Teknik Produksi : "Artificial Lift", Metode Pengangkatan Buatan (III) ESP

Setelah membahas metode pengangkatan minyak dengan pompa angguk dan gas lift, berikut ini kita akan membahas metode pengangkatan minyak dengan pompa sentrifugal. Pompa centrifugal adalah pompa bertingkat banyak yang porosnya dihubungkan langsung dengan motor penggerak. Motor penggerak ini menggunakan tenaga listrik yang di supplai dari permukaan dengan kabel dan sumbernya dari power plant lapangan.

Salah satu jenis pompa sentrifugal yang digunakan untuk meningkatkan produksi di lapangan minyak dan gas adalah ESP (electric submersible pump) atau pompa benam elektrik. ESP yang digunakan pada proses pengangkatan minyak bumi dari perut bumi termasuk teknologi yang paling canggih dan efisien hingga saat ini. Namun disisi lain teknologi ini juga tidak murah. Karena selain desain konstruksi pompa dan motor listrik yang khusus, diperlukan juga teknologi kabel listrik yang harus tahan korosi, serta tahan terhadap tekanan dan temperatur tinggi.

1. Komponen Utama ESP

Unit peralatan centrifugal atau electric submergible centrifugal pump terdiri dari beberapa komponen utama :

1. Swicthboard, alat ini berfungsi sebagai kontrol dipermukaan guna melindungi peralatan-peralatan bawah permukaan. Alat ini merupakan gabungan dari starter, upperload dan underload Protection dan Recorder Instrument (alat pencatat) yang bekerja secara otomatis jika terjadi penyimpangan.
2. Junction box, adalah tempat (kotak) yang terletak diantara swicthboard dan well head. Fungsinya untuk menghubungkan kabel swicthboard dengan kabel dari well head.
3. Transformer, alat ini digunakan untuk mengubah tegangan (voltage) sumber arus (generator) menjadi tegangan yang sesuai dengan operating voltage motor di bawah permukaan.
4. Tubing Head, pada pompa centrifugal agak berbeda dengan tubing head biasanya. Perbedaanya terutama terletak adanya kabel yang melalui tubing head.
5. Drum, dipakai sebagai tempat menggulung kabel apabila pompa sedang dicabut.

Skema ESP, via artikel-teknologi.com

2. Peralatan di Bawah Permukaan
Peralatan di bawah permukaan dari pompa centrifugal terdiri dari motor listrik sebagai unit penggerak protector, gas separator, pompa centrifugal multistage dan kabel listrik.
Dalam kondisi kerja, unit bawah permukaan ditenggelamkan dalam fluida dengan disambung tubing yang kemudian digantungkan pada well head serta dilengkapi pula dengan peralatan-peralatan sebagai pelengkap antara lain : transformer, checkvalve, bleeder valve, klem kabel serta peralatan-peralatan service pada saat pemasangan pompa centrifugal, reel of cable, shock absorber.

1. Motor Listrik, motor listrik penggerak pompa adalah 3 fasa, motor listrik ini dimasukkan ke dalam rumah motor yang diisi dengan minyak motor untuk pendingin dan merupakan isolasi motor terhadap fluida sumur.
2. Protector, dipasang di bawah pompa, fungsinya antara lain :
• Menyimpan minyak motor dan minyak pompa
• Mengijinkan terhadap pengembangan pengurutan minyak motor dan minyak pelumas motor
• Mencegah fluida sumur ke dalam motor atau ke rumah motor
• Untuk keseimbangan tekanan dalam motor dengan tekanan luar yaitu tekanan fluida sumur pada kedalaman penenggelaman.
3. Pompa, jenis pompanya merupakan pompa multistage dengan masing stage terdiri dari satu impeller dan satu diffuser yang dimasukan dalam rumah, pada impeller terdapat sudu-sudu atau blades yang akan mengalirkan fluida produksi.
4. Gas Separator, untuk sumur yang gas oil ratio (GOR) tinggi, gas separator dapat disambungkan pada pompa guna memperbaiki effesiensi pompa. Gas separator ini sekaligus berfungsi sebagai intake pompa (tempat masuknya fluida kedalam pompa) dan karena perbedaan density gas dan minyak maka gas akan terpisah dari minyak. Fungsi nya adalah memisahkan gas dari fluida produksi agar tidak ikut masuk kedalam ESP-pump, karena gas akan mempercepat rusaknya ESP-pump. Mekanismenya yaitu dipasang di atas Down Hole motor. Fluida yang masuk kedalam rangkaian tubing dipisahkan telebah dahulu saat melewati gas separator, gas terpisah dan keluar melaui annulus.
5. Kabel, tenaga listrik dari permukaan dialirkan ke motor melalui kabel, yang terdiri dari tiga kabel tembaga yang di isolasi satu sama lain. Kabel diklem dengan tubing pada interval jarak tertentu sampai ke tubinghead.
6. Check Valve, terletak satu joint di atas pompa, berfungsi sebagai :
• Bila pompa berhenti bekerja (shut down), menahan fluida agar tidak keluar dari tubing (turun ke pompa lagi) dan menahan partikel-partikel pada agar tidak mengendap dalam pompa.
• Menjaga tubing tetap penuh dengan fluida pada saat pompa berhenti.
7. Bladeer Valve, di pasang satu joint tubing di atas check valve, berfungsi untuk mengijinkan aliran fluida keluar pada waktu dilaksanakan pencabutan pompa centrifugal.

ESP Gas Separator, via www.crisoil.com

3. Prinsip Kerja Centrifugal
Prinsip kerjanya adalah berdasarkan pada prinsip kerja pompa centrifugal dengan sumbu putarnya tegak lurus. Pompa centrifugal adalah motor hidraulis yang menghasilkan tenaga hidraulis dengan jalan memutar cairan yang melalui impeller pompa. Cairan masuk ke dalam impeller pompa menuruti poros pompa dikumpulkan dalam rumah pompa atau diffuser kemudian dikeluarkan keluar oleh impeller, tenaga mekanis motor diubah menjadi tenaga hidraulis. Impeller terdiri dari dua piringan yang di dalamnya terdapat sudu, pada saat impeller diputar dengan kecepatan sudut W cairan dalam impeller di lemparkan keluar dengan tenaga potensial dan kinetik tertentu cairan yang tertampung dalam rumah pompa kemudian dialirkan melalui pipa keluar (diffuser), di mana sebagian tenaga kinetis diubah menjadi tenaga potensial berupa tekanan, karena cairan dilemparkan keluar maka terjadi proses pengisapan.

Sumber-sumber lain, dari :

Laporan Resmi Praktikum Peragaan Peralatan Produksi

http://artikel-teknologi.com/electrical-submersible-pump-pompa-pada-pengeboran-minyak-bumi/