Teknik Produksi : Fasilitas Produksi Lepas Pantai

Anjungan produksi lepas pantai mempunyai fungsi yang dapat ditinjau dari kegunaannya dapat dikelompokkan sebagai tempat produksi (Production Platform), sebagai tempat pemisah fluida produksi (Satellite) dan sebagai tempat penimbun (Storage), bahkan sebagai tempat tinggal atau hunian para pekerja atau merupakan gabungan dari fungsi-fungsi diatas. Ditinjau dari sistem produksinya, anjungan lepas pantai dapat dibagi menjadi dua macam, yaitu :

• Sistem produksi konvensional (Conventional Production System), dimana semua peralatan produksi diletakkan pada anjungan diatas permukaan laut maupun pada dek anjungan.
• Sistem produksi bawah permukaan (Subsea Production Sharing), dimana peralatan produksi khususnya well-head, x-mas tree, manifold, header dan storage diletakkan didasar laut. Sedangkan sistem kontrol operasi dilakukan secara otomatis dengan remote control, tetapi pemisahan fluida (processing) tetap dilakukan pada satellite platform.

1. Tipe Anjungan Produksi
Ada beberapa tipe anjungan produksi yang umum digunakan, antara lain :

• Template Platform
• Concrete Gravity Platform
• Guyed Tower Platform
• Tension Leg Platform
• Drill Trough Platform

a. Template Platform
Jenis platform ini sering disebut dengan Conventional Platform, karena merupakan anjungan produksi generasi pertama (1974) yang dipasang pada kedalaman 200 ft dilepas pantai Lousiana. Dan pada tahun 1978 telah dipasang pada kedalaman laut 1000 ft.

Pada dasarnya anjungan ini terdiri dari struktur pipa baja yang besar (Jacket) dan ruang Deck. Melalui kaki anjungan, jacket diikatkan pada tiang pancang dasar laut yang berfungsi sebagai penyangga anjungan, sedangkan ruang deck berfungsi untuk menyokong kegiatan operasional dan beban lainnya.

Tipe template ini cocok digunakan pada kedalaman laut antara 200 hingga 300 meter. Sedangkan untuk kedalaman yang lebih dalam, tipe ini kurang praktis karena memerlukan tiang penyangga dengan ukuran besar dan juga panjang yang memadai.

Instalasi template platform ada dua macam yaitu : instalasi terapung (Self Floating Installation) dan instalasi barge launching (Barge Launching Installation).

• Self Floating Installation, cara pemasangan instalasi ini adalah dengan jalan mengapungkan Floater yang dapat dilepas atau terapung sendiri karena efek buoyancy, kemudian ditarik menuju lokasi yang telah ditentukan dan struktur anjungan diturunkan vertikal kedasar laut dengan cara mengisi Flooding Chamber Pipe.
• Barge Launching Installation, saat keluar dari pabrik maka struktur anjungan ditempatkan pada kapal tongkang selanjutnya barge ditarik menuju lokasi dan diturunkan dengan cara Ballasting kemudian diluncurkan kelaut dan ditegakkan dengan menggunakan Barge Derrick agar dapat berdiri tegak pada koordinat yang telah ditentukan.

b. Concrete Gravity Platform
Platform ini terikat kedalam dasar laut karena berat konstruksinya sendiri yang terbuat dari beton bertulang. Pertimbangan penting dalam penempatan anjungan jenis ini adalah lokasi dasar laut harus stabil dan tahan terhadap penembusan tiang pancang sehingga didapatkan stabilitas struktur yang baik. Berdasarkan alasan ini concrete platform tidak dapat dioperasikan pada semua lokasi. Karena kondisi strukturnya, maka fasilitas produksi lengkap dimana dapat ditempatkan diatasnya dan dapat dipasang langsung sejak dari pabrik. Disamping itu dapat pula dilengkapi dengan penimbun yang tidak perlu dipancang. 

Concrete Gravity Platform, via Sir-Robert-McAlpine.com

c. Guyed Tower Platform
Merupakan platform dengan struktur baja yang diletakkan diatas Spud Can didasar laut. Karena anjungan ini dapat bergerak diatas spud can, maka untuk menjaga agar hanya dapat bergerak pada batas-batas tertentu, anjungan ini diikat secara simetris dengan kabel-kabel (Guy-lines) yang diklem pada dek dengan menggunakan sepasang Wedge Type Lucker Clamps. 

Guyed Tower Platform, via Indonesianship.com

d. Tension Leg Platform
Merupakan anjungan produksi yang dibuat dari baja atau beton bertulang yang relatif ringan sehingga dapat terapung dipermukaan laut dan diikat dengan guy-lines ke struktur pondasi yang ditancapkan didasar laut. Karena anjungan ini terapung maka kabel-kabel pengikat harus selalu dalam keadaan tegang (Tension), sehingga posisi anjungan dalam keadaan cukup stabil pada kondisi operasi. 

Tension Leg Platform, via rigzone.com

e. Drill Through Leg (DTL) Platform
Dirancang dengan empat kaki baja, dimana terdapat dua pipa vertikal dengan diameter besar dan dua lainnya lebih kecil dan dipasang miring. Pemboran dilakukan diatas kaki vertikal dengan kedalaman antara 145-264 ft untuk tipe Mudslide DTL dan 71 ft untuk Conventional DTL. Keuntungan platform ini adalah cukup stabil, baik terhadap pengaruh dari luar maupun akibat beratnya sendiri dan harganya juga yang relatif murah.

2. Fasilitas Tranportasi Produksi Lepas Pantai
Pengiriman fluida produksi dari satu platform menuju platform yang lain maupun dari platform produksi ke satellite dan dari satellite ke storage serta dari storage ke mooring atau ke terminal dilakukan melalui sistem pemipaan dengan diameter pipa antara 8 sampai 18 inch yang diletakkan pada dasar laut. Terdapat beberapa metode pemasangan pipa didasar laut, antara lain :

1. Bottom Pull Method.  
• Pada metoda ini seluruh bagian pipa disandarkan pada dasar laut. Pipa ini dirancang untuk mengalirkan fluida produksi dari terminal darat, maka sebagian pipa berada di darat dan selebihnya berada di dasar laut dan pada bagian akhirnya mengembang untuk sampai ke platform atau tanker, metode ini sering digunakan pada pipa dasar laut dari terminal ke Single Bouy Mooring (SBM) seperti di Balongan, Cirebon.
2. Station Method.  
• Pada bagian ini pipa disambung dengan cara dilas di darat, kemudian ditarik dengan dengan pontoon kedalam laut. Sebagian besar dari pipa melayang dilaut dan untuk menempatkan posisinya maka diberi pelampung (Floating) sehingga mudah diketahui keberadaannya.
3. Relled Pipe Method. 
•  Pada metode ini pipa yang sangat panjang digulungkan pada Rell Barge dengan diameter gulungan yang sangat besar yang selanjutnya akan dilepaskan didasar laut ketika barge bergerak menuju tempat tujuan. Umumnya jenis pipa yang digunakan adalah pipa elastis (spiral) atau pipa plastik yang dibalut dengan asbes atau karet.
4. Lay Barge Method.  
• Pada pemasangan dengan metode ini sambungan-sambungan pipa dilas di barge dan pelaksanaan pemasangan di atas barge.

