D Y N A M O M E T E R

Untuk mengetahui apakah unit pompa yang telah dipasang

tersebut secara keseluruhan sudah bekerja dengan baik dan serasi,

maka perlu dilakukan pengukuran beban-beban yang diderita oleh

polished rod selama satu siklus pemompaan. Dari hasil pencatatan

tersebut dapat dianalisa dan dilakukan interpretasi terhadap kinerja

unit pompa secara keseluruhan.

Alat yang dipakai untuk pengukuran tersebut adalah

Dynamometer. Hasil pengukuran dynamometer ini adalah berupa

grafik (kurva) yang disebut dynamograph (dynamometer card). Alat ini

juga dapat digunakan untuk mengetahui adanya kerusakan terhadap

sistem pompa di dalam sumur, berdasarkan pada adanya

penyimpangan terhadap beban (lebih besar atau lebih kecil) yang

seharusnya diderita oleh polished rod. Gambar 1 memperlihatkan

Dynamometer konvensional.

Permasalahannya adalah bagaimana menganalisa dynagraph

tersebut untuk menentukan atau mengetahui kondisi kerja pompa

dibawah permukaan, trouble shoot untuk kondisi yang tidak normal,

mengukur beban, torque serta horse power yang diperlukan oleh

pompa. Untuk itu dalam analisanya perlu mengetahui faktor-faktor

yang mempengaruhi bentuk kurva dynagraph, bagaimana menghitung

horse power yang diperlukan pompa dan bagaimana menentukan

besarnya efisiensi volumetris maupun efisiensi total pompa.

1. BENTUK DASAR DYNAMOMETER CARD

Hasil catatan beban polished rod sumur pompa (dengan

menggunakan dynamometer) berbentuk kartu yang merupakan catatan

tentang perubahan beban selama satu siklus pemompaan. Pada kartu

tersebut juga akan tercatat garis nol (zero line), yang merupakan garis

dasar perhitungan besarnya beban pada setiap saat.

Penentuan beban polished rod pada suatu saat dapat dilakukan

dengan mengukur jarak antara garis nol dengan titik pada

dynamograph (dalam satuan panjang) dikalikan dengan konstanta

dynamometer, yang diketahui untuk setiap dynamometer.

Dalam pengukuran, dynamometer ini ditempatkan di antara

carrier bar dengan polished rod clamp, dan pencatatan beban

dilakukan pada kartu yang terletak pada drum yang berputar

bersamaan dengan langkah pompa ( upstroke dan downstroke).

Secara ideal hasil pencatatan beban tersebut adalah seperti

pada Gambar 2, dimana yang dimaksud keadaan ideal disini adalah

keadaan dimana fluida didalam pompa dianggap incompressible, tidak

ada problem mekanik di dalam pompa dan tidak ada efek percepatan

(acceleration effect) dari fluida.

Gambar 1 : Peralatan Dynamometer Conventional(Craft-Holden., Well Design Drilling and Production, 1962)

Gambar 2 : Bentuk dasar Dynagraph ideal (A. Non elastis, B. Elastis)(Brown Kermit, The Technology of Artificial Lift Method, 1984)

Keterangan Gambar :

Titik a : Permulaan upstroke, tidak ada gaya getar dan tidak ada gaya

gesek. Sewaktu mulai upstroke, standing valve terbuka dan

travelling valve tertutup.

a – b : Rod string mengambil alih beban dari tubing, dimana beban

yang dicatat pada beban polished rod adalah meliputi beban

fluida ditambah beban rod yang tercelup dalam fluida

b – c : Beban pada rod string tetap hingga akhir dari upstroke

(titik C)

Titik c : Akhir upstroke, travelling valve terbuka dan standing valve

tertutup. Pada akhir upstroke, seluruh beban fluida serentak

dipindah ke standing valve.

c – d : Beban dialihkan dari rod string ke tubing.

d – a : Beban pada rod string tetap hingga akhir dari downstroke,

dimana beban yang diderita polished rod adalah beban rod di

dalam fluida.

Dengan demikian bentuk ideal hasil pencatatan dynamometer

tersebut hanya mencatat dua macam beban saja, yaitu beban fluida

dan beban rod di dalam fluida.

Hasil rekaman dynamometer ideal diperoleh apabila kondisi

berikut dipenuhi, yaitu :

1. Sumur di pompa dengan kecepatan pemompaan yang sangat

lambat (dengan demkian tidak terdapat beban percepatan).

2. Tidak terjadi getaran

3. Tidak terdapat gaya gesakan.

4. Standing valve terbuka dan travelling valve tertutup secara

serentak pada awal upstroke.

