Sucker Rod Pump (SRP)

5.1         Sucker Rod Pump (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.

Metoda ini digunakan karena penurunan energi alami atau tekanan reservoir sumur tersebut sudah tidak mampu lagi mengangkat minyak ke permukaan.

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 melalui rangkaian rod.

Adapun kriteria penggunaan Sucker Rod Pump (SRP) yaitu :

1.    Produktivitas sumur, Q antara : 100 –  2000 BPD

2.    Tekanan reservoir (Pr), dimana Pr sebanding  dengan tinggi kolom cairan dalam tubing dimana, minimal 1/3 dari kedalaman perforasi.

3.    Kedalaman sumur antara :  8000 – 12000 ft.

4.    Kemampuan SRP untuk mengatasi problem :

Pasir            : sedang

Parafin        : buruk

Scale           : baik  
Korosi         : baik

GOR           : sedang

Emulsi        : baik

5.             SRP fleksibel untuk mengubah laju produksi dan mudah pengoperasiannya.

Faktor – faktor yang mempengaruhi efisiensi volumeteris pompa sucker rod :

1.    Karakteristik Fluida :

a.     Viskositas

b.     Temperatur

2.    Kondisi Operasi :

a.     Kedalaman pompa

b.     Kecepatan pompa

3.    Karakteristik Sumur:

a.     Productivity Index (PI)

b.     Temperatur reservoir

4.    Pengaruh Gas :

a.     Gas pound

b.     Gas Lock

5.2         Beam Type Pumping Unit

Beam Type Pumping Unit atau Sucker Rod Pump merupakan salah satu metoda 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. Prinsip pengambilan fluid dengan Pompa Sucker Rod ini merupakan peralatan yang yang digunakan secara meluas sejak sebelum perang II. Dari sekitar 574.000 sumur produksi di Amerika Serikat disekitar tahun lima puluhan, 88 % menggunakan Metoda pengangkat buatan. 80% sampai 85% menggunakan pompa Angguk (SRP) sebagai pengangkat cairan.

Penggunaan yang meluas maka perkembangan dari teknologi Pompa Angguk mendapat perhatian yang cukup besar, terutama yang menyangkut sumur yang dalam, dimana hal yang tadinya kurang penting menjadi sangat penting bagi sumur yang dalam.

5.2.1. Macam – Macam Beam Type Pumping Unit

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).

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

Pada tipe ini, samson post menopang walking beam pada bagian 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 berproduksi 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 penganti 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.

API telah membuat standarisasi mengenai jenis peralatan pompa dipermukaan, misalnya :

Dari ketiga jenis tersebut diatas, berdasarkan klasifikasinya API menggunakan kode untuk membedakannya, misalnya:

Gambar 5.4. Kode API

C     -     160D       -        173         64      

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

Artinya :

(1)          A  =  Air Balance

B =  Beam Counter Balance

C = Conventional

(2)          M = Mark II 160 = Peak torque rating, dalam ribuan ln-lb

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

(4)          64 = Panjang langkah (stroke) maximum, in (biasanya dapat diatur 54 in dan 48 in, tergantung pabrik pembuatnya)

5.2.2   Bagian – Bagian Utama dari Pumping Unit

A.           Peralatan di Atas Permukaan (Surface Equipment)

Peralatan ini berfungsi untuk mengubah energi dari prime mover ke pompa sucker rod  kemudian diteruskan ke peralatan bawah permukaan.

 

1.        Prime Mover  (Penggerak utama)

Penggerak mula (motor) ini disesuaikan dengan tempat dan tersedianya sumber tenaga tersebut, Sebagai contoh motor listrik atau reciprocating engine dengan putaran 800 – 1200 RPM dipakai untuk menggerakkan Pumping Unit (3-phase, 440 volt, 60 cycle).

2.    Gear Reducer

Gear reducer berfungsi sebagai penerus daya dari Electric Motor dengan menurunkan kecepatan putaran, dari putaran tinggi menjadi putaran rendah.

3.    Brake (Rem)

Rem berfungsi untuk mengatur posisi horse head kalau pumping unit harus dimatikan untuk keperluan perbaikan pada well atau saat Pumping Unit itu sendiri.

4.    Crank Arm

Crank Arm disambungkan pada sumbu putaran rendah yang keluar dari gear box yang berputar 360 derajat.  Lobang dari crank juga sebagai tempat kedudukan  pit-man yang akan merubah gerak putar menjadi gerak lurus dan tempat merubah perpanjangan dari langkah pompa. Crank Arm juga sebagai tempat dari kedudukan counter weight dan kedua sisinya mempunyai gerigi yang digunakan sebagai tempat jalannya tool yang akan memposisikan counter weight.

5.    Pitman

Pitman dipasang untuk menghubungkan crank dengan walking beam. Berfungsi untuk merobah gerakan berputar dari gear box menjadi gerakan turun naik pada walking beam.  

6.    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.  

