ELECTRICAL SUBMERSIBLE PUMP (ESP)
Oleh :
Kelompok 5
Tiara Anggraini
(PM!"#$#$%#)
M! &ilang Cae'ario
(PM!"#$#$%%)
ii Ilhai
(PM!"#$#$%*)
Pramana &ana K+'+ma
(PM!"#$#$,%)
M! -ana Sap+.ra
(PM!"#$#$,/)
Ba0+ Ae Ok.apian
(PM!"#$#$1$)
PRO&RAM STUI TEKIK EKSPLORASI PROUKSI MI&AS 2URUSA TEKIK PERMI3AKA POLITEKIK AKAMI&AS PALEMBA& 4$"5
KATA KATA PE&ATAR PE& ATAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat rahmat serta karunia-Nya karunia-Nya kepada kepada kami sehingga kami berhasil berhasil menyelesaikan menyelesaikan Makalah ini. Dalam makalah ini kami membahas tentang “Electric Submersible Pump”.Ma Pump”.Makal kalah ah ini dibuat dibuat dalam dalam rangka rangka memperd memperdalam alam pemaham pemahaman an tentan tentang g pompa untuk mengangkat fluida reseroir ke permukaan sehingga menambah pengetahuan dibidang perminyakan dan untuk memenuhi tugas mata kuliah Praktikum Desain Pengangkatan !uatan. Penyusun juga mengu"apkan terima kasih yang setulus-tulusnya kepada Dosen Praktikum Desain Pengangkatan !uatan !apak #$N% A&%DA' ST yang telah membimbing' memberi masukan' dan mengoreksi kesalahan dalam makalah ini sehingga penyusun dapat menyelesaikan makalah ini. ("apan terima kasih juga kami sampaikan kepada teman-teman yang telah membantu kami menyelesaikan makalah ini' baik materi maupun non materi. Semoga makalah ini dapat mengantar kelompok kami untuk mendapatkan nilai A pada mata kuliah Praktikum Praktikum Desain Pengangka Pengangkatan tan !uatan dan Semoga Semoga maka makala lah h ini ini dapa dapatt memb memberi erika kan n )a)a )a)asan san yang yang lebih lebih luas luas kepa kepada da pemb pemba"a a"a.. Walaupu Wa laupun n makalah makalah ini memiliki memiliki kelebihan kelebihan dan kekurangan kekurangan.. Penyusun Penyusun mohon mohon untuk saran dan kritiknya. Terima Terima kasih.
Palembang' Maret *+,
Penyusun
ATAR ISI
KATA PE&ATAR .
i
ATAR ISI ...
ii
BAB I PEA6ULUA
,., &atar !elakang .........
,
,.* Tujuan ...
*
,./ !atasan Masalah ...
*
,.0 Metodologi Penulisan....
*
BAB II PEMBA6ASA
*., Electrical Submersible Pump..................................................... *.,., Prinsip 1erja ................................................................... *.* Peralatan 2SP............................................................................. *.*., Peralatan Atas Permukaan ............................................. *.*.* Peralatan !a)ah Permukaan ......................................... *./ 1elebihan dan 1ekurangan 2SP ............................................. *.0 Pengoperasian 2SP .................................................................. *. 1arakteristik 1inerja Pompa 2SP .............................. ..................... BAB III PEUTUP
/., 1esimpulan ............................................................................. ATAR PUSTAKA .
3
LAMPIRA .
