Teknik Produksi : Natural Flow (Sembur Alam)

Sembur alam adalah salah satu metode pengangkatan minyak ke permukaan dengan menggunakan tenaga atau tekanan yang berasal dari reservoir/formasi dimana sumur berada.

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 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-faktor yang telah disebutkan tadi, faktor berikut ini dapat juga merupakan faktor yang mempengaruhi perencanaan peralatan produksi seperti :

• Fleksibilitas untuk sistem produksi di masa yang akan datang (artificial lift).
• Jenis material untuk kondisi-kondisi khusus (korosi, dsb).
• Faktor kemudahan pemasangan dan penanganan serta keamanan kerja.

Penampang sumur, via yasekhamefstp.wordpress.com

2. Peralatan Sumur Sembur Alam
Peralatan dari sumur sembur alam pada dasarnya dapat dibagi menjadi dua komponen besar, yaitu peralatan di atas permukaan dan di bawah permukaan.

2.1. Peralatan di Atas Permukaan
Peralatan yang terletak di atas permukaan untuk sumur sembur alam terdiri dari wellhead dan silang sembur.

A. Wellhead
Adalah peralatan yang digunakan untuk mengontrol sumur dipermukaan. Wellhead tersusun dari dua rangkaian didalamnya, yaitu casing head dan tubing head. 
 

Wellhead, via croftsystems.net

• Casing head. Merupakan fitting (sambungan tempat menggantungkan casing dan mencegah terjadinya kebocoran). Di antara casing string pada casing head terdapat seal untuk menahan aliran fluida keluar. Pada casing terdapat pula gas-outlet yang berfungsi untuk :

• Meredusir tekanan gas yang mungkin timbul di antara casing string.
• Mengalirkan fluida di annulus (produksi).
• Tubing head, adalah bagian dari wellhead untuk menyokong rangkaian tubing yang berada di bawahnya dan untuk menutup ruangan yang terdapat diantara casing dan tubing, sehingga aliran fluida dapat keluar melalui tubing. Alat ini terletak di bawah X-mastree dan berfungsi untuk menggantungkan tubing dan menghubungkan tubing dengan sistem kerangan (X-mastree). Fungsi utama dari tubing head, adalah :
• Sebagai penyokong rangkaian tubing.
• Menutup ruang antara casing-tubing pada waktu pemasangan X-mastree atau perbaikan kerangan/valve.
• Fluida yang mengalir dapat dikontrol dengan adanya connection di atasnya.

B. Silang Sembur (X-mastree).
Alat ini merupakan susunan kerangan (valve) yang dipasang diatas tubing head, berfungsi sebagai pengaman dan pengatur aliran produksi di permukaan yang dicirikan oleh jumlah sayap/lengan (wing) dimana choke atau bean atau jepitan berada. Peralatan ini terbuat dari bahan besi baja yang berkualitas tinggi, sehingga selain dapat menahan tekanan tinggi dari sumur juga dapat menahan reaksi dari air formasi yang bersifat korosif yang mengalir bersama-sama dengan minyak atau dapat menahan pengikisan pasir yang terbawa ke permukaan. Peralatan pada X-mastree terdiri dari : 

X-mastree, (sumber tertera)

1. Manometer tekanan dan temperatur, ditempatkan pada tubing line dan casing line, adalah peralatan yang digunakan untuk mengukur besarnya tekanan pada casing (Pc) dan tekanan pada tubing (Pt)   
2. Master valve/gate, berfungsi untuk membuka atau menutup sumur, jumlahnya satu atau tergantung pada kapasitas dan tekanan kerja sumur. Untuk sumur-sumur yang bertekanan tinggi, disamping master gate dipasang pula valve lain yang terletak di bawah master gate.
3. Wing valve/gate, terletak di wing/lengan dan jumlahnya tergantung kapasitas dan tekanan kerja sumur yang berfungsi untuk mengarahkan aliran produksi sumur.
4. 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 diamater tertentu, sehingga pengaturan aliran tergantung pada diameter orificenya. terbuat dari bahan besi baja pejal dimana pada bagian dalam terdapat lubang kecil berbentuk silinder sebagai tempat untuk mengalir minyak dan gas menuju separator. Besar perbedaan tekanan aliran fluida sebelum dan sesudah melewati choke pada dasarnya tergantung dari diameter choke yang digunakan.
• Adjustable choke : choke ini lebih fleksibel karena diameter orifice dapat diatur sesuai posisi needle terhadap seat sehingga pengaturan alirannya pun fleksibel sesuai keperluan (tekanan dan laju aliran), diameternya dapat disetel sesuai dengan kebutuhan, dengan jalan memutar handwheel yang terdapat di atasnya, tanpa harus melepas untuk menggantinya. Pemasangan jenis choke ini dimaksudkan untuk mencegah terjadinya penggantian choke yang terlalu sering, terutama pada sumur-sumur yang menggunakan christmas tree singgle wings.
5. 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.