7.    Walking Beam

Walking Beam sebagai tempat kedudukan kepala kuda. Walking-beam ini berfungsi sebagai pengungkit pompa,yang mana pergerakannya ke atas dan ke bawah (upstroke & down stroke) lebih kurang 45 derajat atau 1/8 lingkaran.

8.    Samson Post

Merupakan kaki penyangga atau penopang walking beam supaya SRP dapat berdiri tegak

9.    Saddle Bearing

Adalah tempat kedudukan dari walking beam dengan sampson post pada bagian atas.

10.    Equalizer

Adalah bagian atau dari pitman yang dapat bergerak secara leluasa pada saat operasi berlangsung.

11.              Horse Head

Horse-head ditempatkan diujung walking beam dengan bentuk 1/8 lingkaran agar gerakan 1/8 lingkaran tersebut menjadi gerakan naik turun yang digunakan untuk mneruskan gerakan baik turun ke rangkaian rod string.

12.              Bridle

Bridle, merupakan nama lain dari wire line hanger, yaitu sepasang kabel baja yang disatukan pada carrier bar, dengan demikian carrier bar bergantung pada bridle dan bridle kemudian dihubungkan antara horse head dengan rod string.

13.              Carrier Bar atau Hanger

Polished rod masuk ke dalam carrier bar dan di atasnya dipasang clamp sehingga carrier bar melalui wire line atau sling yang di bagian atas disambungkan ke horse head, dapat mengangkat dan menghantar polish rod ke atas dan ke bawah.

14.              Stuffing  Box.

Dipasang diatas kepala sumur (well head) berfungsi : Sebagai pencegah atau menahan minyak agar minyak tidak ikut keluar atau bocor karena dilengkapi dengan seal didalam stuffing bersama-sama dengan naik turunnya polished rod, juga berfungsi sebagai dudukan untuk polished rod dapat bergerak naik turun dengan bebas dan lurus.

15.   Wellhead

Untuk mengalirkan fluida dari rangkaian tubing ke flowline.

    

B.  Rod String (Rangkaian Batang Isap)

1.    Polished Rod

Polished rod berfungsi untuk menghubungkan rod string dengan wireline hanger atau sling yang dibagian atas disambungkan dengan horse head, dapat mengangkat dan menghantar polished rod ke atas dan kebawah atau sebagai pengikat.
 

2.    Pony Rod

Pony rod berfungsi sebagai penyelaras untuk menyesuaikan panjang rangkaian sucker rod yang dibutuhkan dan juga digunakan untuk menyesuaikan kedalaman pompa. Biasanya panjang pony rod mulai dari : 2’, 4’, 6’, 8’, 10’ dan 12 feet.

3.    Sucker Rod

Rangkaian batang isap (rod string),  berfungsi untuk menyampaikan tenaga gerak dari pumping unit ke pompa.

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 “ )

·       Grade C Rods – Untuk beban ringan sampai sedang pada sumur non-corrosive. AISI 1536 Carbon-Manganese Alloy Steel.

·       Grade K Rods - Untuk beban ringan sampai sedang pada sumur  corrosive. AISI 4623 Nickel-Molybdenum Alloy Steel.

·       Grade D Rods - Untuk beban berat pada sumur non-corrosive atau sumur yang  sudah diinjeksi dengan corrotion inhibitor. AISI 4142 Chromium-Molybdenum Alloy Steel.

Diameter Nominal	Panjang	Diameter Pin – Pin	Diameter Sucker rod yang sesuai
(in)	(ft)	(in)	(in)
1 1 1 / 8 1 1 / 4 1 1 / 2	8, 11, 16 8, 11, 16,22 11, 16, 22 16, 22	3 / 4 1 5/16, 1 1/16 13/16 1 3/8	½ 5/8, ¾ 7/8 1

Tabel 5.1. Diameter Sucker Rod

 

C.Peralatan di Bawah Permukaan (Sub Surface Equipment)

Peralatan bawah permukaan ini terdiri dari beberapa bagian, antara lain :

Ø Tubing Hanger

Ø Tubing

Ø Pompa (Sub Surface Pump)

Ø Dll.

1.    Tubing Hanger

Tubing hanger adalah komponen yang digunakan dalam penyelesaian sumur produksi minyak dan gas. Hal ini juga berfungsi untuk menutup di daerah anulus dan produksi.

     

Macam-macam tubing hanger antara lain :

a.    Tubing Hanger Flange Type

b.    Tubing Hanger Bowl Type

2.    Tubing

Tubing produksi melindungi casing dari keausan, korosi, dan deposisi oleh-produk, seperti pasir / lumpur, parafin, dan asphaltenes. Tujuan dan desain tabung dalam tubing produksi adalah untuk memungkinkan cepat, efisien, dan aman. Alat penyambung antar tubing bernama kopling, atau collar.

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

1.    Range I, panjang ± 6 meter atau  20 – 24 feet

2.    Range II, panjang ± 9 meter atau 28 – 32 feet, Sedangkan diameter nominalnya mulai dari ¾ in sampai 4 in OD.

    

3.    Pompa (Sub Surface Pump)

  

1.    Tubing Pumps

Plunger tersambung pada string, working barrel tersambung pada tubing string. Travelling valve disambungkan ke plunger, standing valve dibawah pipe joint (pipa pendek yang disambungkan ke standing valve).