4
BAB I PEA6ULUA
"!" La.ar Belakang
Saat ini minyak bumi masih merupakan sumber daya alam utama dalam memenuhi kebutuhan energi dunia' meskipun ketersediaannya sudah semakin menurun. Diperkirakan permintaan energi akan terus meningkat meskipun pemerintah di semua negara di dunia' menjalankan kebijaksanaan-kebijaksanaan yang ketat dalam mengatur pemakaian energi. %ndonesia sendiri saat ini masih sangat tergantung pada energi fosil. 5ampir 67 dari kebutuhan energi %ndonesia masih disuplai oleh energi fosil. Sekitar +7 dari energi fosil tersebut adalah minyak bumi dan sisanya adalah gas dan batubara. 2nergi fosil adalah energi yang tak terbarukan dan akan habis pada beberapa tahun yang akan datang. Diprediksi tidak lebih dari + tahun lagi energi fosil di dunia akan habis. !ahan bakar ibarat darah yang mengalirkan oksigen ke dalam tubuh karena tanpanya kehidupan dapat terhenti. !elum lama ini terkuak )a"ana di publik mengenai gejolak kenaikan harga minyak bumi 8!!M9 di pasar %nternasional. 1ondisi ini seakan membuat %ndonesia terbangun dari tidur yang panjang karena dimanjakan oleh sumber daya yang melimpah. 5al ini kemudian memun"ulkan beberapa kebijakan pemerintah yang akhirnya menuai kontroersi di masyarakat. Tidak hanya sekali kebijakan pemerintah yang dibuat untuk menanggulangi krisis !!M di %ndonesia. Seringkali kebijakan tersebut dibuat' namun tidak relean dengan realitas yang ada di masyarakat' karena masyarakat masih memiliki ketergantungan yang tinggi pada !!M. !ila kita melihat kehidupan sehari-hari' hampir seluruh alat transportasi menggunakan bahan bakar minyak bumi dan kebutuhannya semakin meningkat setiap tahunnya. Padahal minyak bumi merupakan bahan galian yang tidak dapat diperbaharui' artinya hanya sekali pakai kemudian habis. Seperti kita ketahui bah)a minyak bumi berasal dari fosil yang terbentuk jutaan tahun lamanya dengan jumlah yang terbatas' jadi pada suatu saat ketersediaannya pun akan habis.
"!4 T+7+an •
Mengetahui Pompa 2SP
•
Menentukan Peralatan Pompa 2SP
•
Mengetahui 1elebihan dan 1ekurangan 2SP
"!# Ba.a'an Ma'alah •
2le"tri"al Submersible Pump
•
Prinsip 1erja dan Pera)atan
•
1elebihan dan 1ekurangan 2SP
"!% Me.oologi Pen+li'an
Makalah didapat dan di buat berdasarkan data yang di dapat dari internet dengan menggunakan metode deskriptif. Metode diskriptif yaitu suatu metode penelitian yang bersifat menggambarkan kenyataan atau faktor sesuai data yang di peroleh.
BAB II PEMBA6ASA
*.*
Electrical Submersible Pump 2SP adalah pompa yang dimasukan ke dalam lubang sumur yang
digerakan oleh motor listrik dan merupakan salah satu metode pengangkatan buatan yang efektif dan efisien untuk mengangkat fluida reseroir dalam jumlah besar ke permukaan dari lubang sumur. Peralatan pompa 2SP ini terdiri dari sentrifugal pump, intake' protektor dan motor listrik. (nit ini ditenggelamkan di"airan' disambung dengan tubing dan motornya dihubungkan dengan kabel ke permukaan yaitu switchboard dan transformer 8:ambar *.,9 8;ani'*++69
&am8ar 4!"! 1omponen 2SP
4!"!"
Prin'ip Ker7a ESP
Prinsip kerja 2SP berdasarkan pada prinsip kerja pompa sentrifugal. Pompa sentrifugal adalah motor hidrolik dengan jalan memutar "airan yang melalui impeller pompa.
Perala.an Elek.ri9 S+8mer'i8le P+mp
Peralatan pompa benam listrik dapat dibagi menjadi dua bagian yaitu= ,. Peralatan di atas permukaan. *. Peralatan di ba)ah permukaan.
&am8ar 4!4! Peralatan Electric Submersible Pump
4!4!"
Perala.an i A.a' Perm+kaan
Peralatan di atas permukaan terdiri atas = Wellhead, Junction Box, Switchboard dan Transformer !
Wellhead Wellhead merupakan kepala sumur yang memungkinkan untuk pemasangan kabel
dan dilengkapi dengan seal untuk men"egah kebo"oran pada lubang kabel
ataupun
tubing. Wellhead didesain untuk tahan terhadap tekanan ++ psi sampai /+++ psi.