Single Bouy Mooring, via www.dorsea.my

2.1. Sistem Gathering Lepas Pantai
Jaringan pipa transportasi untuk mengalirkan fluida produksi baik dari anjungan produksi menuju satelit, dari satelit ke storage maupun dari storage ke mooring atau terminal dilakukan melalui sistem jaringan pipa dasar laut. Dari anjungan proses/CPA fluida produksi dikirim dengan pipa dasar laut yang berukuran lebih besar, dengan jenis pipa tertentu seperti Plastik Lined Steel Pipe, dengan jenis pipa baja aluminium menuju terminal yang berada di darat atau ke storage vessel di laut. Dari sinilah fluida yang telah dipisahkan kemudian dikapalkan (Loading) melalui Single Bouy Mooring (SBM).

2.2. Stasiun Pompa Pada Anjungan
Unit stasiun pompa dianjungan tidak jauh berbeda dengan stasiun pompa di darat yaitu menggunakan pompa tekan jenis Piston Duplex Double Acting atau Triplex Single Acting ataupun pompa sentrifugal tergantung pada besarnya tekanan yang diperlukan. Stasiun pompa ini biasanya ditempatkan pada rantai dasar anjungan (Cellar Deck) dari anjungan proses, untuk mengirimkan fluida menuju storage atau terminal didarat.

3. Fasilitas Pemisahan Lepas Pantai
Merupakan anjungan dengan fasilitas pemisahan yang berada didekat anjungan produksi, biasanya anjungan ini dirangkaikan dengan salah satu anjungan produksi yang berfungsi sebagai suatu stasiun operasi produksi (satelite).

3.1. Peralatan Pada Satellite
Peralatan baik yang berada pada cellar deck, main deck, maupun pada top deck terdiri dari :

• Separator Produksi
• Scrubber Gas
• Oil Skimmer
• Chemical Electric
• Free Water Knock Out (FWKO)
• Surge Tank
• Pig Launcher dan Pig Receiver, tempat menerima dan mengirimkan pig (pembersih flowline)
• Compressor
• Stasiun Pompa
• Power Crane
• Safety Control System
• Hydrant, unit pemadan kebakaran dan alat keselamatan lainnya
• Safety Calsuls
• Main and Safety Engine/Turbine

3.2. Central Procesing Area (CPA)
CPA merupakan unit pemroses untuk suatu lapangan yang besar berfungsi untuk memproses fluida produksi dari beberapa lapangan disekitarnya, selain terdapat unit pemroses fluida (pemisah minyak, air dan gas) juga dilengkapi dengan unit pemroses gas, sehingga gas yang dikirim ke LPG plant untuk diproses lebih lanjut menjadi Liquid Petroleum Gas.
Unit peralatan CPA terdiri dari beberapa perangkat peralatan pemisah dan perangkat peralatan penunjang operasi lainnya yang secara garis besar terdiri dari beberapa peralatan, yaitu :

• Separator Produksi
• Scrubber Gas
• Free Water Knock Out Tank
• Manifold
• Flowline, pipeline penghubung dan penyalur valve
• Compressor, baik low compressor maupun high compressor
• Glycol Tower Absorber, untuk mengeringkan gas
• Glycol Rake Generation, untuk pemanasan glycol
• Stasiun Pompa
• Pig Launcher dan Pig Receiver
• Metering System
• Control Room, ruang pengontrol operasi kerja yang dilengkapi dengan panel-panel kontrol
• Unit Pemadam Kebakaran
• Unit Pengangkut Barang
• Unit Pemukiman Kerja
• Panel Safety System dan perangkat peralatan keselamatan kerja

3.3. Anjungan Kompresor
Anjungan kompresor ini merupakan unit pemroses gas setelah gas dipisahkan dari fluida produksi dianjungan proses. Pada anjungan ini gas mengalami pemampatan dan pengeringan sebelum dikirim ke LPG plant, untuk diproses lebih lanjut menjadi LPG. Perangkat peralatan pada anjungan kompresor ini, baik pada main deck ataupun pada cellar deck, terdiri dari :

• Compressor, untuk memberikan tekanan pada gas supaya dapat dimampatkan
• Glycol Tower Absorber, untuk mengeringkan gas
• Pig Launcher dan Pig Receiver
• Pipa-pipa, Flowline, Orifice Meter, Valve
• Generator Engine
• Sum Tank, Flare, Pump
• Control Room, Scrubber Gas
• Panel Safety System
• Unit Pengangkut Barang
• Unit Pemadam Kebakaran

Untuk suatu lapangan produksi lepas pantai yang sudah dilengkapi dengan central processing area (CPA), maka anjungan proses dan anjungan kompresor tidak diperlukan lagi.

4. Fasilitas Penampungan Lepas Pantai
Fasilitas penampungan migas untuk lapangan produksi lepas pantai dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu :

• Menampung hasil produksi migas lepas pantai tersebut pada suatu terminal penampungan didarat.
• Menampung hasil produksi migas lepas pantai tersebut pada fasilitas penampungan dilaut seperti tanker, storage vessel dan storage tank terapung atau pada tangki-tangki yang dipasang pada kaki-kaki anjungan produksi.

