Sucker Rod Pump (SRP)

A.Sucker Rod Pump

Sucker rod pump merupakan salah satu metoda artificial lift dengan memanfaatkan sumber tenaga yang berupa listrik atau gas dari prime mover untuk menggerakkan pompa sehingga fluida pada formasi dapat naik ke permukaan
Keuntungan penggunaan sucker rod pump adalah :
1.Efisien dan mudah dalam pengoperasian di lapangan
2.Masih bisa digunakan untuk mengangkat fluida pada sumur yang mengandung pasir
3.Dapat dipakai pada sumur bengkok (directional).
4.Dapat digunakan untuk sumur yang memiliki tekanan rendah
5.Fleksibel karena kecepatan pompa dan stroke length dapat disesuaikan
6.Dapat digunakan pada berbagai ukuran tubing
7.Dapat menggunakan gas atau listrik sebagai sumber tenaga penggerak

B.Komponen Sucker Rod Pump
Peralatan pada sucker rod pump (Gambar 2) dapat dikelompokkan menjadi tiga bagian, yaitu :


GAMBAR 1
KOMPONEN SUCKER ROD PUMP


1. Prime Mover
Fungsi dari prime mover adalah mengalirkan sumber tenaga yang dapat menggerakkan pompa sehinga fluida dapat naik ke permukaan. Jenis prime mover ada dua macam, yaitu elektrik dan engine. Pemilihan jenis prime mover yang akan digunakan disesuaikan dengan keberadaan listrik dan sumber gas yang ada.

2. Surface Equipment
Fungsi dari surface equipment adalah memindahkan sumber energi dari prime mover ke unit peralatan pompa di dalam sumur sehingga gerak putar prime mover diubah menjadi gerak naik turun sucker rod dan diperoleh kecepatan pompa yang diinginkan.
Adapun bagian-bagian dari surface equipment :
a. Gear reducer,merupakan rangkaian roda gigi yang berfungsi untuk mengurangi kecepatan prime mover. Hal ini penting karena kecepatan putar motor pada prime mover akan mempengaruhi kecepatan pompa.
b. V-Belt, merupakan sabuk untuk memindahkan gerak dari prime mover ke gear reducer.
c. Crank, fungsinya menghubungkan crank shaft pada gear reducer dengan counter weight untuk mengatur stroke length dengan mengubah posisi dari pitman bearing
d. Counter weight, berfungsi sebagai menyeimbangkan gerakan saat upstroke dan downstroke dengan cara menyimpan tenaga prime mover pada saat down stroke dimana tenaga yang diperlukan minimum dan mengeluarkan tenaga pada saat upstroke sehingga terjadi perataan pembebanan.
e. Pitman, fungsinya untuk menghubungkan pitman bearing dengan walking beam yang berfungsi mengubah gerak putar menjadi gerak naik turun.
f. Walking beam, fungsinya untuk meneruskan gerak naik turun yang dihasilkan oleh rangkaian pitman-counter weight-crank ke rangkaian yang ada di dalam sumur melalui polished rod.
g. Carrier bar, fungsinya sebagai tempat bergantungnya polished rod dan rangkaian sucker rod yang ada di dalam sumur
h. Polished Rod, merupakan bagian teratas dari rangkaian rod yang muncul di permukaan dan berfungsi menghubungkan antara rangkaian rod di dalam sumur dengan peralatan-peralatan dipermukaan
i. Stuffing box, merupakan tempat kedudukan polished rod sehingga polished rod dapat naik turun dengan bebas dan berfungsi untuk mengisolasi sumur dan mencegah agar fluida tidak ikut keluar waktu naik turunnya polished rod.
j. Sampson Post, sebagai penyangga walking beam.
k. Briddle , tempat menggantungkan carrier bar.
l. Flow Tee, untuk mengalirkan fluida ke flowline.
m. Flow line, fungsinya sebagai tempat mengalirnya fluida hasil pemompaan.

