sumur srp (sucker rod pump) pumping unit

3.1    SUCKER ROD PUMPING (SRP)

Pengoperasian  Pumping Unit  (Sucker Rod Pump)  merupakan salah satu teknik pengangkatan buatan yang digunakan untuk membantu  mengangkat minyak dari dasar sumur ke permukaan tanah sampai ke tanki penampungan.

Prinsip kerja Pumping Unit yaitu mengubah gerak rotasi dari  Prime Mover menjadi gerak naik turun oleh sistem Pitman Crank Assembly, kemudian gerak naik turun ini melalui walking  beam di teruskan ke Horse Head di jadikan gerak lurus naik turun  (Up Stroke dan Down Stroke) untuk  menggerakan plunger  pompa melalui rangkaian rod (rod string).Dengan demikian minyak terpompa dari dasar sumur ke permukaan.

Peralatan sucker rod pumping terdiri dari :

1.    Peralatan diatas permukaan yang ( Pumping Unit ) secara garis besar terdiri:

a.         Prime mover (mesin penggerak)

b.        Gear reducer

c.         Beam pumping

2.      Peralatan bawah permukaan,  terdiri:

a.         Pipa tubing

b.        Rod string (rangkaian  rod)

c.         Pompa (Sub surface pump) 

3.2         BEAM TYPE PUMPING UNIT

Beam Type Pumping Unit atau Sucker Rod Pump merupakan salah satu metode pengangkatan buatan (artificial lift) yang telah digunakan secara meluas pada lapangan minyak. Peralatan ini yang dapat memberikan gerakan turun naik (reciprocating motion) kepada rod string yang dihubungkan ke positive displacement pump dalam sumur minyak.

Perbaikan dari metoda ini, seperti yang dapat dilihat keadaan  sekarang, terus dilakukan oleh para ahli agar ia bisa lebih efisien .

Perbaikan dilakukan pada seluruh bagian Bearn Pumping Unit terutama pada heavy duty speed reducer.

3.3         MACAM-MACAM TYPE PUMPING UNIT.

Menurut standar American Petroleum Institue (API).  Pumping Unit dapat dibedakan ada tiga macam sbb:

a.             Standard atau Conventional Type.

Pada tipe ini samson post menopang walking beam pada bahagian tengah.  Pumping Unit tipe ini paling banyak dipakai pada industri perminyakan dan tersedia dalam bermacam-macam ukuran (ada yang mencapai 100 Horse Power).

Conventional type ini ada 2 (dua) bagian:

1.             Crank Counter Balance System; dimana counter weight dipasang pada crank.

2.             Beam Counter Balance System; dimana balancing load ( counter weight ) dipasang pada walking beam.

b.             Low Torque Unit ( Mark II unitorque pumping unit )

Pada tipe ini, samson post menopang walking beam pada bahagian ujung belakang.  Pada ukuran kerangka yang sama, biasanya unit ini membutuhkan Horse Power yang lebih sedikit jika dibandingkan dengan conventional type.

Ia banyak dipakai untuk sumur-sumur minyak yang dalam dan produksi besar.  Ukuran yang tersedia tidak bervariasi banyak dengan terbesar sampai mencapai 125 Horse Power.

c.               Air Balance Unit

Pada tipe ini tabung udara yang bertekanan digunakan sebagai pengganti counter weight.  Pumping Unit ini lebih kecil dan ringan dari tipe unit yang lain dan diperlengkapi dengan air compressor.  Ukuran yang dibuat terbatas, tetapi ada yang mencapai 150 Horse Power.

Disain di atas diperlukan agar polished rod tetap dapat bergerak naik turun secara vertical tanpa ada gesekan yang besar dalam stuffing  box.

     Walking beam ditopang oleh samson Post di dekat titik beratnya. Gerakan mesin yang diberikan oleh crank diteruskan ke walking beam melalui Pitman.