"
Junction Box Junction Box merupakan suatu tempat yang terletak antara switchboard
dan wellhead yang berfungsi untuk tempat sambungan kabel atau penghubung kabel yang berasal dari dalam sumur dengan kabel yang berasal dari switchboard Junction Box juga digunakan untuk melepaskan gas yang ikut dalam kabel agar tidak menimbulkan kebakaran di switchboard >ungsi dari #unction box antara lain = •
Sebagai entilasi terhadap adanya gas yang mungkin bermigrasi ke permukaan melalui kabel agar terbuang ke atmosfer.
•
Sebagai terminal penyambungan kabel dari dalam sumur dengan kabel dari switchboard
&am8ar 4!# Junction Box
$
Switchboard Switchboard adalah panel kontrol kerja di permukaan saat pompa bekerja
yang dilengkapi motor controller ' o%erload dan underload protection serta alat pen"atat 8recording instrument 9 yang bisa bekerja se"ara manual ataupun otomatis bila terjadi penyimpangan. Switcboard dapat digunakan untuk tegangan 00++04++ olt. >ungsi utama dari switchbord adalah = ? Mengontrol kemungkinan terjadinya downhole problem seperti o%erload atau underload current ? &uto restart underload pada kondisi intermittent well ? Mendeteksi unbalance %oltage. S)it"hboard biasanya dilengkapi dengan ampermeter "hart yang berfungsi untuk men"atat arus motor ersus )aktu ketika motor bekerja
&am8ar 4!% Switchboard
' Transformer Transformer merupakan alat untuk mengubah tegangan listrik' bisa untuk menaikkan atau menurunkan tegangan. Alat ini terdiri dari core 8inti9 yang dikelilingi oleh coil dari lilitan ka)at tembaga. 1eduanya' baik core maupun coil direndam dengan minyak trafo sebagai pendingin dan isolasi. Perubahan tegangan akan sebanding dengan jumlah lilitan ka)atnya. Tegangan input transformer biasanya diberikan tinggi agar ampere yang rendah pada jalur transmisi' sehingga
tidak dibutuhkan kabel 8penghantar9 yang besar. Tegangan input yang tinggi akan diturunkan dengan menggunakan step(down transformer sampai dengan tegangan yang dibutuhkan oleh motor.
&am8ar 4!5 Transformer
)
Brea*er Brea*er berfungsi sebagai alat untuk penyambung dan pemutus aliran
listrik ke komponen permukaan 2SP.
4!4!4
Perala.an i Baah Perm+kaan
Peralatan di ba)ah permukaan dari 2SP terdiri atas pressure testing sensing instrument, electric motor, protector, inta*e, pump unit dan electric cable serta alat penunjang lainnya. ,. PS% (nit 8 Pressure Sensing +nstruments9 PS% 8 Pressure Sensing +nstrument 9 adalah suatu alat yang men"atat tekanan dan temperatur sumur. Se"ara umum PS% unit mempunyai * komponen pokok' yaitu = a PS+ own -ole .nit
Dipasang di ba)ah /otor T0pe .pper atau 1enter Tandem' karena alat ini dihubungkan pada W0e dari Electric /otor yang seolah-olah merupakan bagian dari motor tersebut. b PS+ Surface 2eadout Merupakan bagian dari sistem yang mengontrol kerja own -ole .nit serta menampakkan 8 ispla09 informasi yang diambil dari own hole unit . 2.
Motor 8 Electric /otor 9 @enis motor 2SP adalah motor listrik induksi * kutub / fasa yang diisi dengan
minyak pelumas khusus yang mempunyai tahanan listrik 8dielectric strength9 tinggi. Tenaga listrik untuk motor diberikan dari permukaan mulai kabel listrik sebagai penghantar ke motor. Putaran Motor adalah /0++ #PM /B++ #PM tergantung besarnya frekuensi yang diberikan serta beban yang diberikan oleh pompa saat mengangkat fluida. Stator menginduksi aliran listrik dan mengubah menjadi tenaga putaran pada rotor' dengan berputarnya rotor maka poros 8 shaft 9 yang berada di tengahnya akan ikut berputar' sehingga poros yang saling berhubungan akan ikut berputar pula 8poros pompa' intake dan prote"tor9 Panas yang ditimbulkan oleh putaran rotor akan dipindahkan ke housing motor melalui media minyak motor ' untuk selanjutnya diba)a ke permukaan oleh fluida sumur >ungsi dari minyak tersebut adalah = •
Sebagai pelumas
•
Sebagai tahanan 8isolasi9
•
Sebagai media penghantar panas motor yang ditimbulkan oleh perputaran rotor ketika motor tersebut sedang bekerja.