4.1. Terminal Loading Area (TLA)
Merupakan suatu unit penampungan fluida produksi yang terdiri dari beberapa tangki pengumpul (storage tank) dan dilengkapi juga dengan fasilitas pengapalan seperti Loading Pump, metering system, manifold dan lain-lain.
Seperti halnya terminal yang menampung produksi fluida produksi dari lapangan darat, untuk terminal loading area yang menampung fluida produksi dari lapangan lepas pantai juga dilengkapi dengan beberapa peralatan utama, antara lain :

• Storage Tank
• Pig Launcher dan Pig Receiver
• Booster Meter
• Loading Pump
• Manifold
• Surge Tank
• Sum Tank
• Drainage Sum Tank
• Free Water Knock Out Tank
• Control Room
• Unit Pemadam Kebakaran
• Pipeline, Sealine dan Metering System
• Single Buoy Mooring (SBM) System

4.2. Pengapalan (Loading)
Yang dimaksud dengan pengapalan (loading) adalah pengapalan minyak dari storage tank dengan pipa dasar laut menuju tanker. Minyak dari storage tank dialirkan ke manifold, pembukaan valve disesuaikan dengan minyak yang akan diloading dari tanki yang dikehendaki. Selanjutnya minyak dipompa oleh booster pump dan jika diperlukan minyak tersebut dipanaskan terlebih dahulu supaya jangan membeku dengan heater atau cara lain. Kemudian dialirkan ke metering system terus ke loading pump, manifold, sealine, single buoy mooring (SBM) system, masuk ke dalam tanker.

Teknik Produksi : Gathering System dan Block Station

Peralatan produksi berdasarkan sistem pengumpul atau gathering system dan block station merupakan pola atau sistem jaringan alat transportasi, fasilitas peralatan pemisah fluida produksi dan fasilitas peralatan penampung fluida hasil pemisahan.

Berdasarkan pada jumlah, tata letak sumur dan letak tangki pengumpul serta kondisi laju produksi sumur, gathering system dapat dibedakan atas Radial Gathering System dan Axial Gathering System.

Pada radial gathering system, semua flowline menuju header dan langsung berhubungan dengan fasilitas pemisah. Sedangkan pada axial gathering system, beberapa kelompok sumur mempunyai satu header yang kemudian dari tiap-tiap header akan dialirkan menuju pemisah-pemisah Trunk Line (jenis flowline yang mempunyai diameter relatif lebih besar dari flowline biasa, yang berfungsi untuk menyatukan aliran dengan volume besar).

1. Peralatan Transportasi
Merupakan komponen dari gathering system untuk mengalirkan fluida (minyak, air dan gas bumi) dari well-head/x-mas tree menuju peralatan pemisah termasuk perlengkapan keamanan, manometer dan lain-lain.

1.1. Flowline
Flowline berfungsi sebagai pipa tempat mengalirnya fluida sumur dari satu atau beberapa sumur menuju stasiun pengumpul selanjutnya. Mekanisme pekerjaannya adalah fluida produksi dialirkan melalui pipa dengan berbagai macam dan fungsi, dengan tujuan akhir adalah stasiun pengumpul minyak, gas dan air. Di lapangan, penempatan flowline tidak selalu terletak pada bidang datar tetapi disesuaikan dengan topografi daerah walaupun tetap diusahakan agar menempati posisi horizontal. Untuk industri migas, flowline dapat dibedakan berdasarkan :

• Fluida yang dialirkan : Seperti minyak, gas atau uap
• Material pipa stell pipe : Non metallic, plastic, wood
• Tekanan kerja : Pipa bertekanan tinggi, sedang, rendah
• Fungsinya : Sebagai pipa lateral, gathering, pipa utama
• Penggunaannya : Surface pipa, sub-surface pipe

1.2. Manifold
Merupakan akhir/pertemuan flowline yang berasal dari beberapa sumur terdiri dari rangkaian susunan katup yang berfungsi untuk :

• Mengendalikan aliran fluida produksi dari tiap sumur yang ada (satu manifold mampu menampung hingga 20 sumur)
• Memisahkan aliran dari berbagai grade yang ada
• Mengisolasi suatu bagian dari sistem jaringan flowline guna melakukan perawatan atau perbaikan
• Memisahkan setiap sistem tangki penampung dengan mainlines (jaringan utama)
• Membagi mainlines menjadi beberapa segmen (bagian)
• Mengarahkan/membelokkan aliran fluida produksi dari setiap sumur menuju testline atau mainheader
• Mencegah terjadinya tekanan dari separator menuju lubang sumur

1.3. Header
Merupakan pipa berukuran lebih besar dari flowline yang berfungsi untuk menyatukan fluida produksi dari beberapa sumber produksi (setelah melalui manifold) dan mengalirkannya kefasilitas pemisah. Terdapat dua macam header yaitu : Test-header dan Main-header dengan arah header dapat berupa vertikal, horizontal dapat pula menyudut (Deviated-header).



2. Fasilitas Peralatan Pemisah
2.1. Separator
Separator adalah tabung bertekanan yang digunakan untuk memisahkan fluida produksi menjadi air, minyak dan gas (tiga fasa) atau cairan/liquid dan gas (dua fasa) dimana pemisahannya dapat dilakukan dengan beberapa cara, yaitu :

• Prinsip penurunan tekanan
• Gravity setling
• Turbulensi aliran atau perubahan arah aliran
• Pemecahan atau tumbukan fluida

Untuk mendapatkan efisiensi dan kerja yang stabil dengan kondisi yang bervariasi, gas-liquid separator harus mempunyai komponen pemisah sebagai berikut :

• Bagian pemisah pertama, berfungsi untuk memisahkan cairan dari aliran fluida yang masuk dengan cepat berupa tetes minyak dengan ukuran besar
• Bagian pengumpul cairan, berfungsi untuk memisahkan tetes cairan kecil dengan prinsip gravity settling
• Bagian pemisah kedua, berfungsi untuk memisahkan tetes cairan kecil dengan prinsip gravity settling
• Mist Extractor, berfungsi untuk memisahkan tetes cairan berukuran sangat kecil (kabut)
• Peralatan kontrol, berfungsi untuk mengontrol kerja separator terutama pada kondisi over-pressure

Didalam block station, disamping terdapat separator pemisah gabungan terdapat juga separator uji (Testing Separator) yang berfungsi untuk melakukan pengujian produksi suatu sumur dan dari separator uji ini laju produksi sumur (Qo, Qw dan Qg) bisa didapat dimana Qo dan Qw diperoleh dari Barrel Meter sedangkan Qg diperoleh dari pencatatan Orifice Flow Meter (Orifice Plate) ataupun dari alat pencatat aliran gas lainnya. Disamping itu jika ditinjau dari tekanan kerja, separator dapat dibagi tiga, yaitu separator tekanan tinggi, tekanan sedang dan tekanan rendah.

A. Jenis Separator
Dalam industri perminyakan dikenal beberapa jenis separator berdasarkan bentuk dan posisinya serta berdasarkan fungsinya. 

