalam motor

ü  Motor bekerja dalam keadaan over load , sedangkan overload relay tidak bekerja

ü  Reda unit bekerja under load (low production) sehingga pompa menjadi panas, dan panas ini merambat sampai ke motor, sehingga merusak isolasi motor.

ü  Motor terlalu sering di-start, sehingga motor sering mendapat beban yang tinggi. Kejadian ini terjadi sewaktu Reda Pump di set on timer.

2.5 Progressing Cavity Pump (PCP)

2.5.1 Pengertian

      PCP merupakan suatu metoda dari artificial lift system yang digunakan untuk memompakan minyak kepermukaan dengan memanfaatkan ulir dari pompa.

Rangkaian Pompa Ulir terdiri dari dua bahagian utama, yaitu:

      Rangkaian dalam sumur (Subsurface Equipment)

a)      Rotor

b)      Stator

c)      Gas Anchor

d)     Sucker Rods

      Rangkaian dipermukaan (Surface Equipment)

a)      Motor penggerak (Prime mover)

b)      Roda Gigi Penggerak

c)      Alat penahan putaran balik dari pompa

      2.5.2 Keuntungan dan Kelemahan penggunaan PCP

            A. Keuntungannya yaitu:

1.  PCP hanya memerlukan daya sebesar 30 % daya yang diperlukan oleh ESP untuk sumur yang sama.

2.     Biaya perawatan sumur yang murah. Karena pekerjaan ulang(service) cukup menggunakan crane yang berkapasitas 15 ton untuk mengangkat peralatan bawah permukaan jika terjadi kerusakan atau untuk penggantian. Sedangkan peralatan dipermukaan kecil kemungkinan untuk rusak.

3.   Efisiensi volumetris pompa ulir dapat mencapai 90 % dan kapasitas pemompaan tersebut dapat bervariasi dengan mengubah kecepatan laju putaran pompa sesuai kemampuan produksi reservoir.

4.      Laju aliran dari pompa ulir tersebut tidak terpengaruh oleh tekanan pipa alir

5.      Dapat mengangkat fluida yang berpasir

6.    Bagian penggerak utama, termasuk motor terdapat di permukaan, sehingga kemungkinan rusak karena kondisi sumur sangat kecil. Untuk perbaikan pada rangkaian ini, perangkat perawat sumur tidak diperlukan.

7.   Dapat melakukan  sirkulasi melalui pipa produksi setelah rotor diangkat keluar dari stator

8.     Jumlah suku cadang lebih sedikit

            B. Kelemahannya yaitu :

                        1.      Sumur produksi sebaiknya vertical well

                        2.      Kedalaman sumur maksimal 4000 ft

                        3.      Kapasitas Produksi maksimum 2000 BFPD

                        4.      Usia stator dapat mencapai 2 tahun

5.     Tidak dapat dipergunakan untuk sumur yang aromatic dan mengandung H2S yang tinggi