2.2. Peralatan di Bawah Permukaan
Peralatan di bawah permukaan sumur sembur alam meliputi sekumpulan peralatan di dalam sumur yang terdiri dari tubing, packer, nipple, sliding sleeve door, bottom hole choke, blast joint dan flow coupling.

a. Tubing
Merupakan pipa vertikal di dalam sumur yang berfungsi untuk mengalirkan fluida reservoir dari dasar sumur ke permukaan. atau mengalirkan fluida injeksi ke dalam sumur. Disamping itu, tubing dapat pula digunakan dalam pekerjaan swabb, squeeze cementing, sirkulasi pembersihan sumur dan mengalirkan fluida serta material peretak hidraulis dan pengasaman.
Di dalam sumur, tubing digantungkan pada tubing hanger dan biasanya ditempatkan beberapa feet di atas zona perforasi. Diameter tubing berkisar antara 2 inci sampai 4,50 inci dengan panjang setiap single berkisar antara 6 – 9,50 meter.
Baik 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 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, P berarti high strength.
Untuk jenis sambungan, baik tubing maupun coupling dibagi atas External Upset End (EUE), Non External Upset End (NUE) dan Integral Joint. Sedangkan bentuk ulir dikenal dengan API round threads dan butterss threads. 

b. Packer
Berfungsi untuk menyekat annulus antara casing dan tubing serta memberikan draw-down yang lebih besar. Fungsi pokok dari packer adalah memisahkan atau mengisolasi annulus tubing-casing dan membantu efisiensi produksi. 

c. Nipple
Merupakan alat yang berfungsi untuk menempatkan alat-alat kontrol aliran di dalam tubing. Terdapat dua jenis nipple, yaitu leading dan no-go nipple yang mempunyai diameter dalam sedikit lebih kecil 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.

d. Sliding sleeve door
Digunakan untuk memproduksi hidrokarbon dari beberapa zona produktif dengan menggunakan single tubing string. Dengan adanya alat ini dimungkinkan ada hubungan antara annulus dengan tubing.

e. Bottom hole choke
Disamping choke yang dipasang di permukaan, kadang-kadang juga dibutuhkan choke yang dipasang di dalam sumur. Pemasangan bottom hole choke ini diantaranya dimaksudkan untuk :

• Mendapatkan koefisien pemakaian tenaga ekspansi gas yang lebih tinggi.
• Memperpanjang umur sumur sembur alam dengan jalan membebaskan gas yang berasal dari larutan minyak untuk memperingan kolom minyak dan menambah besar kecepatan alir di dalam tubing.
• Mengurangi atau mencegah pembekuan (freezing) pada alat-alat kontrol di atas permukaan dengan jalan memasang choke pada ujung bawah tubing.
• Mencegah atau mengurangi air yang masuk ke dalam sumur dengan jalan menjaga tekanan dasar sumur tetap konstan.
• Mencegah terjadinya endapan hydrate, karbonat dan parafin yang mengalir bersama-sama dengan fluida dari formasi ke permukaan.

f. Blast joint
Merupakan sambungan pada tubing yang memiliki dinding tebal, dipasang tepat di depan formasi produktif (berhadapan dengan lubang perforasi) untuk menahan semburan aliran fluida formasi.

g. Flow coupling
Alat ini memiliki bentuk sama dengan blast joint, pemasangnnya terletak di atas dan di bawah nipple dan berfungsi untuk menahan turbulensi fluida akibat adanya kontrol aliran yang dipasang pada nipple.