Jenis Separator

1. Jenis separator berdasarkan bentuk dan posisinya dibedakan menjadi separator tegak, separator datar, dan separator bulat.
1. Separator tegak (Vertical Separator). Biasanya digunakan untuk memisahkan fluida produksi yang mempunyai GLR rendah dan atau kadar padatan tinggi. Separator ini mudah dibersihkan serta mempunyai kapasitas cairan dan gas yang besar.
2. Separator datar (Horizontal Separator). Sangat baik untuk memisahkan fluida produksi yang mempunyai GLR (gas liquid ratio) tinggi dan cairan berbusa. Separator ini dibedakan menjadi dua jenis, yaitu Single Tube Horizontal Separator dan Double Tube Horizontal Separator. Karena bentuknya yang memanjang, separator ini banyak memakan tempat dan sulit dibersihkan, namun demikian kebanyakan fasilitas pemisahan dilepas pantai menggunakan separator ini dan untuk fluida produksi yang banyak mengandung pasir, separator ini tidak menguntungkan.
3. Separator bulat (Spherical Separator). Separator ini berfungsi sebagai alat untuk memisahkan fluida produksi yang mempunyai GLR yang kecil-sedang. Separator jenis ini mempunyai kapasitas gas dan surge terbatas sehingga umumnya digunakan untuk memisahkan fluida produksi dengan GLR kecil sampai sedang namun separator ini dapat bekerja pada tekanan tinggi. Terdapat dua tipe separator bulat, yaitu tipe untuk pemisahan dua fasa dan tipe untuk pemisahan tiga fasa.
2. Jenis separator berdasarkan fungsinya, dapat dibedakan atas Gas-Scrubber, Knock-Out, Flash-Chamber, Expansion Vessel, dan Chemical Electric.
1. Gas Scrubber. Jenis ini dirancang untuk memisahkan butiran cairan yang masih terikut dengan gas hasil pemisahan tingkat pertama, karenanya alat ini ditempatkan setelah separator ataupun sebelum Dehydrator, Extraction Plant maupun kompressor untuk mencegah masuknya cairan kedalam alat tersebut
2. Knock-Out. Jenis ini dapat dibedakan menjadi dua, yaitu Free Water Knock-Out (FWKO) yang digunakan untuk memisahkan air bebas dari hidrokarbon cair, alat ini terdiri dari beberapa komponen pemisah yang digunakan untuk memisahkan 2 fluida yang immiscible dalam gas stream. Dan jenis yang kedua adalah Total Liquid Knock-Out (TLKO) yang digunakan untuk memisahkan cairan dari aliran gas bertekanan tinggi (> 125 psi)
3. Flash Chamber. Alat ini digunakan pada tahap lanjut dari proses pemisahan secara kilat (flash) dari separator. Flash chamber digunakan sebagai separator tingkat kedua dan dirancang untuk bekerja pada tekanan rendah (< 125 psi)
4. Expansion Vessel. Alat ini digunakan untuk proses pengembangan pada pemisahan bertemperatur rendah yang dirancang untuk menampung gas hidrat yang tebentuk pada proses pendinginan dan mempunyai tekanan kerja antara 100-1300 psi
5. Chemical Electric. Merupakan jenis separator tingkat lanjut untuk memisahkan air dan cairan hasil separasi tingkat sebelumnya yang dilakukan secara electris (menggunakan prinsip anoda-katoda) dan pada umumnya untuk memudahkan pemisahan.

Scrubber, via http://www.kingtoolcompany.com

B. Oil Skimmer
Merupakan peralatan pemisah yang direncanakan untuk menyaring tetes-tetes minyak dalam air yang akan dibuang sebagai hasil proses pemisahan sebelumnya untuk mencegah turbulensi aliran, air yang mengandung tetes minyak dimasukkan melalui pembagi aliran yang berisi batubara/batu arang tipis, sedangkan proses pemisahan berdasarkan gravity settling.
Kapasitas oil skimmer tergantung pada beberapa faktor, terutama pada densitas minyak-air yang dapat ditentukan berdasarkan hukum intermediate yang berhubungan dengan kecepatan settling dari partikel.

C. Gas Dehydrator
Gas dehydrator adalah alat yang digunakan untuk memisahkan partikel air yang terkandung didalam gas. Peralatan ini merupakan bagian akhir dari pemisahan gas hidrokarbon terutama pada lapangan gas alam. Ada dua cara pemisahan air dari gas, yaitu :

• Solid Desiccant, misalnya Calcium Chloride (Calcium Chloride Gas Dehydrator). Komponen peralatan ini merupakan kombinasi dari separator tiga tingkat, yaitu Gas-Liquid Absorbtion Tower dan Solid Bad Desiccant Unit. Pemisahan partikel air dari gas dilakukan dengan cara mengontakkan aliran gas dengan calsium chloride didalam chemical bad section
• Liquid Desiccant, misalnya Glycol (Glycol Dehydrator). Liquid desiccant yang sering digunakan adalah Triethylene Glycol. Penyerapan partikel air tejadi karena adanya kontak antara glycol dengan gas yang mengandung air pada tray didalam Absorber (kontraktor), proses regenerasi glycol yang mengandung air dilakukan dengan cara pemanasan sehingga air terbebaskan dari glycol.

Dehydrator, via http://www.qbjohnson.com

3. Penampung Hasil Pemisahan
Setelah fluida produksi dipisahkan, minyak hasil pemisahan diharapkan hanya mengandung air/solid yang sangat kecil (< 0,2 %) dialirkan kedalam penampung sementara didalam kompleks block-station, kemudian melalui sistem pipa, minyak dan gas dialirkan menuju pusat penampungan/penimbun (PPM), untuk kemudian pada waktu tertentu dikirim kepada Refinery, Gas Plant ataupun terminal melalui Sale-Line.

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/

Teknik Produksi : "Artificial Lift", Metode Pengangkatan Buatan (II) Gas Lift

Setelah mempelajari tentang Sucker Rod pada postingan sebelumnya, sekarang kita beralih ke metode pengangkatan sumur buatan (artificial lift) yang kedua yaitu Gas Lift. Gas lift didefenisikan sebagai proses pengangkatan fluida dari dalam sumur dengan cara menginjeksikan gas dengan jumlah yang tinggi ke dalam lubang sumur sehingga memenuhi kolom fluida di dalamnya sehingga minyak mentah dapat diangkat ke atas permukaan. Sistem ini bekerja dengan cara menginjeksikan gas bertekanan tinggi kedalam annulus (ruang antara tubing dan casing), dan kemudian kedalam tubing produksi sehingga terjadi proses aerasi (aeration) yang mengakibatkan berkurangnya berat kolom fluida dalam tubing. Sehingga tekanan reservoir mampu mangalirkan fluida dari lubang sumur menuju fasilitas produksi dipermukaan.
Syarat utama dari sistem ini adalah ketersediaan gas bertekanan tinggi yang digunakan untuk proses aerasi fluida dalam lubang sumur. Gas bertekanan tinggi tersebut dapat berasal dari sumur gas yang masih memiliki tekanan tinggi, atau dari sistem kompresi gas dengan menggunakan kompresor.