2.    Rod Pumps

1.        RHA        : Rod Stationary Heavy Wall Barrel, Top Anchor Pump

2.        RWA        : Rod Stationary Thin Wall Barrel, Top Anchor Pump

3.        RSA         : Rod Stationary Thin Wall Barrel, Top Anchor Soft Packed

  Plunger Pump

4.        RHB         : Rod Stationary Heavy Wall Barrel, Bottom Anchor Pump

5.        RWB        : Rod Stationary Thin Wall Barrel, Bottom Anchor Pump

6.        RSB         : Rod Stationary Thin Wall Barrel, Bottom Anchor Soft Packed

  Plunger Pump

7.        RHT         : Rod Travelling Heavy Wall Barrel, Bottom Anchor Pump

8.        RWT        : Rod Travelling Thin Wall Barrel, Bottom Anchor Pump

9.        RST          : Rod Travelling Thin Wall Barrel, Bottom Anchor,  Soft Packed

  Plunger Pump

10.    TH            : Tubing , Heavy Wall Barrel Pump

11.    TP             : Tubing , Heavy Wall Barrel Soft Packed Plunger Pump

Komponen-komponen pompa bawah permukaan (Sub Surface Pump):

a.    Working Barrel

yaitu merupakan liner tempat naik turunnya plunger.

 

b.    Plunger

yaitu suatu batang yang terbuat dari metal dan bergerak naik turun (sesuai dengan prinsip pemompaan) yang berfungsi untuk mengangkat fluida dari dasar sumur ke kolom tubing hingga sampai ke permukaan.

Diameter Plunger                              Rate

1 ¼ in – ½ in                                       100 bbl

1 ½ in – 1 ¾ in                                    200 bbl

1 ¾ in – 2 in                                        300 bbl

2 in – 2 ¼ in                                        400 bbl

2 ¼ in – 2 ½ in                                    500 bbl

2 ½ in – 2 ¾ in                                    600 bbl

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).

d.   Standing Valve

yaitu katup yang berbentuk bola dan terletak pada bagian bawah pompa yang berfungsi untuk mengalirkan fluida satu arah dari dasar sumur ke ruang barrel pompa.

e.    Gas / Mud Anchor

Gas/mud anchor, dipasang di bawah pompa untuk memecahkan gelembung gas (mencegah terjadinya gas pound),  dan menahan lumpur supaya tidak memasuki pompa.

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

Komponen dipasang dibagian bawah dari pompa, yang berfungsi :

·      Untuk memisahkan gas dari minyak agar supaya gas tersebut tidak ikut masuk ke dalam pompa bersam-sama dengan minyak, karena adanya gas akan mengurangi efisiensi pompa.

·      Untuk menghindarkan masuknya pasir atau padatan ke dalam pompa.

·      Mengurangi atau menghindari terjadinya tubing stretch.

Ada 4 type gas anchor :

a.    Poorman type

Larutan dalam minyak yang masuk ke dalam anchor akan melepaskan diri dari larutan (bouyancy effect). Minyak akan masuk ke dalam barrel melalui suction pipe, sedangkan gas yang telah terpisah akan dialirkan ke annulus. 

b.    Packer type

Minyak masuk melalui ruang dinding anchor dan suction pipe. Kemudian minyak jatuh di dalam annulus antara casing dan gas anchor dan ditahan oleh packer, selanjutnya minyak masuk ke dalam pompa melalui suction pipe. Disini minyak masuk ke dalam annulus sudah terpisah dari gasnya.

c.    Marsh type

d.   Cup type

Minyak masuk melalui ruang dinding anchor dan suction pipe. Kemudian minyak jatuh di dalam annulus antara casing dan gas anchor dan ditahan oleh packer, selanjutnya minyak masuk ke dalam pompa melalui suction pipe. Di sini minyak masuk ke dalam annulus sudah terpisah dari gasnya.

6.1. Kesimpulan

1.    Sucker Rod Pump atau pompa angguk merupakan salah satu metode pengangkatan buatan (artificial lift) yang digunakan untuk membantu mengangkat minyak dari dalam sumur ke permukaan sebagai akibat dari penurunan energi alami yang dimiliki reservoir dan digunakan pada sumur dangkal yang PI nya rendah atau kecil.

2.    Macam-macam SRP ada 3 yaitu conventional type, mark II, dan air balance type.

3.    Peralatan SRP diatas permukaan terdiri dari prime mover, gear reducer, brake, pitman, counter weight, walking beam, samson post, seadle bearing, horse head, bridle, carrier bar, stuffing box, dan wellhead.

4.    Peralatan rod string / rangkaian batang isap yaitu polished rod, pony rod, dan sucker rod.

5.    Peralatan SRP dibawah permukaan antara lain working barrel, plunger, standing valve, travelling valve, dan gas anchor.