&am8ar 4!, Motor
Minyak tersebut harus mempunyai spesifikasi tertentu yang biasanya sudah ditentukan oleh pabrik yaitu ber)arna jernih tidak mengandung bahan kimia' dielectric strength tinggi , lubricant dan tahan panas. Minyak yang diisikan akan mengisi semua "elah-"elah yang ada dalam motor' yaitu antara rotor dan stator. Panas yang ditimbulkan oleh putaran rotor akan dipindahkan ke housing motor melalui media minyak motor' untuk selanjutnya diba)a ke permukaan oleh fluida sumur. (ntuk mendapatkan pendinginan yang sempurna maka pemasangan 2SP unit sangat dianjurkan di atas perforasi untuk memastikan fluida yang masuk ke inta*e mele)ati seluruh housing motor ' tetapi 2SP karena sesuatu pertimbangan bisa juga dipasang di ba)ah perforasi dengan memakai casing shroud 8selubung pelindung9 yang digantungkan di bagian atas inta*e sampai ke bagian ba)ah motor. (ntuk mendapatkan pendingin yang baik' pihak pabrik sudah menentukan bah)a ke"epatan fluida yang mele)ati motor 8 %elocit09 harus C , ftse". 1urang dari itu motor akan menjadi panas dan kemungkinan bisa terbakar. $ Protector Protector sering juga disebut Seal Section. Alat ini berfungsi untuk menahan masuknya fluida sumur ke dalam motor' menahan thrust load yang ditimbulkan oleh pompa pada saat pompa mengangkat "airan' juga untuk
menyeimbangkan tekanan yang ada di dalam motor dengan tekanan di dalam annulus. Se"ara prinsip protector mempunyai 0 fungsi utama yaitu= •
(ntuk mengimbangi tekanan dalam motor dengan tekanan di annulus.
•
Tempat duduknya thrust bearing untuk meredam gaya aEial yang ditimbulkan oleh pompa.
•
Menyekat masuknya fluida sumur ke dalam motor
•
Memberikan ruang untuk pengembangan dan penyusutan minyak motor akibat perubahan temperatur dalam motor pada saat bekerja dan pada saat dimatikan
Se"ara umum prote"tor mempunyai dua ma"am tipe' yaitu = ,. Positi%e Seal atau /odular T0pe protector *. 3ab0rinth T0pe Protector (ntuk sumur-sumur miring dengan temperatur C /++ +> disarankan menggunakan prote"tor dari #enis seal atau modular t0pe protector
&am8ar 4!1 Protector
0. +nta*e 8:as Separator9 %ntake dipasangkan di ba)ah pompa dengan "ara menyambungkan sumbunya 8 shaft 9 memakai coupling +nta*e ada yang diran"ang untuk mengurangi olume gas yang masuk ke dalam pompa' disebut dengan gas separator' tetapi ada juga yang tidak. (ntuk yang terakhir ini disebut dengan inta*e saja atau standart inta*e Ada beberapa intake yang diproduksikan oleh #eda yang populer dipakai' yaitu = •
Standart intake' dipakai untuk sumur dengan :&# rendah. @umlah gas
yang masuk pada intake harus kurang dari ,+7 sampai dengan , 7 dari total olume fluida. %ntake mempunyai lubang untuk masuknya fluida ke pompa' dan di bagian luar dipasang selubung 8s"reen9 yang gunanya untuk menyaring partikel masuk ke intake sebelum masuk ke dalam pompa
&am8ar 4!/ :as separator
•
#otary :as Separator dapat memisahkan gas sampai dengan 6+7' dan
biasanya dipasang untuk sumur-sumur dengan :&# tinggi. :as separator jenis ini tidak direkomendasikan untuk dipasang pada sumur-sumur yang abrasie. •
Stati" :as Separator atau sering disebut re%erse gas separator ' yang
dipakai untuk memisahkan gas hingga *+7 dari fluidanya.
