Sembur
alam adalah salah satu metode pengangkatan minyak ke permukaan dengan
menggunakan tenaga atau tekanan yang berasal dari reservoir/ formasi
dimana sumur berada.
3.1. Faktor‑faktor Yang Mempengaruhi Perencanaan Peralatan Sumur.
Dalam
merencanakan produksi, produksi optimum sumur selalu merupakan sasaran,
sehingga berdasarkan kondisi optimum inilah peralatan produksi dapat
direncanakan dengan baik, baik dalam hal dimensi, kekuatan (grade),
jumlah/panjang, macam alat maupun spesifikasi lainnya. Faktor yang
mendasari tercapainya kondisi optimum adalah cadangan, ulah aliran
fluida untuk dapat diproduksi, interaksi atau hubungan antara kelakuan
formasi berproduksi dengan kondisi atau parameter produksi di permukaan
(Psp, Pwh).
Disamping
faktor diatas, faktor berikut ini dapat juga merupakan faktor yang
mempengaruhi perencanaan peralatan produksi seperti :
1. Fleksibilitas untuk sistem produksi dimasa yang akan datang (artificial lift).
2. Jenis material untuk kondisi‑kondisi khusus (korosi, dsb).
3. Faktor kemudahan pemasangan dan penanganan serta keamanan kerja.
3.2. Jenis‑Jenis peralatan dan kegunaannya.
Peralatan produksi sumur sembur alam terdiri dari
1. Peralatan diatas permukaan :
a. Kepala sumur (well‑head)
b. Silang sembur (x‑mastree)
2. Peralatan di bawah permukaan :
a. Tubing (pipa alir vertikal) dan coupling
b. Packer (penyekat annulus)
c. Anchor
d. Peralatan pelengkap bawah permukaan/asesories
3.2.1. Peralatan diatas permukaan
3.2.1.1. Kepala sumur (well‑head)
Well‑head
merupakan peralatan kontrol sumur di permukaan yang terbuat dari besi
baja membentuk suatu sistern seal/penyekat untuk menahan semburan atau
kebocoran cairan sumur ke permukaan yang tersusun atas casing head
(casing hanger) dan tubing head (tubing hanger).
a. Casing hanger
Merupakan
fitting (sambungan) tempat menggantungkan casing. Diantara casing
string pada casing head terdapat seal untuk menahan aliran fluida
keluar. Pada casing head terdapat pula gas‑outlet yang berfungsi untuk :
- meredusir tekanan gas yang mungkin timbul diantara casing string.
- mengalirkan fluida di annulus (produksi).
b. Tubing head
Alat ini terletak dibawah x‑mastree untuk menggantungkan tubing dan menghubungkan tubing dengan sistem keranan (x‑mastree).
Fungsi utama dari tubing head, adalah :
- sebagai penyokong rangkaian tubing.
- menutup ruang antara easing‑tubing pada waktu pemasangan X-mastree atau perbaikan kerangan/valve.
- fluida yang mengalir dapat dikontrol dengan adanya connection diatasnya.
3.2.1.2. Silang sembur (x‑mastree)
Alat
ini merupakan susunan kerangan (valve) yang berfungsi sebagai
pengamanan dan pengatur aliran produksi di permukaan yang dicirikan oleh
jumlah sayap/lengan (wing) dimana choke atau bean atau jepitan berada.
Peralatan pada x‑mastree terdiri dari :
a. Manometer tekanan dan temperatur, ditempatkan pada tubing line dan casing line.
b. Master
valve/gate, berfungsi untuk membuka atau menutup sumur, jumiahnya satu
atau tergantung pada kapasitas dan tekanan kerja sumur.
c. Wing
valve/gate, terletak di wing/lengan dan jumiahnya tergantung kapasitas
dan tekanan kerja sumur yang berfungsi untuk mengarahkan aliran produksi
sumur.
d. Choke
/ bean / jepitan, merupakan valve yang berfungsi sebagai penahan dan
pengatur aliran produksi sumur, melalui lubang (orifice) yang ada.
Akibat adanya orifice ini, tekanan sebelum dan sesudah orifice menjadi
berbeda yang besarnya tergantung dari diameter orificenya. Prinsip
inilah yang digunakan untuk menahan dan mengatur aliran.
Ada dua macam choke/bean/jepitan, yaitu
- Positive
choke : merupakan valve dimana lubang (orifice) yang ada sudah
mempunyai diameter tertentu, sehingga pengaturan aliran tergantung pada
diameter orificenya.
- Adjustable
choke : choke ini lebih fleksibel karena diameter orifice dapat diatur
sesuai posisi needle terhadap seat sehingga pengaturan alirannyapun
fleksibel sesuai keperluan (tekanan dan laju aliran).