5. Standing valve tertutup dan travelling valve terbuka secara

serentak pada awal downstroke.

6. Tidak terjadi perubahan panjang dari pada rod yang disebabkan

pemindahan beban fluida.

Untuk suatu sistem pemompaan yang sebenarnya hal tersebut

diatas tidak mungkin terpenuhi. Dengan demikian pada sistem

pemompaan, bentuk dynamometer card dipengaruhi oleh tiga faktor,

yaitu beban mekanis dan fluida, vibrasi dari rod dan tubing, serta

strech dari rod. Ketiga faktor ini dipengaruhi oleh kecepatan

pemompaan, kedalaman letak pompa, kondisi fluida, kondisi-kondisi

abnormal dalam pompa dan faktor-faktor gesekan. Untuk suatu

pemompaan normal, bentuk daripada dynagraph adalah sebagaimana

ditujukan oleh Gambar 3.

Gambar 3 : Diagram Beban Dynamometer Survey UntukPemompaan Normal

(Brown Kermit, The Technology of Artificial Lift Method, 1984)

Titik A : Menyatakan akhir pada upstroke dan awal downstroke.

Jika polished rod mulai turun, maka secara tiba-tiba beban

berkurang. Hal ini menunjukan beban fluida berpindah dari

sucker rod ke tubing yang berarti travelling valve pada pompa

terbuka pada permulaan downstroke.

Titik B : Menunjukan beban minimum atau titik terendah pada

dynamometer card. Pada titik ini plunger sudah lewat sedikit

dari tengah-tengah perjalanan downstroke. Dari titik B ke C,

polished rod terus bergerak turun dan beban polished rod

naik.

Jika kita perhatikan gerakan polished rod, maka kita lihat

pada waktu downstroke kecepatan bertambah sampai

mencapai maksimum dan berhenti pada akhir downstroke.

Pada waktu kecepatan berkurang inilah beban secara

berlahan-lahan berpindah ke sucker rod.

Titik C : Merupakan akhir dari downstroke dan awal dari up stroke.

Ketika polished rod berubah arah, maka sucker rod akan

bekerja seperti per (sping) dan memanjang. Travelling

valve tertutup dan polished rod mulai menderita beban

fluida, maka akan terjadi penambahan beban pada

polished rod yang mencapai puncaknya pada titik D

(penambahan beban tersebut dinyatakan oleh CD). Dari

titik D ke titik E, gaya lentur balik dari aksi spring sucker

rod memberikan energi balik yang sebelumnya tersimpan

ketika rod memanjang pada akhir downstroke. Dari titik D

ke E ini polished rod bergerak naik dengan kecepatan

bertambah dan tidak hanya menggerakan sucker rod

tetapi juga berat fluida. Akan tetapi energi balik sucker rod

masih mampu menurunkan beban diantara titik tersebut.

Titik E-F : Menunjukan gerakan upstroke. Beban bertambah karena

fluida dan sucker rod bergerak dengan kecepatan

bertambah. Titik F menunjukan beban maksimum yang

dicapai pada sekitar tengah-tengah upstroke. Dari titik F

ke titik A beban polished rod berkurang, artinya pada sisa

upstroke kecepatan bergerak rod berkurang dan

mengurangi beban polished rod.

Dengan demikian satu siklus pemompaan sudah

tergambar pada dynamometer card (dynagraph) tersebut,

dimana adanya ketidakeserasian antara bagian-bagian

unit pompa yang digunakan,

2. FAKTOR FAKTOR YANG MEMPENGARUHI BENTUK

DYNAMOMETER CARD

Ada banyak faktor yang mempengaruhi perubahan

dynamometer card (dynagraph), antara lain yaitu :

1. Kecepatan dari fluida formasi

2. Kondisi dari fluida formasi

3. Kondisi abnormal dari kerja pompa

4. Faktor gesekan (antara rod, tubing dan fluida)

5. Geometri unit pompa

Faktor faktor yang telah disebutkan diatas dapat mempengaruhi

baik secara sendiri-sendiri maupun secara bersama-sama (collective).

