Artificial Lift

Januari 5, 2013 by IATMI SM STT MIGAS Balikpapan Meninggalkan komentar

Artikel oleh Ana Uswatun Hasanah

Pada setiap oil production well yang siap untuk diproduksikan, diharapkan fluida akan mengalir ke permukaan dengan menggunakan tenaga / tekanan reservoir yang tersedia secara alami. Biasanya proses ini akan berlangsung sampai pada satu titik dimana tenaga yang tersedia akan berkurang, sehingga kemampuan untuk mengangkat fluida kepermukaan akan berkurang atau berhenti sama sekali. Supaya fluida yang masih ada didalam sumur dapat mengalir lagi kepermukaan, maka diperlukan tenaga pengganti yang lazim disebut artificial lift.

A. Pengertian Artificial Lift

Artificial lift merupakan sebuah mekanisme untuk mengangkat hidrokarbon, umumnya minyak bumi, dari dalam sumur keatas permukaan. Ini biasanya dikarenakan tekanan reservoirnya tidak cukup mampu tinggi untuk mendorong minyak sampai ke atas permukaan maupun tidak ekonomis jika mengalir secara alami. Artificial lift terdiri dari dua kelompok komponen : fasilitas dipermukaan ( surface facilities ) dan dalam sumur ( down hole facilities ).

#. Surface production facility

Peralatan produksi permukaan merupakan peralatan yang berfungsi sebagai media pengangkut, pemisah dan penimbun. Terdiri dari : Well Header, Gathering System, Manifold System, Separator, Treating Facilities, Oil Storage, Pump.

#.Down hole production facility

Peralatan bawah tanah terdiri dari, rangkaian pipa produksi penyekat (packers) dan peralatan pengontrol aliran. Termasuk : casing, tubing, liner, packer, down hole choke, sliding side door, down hole safety valve, pompa dan lain sebagainya.

B. Jenis-jenis Artificial Lift :

Umumnya artificial lift terdiri dari lima macam yang digolongkan menurut jenis peralatannya :

1. Electric Submersible Pump

2. Gas Lifting

3. Sucker Rod Pumping

B.1. Electric Submersible Pump

Jenis ini menggunakan pompa sentrifugal bertingkat yang digerakan oleh motor listrik dan dipasang jauh didalam sumur. Mulai intensif digunakan didunia perminyakan karena mampu mengangkat minyak

dengan rate yang besar. Prinsip mengangkat fluida dengan energi motor yang ditransfer ke subsurface pump yang semuanya diletakkan di dalam sumur.

Ciri – ciri ESP :

Diameter kecil, sesuai dengan lubang sumur yang terbatas.

Panjang, untuk mengimbangi diameter yang kecil untuk menghasilkan daya angkat yang mencukupi.

Jumlah stage sangat mudah diatur. Pompa dan motor bisa ditandem untuk menghasilkan daya angkat hidrolika untuk mengatasi kedalaman sumur dan tekanan pipa alir produksi.

umumnya terdiri dari :

1. Motor listrik

2. Protector

3. Multistage centrifugal pump

4. Separator gas

5. Lain – lain seperti : electric cable, surface switchboard, Junction box

Mekanisme kerja :

Pemindahan rongga-rongga yang terbentuk antara rotor dan strator saat berputar dengan arah ke atas sehingga fluida mengalir kepermukaan

