SUCKER ROD PUMP - PUMPING UNIT - POMPA ANGGUK

SUCKER ROD PUMP 

 

Pada setiap sumur minyak baru yang sudah siap untuk berproduksi, biasanya diharapkan minyak akan mengalir ke permukaan dengan tenaga yang tersedia secara alami pada reservoir sumur minyak itu sendiri.

Proses ini akan berlangsung sampai pada satu titik dimana tenaga yang tersedia akan berkurang, sehingga kemampuan untuk mengangkat minyak ke permukaan akan terhenti.

Agar minyak yang masih didalam sumur dapat lagi mengalir ke permukaan, maka perlu menggunakan Artificial Lift.

Artificial Lift adalah setiap metode yang dipakai untuk memproduksi minyak mentah dari sebuah sumur setelah tekanan yang tersedia secara alami dalam sumur itu tidak mampu lagi untuk mengangkat minyak ke permukaan.

Artificial Lift yang biasa dipakai dalam industri perminyakan adalah :

1.      Gas Lift

2.      Hydraulic Oil Well Pumping

3.      Sucker Rod Pump /Beam Type Pumping Unit (BTPU)

4.      Electric Submersible Pump (ESP)

5.      Progresive  Capacity Pump (PCP)

1.        SUCKER ROD PUMP / BEAM TYPE PUMPING UNIT

Sucker Rod Pump atau Beam Type Pumping Unit adalah susunan beberapa balok (beam arrangement) yang dapat memberikan gerakan turun naik (reciprocating motion) kepada rod string yang  dihubungkan ke positive displacement pump dalam sumur minyak.

Prinsip pengambilan fluid dengan peralatan ini sudah dikenal dan dipakai selama lebih kurang 2000 tahun.

Perbaikan dari metoda ini, seperti yang dapat dilihat zaman sekarang, terus dilakukan oleh para ahli agar ia bisa lebih  efisien dari Beam Sucker Rod Pump zaman dahulu.

Perbaikan dilakukan pada seluruh bagian Bearn Sucker Rod Pump terutama pada heavy duty speed reducer.

1.1.           Macam-macam Sucker Rod Pump.

Menurut standar American Petroleum Institue (API). Sucker Rod Pump dapat dibedakan atas tiga macam sbb:

1.      Standard atau Conventional Type.

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

Conventional type ini : 2 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.

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.

2.      Low Torque Unit ( Mark II unitorque Sucker Rod Pump )

3.    Air Balance Unit

Pada tipe ini  tabung udara yang bertekanan digunakan sebagai penganti counter weight. Sucker Rod Pump 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 disangga oleh sampson 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 (as).

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

Hal lain yang penting adalah merancang counter balance,  semua gerak menaikan fluida ke atas dilakukan oleh gerakan ke atas dengan berat fluida dan rod ditanggung oleh unit pompa permukaan.

Pada saat ke bawah tidak ada beban, tetapi rod malah bergerak dipercepat ke bawah.

Bila beban ke atas dan ke bawah ini tidak diimbangi, maka unit pompa akan mudah rusak dan keseimbangan pada mesin tidak ada, yaitu besar-kecil-besar dan seterusnya.

Untuk ini dipasang counter balance agar terjadi distribusi merata pada pembebanan. Efektif counter, balance tergantung dari beratnya, posisinya, dan geometri alat-alatnya.

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

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

C       -       160D          -           173            64           artinya

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

  

(1)                      :     A = Air Balance

                                    B = Beam Counter Balance

    C = Conventiopnal

    M = Mark II.

 

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

 

 

1.2.           Bagian-bagian yang utama dari Sucker Rod Pump.

1.    Base 2.    Counterweight 3.    Crank pin bearing 4.    Samson post 5.    Carrier bar 6.    Wireline 7.    Ladder 8.    Horsehead 9.    Walking beam 10.    Center bearing

1.    Base 2.    Counterweight 3.    Crank pin bearing 4.    Samson post 5.    Carrier bar 6.   Wireline 7.    Ladder 8.    Horsehead 9.   Walking beam 10.    Center bearing

 

Gbr.  Komponen pumping unit

1.         Prime Mover (Penggerak utama )/Driver (Penggerak)

Sebuah motor listrik atau reciprocating engine dengan putaran 800 – 1200 RPM dipakai untuk menggerakkan Sucker Rod Pump (3-phase, 440 volt, 60 cycle).