Prinsip kerja :
Dengan
memutar handwee (1) yang berhubungan langsung dengan stem (4) dan
needle valve (8) maka dapat diatur lubang antara needle dengan seat yang
juga merupakan diameter choke, yang besarnya akan ditunjukkan pada
skala (2) melalui indikator (3) yang ikut bergerak sesuai pergerakan
stem.
e. Check
valve, merupakan valve yang hanya dapat mengalirkan fluida pada satu
arah tertentu yang berfungsi untuk menahan aliran dan tekanan balik dari
separator. Pada X-mastree, check valve ini ditempatkan setelah choke
sebelum masuk ke flow‑line.
3.2.2. Peralatan di bawah permukaan
3.2.2.1. Tubing dan coupling
Merupakan
pipa alir vertikal yang ditempatkan di dalam casing produksi yang
berfungsi untuk mengalirkan fluida produksi sumur ke permukaan atau
mengalirkan fluida injeksi ke dalam sumur. Disamping itu, tubing dapat
pula digunakan dalam pekerjaan swab, squeeze cementing, sirkulasi
pembersihan sumur dan mengalirkan fluida serta material peretak
hidraulis dan pengasaman.
Didalam
sumur, tubing digantungkan pada tubing hanger dan biasanya ditempatkan
hingga beberapa feet diatas zona perforasi. Diameter tubing berkisar
antara 2 inci sampai 4,50 inci dengan panjang setiap single berkisar
antara 6 sampai 9,50 meter.
Balk
tubing maupun coupling dispesifikasikan oleh API (American Petroleum
Institute) atas grade, jenis sambungannya, bentuk ulir dan dimensinya.
Terdapat sembilan grade tubing yaitu : H-40, J‑55, K‑55, C‑75, L‑80,
N‑80, C‑95, P‑105 dan P‑110 dimana angka menunjukkan harga API minimum
yield strength dan abjad H, J, dan N hanyalah kependekan verbal,
sedangkan untuk : K berarti mempunyai ultimate strength yang lebih besar
dibandingkan grade J. C, L berarti restricted yield strength dan P
berarti high strength.
Untuk jenis sambungan, baik tubing maupun coupling dibagi atas :
a. External Upset End (EUE)
b. Non External Upset End (NUE)
c. Integral Joint
Sedangkan bentuk ulir dikenal dengan API round threads dan butterss threads.
3.2.2.2. Peralatan pelengkap bawah permukaan
1. Packer
Fungsi pokok darl packer adalah memisahkan atau mengisolasi annulus tubing - casing dan membantu efisiensi produksi.
2. Landing nipple
Adalah
bagian dari sistem tubing dimana bagian dalamnya mempunyai profil untuk
memasang alat kontrol aliran. Ada dua jenis nipple, yaitu jenis
selective nipple dan jenis non selective nipple (nogo nipple), yang
mempunyai diameter dalam sedikit lebih keeil dari jenis yang selective.
Jenis selective bisa dipasang lebih dari satu pada suatu rangkaian
tubing, sedangkan jenis non selective hanya dipasang satu untuk setiap
sumur dan ditempatkan bagian paling bawah dari susunan tubing.
3. Flow Coupling dan Blast Joint
Keduanya
mempunyai dinding yang relatif tebal dan biasanya dipasang pada bagian
bawah atau atas dari nipple, untuk mengatasi turbulensi aliran, blast
joint dipasang berhadapan dengan lubang perforasi untuk mencegah
pengaruh benturan kecepatan aliran (jet action) dari formasi.
4. Circulation device
Alat
ini mirip pintu yang bisa digeser yang biasa disebut dengan sliding
sleeve door (SSD). Alat ini dapat dibuka dan ditutup dengan menggunakan
wire line unit. Bagian luar dari alat ini mempunyai lubang yang berguna
untuk keperluan sirkulasi dan bila diperlukan alat pengatur aliran dapat
dipasang dibagian dalamnya yang berbentuk suatu profil.
5. Safety Joint
Alat
ini dipasang apabila didalam sumur dipasang beberapa packer (lebih dari
satu) yang berguna untuk membantu melepas rangkaian tubing pada waktu
mencabut rangkaian tubing tersebut untuk kerja ulang (workover).
6. Gas lift mandrel
Merupakan
sambungan tempat duduk valve gas lift yang dipasang apabila sumur
direncanakan akan diproduksikan dengan cara sembur buatan (gas lift) di
masa yang akan datang.
7. Sub surface safety valve
Merupakan
valve yang dipasang pada rangkaian tubing yang berfungsi untuk
pengamanan aliran yang bekerja secara otomatis dengan menggunakan tenaga
hidrolis melalui pipa 1/4 inchi
dari permukaan, yang umumnya dipasang kira‑kira 100 meter dibawah
permukaan tanah atau dasar laut. Untuk sumur‑sumur di lepas pantai alat
ini mutlak harus digunakan.