Gambar 2.1 Electric Submarsible Pump

B.2. Gas Lifting

Salah satu bentuk sistem pengangkatan buatan (artificial lift) yang lazim digunakan untuk memproduksikan fluida dari sumur-sumur minyak bumi. Sistem ini bekerja dengan cara menginjeksikan gas bertekanan tinggi kedalam annulus(ruang antara tubing dan casing), dan kemudian kedalam tubing produksi sehingga terjadi proses aerasi (aeration) yang mengakibatkan berkurangnya berat kolom fluida dalam tubing. Sehingga tekanan reservoir mampu mangalirkan fluida dari lubang sumur menuju fasilitas produksi dipermukaan. Dibandingkan dengan sistem pengangkatan buatan lainnya seperti ESP (electric submersible pump), PCP (progressive cavity pump), SRP (sucker rod pump), dan Hydraulic Pump; dapat dikatakan bahwa gas lift memiliki tingkat fleksibilitas yang lebih tinggi. Sistem gas lift juga lebih dapat mengakomodasi faktor kesalahan desain, dimana suatu sistem gas lift yang didesain secara kurang baik pada umumnya masih dapat mengangkat fluida dari dalam sumur. Performa sebuah sumur gas lift sangat dipengaruhi oleh dua parameter penting yaitu kedalaman titik injeksi (injection depth) dan laju aliran gas yang diinjeksikan (injection rate).Kedua parameter tersebut pada umumnya merupakan hasil perhitungan dari desainer dengan mempertimbangkan faktor-faktor lain seperti performa reservoir, ketersediaan gas injeksi, tekanan kerja gas injeksi, kemiringan sumur, dan lain sebagainya.

#. Kelebihan Gas Lift

(+) Biaya peralatan awal buntuk instalasi gas-lift biasanya lebih rendah, terutama sekali untuk pengangkatan sumur dalam

(+) Pasir yang ikut terproduksi tidak merusak kebanyakan instalasi gas-lift

(+) Gas-lift tidak tergantung/dipengaruhi oleh desain sumur

(+) Umur peralatan lebih lama

(+) Biaya operasi biasanya lebih kecil, terutama sekali untuk deep-lift

(+) Ideal untuk sumur-sumur dengan GOR tinggi atau yang memproduksikan

buih gas

#. Keterbatasan Metode Gas-Lift

(-) Gas harus tersedia

(-) Sentralisasi kompresor sulit untuk sumur-sumur dengan jarak terlalu jauh

(-) Gas injeksi yang tersedia sangat korosif, kecuali diolah sebelum digunakan

Gambar 2.2 Gas-lift

B.3. Sucker Rod Pumping

Menggunakan pompa elektrikal-mekanikal yang dipasang dipermukaan. Menggunakan prinsip katup searah ( chech velve ), pompa ini akan mengangkat fluida formasi kepermukaan. Karena pergerakannya naik turun seperti mengangguk, pompa ini terkenal juga dengan julukan pompa angguk. Umum digunakan didunia perminyakan karena relative murah dan mudah pengoperasiannya. Prinsip

mengangkat fluida dengan energi dari prime mover permukaan yang ditransfer ke subsurface pump yang diletakkan di dalam sumur.

KOMPONEN SUCKER ROD PUMP :

a. MESIN, merupakan penggerak mula dengan jenis mesin gas, diesel, dan listrik.

b. PERALATAN PERMUKAAN, meneruskan energi dari mesin ke alat bawah permukaan, yaitu merubah gerak putar menjadi gerak naik-turun pada rod, dan kecepatan RPM mesin harus disesuaikan dengan kecepatan pompa menggunakan gear reducer.

Peralatan permukaan antara lain :

1. Horse head

2. Walking beam

3. Gear Reducer

4. Prime Mover

5. Polished rod

c. PERALATAN BAWAH PERMUKAAN, pada gerak plunger ke bawah standing valve tertutup, travelling valve terbuka, fluida masuk dari barrel ke plunger. Pada gerak ke atas standing valve terbuka karena efek isap, dan travelling valve tertutup akibat beban fluida diatasnya.

Ada 2 macam pompa, yaitu :

a. Tubing Pump, working barrel melekat pada tubing dan harus dipasang dengan tubing.

b. Rod Pump, working barrel dan plunger dapat diangkat dari rod-nya saja tanpa mengangkat tubing

Keuntungan penggunaan sucker rod pump adalah :

1. Efisien dan mudah dalam pengoperasian di lapangan

2. Masih bisa digunakan untuk mengangkat fluida pada sumur yang mengandung pasir

3. Dapat digunakan untuk sumur yang memiliki tekanan rendah

4. Fleksibel karena kecepatan pompa dan stroke length dapat disesuaikan

5. Dapat digunakan pada berbagai ukuran tubing

6. Dapat menggunakan gas atau listrik sebagai sumber tenaga penggerak

Gambar 2.3 Sucker Rod Pump