Gas Lift, via www.geoilandgas.com

Pada proses gas lift, pengangkatan fluida didasarkan pada cara-cara pengurangan gradient fluida, pengembangan daripada gas yang diinjeksikan, dan pendorongan fluida oleh gas. Secara umum, prosesnya bisa dijelaskan dengancara berikut : cairan yang ada pada annulus ditekan oleh gas injeksi, akibatnya permukaan cairan sekarang berada di bawah valve, pada saat ini valve yang pertama membuka sehingga gas akan masuk lewat tubing, sehingga density minyak turun, akibatnya gradient tekanan kecil dan minyak dapat diangkat ke atas.
Ditinjau dari cara peginjeksian gas, gas lift dapat dibagi menjadi dua, yaitu Continuous Gas lift dan Intermittent Gas Lift. 

• Continuous Gas Lift, merupakan cara penginjeksian gas secara terus menerus ke dalam annulus dan melalui valve yang dipasang pada tubing, gas masuk ke dalam tubing. Secara relatif, yaitu dibandingkan dengan kedalaman sumur, continuous gas lift digunakan apabila tekanan dasar sumur dan produktivity index sumur tinggi.
• Intermittent Gas Lift, merupakan cara penginjeksian gas secara terputus-putus pada selang waktu tertentu dengan rate yang besar. Dengan demikian injeksi gas merupakan suatu siklus injeksi dan diatur sesuai dengan rate fluida dari formasi ke lubang sumur. Pengaturan frequensi injeksi diatur dipermukaan dengan menggunakan choke, pressure regulator, time cycle controll atau spread dari valve yang didefenisikan sebagai perbedaan antara tekanan casing untuk membuka dan menutup valve. Choke dipermukaan dapat diatur baik berdasarkan terjadinya kenaikan tekanan casing maupun tekanan tubing. Metode intermittent gas lift ini digunakan apabila produktivity index sumur besar dan tekanan statik dasar sumur kecil atau sebaliknya.

Skema Gas Lift, via /www.cherd.ichemejournals.com

1. Instalasi Gas Lift
Yang dimaksud di sini adalah semua peralatan lift baik yang berada di dalam sumur maupun yang berada di permukaan, juga termasuk komplesi yang digunakan dalam sistem gas lift tersebut.

1.1. Jenis-Jenis Komplesi Gas Lift
a. Komplesi terbuka
Yaitu jenis komplesi sumur gas lift, dengan tubing string digantungkan di dalam sumur tanpa memakai packer maupun standing valve. Jenis komplesi yang demikian dianjurkan untuk sistem continuous gas lift. Jenis komplesi terbuka ini jarang digunakan, tetapi untuk injeksi gas dari bagian tubing dan keluar dari annulus akan lebih ekonomis, atau pada sumur yang mempunyai problem kepasiran.

b. Komplesi Setengah Tertutup
Yaitu jenis komplesi sumur gas lift, dengan tubing string digantungkan di dalam sumur, menggunakan packer antara tubing dan casing serta tidak menggunakan standing valve. Jadi di sini pengaruh injeksi gas terhadap formasi produktif dicegah oleh adanya packer. Komplesi semacam ini cocok untuk continuous maupun intermittent gas lift.

c. Komplesi Tertutup
Yaitu jenis komplesi sumur gas lift, dengan tubing string digantungkan di dalam sumur, menggunakan packer dan juga standing valve ditempatkan di bawah valve gas lift terbawah atau ujung tubing string. Dalam hal ini injeksi gas sama sekali tidak terpengaruh terhadap formasi, karena dihalangi oleh packer dan standing valve. Komplesi ini biasanya digunakan pada sumur-sumur dengan tekanan dasar sumur rendah, dan produktivity index rendah.

d. Komplesi Ganda
Komplesi ganda ini digunakan pada sumur-sumur yang mana terdapat dua formasi produktif atau lebih, diproduksikan melalui dua tubing yang terpisah dalam satu sumur. Masing-masing formasi produktif tersebut dipisahkan dengan menggunakan packer. Sedangkan susunan tubing tersebut bisa paralel atau sesuai (konsentris). Sistem ini mempunyai keuntungan lebih menghemat gas injeksinya bila production casing cukup besar, sehingga memungkinkan untuk ditempati oleh dua tubing secara bersejajaran. Model sepusat ini digunakan bila diameter casingnya kecil atau tidak memungkinkan untuk ditempati oleh dua tubing yang diletakkan secara sejajar.

e. Komplesi Ruang (Accumulation Chamber Lift Instalation)
Sistem ini mirip dengan sistem komplesi tertutup, hanya bedanya di sini menggunakan ruang akumulasi. Ruang akumulasi berfungsi untuk memperkecil tekanan kolom minyak yang berada di dalam tubing. Tekanan kolom minyak menjadi kecil, karena akibat rendahnya kolom cairan yang ada di dalam ruang akumulasi, karena adanya packer di dalam tubing. Disamping ruang akumulasi yang berfungsi untuk memperbesar rate produksi minyak yang dihasilkan. Tipe komplesi ini digunakan pada sumur-sumur dengan tekanan dasr sumur rendah serta productivity index yang rendah pula.

f. Pack off Instalation
Pada jenis ini, tidak perlu dilakukan penggantian tubing apabila ingin dilakukan pemasangan valve-valve gas lift pada sumur-sumur yang bersangkutan. Hal ini disebabkan, pada kedalaman casing tertentu telah di pasang pack off, di mana berfungsi sebagai penghubung annulus dengan fluida di dalam tubing melalui lubang kecil yang dapat dibuka dan ditutup. Hal ini dapat dilakukan karena terdapat alat yang disebut slidding side door. Jadi pada jenis alat ini, bila suatu saat memerlukan gas lift agar dapat meneruskan produksinya tidak perlu dilakukan penggantian tubing. Dengan menggunakan metode wire line, slidding side door dapat dibuka dan valve gas lift langsung digunakan.