. Pompa (nit pompa merupakan /ultistage 1entrifugal Pump' yang terdiri dari= impeller, diffuser . Di dalam housing pompa terdapat sejumlah stage' dimana tiap stage terdiri dari satu impeller dan satu diffuser . @umlah stage yang dipasang pada setiap pompa akan dikorelasi langsung dengan -ead 1apacit0 dari pompa tersebut. Dalam pemasangannya bisa menggunakan lebih dari satu 8tandem9 tergantung dari -ead 1apacit0 yang dibutuhkan untuk menaikkan fluida dari lubang sumur ke permukaan. +mpeller merupakan bagian yang bergerak' sedangkan diffuser adalah bagian yang diam. Prinsip kerja pompa ini yaitu fluida yang masuk ke dalam pompa melalui inta*e akan diterima oleh stage paling ba)ah dari pompa' impeler akan mendorongnya masuk sebagai akibat proses "entrifugal maka fluida akan terlempar keluar dan diterima diffuser . $leh diffuser tenaga kinetis fluida akan diubah menjadi tenaga potensial 8tekanan9 dan diarahkan ke stage selanjutnya. Pada proses tersebut fluida mempunyai energi yang semakin besar dibandingkan pada saat fluida masuk. 1ejadian tersebut terjadi terus-menerus sehingga tekanan head pompa berbanding linier dengan jumlah stage' artinya semakin banyak stage yang dipasang' maka semakin besar kemampuan pompa untuk mengangkat fluida.
&am8ar 4!* Pompa 2SP
B. 2le"tri" ungsi kabel tersebut adalah sebagai media penghantar arus listrik dari switchboard sampai ke motor di dalam sumur. Se"ara umum ada * jenis kabel yang laFim digunakan di lapangan' yaitu = •
3ow temperature cable' yang biasanya dengan material isolasinya terdiri
dari jenis pol0prop0lene eth0lene 8PP29 atau nitrile. Direkomendasikan untuk pemasangan pada sumur-sumur dengan temperatur maEimum *+ +> •
-igh temperature cable' banyak dibuat dengan jenis eth0lene proph0lene
diene meth0lene 82PDM9. Direkomendasikan untuk pemasangan pada sumursumur dengan temperatur yang "ukup tinggi sampai 0++ +> 1erusakan pada round "able merupakan hal yang sering kali terjadi pada saat menurunkan dan men"abut rangkaian 2SP. (ntuk menghindari atau memperke"il kemungkinan itu' maka ke"epatan string pada saat menurunkan rangkaian tidak boleh melebihi dari ,++ ft jam dan harus lebih pelan lagi ketika mele)ati deiated. 1abel harus tahan terhadap tegangan tinggi' suhu' tekanan migrasi gas dan tahan terhadap resapan "airan dari sumur maka kabel harus mempunyai isolasi dan sarung yang baik. !agian dari kabel biasanya terdiri dari = •
1onduktor 8"ondu"tor 9
•
%solasi 8%nsulation9
•
Sarung 8sheath9 @aket
B.
4!#
Kele8ihan an Kek+rangan ESP
Setiap jenis artifi"ial lift mempunyai kelebihan dan kekurangan masing-masing' berikut ini merupakan beberapa point penting mengenai keunggulan dari 2SP. •
2SP sangat fleksibel untuk digunakan pada range ke"epatan aliran yang rendah
• •
ataupun tinggi Dapat dipergunakan pada )ater "ut yang tinggi Tidak ada bagian komponen sistem yang dapat bergerak dipermukaan' sehingga
•
tidak menggangu pemukiman. Tidak adanya kebo"oran dipermukaan membuat metoda ini memberikan dampak
• •
lingkungan yang sangat ke"il. Memungkinkan untuk dikontrol dari permukaan se"ara otomatis Dapat digunakan pada sumur miring ataupun horiFontal
Sedangakan kekurangan 2SP antara lain= • •
• • •
!iaya operasi a)al relatie mahal Memiliki keterbatasan untuk kedalaman menengah karena pengaruh batasan temperature pada %nsulasi kabel dan seal pada motor Membutuhkan sumber tenaga listrik yang stabil Tidak "o"ok untuk sumur dengan :$# tinggi (ntuk melakukan perbaikan pada komponen diba)ah permukaan' harus dilakukan pembongkaran seluruh peralatan komplesi
4!%
Pengopera'ian ESP •
Pompa Electric submersible Pump 8pompa benam9 dimana pompa ini dapat dioperasikan didalam air. !eberapa hal yang perlu diperhatikan tentang "ara
•
• • •
•
•
pengoperasian Electrical Submersible Pump adalah sebagai berikut = !eberapa "ara pemasangan yang dianjurkan seperti terlihat pada tabel penentuan kode pompa. Pompa tidak boleh diletakkan pada kedalaman lebih dari *+ m. Suhu air yang dipompakan tidak boleh lebih dari 0+ G <. Arah rotasi pompa harus benar sebab jika tidak' akan berakibat kapasitas pompa akan berkurang dan motor akan kelebihan beban. :unakan handel pengangkat untuk mengangkat pompa' jangan sekali-kali mengangkat dengan mempergunakan selang atau cable power nya. Apabila pompa telah bekerja pada air yang sudah terkontaminasi biarkan pompa bekerja untuk periode yang singkat di air bersih atau siram dengan air yang bersih diseluruh sambungan tempat pembuangan. Sebab apabila tertinggal di pompa tanah liat 'semen dan lainnya yang sejenis jika sudah kering akan berakibat pompa tidak dapat bekerja.