Panjang langkah polished rod (PRSL = Polished Rod Stroke Lenght) di tentukan oleh jarak dari pitman bearing ke crank shaff .

Umumnya ada 3 (tiga) posisi atau lebih untuk mengatur PRSL tsb.

Counter balance (counter weight) sebagai penyeimbang beban saat naik dan saat turun.

Pada saat ke bawah tidak ada beban cairan, pumping unit dibebani oleh counter balance. Sehingga pada waktu upstroke maupun down stroke beban pada pumping unit harus tetap (balance).

Bila beban ke atas dan ke bawah ini tidak balance, maka pumping unit  dan mesin penggerak akan cepat rusak.

API telah membuat standarisasi  kode Pumping Unit :

     

C     -     160D  -  173   -  64       

(1)           (2)         (3)       (4)

Artinya:

  (1)         :        A  =  Air Balance

                         B  = Beam Counter Balance

                         C  = Conventional

                         M = Mark II.

   (2)       :      160  = Peak torque rating, dalam ribuan In-lb

                         D =  Double reduction gear reducer

   (3)       :      173  = Polished rod rating, dalam ratusan lb

   (4)       :        64  = Panjang langkah (stroke) maximum, in

                                 (panjang langkah yang lain 54 in dan 4.

3.4              BAGIAN-BAGIAN UTAMA DARI PUMPING UNIT T.

A.        PERALATAN DI PERMUKAAN.

           Peralatan di atas permukaan ini berfungsi untuk memindahkan energi dari prime mover ke pumping unit di mana untuk selanjutnya diteruskan ke pompa bawah permukaan.

Peralatan ini juga berfungsi untuk mengubah gerak putar menjadi gerak naik turun melalui crank, pitman, dan walking beam, sedangkan gear reducer untuk menurunkan putaran tinggi dari prime mover menjadi rendah sesuai dengan stroke per menit pompa.

1.             Prime Mover  (Motor Penggerak )

Suatu motor listrik atau gas engine dengan putaran 800 – 1200 RPM dipakai untuk menggerakkan Pumping Unit. Untuk motor listrik pada umumnya 3-phase, 440 volt, 60 cycle. Untuk gas engine menggunakan bahan bakar  gas alam. Ada juga yang menggunakan motor dengan bahan bakar solar atau diesel.

2.             Gear Reducer

Gear reducer berfungsi untuk menurunkan RPM motor menjadi RPM sesuai SPM pompa. Didalam terdapat roda gigi (gear) penurun RPM.

Untuk memindahakan tenaga atau energi dari prime mover ke gear reducer digunakan V belt yang dilindungi oleh belt cover untuk pengaman.

3.             Crank Arm

Crank Arm menghubungkan sumbu putaran rendah (crank shaft) yang keluar dari gear box yang berputar 360 derajat.  Lubang pada crank juga sebagai tempat kedudukan  crank pin bearing yang menghubungkan crank dengan pitman, dan tempat merubah panjang langkah pompa. Crank Armjuga sebagai tempat dari kedudukan counter weight.

4.             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 Sucker Rod Pump dirobah dengan memindahkan sambungan pitman pada lobang yang ada di crank.Bila sambungan dirobah ke arah sumbu gear box (Inboard) maka stroke length menjadi lebih pendek sedangkan kalau menjauhi sumbu gear box (outboard) maka stroke length menjadi lebih panjang.

5.             Walking Beam

Walking Beam sebagai tempat kedudukan dari Equalizer bearing ( tail bearing ) dan dibawah ditopang oleh saddle bearing ( center bearing) yang tetumpu pada sampson post. Ujung depan walking beam terpasang horse head.

Walking-beam ini bersama pitman dan crank berfungsi  sebagai pengubah gerak putar menjadi gerak turun naik. Walking-beam ini juga berfungsi sebagai pengungkit pompa,yang mana pergerakannya ke atas dan ke bawah ( upstroke & down stroke ) lebih kurang 45 derajat atau 1/8 lingkaran.