1.2. Peralatan Gas Lift
Peralatan gas lift untuk menunjang operasinya sistem pengangkatan minyak dengan menggunakan metode injeksi gas ke dalam sumur dapat dibagian dua kelompok yaitu :

A. Peralatan di Atas Permukaan (Surface Equipment)

1. Well Head Gas Lift X-Mastree. Well head sebetulnya bukan merupakan alat khusus untuk gas lift saja, tetapi juga merupakan salah satu alat yang digunakan pada metode sembur alam, dimana dalam periode masa produksi, alat ini berfungsi menggantungkan tubing dan casing disamping itu well head merupakan tempat duduknya x-mastree.
2. Stasiun Kompresor Gas. Kompresor gas yaitu suatu alat yang berfungsi untuk mendapatkan gas bertekanan tinggi untuk keperluan injeksi. Di dalam stasiun kompresor, terdapat beberapa buah kompresor dengan sistem manifold-nya. Dari stasium kompresor ini dikirimkan gas bertekanan sesuai dengan tekanan yang diperlukan sumur-sumur gas lift melalui stasiun distribusi.
3. Stasiun Distribusi. Dalam menyalurkan gas injeksi dari kompresor ke sumur terdapat beberapa cara, antara lain :
• Stasiun distribusi langsung. Pada sistem ini gas dari kompresor disalurkan langsung ke sumur-sumur produksi, sehingga untuk beberapa sumur mana membutuhkan gasnya tidak sama, sistem ini kurang efisien.
• Stasiun distribusi dengan pipa induk. Pada sistem ini lebih ekonomis, karena panjang pipa dapat diperkecil. Tetapi karena ada hubungan langsung antara satu sumur dengan sumur lainnya, maka bila salah satu sumur sedang dilakukan penginjeksian gas sumur lain bisa terpengaruh.
• Stasiun distribusi dengan stasiun distribusi. Pada sistem ini sangat rasional dan banyak dipakai di mana-mana, gas dibawa dari Stasiun pusat ke stasiun distribusi dari sini gas dikirim melalui pipa-pipa.
4. Alat-alat kontrol. Alat-alat kontrol yang dimaksudkan di sini adalah semua peralatan yang berfungsi untuk mengontrol atau mengatur gas injeksi, seperti:
• Choke kontrol, adalah alat yang mengatur jumlah gas yang diinjeksikan, sehingga dalam waktu yang telah ditentukan tersebut dapat mencapai tekanan tertentu seperti yang diinginkan untuk penutupan dan pembukaan valve. Khusus untuk intermittent gas lift.
• Regulator, adalah alat yang melengkapi choke kontrol berfungsi jumlah/banyaknya gas yang masuk. Apabila gas injeksi telah cukup regulator ini akan menutup. Khusus untuk intermittent gas lift.
• Time Cycle Controller, adalah merupakan alat yang digunakan untuk mengontrol laju/rate aliran injeksi pada aliran intermittent berdasarkan interval waktu tertentu/dengan kata lain, kerjanya berdasarkan prinsip kerja jam. Maka alat ini akan membuka regulator selama waktu yang telah ditentukan untuk mengalirkan gas injeksi, setelah selama waktu tertentu regulator menutup dalam selang waktu yang telah ditentukan.

Gas Lift Mandrel, via slideshare.net

B. Peralatan di Bawah Permukaan (Sub Surface Equipment)

1. Kamar Akumulasi. Kamar akumulasi merupakan ruang/chamber terbuat dari tubing yang berdiameter lebih besar dari tubing di bawahnya terdapat katup/valve tetap untuk menahan cairan supaya jangan sampai keluar dari kamar akumulasi pada saat dilakukan injeksi. Fungsinya adalah memperkecil tekanan kolom minyak yang berada di atas tubing.
2. Pinhole Collar. Pinhole Collar adalah suatu collar khusus yang mempunyai lubang kecil tempat gas injeksi masuk ke dalam tubing. Letaknya di dalam sumur ditentukan lebih dahulu. Pada umumnya penggunaan collar semacam ini tidak effesien, karena sumur tidak memproduksi secara optimum ratenya.
3. Valve Gas Lift,
1. Secara penggunaan, valve gas lift berfungsi untuk :
• Memproduksi minyak dengan murah dan mudah tanpa memerlukan injeksi gas yang tekanannya sangat besar.
• Mengurangi unloading (kick off) atau tambahan portable compressor.
• Kemantapan (stability) mampu mengimbangi secara otomatis terhadap perubahan-perubahan tekanan yang terjadi pada sistem injeksi gas.
• Mendapatkan kedalaman injeksi yang lebih besar untuk suatu kompresor dengan tekanan tertentu.
• Menghindari swabbing untuk high fluid well atau yang diliputi air.
2. Secara berturut-turut perkembangan valve dapat diikuti seperti berikut :
1. Spring loaded differential valve : Jenis ini paling banyak digunakan pada masa-masa yang lalu bekerja berdasarkan kondisi reservoir. Secara normal bila tidak ada gaya-gaya maka valve tersebut akan membuka. Spring loaded pressure dapat diatur dengan Adjust Table Nut agar spring pressure ini dapat berkisar 100-150 psi. Pada saat valve terbuka, maka dua gaya yang bekerja pada tangkai valve :
• Melalui port dibagian valve, sehingga tekanan injeksi gas sepenuhnya pada kedalaman di manan valve dipasang, akan bekerja seluruh permukaan atau dari steam, dan menekan melawan tekanan dari spring (berusaha untuk menutup).
• Melalui choke pada dinding sampai valve tersebut.
2. Mechanically Controlled Differential Valve. Membuka dan menutupnya valve dilakukan dengan kawat dari permukaan. Jenis ini sudah jarang di pakai pada waktu sekarang, karena akan terjadinya banyak kesulitan, kawat mudah putus, korosi effesiensi rendah, prinsip pemikiran kurang populer, saat pemasangan lama, juga sangat sukar operasinya pada saat unloading. Valve jenis ini untuk intermittent flow.
3. Specific Gravity Differential Valve, Jenis ini biasa dipergunakan untuk continuous flow, dengan menggunakan diafragma karet. Membuka dan menutupnya valve berdasarkan gradient tekanan di tubing bila gradient tekanan di tubing naik, maka valve akan membuka, bila gradient tekanan turun dengan adanya gas injeksi, maka valve akan menutup.
4. Pressure Charge Bellow Valve, Jenis ini paling umum digunakan dewasa ini, karena mempunyai sifat-sifat khusus, yaitu :
• Mudah dikontrol kerjanya, karena otomatis
• Operating pressure konstan
• Dapat digunakan baik intermittent maupun continuous
• Secara normal valve ini akan menutup, karena adanya pressure charge bellow. Sedangkan valve ini akan bekerja karena adanya tekanan injeksi gas.
5. Flexible Sleave Valve. Yang aliran gas masuk ke dalam tubing adalah karet yang mudah lentur (flexible). Sedangkan valve ini mempunyai dome (ruang) berisi gas kering dengan tekanan tertentu. Tekanan buka valve sama dengan tekanan tutupnya dan juga sama dengan tekanan gas dalam dome. Valve dapat digunakan untuk aliran intermittent maupun continuous dengan injeksi gas diatur dari permukaan.