Pengaruh-pengaruh yang timbul dapat diindentifikasikan dengan

melihat adanya penyimpangan bentuk dynagraph dari kondisi pompa

normal, antara lain yaitu :

1. Plunger overtravel atau undertravel

2. Fluida leakage past travelling or standing valve

3. Fluid pound

4. Gas pound

5. Gas lock

6. Restriction in the well

7. Sticking plunger

8. Friksi yang berlebihan pada sistem pompa

9. Kecepatan Sinkron pompa

10. Adanya vibrasi

11. Kondisi beban abnormal

Pada bagian ini akan diperlihatkan dan dijelaskan beberapa

contoh faktor diatas untuk masing-masing kondisi sesuai dengan

gambar (defleksi dynamometer card), antara lain yaitu :

1. Gas pound

Yaitu masuknya sebagian gas ke dalam pump barrel sebagai

akibat penurunan tekanan karena kompresibillitas fluidanya,

effect choke pada standing valve, lihat Gambar 4.

Gambar 4 : Gas Pound(Craft-Holden., Well Design Drilling and Production, 1962)

Gambar 4 menunjukkan terjadinya gas pound dan dapat

dijelaskan sebagai berikut : Umumnya sejumlah gas bebas akan

dihisap oleh pompa pada upstroke-nya sehingga suatu saat

(periode) kompresi (tekanan) gas akan terjadi pada saat

downstroke sebelum travelling valve terbuka, ini menyebabkan

pengurangan beban secara perlahan-lahan pada rod string

diatas plunger-nya, sehingga card yang dihasilkan menunjukan

bagian yang relatif lurus pada bagian downstroke-nya.

2. Fluid pound

Fluid pound yaitu suatu kondisi yang terjadi diman hampir semua

fluida yang ada di dalam sumur terpompa dan rate pemindahan

(displacement) plunger lebih besar dari pada potential rate

formasinya. Card yang dihasilkan adalah seperti Gambar 5.

Terjadinya fluid pound ini adalah akibat tidak seimbangnya fluida

yang masuk kedalam sumur dengan yang keluar sumur tersebut.

Kondisi ini menyebabkan timbulnya ruangan dengan tekanan

gas yang kecil pada puncak stroke-nya. Bila plunger-nya

bergerak turun, gas ini terkompresi tetapi tekanan rendah akan

terjadi dibawah plunger dalam hal ini dibawah travelling valve,

untuk mengimbangi beban statik di tubing sebelum plunger

menyentuh gas yang relatif bebas dari cairan pada bagian

bawah dari ruangan tersebut. Akibatnya terjadi penurunan

mendadak dari rod string-nya. Dan gerakan mendadak ini akan

sangat merugikan pada sistem mekanismenya. Keadaan ini

ditunjukan pada card dengan belokan yang tajam setelah

beberapa saat lurus pada garis downstroke-nya.

Gambar 5 : Fluid Pound(Craft-Holden., Well Design Drilling and Production, 1962)

3. Gas lock

Yaitu suatu kondisi dimana terlalu banyak memproduksi gas.

Adanya gas-gas inilah yang dapat menyebabkan valve-valve

tidak dapat bekerja sebagaimana mestinya. Kondisi semacam ini

hampir seluruh stroke pompa hilang untuk kompresi dan

ekspansi dari gas yang ada. Dengan melihat gambar dibawah ini

(Gambar 6) dapat dijelaskan sebagai berikut :

Gambar 6 : Gas Pound(Craft-Holden., Well Design Drilling and Production, 1962)

Pada saat upstroke seharusnya beban pada rod string

meningkat, namun karena rod string hanya mengangkat gas

serta beratnya sendiri dan mendapat desakan keatas dari bawah

plunger sebagai akibat ekspansi gas, maka garis upstroke

cenderung menurun. Begitu pula pada saat downstroke beban

yang diderita rod string hampir tidak ada, sehingga garis

downstroke menampakan bentuk yang relatif lurus.

4. Plunger Overtravel

Yaitu suatu keadaan dimana rod mengalami stretch atau

perpanjangan akibat beban dari fluida dan juga berat rodnya

sendiri. Selama bergerak rod akan mempunyai percepatan dan

karena itu semua terjadi bahwa sepanjang langkah dari rod akan

lebih panjang daripada langkah polished rod dipermukaan, lihar

Gambar 7 dibawah ini :

Gambar 7 : Plunger Overtravel(Craft-Holden., Well Design Drilling and Production, 1962)

Dari gambar diatas dapat dijelaskan bahwa sepanjang garis

upstroke terlihat penurunan beban secara terus menerus. Hal ini

terjadi karena rod seolah-olah mendapat dorongan keatas akibat

proses konstraksi dari rod. Sedangkan pada saat pertengahan

downstroke terjadi kenaikan beban pada polished rod yang

cukup tinggi. Hal ini disebabkan karena kecepatan rod berkurang

dan effek beban cairan mulai terasa.