3. Subsurface Equipment
Peralatan bawah permukaan berfungsi sebagai pompa untuk mengangkat fluida pada formasi ke permukaan. Bagian peralatan bawah permukaan sebagai berikut :
a. Working Barrel merupakan tempat dimana plunger dapat bergerak naik turun dan berfungsi sebagai tempat menampung fluida sebelum fluida diangkat plunger pada saat upstroke. Pompa di bawah permukaan berdasarkan working barrel ada dua macam, yaitu tubing pump dan rod pump (insert pump). Dikatakan tubing pump karena posisi barrel dari pompa menyatu dengan tubing sehingga waktu sucker rod dicabut pada saat servis maka barrel tetap berada di bawah tidak ikut tercabut. Sedangkan rod pump, posisi dari barrel menyatu dengan sucker rod sehingga bila sucker rod dicabut saat servis maka barrel akan ikut tercabut (Gambar 3).
b. Plunger merupakan bagian dari pompa yang terdapat di dalam working barrel yang berfungsi untuk mengangkat fluida dari reservoir ke permukaan .
c. Travelling Valve merupakan katup yang berada di bawah plunger yang bergerak sesuai dengan pergerakan plunger, dimana posisinya akan terbuka pada saat downstroke sehingga fluida dapat masuk ke dalam plunger. Posisinya akan tertutup pada saat upstroke sehingga dapat menahan fluida yang sudah masuk ke dalam plunger agar tidak keluar.
d. Standing Valve merupakan katup yang berada pada bagian bawah working barrel dimana posisinya akan terbuka pada saat upstroke sehingga fluida dari dalam sumur dapat masuk ke dalam working barrel. Posisinya akan tertutup pada saat downstroke sehingga menahan fluida yang sudah masuk ke dalam working barrel agar tidak keluar.
e. Sucker rod merupakan batang besi yang menjadi tempat bergantungnya plunger dan berfungsi meneruskan gerak naik turun dari surface equipment ke unit pompa di bawah permukaan. Dalam perencanaan sucker rod diusahakan agar rod yang dipakai ringan sehingga untuk kedalaman yang besar pemakaian rod harus dikombinasikan (tapered rod string).
f. Seating nipple merupakan tempat dudukan dari standing valve sehingga standing valve tidak terlepas pada saat upstroke atau downstroke.
g. Tubing berfungsi mengalirkan fluida dari dasar sumur ke permukaan dimana fluida mengalir melalui ruang antar sucker rod dan tubing

C. Prinsip Kerja

Prinsip kerja dari sucker rod pump (Gambar 4) adalah sebagai berikut :

1. Pada saat downstroke dimana plunger bergerak turun ke bawah sehingga posisi traveling valve semakin mendekati standing valve. Hal ini mengakibatkan tekanan pada ruang antara traveling valve dan standing valve lebih besar dibandingkan tekanan di atas traveling valve dan di bawah standing valve sehingga ball pada traveling valve akan terdorong ke atas (traveling valve terbuka) sedangkan ball pada standing valve akan turun ke bawah (standing valve tertutup). Dengan demikian fluida yang ada pada ruang antara traveling valve dan standing valve akan masuk ke dalam plunger.

GAMBAR 2
PRINSIP KERJA SUCKER ROD PUMP


2. Pada saat upstroke dimana plunger bergerak naik ke atas sehingga posisi traveling valve semakin menjauh dari standing valve. Hal ini mengakibatkan tekanan di atas traveling valve semakin besar dan ball pada traveling valve akan terdorong ke bawah (traveling valve tertutup). Dengan demikian fluida tidak bisa keluar dari plunger dan ikut terangkat ke atas menuju tubing. Dikarenakan tekanan pada ruang antara traveling valve dan standing valve lebih kecil dibandingkan tekanan di bawah standing valve maka ball pada standing valve akan naik ke atas (standing valve terbuka) didorong oleh fluida yang ada di dalam sumur sehingga fluida tersebut mengisi ruang antara traveling valve dan standing valve.