 

Gambar Prime Mover

 

2.                  Gear Reducer

Gear reducer berfungsi sebagai penerus daya  dari Electric Motor dengan menurunkan  kecepatan  putar dan menaikkan momen atau torque.

Gambar Gear Reducer

 

3.                  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. CrankArm juga sebagai tempat dari kedudukan counter weight dan kedua sisinya mempunyai gerigi yang digunakan sebagai tempat jalannya tool  yang  akan memposisikan counter weight

Gambar Crank Arm

Dimana tiga angka dari depan( C 228 – 185 - 144 ) singkatan dari 228 X 1000 lbs/ inch, termasuk Sucker Rod Pump M 912 – 305 - 192 ,tiga angka ditengah C 228 – 185

– 144 singkatan dari 185 X 100 lbs/ inch, termasuk Sucker Rod Pump M 912 – 305 – 192 dan tiga angka dibelakang C 228 – 185 – 144 adalah maximum panjang langkah dalam satuan inch termsuk Sucker Rod Pump M 912 – 305 – 192

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.

Gambar Pitman

Table pompa Angguk

 

5.                  Walking Beam

Walking Beam sebagai tempat kedudukan dari Equalizer bearing ( tail bearing ) dan juga sebagai kedudukan dari saddle bearing ( center bearing) dan juga sebagai tumpuan dari walking beam pada salah satu ujungnya 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.

 

Gambar Walking Beam

6.      Horse Head

Horse-head ditempatkan diujung walking beam dengan bentuk 1/8 lingkaran agar gerakan 1/8 lingkaran tersebut menjadi gerakan naik turun ( reciprocating ) dimana  bridle dan carrier bar adalah bagian dari horse-head.

 

Gambar  Horse Head

7.      Wire line / briddle / hanger cable

Wire line merupakan kawat baja yang menghubungkan horse head dengan polished rod.

Polished rod diklem ujungnya dan tergantung diccrrier box. Briddle menjamin akan gerak Sucker Rod vertikal, sehingga tidak terjadi moment lengkung pada polished rod

Gambar Wire line

8.      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.

Gambar Carrier Bar

 

9.      Counter Weight

Pada crank balance Sucker Rod Pump, counter weight dipasang pada crank, sedangkan pada beam balance Sucker Rod Pump, counter wight dipasang pada ujung belakang walking beam. Counter weight berfungsi

 

Gambar : Counter Weight

 

Gambar Gambar : Counter Weight

Sebagai penyeimbang antara berat rod string,pompa / fluida dengan beban dari Gear Reducer dan Electric motor ( dilihat dari amper meter ) agar kerja dari Gear Reducer dan Electric Motor dapat secara optimal.

Apabila Counter Weigh digeser mendekati shaft dari gear box maka beban akan lebih ringan dan counter- weigh digeser keujung dari crank arm ( menjauh dari shaft gear box ) akan semakin berat diputar oleh Electric Motor.

Pada Counter Weight ada tertulis angka 6,8,12 maksudnya adalah singkatan dari beban 600 lbs,800,1200 lbs ( bukaka type red )

Pada Air Balance Sucker Rod Pump, tabung udara ( dariair compressor ) yang bertekanan berfungsi sebagai pengganti counter weight .

10.    Stuffing Box

Dipasang diatas kepala sumur (well head) berfungsi :

Sebagai pencegah atau menahan minyak agar minyak tidak ikut keluar bersama-sama dengan naik turunnya polished rod sehingga aliran dapat di atur ke flow line lewat Cross Tee tanpa tumpah (menyembur), juga berfungsi sebagai dudukan untuk polished rod dapat bergerak naik turun dengan bebas dan lurus

	Gambar Stuffing Box

11.    Brake (Rem)

Rem berfungsi untuk mengatur posisi horse head  kalau Sucker Rod Pump harus dimatikan untuk keperluan perbaikan pada well atau pada Sucker Rod Pump itu sendiri.