5. Plunger Undertravel

Yaitu suatu kondisi dimana beban yang diderita polished rod

terlalu berlebihan. Hal ini disebabkan karena efek kontraksi yang

terjadi pada sistem rod string, sehingga menimbulkanlangkah

dari rod lebih pendek daripada langkah polished rod

dipermukaan (lihat Gambar 8).

Gambar 8 : Plunger Undertravel(Craft-Holden., Well Design Drilling and Production, 1962)

Pada Gambar 8 terlihat bahwa sepanjang garis upstroke terjadi

kenaikan beban secara terus menerus. Hal ini terjadi karena

selama upstroke rod mengalami perpanjangan hal mana

menyebabkan naiknya beban pada polished rod. Begitu pula

sebaliknya selama downstroke rod mengalami kontrkasi dan ini

menyebabkan turunnya beban pada polished rod.

6. Sticking Plunger

Yang dimaksud dengan sticking plunger adalah terjepitnya

plunger oleh barrel pompa sehingga selama operasi gerakannya

terganggu. Hal ini dapat terjadi antara lain karena ikut masuknya

butiran-butiran pasir ke barrel pompa. Pada Gambar 9

diperlihatkan terjadinya jepitan tersebut dan dapat dijelaskan

sebagai berikut :

Gambar 9 : Sticking Plunger(Craft-Holden., Well Design Drilling and Production, 1962)

Pada garis upstroke maupun downstroke terjadi kenaikan dan

penurunan beban pada polished rod secara bergantian. Ini

berarti bahwa pada saat terjadi jepitan pada plunger beban

polished rod akan naik dan pada saat terlepas beban akan turun

kembali, begitu pula pada saat downstroke, jepitan akan

menyebabkan penurunan beban pada polished rod dan pada

saat jepitan terlepas maka beban polished rod akan naik.

7. Excessive Friction

Yaitu suatu kondisi dimana friksi (gesekan) yang bekerja pada

unit pompa selama pumping cycle-nya terlalu berlebihan (lihat

Gambar 10. Pada Gambar 10 terlihat ada dua macam kondisi

yang dapat terjadi, pertama yaitu ditunjukan dengan defleksi dari

card yang luas. Defleksi semacam ini menunjukan bahwa terlalu

besar kerja pompa tetapi produksi fluidanya terlalu sedikit.

Kedua, ditunjukan oleh bentuk card yang bergerigi (tersentak-

sentak) dan tidak teratur. Pada defleksi card yang kedua ini kerja

pompa tidak terlalu besar dan friksi mampu mengurangi kerja

pompa sehingga card yang dihasilkan relatif kecil.

Gambar 10 : Plunger Undertravel(Craft-Holden., Well Design Drilling and Production, 1962)

8. Restriction in well

Restriction in well adalah suatu pembatasan terhadap gerakan

plunger di dalam sumur sehingga beban-beban yang bekerja

pada polished rod kurang bisa terdeteksi, lihat pada Gambar 11.

Pada gambar tersebut terlihat selama garis upstroke beban pada

polished rod bertambah terus menerus artinya bahwa terjadi

perpindahan beban dari tubing ke flow line tidak mampu

menurunkan beban pada polished rod. Selain itu efek

percepatan tidak terdeteksi, sehingga selama upstroke garis

relatif lurus, dan selama downstroke penurunan beban pada

polished rod yang terus menerus karena perpindahan beban dari

barrel pompa ke rod string serta berkurangnya kecepatan tidak

mampu menaikan beban polished rod.

Gambar 11 : Restriction in Well(Craft-Holden., Well Design Drilling and Production, 1962)

9. Vibrasi

Vibrasi yang berlebihan akan merusak rod string yaitu untuk

kecepatan pompa yang Synchronous. Vibrasi ini diketahui

dengan jelas pada defleksi dynamometer card yang menunjukan

bentuk card yang khas dan berbeda dengan kondisi-kondisi

lainya. Gambar 12 dan 13. Dari Gambar 13, pada garis upstroke

terlihat adanya kenaikan beban polished rod yang cukup besar

(pada awal upstroke) yang disebabkan karena adanya efek

vibrasi dari susunan rod (rod string). Pada saat downstroke

selama garis downstroke terjadi penurunan dan kenaikan beban

polished rod secara bergantian dimana didahului penurunan

beban yang cukup tajam. Bentuk garis downstroke yang

demikian ini dapat diterangkan bahwa saat terjadi getaran

(vibrasi) dengan amplitudo maksimum, maka beban polished rod

akan naik. Sebaliknya pada saat amplitudonya sama dengan

nol, maka beban polished rod akan turun. Perlu diketahui bahwa

vibrasi cenderung terjadi saat beban pada polished rod minimum

(downstroke).