•
Apabila pompa akan tetap dipakai untuk suatu jangka )aktu tertentu simpanlah pada gudang yang kering.
4!5
Karak.eri'.ik Kiner7a Pompa ESP
,.
1ura !rake 5orse Po)er 1ura !5P menggambarkan daya 85P9 yang diperlukan untuk dapat mengangkat
fluida dari dalam sumur ke permukaan. Tenaga atau daya yang diperlukan untuk menggerakkan pompa harus dapat mengatasi faktor kehilangan yang mungkin terjadi pada pompa. >aktor kehilangan yang terjadi diantaranya adalah= • • • •
*.
1ebo"oran fluida antar impeller :esekan aliran antar impeller >riksi pada bearring Dan lain-lain.
1ura 2fisiensi Pompa 1ura efisiensi pompa merupakan perbandingan antara output horsepo)er
dengan input horsepo)er. 1ura efisiensi pompa digunakan agar pada ren"ana pemakaian 2SP dapat diantisipasi berapa lama pompa dapat digunakan untuk mengangkat fluida dari sumur ke permukaan. Sehingga dari kura tersebut dapat diketahui berapa efisiensi pompa sesuai laju alir yang diinginkan /.
1ura 1apasitas 5ead Pompa
1ura kapasitas 5ead Pompa digunakan untuk menentukan jumlah stage yang dibutuhkan pada saat peren"anaan 2SP. Dalam menentukan jumlah stage yang dibutuhkan' terlebih dahulu harus diketahui Total 0namic -ead dan laju produksinya. Dengan naik nya jumlah produksi' maka head pompa akan turun dan sebaliknya. Pemyimpangan dari kura head pompa dapat terjadi apabila dalam proses pengangkatan pompa mengalami kerusakan atau tubing mengalami kebo"oran. Dalam proses desain 2SP harus memperhatikan laju alir dan ketiga faktor yang disebutkan di atas' apabila apabila terjadi kesalahan dalam proses desain 2SP dapat mengakibatkan berbagai masalah pada 2SP' seperti downthrust dan upthrust 1ondisi downthrust adalah dimana impeller bergesekan dengan bantalan ba)ah' hal ini bisa disebabkan oleh rendahnya laju alir produksi. Sedangkan kondisi upthrust adalah dimana impeller bergesekkan dengan bantalan atas' hal ini dapat disebabkan oleh pompa yang terlalu ke"il atau tekanan reseroir besar sedangkan tekanan tubing rendah.
BAB III PEUTUP
/., 1esimpulan
•
2SP adalah pompa yang dimasukan ke dalam lubang sumur yang digerakan oleh motor listrik dan merupakan salah satu metode pengangkatan buatan yang efektif dan efisien untuk mengangkat fluida reseroir dalam jumlah besar ke permukaan dari lubang sumur.
•
Prinsip kerja 2SP berdasarkan pada prinsip kerja pompa sentrifugal. Pompa sentrifugal adalah motor hidrolik dengan jalan memutar "airan yang melalui impeller pompa.
ATAR PUSTAKA