Gambar Brake (Rem)

Gambar Brake (Rem)

Komponen sub-surface facility (sucker rod pump) :

·         Working Barel

·         Plunger

·         Standing Valve dan Travelling Valve.

·         Sucker rod

·         Polished rod

·         Pump assembly

Sucker rod

 

Berfungsi untuk menghubungkan pump assembly dalam sumur dengan beam pumping unit melaluipolished rod di permukaan.

Standar API sucker rodadalah 5/8‖, 3/4‖, 7/8‖, 1‖ dan 1 1/8‖ dengan panjang 25’ sampai 30’. Sucker rod yang banyak digunakan adalah yang mempunyai ukuran 3/4, 7/8, dan 1‖

Pony rod Sucker rod yang panjangnya kurang dari 25 ’ digunakan untuk sambungan.

Panjang pony rod : 1 1/3, 2, 3, 4, 6, 8, 10,12 feet Biasanya dipasang di atas sucker rod.

 

Gambar. Typical API sucker rod

 

Grade/Klasifikasi Sucker Rod

Menurut klasifikasinya sucker rod dapat dibedakan atas 3 (tiga)

grade, yaitu grade C, K, dan D:

•           C   Stress Maximum = 25.000 psi

•           K   Stress Maximum = 30.000 psi

•           D   Stress Maximum = 35.000 psi

•           Stress = F/A

F          = beban, lb

A         = area, in2

 

Stress = beban Sucker Rod + Cairan

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.

Polished rod

•         Polished rodmempunyai ukuran yanglebih besar dari sucker rod dan mempunyai permukaan yang halus dan licin. Polished rod dipasang di bagian atas dari sucker rod string yang akan bergerak di dalam stuffing box.

•         Standar diameter dari polished rod adalah 1⅛‖, 1¼‖, dan 1½‖ dengan panjang 22’dan 30’/joint. Polished rod yang banyak dipakai adalah yang berukuran 1¼‖dan 1½‖.

Pada saat bekerja, polished rod selalu bergerak keluar masuk melalui stuffing box dimana proses pengausan karet  stuffing  box sudah dimulai. Setiap kebocoran akan menyebabkan pencemaran di sekitar sumur. Oleh sebab itu untuk mengganti karet stuffing box, pumper harus mengetahui ukuran  outside  dan inside diameter karet stuffing box yang akan diganti sesuai dengan ukuran polished rod yang digunakan.

Pump assembly

Komponen pump assembly:

1.    Seating nipple, bagian paling bawah dari pompa sebagai tempat duduknya standing valve

2.      Standing valve assembly, terdiri dari:

*      Ball valve

*      Valve seat (hold down)

*      Body

*      Fishing neck

3.      Traveling valve assembly, terdiri dari:

•         Ball valve

•         Plunger

•         Valve rod

•         Puller

4.    Pump barrel, tempat menampung fluida sebelum masuk ke dalam rangkaian pipa

 

1.3.     Type Sucker Road Pump

Dilihat kepada bentuk pompanya, maka Sucker Rod Pump atau Beam Type Pumping Unit dapat dibedakan atas dua macam:

1.      Tubing Pump

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.

 

Gambar Tubing Pump

 

2.      Insert Pump.

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.

 

 

 

Gambar 15 Insert Pump

Jumlah liquid yang bisa diangkat dengan sucker rod pump ditentukan oleh: 

1.      Diameter pompa (pump size)

2.      Panjang langkah pemompaan (stroke length)

3.      Kecepatan langkan pemompaan (stroke per minute)

4.      Kedalaman pompa dipasang dalam lobang sumur (pump set)

  Sumber : Teknik Produksi Migas, Semester 3, Kementerian & Kebudayaan RI