Gambar 12 : Vibrasi(Craft-Holden., Well Design Drilling and Production, 1962)

Pada Gambar 13 diperlihatkan beberapa bentuk proyeksi dari

getaran rod string yang terjadi untuk kecepatan dan kedalaman

sumur yang berbeda (kecepatan sinkron).

10. Fluid leakage past travelling valve

Fluid leakage past travelling valve, yaitu suatu kondisi dimana

terjadi kebocoran pada travelling valve, sehingga terjadi

penurunan beban pada polished rod (dynamometer)

sebagaimana terlihat pada Gambar 14 dibawah. Dari gambar

dapat dijelaskan bahwa pada garis upstroke kenaikan beban

polished rod sangat kecil. Hal ini karena sebagian fluida lolos

dan turun kembali ke barrel pompa. Tetapi pada garis

downstroke terlihat bahwa kondisi pompa dalam keadaan

normal dimana efek-efek beban percepatan dan beban fluida

yang masuk ke plunger masih nampak jelas.

Gambar 13 : Kecepatan sinron pompa (third order-three waves)(Craft-Holden., Well Design Drilling and Production, 1962)

Gambar 14 : Fluid Leakage past travelling valve(Craft-Holden., Well Design Drilling and Production, 1962)

11. Fluid leakage past standing valve

Fluid leakage past standing valve adalah kebocoran yang

terjadi pada sistem ball and seat pada standing valve sehingga

sejumlah fluida yang telah berada di dalam barrel pompa lolos

dan masuk ke annulus tubing casing. Keadaan semacam ini

dapat terdeteksi dynamometer sebagaimana diperlihatkan pada

Gambar 15.

Gambar 15 : Fluid Leakage past standing valve (Craft-Holden., Well Design Drilling and Production, 1962)

Dengan melihat gambar diatas, maka dapat dijelaskan bahwa

pada awal upstroke, garis upstroke menunjukan penurunan

beban yang lebih tajam jika dibandingkan dengan penurunan

beban pada saat travelling valve bocor. Hal ini karena sebagian

fluida ada yang tidak masuk ke barrel pompa tetapi masuk ke

annulus tubing casing sehingga beban polished rod sangat kecil.

Sedangkan pada garis downstroke menunjukan suatu

kecenderungan yang sama dengan kondisi fluid leakage past

travelling valve dimana efek beban saat downstroke masih

terlihat jelas.

Dengan melihat beberapa gambar diatas dapat dimengerti

bahwa telah terjadi ketidakselarasan kerja pada unit pompa yang

menyebabkan timbulnya penyimpangan dari bentuk dynagraph pada

kondisi unit pompa normal.

3. BESARAN YANG DICATAT OLEH DYNAMOMETER

Diagram beban versus displacement (dynagraph) yang dicatat

oleh dynamometer adalah kurva tertutup, yaitu kurva beban polished

rod selama satu siklus pompa. Dynagraph dapat dianalisa untuk

menentukanbbn dalam dua arah, yaitu dari rod string ke subsurface

pump dan dari pumping unit ke prime mover.

Tiga bagian utama informasi yang dapat diperoleh dari kurva

dynagraph yaitu :

1. Beban peralatan permukaan dari polished rod ke prime mover

2. Beban dari rod string

3. Performance dari subsurface pump

Dengan perincian sebagai berikut :

Maksimum (peak) dan minimum pumping unit structural load

Torsional load pada speed reducer dan prime mover

Kerja pada polished rod untuk mengatasi pengangkatan fluida

dan friksi

Counter balance

Maksimum (peak) dan minimum road load-rod stress dan load

range.

Jumlah fluktuasi beban rod tiap crank cycle

Performance subsurface pump, antara lain :

1. Kondisi travelling valve dan standing valve

2. Apakah ada fluid pound atau gas pound

3. Gas load pump

4. Friksi yang berlebihan

5. Apakah pump off

6. Apakah terjadi over atau under travel

Pada Gambar 16, diperlihatkan sebuah surface dynamometer

(dynagraph) beserta parameter-parameternya yang akan digunakan

untuk perhitungan beban polished rod. Parameter-parameter tersebut

antara lain, yaitu :

Zero line atau garis nol (garis referensi)

Konstanta kalibrasi dynamometer (Y)

Defleksi kurva maksimum (D1)

Defleksi kurva minimum (D2)

Defleksi Counter balance effect (Dcb)

Luasan bagian atas card (Au)

Luasan bagian bawah card (AI)

Gambar 16 : Dynagraph untuk perhitungan beban polished rod (Brown Kermit, The Technology of Artificial Lift Method, 1984)

Selanjutnya untuk mengetahui lebih jauh fungsi dan peranan dari

parameter-parameter diatas di dalam perhitungan beban polished rod,

dibawah ini akan dijelaskan satu persatu secara detail.