D. Inflow Performance Relationship (IPR)
Inflow Performance Relationship (IPR) menyatakan hubungan antara laju produksi (qo) dengan selisih antara tekanan reservoir (Ps) dan tekanan dasar aliran sumur (Pwf). Persamaan Gilbert dipakai untuk aliran fluida satu fasa :
PI = qo/Ps - Pwf...........(1)
dimana :
PI = indeks produktivitas, bopd/psi
Ps = tekanan statik sumur, psi
Pwf = tekanan aliran dasar sumur, psi
qo = laju produksi minyak, bopd

Berdasarkan hasil penelitian Vogel (1968), untuk aliran fluida 2 fasa (minyak dan gas) diperoleh bentuk kurva IPR berupa lengkungan (Gambar 3) dan diasumsikan bahwa sumur tidak mengalami kerusakan ataupun perbaikan. Kurva IPR dua fasa oleh Vogel diformulasikan dalam bentuk persamaan berikut:

.................(2)

dimana :
q max = laju produksi maksimal (BPD)
qo = laju produksi awal (BPD)
Pwf = tekanan alir dasar sumur (Psi)
Ps = tekanan statik dasar sumur (Psi)

GAMBAR 3
KURVA IPR DUA FASA

Untuk membuat kurva IPR dua fasa tersebut, maka langkah-langkahnya adalah sebagai berikut :
a. Hitung Qmax berdasarkan data Qo, Pwf dan Ps dengan menggunakan persamaan (2).
b. Dari hasil Qmax yang telah didapatkan berdasarkan butir (a), gunakan kembali persamaan (2) dengan mengasumsikan beberapa harga Pwf untuk selang interval 0 ≤ Pwf ≤ Ps. Selanjutnya hitung Qo berdasarkan asumsi dari nilai Pwf tersebut.
c. Buat kurva IPR Vogel berdasarkan hubungan antara Pwf (sumbu tegak, Y) dengan Q (sumbu horizontal, X).

E. Faktor-Faktor Penting Dalam Perencanaan Sucker Rod Pump
Faktor-faktor penting dalam perencanaan sucker rod pump adalah pump displacement yang sesuai dengan laju produksi yang diharapkan dan efisiensi pompa.
Adapun parameter yang mempengaruhi banyaknya volume fluida yang diangkat oleh pompa adalah diameter plunger, stroke length dan kecepatan pompa. Hubungan ketiga parameter tersebut dapat dilihat pada persamaan : 4)
PD = 0,1166 x Sp x N x Dp2….........……………………………………(3)
dimana :
PD = kapasitas pompa (B/D)
Sp = stroke length effective (in)
N = kecepatan pompa (stroke/ menit)
Dp = diameter plunger (in)
Besarnya kapasitas pompa akan menunjukkan laju produksi yang dihasilkan. Akan tetapi, besarnya kapasitas pompa di bawah permukaan ternyata tidak sama dengan produksi yang dihasilkan waktu sampai di permukaan. Hal ini dikarenakan adanya kapasitas yang hilang saat fluida mengalir ke permukaan.
Oleh karena itu, untuk memperoleh nilai yang objektif dari laju produksi yang dihasilkan oleh pompa, maka kapasitas pompa dikalikan dengan efisiensi pompa. Efisiensi pompa biasanya dinyatakan dalam bentuk persen dan umumnya kurang dari 100% yaitu antara 70% - 80%. Hubungan laju produksi, kapasitas pompa dan efisiensi pompa dapat dilihat pada persamaan berikut : 2)
Qf = Ev x PD……………………………….........................(4)
dimana :
Qf = laju produksi fluida (BFPD)
Ev = efisiensi pompa
PD = kapasitas pompa (BFPD)