6.             Horse Head

Horse-head ditempatkan diujung walking beam dengan bentuk 1/8 lingkaran agar gerakan Rod string  naik turun ( reciprocating ) tetap senter dengan lubang sumur.

7.             Carrier Bar dan Wire line Hanger (Briddle)

Untuk menghubungkan horse head dengan polished rod digunakan wire line hanger (briddle) yang dikaitkan dengan carrier bar  pada polished rod. Untuk mencegah supaya carrier  bar tidak berubah posisinya , maka ditahan oleh  polished rod clamp.

Antara carrier bar dengan clamp sering dipasang spacer untuk tempat  dynamometer, guna mengukur beban pada polished rod.Pada ujung paling atas polished rod dipasang polished rod eye  berfungsi untuk  keperluan well service untuk mencabut polished rod, dan melindungi drad pada ujung polished rod.

8.             Stuffing  Box.

 Dipasang diatas kepala sumur (well head) berfungsi : Sebagai pencegah atau menahan minyak agar minyak tidak menyembur keluar bersama-sama dengan naik turunnya polished rod sehingga aliran dapat  di atur ke flow line.  Didalam stuffing box terdapat packing untuk menahan bocoran minyak.

9.         Polished Rod

Polished rod atau stang putih adalah stang penghubung antara rangkaiansucker rod di bawah permukaan dengan perangkat pumping unit di permukaan. Polished rod diperlukan hanya satu batang saja pada unit sucker rod pump tetapi polished rod mempunyai kekuatan yang melebihi sucker rod  karena polished rod menahan beban maksimum seluruh rangkaian sucker rod. Polished rod mempunyai permukaan yang licin dan halus, terbuat dari baja keras.

Standard diameter polished rod : 1”, 1 1/8”, 1 ¼”, dan 1 ½”

Panjang polished rod : 8’, 11’,  16’,  dan 22’ .

10.          Counter Weight

Pada crank balance pumping unit, counter weight dipasang pada crank, sedangkan pada beam balance pumping unit, counter wight dipasang pada ujung belakang walking beam.  Counter weight berfungsi untuk memberikan balancing beban pada pumping unit  sehingga beban pada upstroke sada dengan beban pada down stroke. Dengan demikian beam pumping  unit tidak cepat rusak.

11.         Sampson post

merupakan rangkaian kaki penyangga atau penampang walking beam.

12.         Saddle bearing,

merupakan tempat kedudukan walking beam terhadap sampson post.

13.         well head

adalah dari casing head dan tubing head yang dipasang pada sumur sebagai tempat kedudukan x-master.

14.         Master valve

 yaitu vave yang digunakan untuk membuka dan menutup aliran dari sumur menuju ke TOS ataupun line.

15.         Wing valve

berfungsi untuk menutup aliran dari anulus serta merilis tekanan  di anulus.

16.         Pressure gauge

berfungsi melihat tekanan didalam sumur.

17.         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,

B.            PERALATAN DI BAWAH PERMUKAAN.

1.      POMPA (SUB SURFACE PUMP)

 Peralatan Sucker rod pumping di bawah permukaan terdiri dari 4 (empat) komponen utama, yaitu working barrel, plunger, travelling valve dan standing valve.

Berdasarkan cara pemasangan pompa dibawah permukaan ini diklasifikasikan menjadi 2 (dua) type yaitu:

a.             Tubing pump.

Pada type ini working barrelnya dipasang langsung di ujung bawah tubing, dan diturunkan bersama tubing. Bila terjadi kerusakan pada working barrel atau standing valve maka untuk memperbaiki keseluruhan dari tubing harus dicabut.