1. Zero line :

Zero line atau garis nol yaitu suatu garis yang digunakan

sebagai garis referensi atau garis acuan untuk menentukan

besarnya beban polished rod selama pumping cycle-nya. Garis

ini mempunyai jarak tertentu terhadap defleksi dynagraph, hal ini

karena garis tersebut diperoleh pada saat rod string (beban dari

polished rod) masih ditahan oleh lower clamp atau clamp bawah

(dekat stuffing box) artinya bahwa pada saat itu beban polished

rod sama dengan nol. Pada saat clamp bawah dibuka beban

polished rod akan berpindah ke proving ring yang terletak antara

carrier bar dan upper clamp (clamp atas). Perpindahan beban ini

menyebabkan letak titik awak upstroke bergeser (mempunyai jrk

terhadap zero line) sebagai akibat effect counter balance

(counter weight).

2. Konstanta kalibrasi dynamometer (Y)

Konstanta kalibrasi dynamometer yaitu suatu besaran

dalam satuan pound per inch dimana besaran ini berfungsi

sebagai angka atau faktor pengali agar lebih mudah didalam

perhitungan beban-beban pada polished rod. Konstanta kalibrasi

dynamometer ini sering juga disebut sebagai skala beban

dynamometer. Umumnya oleh pabrik pembuat dynamometer

telah disediakan beberapa variasi konstanta ini.

3. Defleksi kurva maksimum (D I)

Yang dimaksud dengan defleksi kurva maksimum yaitu harga

terbesar atau jarak terjauh garis defleksi kurva terhadap zero line

dalam satuan inch. Defleksi kurva maksimum ini berfungsi untuk

menentukan beban maksimum polished rod (Lb) yaitu dengan

mengalikan antara DI tersebut dengan konstanta kalibrasi (Y).

4. Defleksi kurva minimum (D 2)

Menunjukan jarak terdekat defleksi dynagraph dengan zero line

(inch). Parameter ini berfungsi untuk menentukan beban

minimum polished rod (lbs), yaitu dengan mengalikan terhadap

Y. selain itu dapat juga untuk menentukan besarnya range

beban (lbs) dengan mengalikan selisih antara harga defleksi

maksimum dan mnimum dengan Y.

5. Defleksi Counter balance effect (D cb)

Defleksi counter balance effect adalah defleksi antara garis

counter balance melewati titik dimana saat mulai upstroke (akhir

downstroke) terhadap zero line dalam inch. Defleksi ini berfungsi

untuk menentukan besarnya actual counter balance (effect

counter weight sebenarnya) yaitu dengan mengalikan antara Y

terhadap Dcb dalam satuan lb.

6. Luasan bagian atas card (A u)

Luasan bagian atas card yaitu merupakan luasan dalam garis

upstroke dan downstroke. Luasan ini menyatakan besarnya

kerja pompa per stroke (upstroke) pada rod string untuk

mengatasi elevasi fluida dan friksi yang terjadi. Luasan ini

berfungsi untuk menentukan besarnya correct counter balance

dan polished rod horse power . Untuk menentukan correct

counter balance harus dilakukan pengkombinasian antara Au

panjang deflesi dari kurva (dynagraph) dengan simbol LI dalam

inch, konstanta kalibrasi dynamometer (Y) dalam pound per inch

dan luasan bagian bawah card (AI) dalam sq.in. sedangkan

untuk menentukan harga polished rod horse power (PRHP) hrs

dilakukan pengkombinasian antara S (jumlah stroke per menit),

Y, Au, LI, serta N.

7. Luasan bagian bawah card (A I)

Luasan bagian bawah card adalah luasan (sq.in) antara garis

down stroke dan zero line. Luasan ini menyatakan besarnya

kerja pompa per stroke (down stroke) pada rod string untuk

mengatasi elevasi dari rod. Luasan ini berfungsi menentukan

beban rata-rata upstroke dan downstroke, yaitu dengan

mengkombinasikan AI, AU, Y dan L dalam satuan lb.

