semnas cendekiawan - ryodi hananda
TRANSCRIPT
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),
7/26/2019 Semnas Cendekiawan - Ryodi Hananda
http://slidepdf.com/reader/full/semnas-cendekiawan-ryodi-hananda 2/10
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)
7/26/2019 Semnas Cendekiawan - Ryodi Hananda
http://slidepdf.com/reader/full/semnas-cendekiawan-ryodi-hananda 3/10
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.@)
7/26/2019 Semnas Cendekiawan - Ryodi Hananda
http://slidepdf.com/reader/full/semnas-cendekiawan-ryodi-hananda 4/10
#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'$a'
Kedalaman 1:=; ft
7/26/2019 Semnas Cendekiawan - Ryodi Hananda
http://slidepdf.com/reader/full/semnas-cendekiawan-ryodi-hananda 5/10
Pum* set de*t$ 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$un
7/26/2019 Semnas Cendekiawan - Ryodi Hananda
http://slidepdf.com/reader/full/semnas-cendekiawan-ryodi-hananda 6/10
Pada kasus ini, *om*a yang digunakan adala$ 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$E (%t&'s) P% (si)
7/26/2019 Semnas Cendekiawan - Ryodi Hananda
http://slidepdf.com/reader/full/semnas-cendekiawan-ryodi-hananda 7/10
Cambar ; # Craik Torsi !s Daktu
Pada gambar ; mem*erli$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 $ead >A HP
; iameter polished rod 1.2; inch
> iameter suc"er rod A.?=; inch
= aterial rod string +%A, &P,C-A! A!!* A-&- A /001 M
7/26/2019 Semnas Cendekiawan - Ryodi Hananda
http://slidepdf.com/reader/full/semnas-cendekiawan-ryodi-hananda 8/10
Sebelumnya *enulis mengasumsikan eisiensi *om*a sebesar @; yang menurun
A.; setia* bulannya. Hal ini dikarenakan luida yang ter*roduksi adala$ 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
7/26/2019 Semnas Cendekiawan - Ryodi Hananda
http://slidepdf.com/reader/full/semnas-cendekiawan-ryodi-hananda 9/10
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
7/26/2019 Semnas Cendekiawan - Ryodi Hananda
http://slidepdf.com/reader/full/semnas-cendekiawan-ryodi-hananda 10/10
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:.