Pada pompa jenis ini, barrel pompa disambungkan langsung dengan production tubing yang paling bawah. Plunger dimasukkan ke dalam tubing dengan sucker rod string dan di ujung plunger dipasang standing valve puller. Standing valve puller dipasang untuk memudahkan pengambilan standing valve dalam lobang sumur bila suatu saat pompa harus dicabut untuk diperbaiki. Bila plunger, travelling valve dan standing valve memerlukan perbaikan, pengambilan

dapat dilakukan dengan hanya mencabut sucker rod. Tetapi bila perbaikan untuk barrel diperlukan, maka tubing harus dicabut.

b.             Rod pump (Insert pump).

Pada type rod pump:  working barrel, plunger, travelling valve dan standing valve merupakan satu unit kesatuan yang dipasang langsung pada rod string, dan dijangkarkan dalam tubing .

Insert pump atau rod pump unit (termasuk barrel pompa) dipasang dalam tubing string pada lobang sumur dengan sucker rod.

Pada pompa dipasang sebuah hold-down untuk mengikat shoe atau seating nipple pada tubing. Pada pompa jenis ini perbaikan pompa dapat dilakukan dengan hanya mencabut sucker rod string.

Kapasitas pompa yang diperoleh lebih kecil karena ukuran plunger kecil. Apabila terjadi kerusakan pada barrel atau standing valve maka untuk memperbaiki  cukup cabut rod string , dan tidak perlu mencabut  tubing.

2.        Komponen-komponen pompa bawah permukaan   (sub surface pump) :

a.    Working Barrel, yaitu merupakan tabung silinder tempat naik turunnya plunger.

b.   Plunger, yaitu suatu piston panjang yang terbuat dari metal stainless steel dan bergerak naik turun (sesuai dengan prinsip pemompaan) yang berfungsi untuk mengangkat fluida dari dasar sumur ke kolom tubing hingga sampai ke permukaan. Plunger ada 2 macam, yakni:

Ø  Metal plunger  ( plain, dan grooved)

Ø  Soft packed plunger (ring type, cup type, kombinasi ring dan cup type)

Plunger mempunyai nominal clearence antara 0,001 sampai 0,005 inchi di dalam barrel pompa, yang biasanya ditulis 0,001 fits atau 0,005 fits. Misalnya plungerdengan diameter 2 7/8 in fits -3, yang berarti plunger tersebut diameternya berkurang 0,003 inchi (tiga per seribu inchi).

c.    Travelling valve, yaitu katup berbentuk bola, yang bergerak membuka dan menutup dan terletak pada plunger. Valve ini akan membuka disaat plunger bergerak turun (down sroke), dan menutup saat upstroke

d.    Standing Valve, yaitu katup yang berbentuk bola dan terletak pada bagian bawah pompa yang berfungsi untuk menahan fluida agar tidak turun atau keluar dari working barrel pada waktu down stroke.

Contoh penulisan pompa bawah permukaan menurut standar API menggunakan kode sebagai berikut :

Code                ;   25      -      225      -      THC      -      11      -      4      -       4

Kelompok       ;  [1]             [2]              [3]              [4]           [5]           [6]

            Dalam bilangan angka ataupun hurup menjelaskan suatu ukuran ataupun jenis dari perangkat pompa tersebut, seperti pada tabel di bawah ini:

Kelompok	Bilangan	Menyatakan Ukuran
[1] [2] [4] [5] [6]	25 225 11 4 4	Ukuran tubing, 2 7/8 in OD Diameter pompa, 2 ¼ in Panjang barrel pompa, 11 ft Panjang nominal plunger, 4 ft Panjang extention, 4 ft
Kelompok	Huruf	Menyatakan jenis
[3]	T H C	Jenis pompa : Tubing Type Jenis barrel   : Heavy wall barrel Jenis seating  : Cup type

Untuk penggunaan plunger yang optimal dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

            Diameter Plunger                   Rate (bbl)

               1 ¼ in – 1½ in                            100

               1 ½ in – 1 ¾ in                           200

               1 ¾ in – 2 in                               300

               2 in – 2 ¼ in                               400

               2 ¼ in – 2 ½ in                           500

               2 ½ in – 2 ¾ in                           600

3.         Gas Anchor

            Untuk menghindari turunnya efficiency volumetric pompa yang diakibatkan oleh banyaknya gas yang masuk kedalam pompa, maka dipasang Gas Anchor yang berfungsi untuk memisahkan gas dari cairan formasi sebelum fluida masuk ke dalam pompa.