Selanjutnya dibawah ini akan diterangkan bagaimana hubungan

antara parameter-parameter dari dynagraph di dalam perhitungan

beban pada polished rod. Dengan mengartikan bahwa :

Y = Konstanta kalibrasi dynamometer, lb/in

D = Defleksi kurva maksimum, in

D = Defleksi kurva minimum, in

D = Defleksi counter balance effect, in

A = Luasan bagian atas card, sq in

A = Luasan bagian bawah card, sq in

maka :

Beban maksimum (Wmax) = Y x D1 (lb) (1)

Beban minimum (Wmin) = Y x D2 (lb) (2)

Range beban = Y ( D1 - D2 ) (lb) (3)

Beban rata-rata pada upstroke = Y (A1 + Au) / L1 (lb) (4)

Beban rata-rata pada downstroke = Y A1 / L1 (lb) (5)

Kerja per-stroke untuk mengatasi elevasi fluida dan friksi = A1 (6)

Kerja per-stroke untuk mengatasi elevasi rod = A1 (7)

Selanjutnya dapat ditentukan besarnya Counter Balance effect

Ideal Counter balance = (8)

Actual Counter balance = Y x Dcb (9)

Correct Counter balance = (10)

Atau sama dengan ½ (beban rata-rata upstroke + rata-rata

downstroke)

Polished rod horse power

(11)

4. DIGITAL DYNAMOMETER

Pemakaian dynamometer sebagai alat untuk menguji kinerja

pompa angguk telah dilakukan para praktisi dunia perminyakan sejak

lama. Untuk mempermudah pengujiantelah digunakan komputer dan

piranti lunak, sehingga dapat menghemat waktu yang diperlukan untuk

memproses dan menginterpretasikan hasil pengujian.

Banyak gaya yang bekerja pada polished rod, maka untuk

menganalisa dynamometer konvensional diperlukan personil yang asli

dalam mekanik pompa angguk dan waktu yang cukup lama. Untuk itu

digunakan digital dynamometer (dengan bantuan komputer) agar

kesulitan diatas dapat diatasi.

Adapun keuntungan menggunakan Digital dynamometer bila

dibandingkan dengan dynamometer konvensional adalah :

- Tidak memerlukan ahli dynagraph

- Waktu yang digunakan lebih singkat

- Mengurangi kasalahan perhitungan yang disebabkan factor

manusia

- Mudah dimengerti dan informative

4.1.PRINSIP DIGITAL DYNAMOMETER.

Peralatan yang digunakan pada Ditigal Dynamometer adalah

Dynamometer Digital, Analog to Digital converter dan computer note

book yang berguna untuk pengujian / aquisi data, pemrosesan dan

interpretasi hasil pengujian. Secara lengkap peralatan tersebut terdiri

dari :

- Laptop computer

- Power Supply ( Batery ) : umumnya digunakan accu ukuran

100 x

- Analog to Digital & Assosated Electric ; mengubah sinyal

analog menjadi digital beserta peralatan listrik yang

menyertainya.

- Dynamometer : Horse Shoe Transducer ( HST ) dan Polished

Rod Transducer.

- Acoustic Equipment ( Tambahan )

- Motor Current / Motor ( Tambahan ).

Dynamometer sensor dapat dipakai untuk mengukur beban –

beban mekanis ysng berekerja pada pompa. Bahkan akurasi data yang

didapat memcapai kurang lebih 1 % ketelitian dari data sebenarnya.

Data yang diukur dan dianalisa adalah surface Dynamometer, pump

card, kebocoran standing valve, kebocoran travelling valve, pump dan

tubing leakage, pump intake pressure, gear reducer torque dan

diagram beban yang ada.

Digital Dynamometer dipasang pada polished rod pumping system

( ( HST Dan PRT ) dapat mendeteksi beban – beban yang ada dengan

bantuan program. Polished rod reducer dapat menginformasikan

dengancepat surface Dynamometer card, pump cord kebocoran pada

standing dan travelling valve. Kedua transducer tersebut merupakan

peralatan yang cukup sensitip dalam mendeteksi beban yang ada pada

polished rod. Gambar 17 memperlihatkan letak kedudukan polished

rod transducer pada unit pompa disucker rod. PRT diletakkan dibawah

carrier bar dan dijepitkan pada rod. Prinsip kerja perekaman adalah

dengan merekam besarnya perubahan penampang rod. Sedangkan

HST diletakan diatas carrier bar dan dijepit oleh clamp yang berbeda

pada bagian atas carrier bar dijepit oleh clamp yangberbeda pada rod

bagian atas dengan prinsip kerja mendeteksi beban yang ada pada

polished rod secara langsung . kondisi ini memungkinkan perekaman

pada HST lebih akurat dibanding pada PRT, karena HST langsung

mendeteksi besarnya beban pada rod berdasarkan beban yang

diderita polished rod, tetapi pemasangan peralatan sulit dilakukan

karena hrs menarik clamp rod pada bagian atas.