Sumber-sumber lain, dari :
Laporan Resmi Praktikum Peragaan Peralatan Produksi.
fatmapetroleum.blogspot.co.id
https://id.wikipedia.org/wiki/Gas_lift
http://www.prosesindustri.com/2015/04/metode-sembur-buatan-menggunakan-gas.html

Teknik Produksi : "Artificial Lift", Metode Pengangkatan Buatan (I) Sucker Rod

Artificial lift adalah metode pengangkatan fluida sumur dengan cara mengintroduksi tenaga tambahan ke dalam sumur (bukan ke dalam reservoir) di mana metoda ini diterapkan apabila tenaga alami reservoir sudah tidak mampu lagi mendorong fluida ke permukaan atau untuk maksud–maksud peningkatan produksi. Introduksi tenaga tambahan yang ada terdiri dari Pompa (Sucker rod, centrifugal multistage, hidraulik, dan jet), Gas Lift (continious dan intermittent), dan Chamber Lift. Dalam pembahasan kali ini, yang akan kita bahas adalah mengenai pompa Sucker Rod. 

Sucker Rod dsalah satu lapangan minyak di Kalimantan

1. Unit Pompa Sucker-rod 
Pompa sucker rod merupakan jenis pompa untuk meningkatkan produksi minyak yang paling banyak digunakan di dunia. Selain itu, pompa Sucker rod juga merupakan "identitas" atau suatu ke-khas-an yang dimiliki oleh industri perminyakan.

1.1. Peralatan Pompa Sucker-Rod.
Peralatan pompa sucker-rod terdiri dari mesin penggerak mula, peralatan di atas dan di bawah permukaan.

A. Mesin Penggerak Mula (Prime mover) 

Penggerak mula merupakan sumber utama seluruh peralatan pompa sucker rod di mana bahan bakarnya dapat berupa gas alam yang berasal dari sumur sucker-rod digunakan, solar atau listrik tergantung pada jenis mesin yang digunakan. 

B. Peralatan Pompa di Atas Permukaan.  
Fungsi utama dari peralatan-peralatan ini adalah :

1. Memindahkan energi atau tenaga dari prime mover ke unit peralatan pompa di dalam sumur.
2. Mengubah gerak berputar dari prime mover menjadi satu gerak bolak-balik naik turun.
3. Mengubah kecepatan putar prime mover menjadi suatu langkah pemompaan (stroke per menit, SPM) yang sesuai atau yang diinginkan.

Di dalam industri migas, dikenal ada tiga macam pompa sucker-rod yaitu Konvensional (C), Air Balance (B), dan Mark II (M). Dan klasifikasi oleh API RP 11 L adalah sebagai berikut :

X(1) – XXX(2).X(3) – XXX(4) – XX(5)

Keterangan :
X(1), Jenis alat permukaan 

• C = Konvensional
• M = Mark II
• A = Air Balance

XXX(2), Peak Torque Rating, ribuan in-lb
X(3). Gear reducer. 

• D = double
• S = single

XXX(4). Polished rod rating, ribuan lb
XX(5). Panjang langkah maximum, inchi

Misal : C – 1600.D – 173 – 64

Jenis-jenis Sucker Rod Pump

Komponen-komponen utama sucker rod dan fungsinya adalah sebagai berikut :

1. Gear Reducer, merupakan transmisi yang berfungsi untuk mengubah kecepatan putar dari prime mover, gerak putaran prime mover diteruskan ke gear ruducer dengan menggunakan belt. Di mana belt ini dipasang engine pada prime mover dan unit sheave pada gear reducer.
2. V-Belt, merupakan sabuk untuk memindahkan gerak dari prime mover ke gear reducer.
3. Crank Shaft, merupakan poros dari crank yang berfungsi untuk mengikat crank pada gear reducer dan meneruskan gerak.
4. Counter Balance, adalah sepasang pemberat yang fungsinya :
• Untuk mengubah gerak berputar dari prime mover menjadi gerak naik-turun.
• Menyimpan tenaga prime mover pada saat down stroke atau pada saat counter balance menuju ke atas, yaitu pada saat kebutuhan tenaga kecil atau minimum.
• Membantu prime mover pada saat up-stroke (saat counter balance bergerak ke bawah) sebesar tenaga potensialnya karena kerja prime mover yang terbesar adalah pada saat up-stroke (pompa bergerak ke atas) di mana sejumlah minyak ikut terangkat ke atas permukaan.
5. Crank, merupakan sepasang tangkai yang menghubungkan crank shaft pada gear reducer dengan counter balance. Pada crank ini terdapat lubang-lubang tempat pitman bearing. Besar kecilnya langkah atau stroke pemompaan yang diinginkan dapat diatur di sini dengan cara mengubah–ubah pitman bearing, apabila kedudukan pitman bearing ke posisi lubang mendekati counter balance, maka langkah pemompaan menjadi bertambah besar atau sebaliknya apabila menjauhi jarak antara crank shaft sampai dengan pitman bearing dengan sebagai Polished stroke lenght yang fungsinya meneruskan gerak berputar dari crank shaft pada gear reducer ke walking bean melalui pitman.
6. Pitman, adalah sepasang tangkai yang menghubungkan antara crank pada pitman bearing. Fungsinya adalah merubah dan meneruskan gerak berputar menjadi bolak-balik naik turun.
7. Walking bean, merupakan tangkai horizontal di belakang horse head. Fungsinya merupakan gerak naik turun yang dihasilkan oleh pasangan pitman-crank-counter balance ke rangkaian pompa di dalam sumur melalui rangkaian rod.
8. Horse head, berfungsi menurunkan gerak dari walking bean ke unit pompa di dalam sumur melalui bridle, polish rod dan sucker string atau merupakan kepala dari walking bean yang menyerupai kepala kuda.
9. Bridle, merupakan nama lain dari wire line hanger, yaitu merupakan sepasang kabel baja yang disatukan pada carrier bar.
10. Carrier bar, merupakan alat yang berfungsi sebagai tampat bergantungnya rangkaian rod dan polished rod.
11. Polished rod Clamp, merupakan komponen yang bertumpu pada carrier bar yang fungsinya untuk mengeraskan kaitan polish rod pada carrier bar dan tempat di mana dinamo meter (alat pencatat unit berapa pompa) diletakkan.
12. Polished rod, merupakan bagian teratas dari rangkaian rod yang muncul dipermukaan. Fungsinya adalah menghubungkan antara rangkaian rod di dalam sumur dengan perlatan-peralatan di permukaan.
13. Suffing box, Dipasang di atas kepala sumur (casing atau tubing head) untuk mencegah/menahan minyak agar supaya tidak keluar bersama naik turunnya polish rod. Dengan demikian seluruh aliran minyak hasil pemompaan akan mengalir ke flowline lewat crosstee. Disamping itu juga berfungsi sebagai tempat kedudukan polish head rod sehingga dengan demikian polish rod dapat bergerak naik turun dengan bebas,
14. Sampson post, merupakan kaki penyangga atau penopang walking bean.
15. Saddle bearing, adalah tempat kedudukan dari walking bean pada sampson post pada bagian atas.
16. Equalizer, adalah bagian atau dari pitman yang dapat bergerak secara leluasa menurut kebutuhan operasi pemompaan minyak berlangsung.
17. Brake,  berfungsi untuk mengerem gerak pompa jika dibutuhkan, misalnya pada saat akan dilakukan reparasi sumur atau unit pompanya sendiri.