Pada pengoperasian Sucker Rod Pump di lapangan sering terjadi gas locking, dimana pompa terkunci oleh gas yang berekspansi saat up stroke dan terkompresi disaat down stroke. Hal ini terjadi karena gas formasi banyak yang masuk ke dalam pompa.

4.         Sucker Rod  (Batang Isap).

            Energi yang ditransmisikan dari peralatan di permukaan ke bawah permukaan melalui rangkaian sucker rod. Sucker rod  adalah stang baja yang pejal, menurut standar API mempunyai panjang 25 feet dan 30 feet.

Ukuran Sucker Rod menurut API : 5/8”, ¾”, 7/8”, 1” dan 1 1/8”. 

Ujung sucker rod berupa pin-pin, atau box-pin, untuk menyambung sucker rod untuk membentuk rangkaian (rod string) digunakan sucker rod coupling, dan untuk menyambung dua ukuran yang berbeda digunaka reducer coupling  (misalnya 7/8” x ¾ “ )

Ukuran Sucker Rod dapat dilihat pada tabel, Untuk desain dari harga maksimum tekanan kerja (working stress).

Sucker rod mempunyai working stress 30.000 psi untuk klas C,  dan 35.000 psi untuk klas D.

Diameter nominal     (in)	Panjang (ft)	Diameter pin-pin (in)	Diameter Sucker Rod yang sesuai. (in)
1 1 1/8 1 ¼ 1 ½	8,  11,  16       8,  11,  16,  22        11,  16,  22       16,  22	¾ 15/16,  1 1/16 1 3/16 1 3/8	½ 5/8,  ¾ 7/8 1

Gambar 3.1 dimensi polished rod

Dalam perencanaan sucker rod dipilih rod yang ringan, yang berarti rod yang paling ekonomis tanpa mengakibatkan kelebihan stress pada rod. Rod yang digunakan tidak harus selalu sama diameternya, tetapi dirangkai (dikombinasi) dimana rod yang berdiameter paling kecil dirangkai pada bagian paling bawah. Kombinasi rangkaian ini disebut tappered rod string. Sedangkan apabila menggunakan satu macam rangkaian saja disebut untappered rod string.

5.        Pony Rod

            Pony rod adalah batang baja, sama seperti sucker rod tetapi mempunyai panjang yang lebih pendek. Pony rod berfungsi untuk menyesuaikan panjang rangkaian sucker rod yang dibutuhkan sesuai dengan kedalaman pompa bawah permukaan. Ukuran pony rod sama dengan ukuran sucker rod .

Panjang pony rod mulai dari 1 1/3’, 2’, 3’, 4’, 6’, 8’, 10’ dan 12 feet.

6.        Tubing

            Seperti pada umumnya sumur minyak, tubing merupakan media alir fluida formasi dari dasar sumur ke permukaan. Pada sumur minyak dengan metoda pengangkatan buatan menggunakan Sucker Rod Pump, tubing berfungsi pula sebagai tempat menggantungkan pompa dengan jenis Tubing Type.

Panjang tubing menurut standar API terbagi dalam dua range, yaitu:

 -  Range I , panjang 20 – 24 feet

-  Range II, panjang 28 – 32 feet

Jenis sambungan tubing : API Non Upset, API External Upset, Atlas Bradford, VAM.

Sedangkan Ukuran tubing menurut API  (OD): 2 3/8”,  2 7/8”,  3 ½”,  4”,  4 ½”.

Share this

Share on FacebookPlus on Google+