4.2. Langkah Kerja Pengukuran Digital Dynamometer

Untuk mendapatkan hasil yang maksimal bagi penggunaan alat

Digital Dynamometer diperlukan suatu metoda yang menyangkut

persiapan peralatan dan data penunjang, metoda pengujian,

interpretasi hasil pengujian dan tidak lanjut bagi hasil pengujian.

Pengujian yang dilakukan secara cepat sering kali mengakibatkan

kesalahan interpretasi yang dapat berlanjut dengan kesalahan dalam

menangani problem-problem produksi minyak yang menggunakan

pompa angguk.

Gambar 17 : Skema Diagram Kedudukan Polished Rod Transducer(Echometer Company, Well Analyzer Operating Manual, 1993)

Pengujian menggunakan Digital Dynamometer dilakukan melalui

dua tahapan, yaitu :

1. Survey pendahuluan dengan menggunakan Polished Rod

transducer. Survey ini dilakukan dengan cepat dan menyeluruh

untuk mendeteksi sumur-sumur yang bermasalah.

2. Survey lanjutan dengan menggunakan Horse Shoe Transducer

(HST). Survey ini digunakan untuk menganalisa sumur-sumur

bermasalah dengan teliti sehingga problem yang ada dapat

didiagnosa dengan tepat dan dilanjutkan dengan langkah

perbaikan.

Umumnya dari survey pendahuluan sudah dpt dilihat sumur-

sumur yang berpotensi untuk dinaikan. Bantuan survey akustik

mempermudahkan perkiraan kenaikan produksi yang diharapkan.

Selain tindakan untuk menaikan produksi dan memperbaiki

masalah pemompaan dapat pula dilakukan analisa penghematan yaitu

dengan menganalisa pemakaian horse power dan listrik sehingga

dapat dipertimbangkan penggunaan unit / prime mover yang lebih kecil

ataupun timer untuk mengatur mati hidupnya pompa. Analisa ini

dilakukan dengan bantuan power / current survey.

Secara umum dari Digital Dynamometer survey didapatkan

keterangan (langsung di lapangan) :

Pump fillage (PRT dan HST)

Kebocoran travelling valve atau standing valve (PRT dan HST)

Pump displacement dalam BLPD (PRT dan HST)

Effective plunger travel (PRT dan HST)

Kecepatan pemompaan waktu diuji (PRT dan HST)

Beban fluida pada pompa (PRT dan HST)

Apakah beban maksimum dan minimum masih dalam toleransi

menara dan batang (PRT dan HST)

Berapa Horse power pada batang atau pompa (PRT dan HST)

Apakah torsi maksimum masih dalam batas kemampuan gear box

(HST)

Apakah unit pompa dibalance dengan baik (HST)

Berapa jauh diperlukan pergeseran counter weight bila unti tidak

balans (HST)

Apakah diperlukan analisa yang lebih teliti atau bahkan

perencanaan kembali unit pompa (PRT dan HST).

4.3. Bentuk-Bentuk Pump Card

Untuk menganalisa kinerja pompa angguk harus didapatkan

pump card, yaitu gambaran beban yang diderita oleh pompa di bawah

permukaan. Gambar pump card akan menunjukan perubahan beban

pada pompa selama satu siklus pemompaan. Pada dasarnya bentuk-

bentuk pump card sudah disebutkan pada bahasan sebelumnya

sebagai dasar-dasar pump card. Akan tetapi pada Digital

Dynamometer pada aplikatornya memberikan katalog bentuk-bentuk

dasar pump card. Bentuk-bentuk pump card dari digital dynamometer

dapat dilihat pada lembar lampiran yang menunjukan berbagai bentuk

kerusakan pada sistem pompa sucker rod.

DYNAMOMETER

M A T E R I

1. BENTUK DASAR DINAMOMETER CARD

2. FAKTOR YANG MEMPENGARUHI BENTUK DYNAMOMETER CARD

3. BESARAN YANG DICATAT OLEH DYNAMOMETER

4. DIGITAL DINAMOMETER4.1. Peralatan Digital Dynamometer4.2. Langkah Kerja Pengukuran Digital Dynamometer4.3. Bentuk-bentuk Pump Card