Bagian-bagian Sucker Rod Pump, via industrimigas.com

C. Peralatan Pompa di Dalam Sumur.
Fungsi peralatan pompa sucker rod di dalam sumur adalah untuk membantu menaikan fluida sumur ke permukaan melalui tubing. Unit pompa sucker rod di dalam sumur terdiri dari :

1. Tubing, seperti halnya peralatan sembur alam, tubing digunakan untuk mengalirkan minyak dari dasar sumur ke permukaan setelah minyak diangkat oleh pompa yang di tempatkan pada ujung tubing.
2. Working barrel, merupakan tempat di mana plunger dapat bergerak naik turun sesuai dengan langkah pemompaan dan menampung minyak sebelum diangkat oleh plunger pada saat up stroke. Menurut standart API ada 2 (dua) jenis barrel, yaitu : 
1. Liner barrel, biasanya jenis diberi simbol “L”.
2. Full barrel, yang terdiri dari satu bagian yang utuh dan kuat, biasanya jenis ini diberi simbol “H” untuk heavy-wall dan “W” untuk thin-wall.
3. Plunger, merupakan bagian dari pompa yang terdapat di dalam barrel dan dapat bergerak naik turun yang berfungsi sebagai pengisap minyak dari formasi masuk ke dalam barrel yang kemudian diangkat ke permukaan melalui tubing.
4. Standing valve, merupakan katup yang terdapat di bagian bawah working barrel yang berfungsi memberi kesempatan minyak dari dalam sumur masuk ke working barrel (pada saat up-stroke valve terbuka) dan untuk menahan minyak agar tidak keluar dari working barrel pada saat plunger bergerak ke bawah (pada saat down stroke valve tertutup). Standing valve ini mempunyai peranan yang penting dalam sistem pemompaan, karena effisiensi volumetris pompa sangat tergantung pada cara kerja dan bentuk dari ball dan seat standing-valve.
5. Travelling valve, merupakan ball and seat yang terletak pada bagian bawah dari plunger dan akan ikut bergerak ke atas dan ke bawah menurut gerakan plunger. Pada saat plunger bergerak ke bawah travelling valve mengalirkan atau memindahkan minyak dari working masuk ke plunger. Pada saat plunger bergerak ke atas (up stroke) minyak tertahan, sehingga minyak tersebut dapat (dipindahkan) ke tubing untuk selanjutnya dialirkan ke permukaan.
6. Anchor,
1. Komponen di pasang pada bagian bawah dari pompa, yang berfungsi :
• Untuk memisahkan gas dari minyak agar supaya gas tersebut tidak ikut masuk ke dalam pompa bersama-sama dengan minyak, karena adanya gas akan mengurangi efisiensi pompa.
• Untuk menghindarkan masuknya pasir atau padatan ke dalam pompa.
• Mengurangi/menghindari terjadinya tubing stertch.
2. Ada dua macam tipe Gas Anchor :
• Poorman type. Larutan dalam minyak yang masuk ke dalam anchor akan melepaskan diri dari larutan (bouyancy effect). Minyak akan masuk ke dalam barrel melalui suction pipe, sedangkan gas yang telah terpisah akan dialirkan ke annulus. Apabila suction pipe terlalu panjang atau diameternya terlalu panjang atau diameternya terlalu kecil, maka akan terjadi pressure lost yang cukup besar sehingga menyebabkan terjadinya penurunan PI sumur pompa. Sedangkan apabila suction pipe terlalu pendek, maka proses pemisahan gas kurang sempurna. Diameter suction pipe terlalu besar menyebabkan ruang annulus antara dinding anchor dengan suction pipe menjadi lebih kecil, sehingga kecepatan aliran minyak besar dan akibatnya gas akan masih terbawa oleh butiran-butiran minyak. Diameter gas anchor yang terlalu besar akan menyebabkan penurunan PI sumur pompa.
• Packer type, minyak masuk melalui ruang dinding anchor dan suction pipe. Kemudian minyak jatuh di dalam annulus antara casing dan gas anchor dan ditahan oleh packer, selanjutnya minyak masuk ke dalam pompa melalui suction pipe. Disini minyak masuk ke dalam annulus sudah terpisah dari gasnya.
7. Tangkai pompa, atau biasa disebut dengan sucker rod string terdiri dari :
• Sucker rod, merupakan batang/rod penghubung antara plunger dengan peralatan di permukaan. Fungsi utamanya adalah melanjutkan gerak naik turun dari horse head ke plunger. Berdasarkan konstruksinya, maka sucker rod dibagi menjadi 2 (dua) yaitu berujung box-pin dan berujung pin-pin. Untuk menghubungkan antara dua buah sucker rod digunakan sucker rod coupling. Umumnya panjang satu single dari sucker rod yang sering digunakan berkisar antara 25-30 ft. Dalam perencanaan sucker rod selalu diusahakan atau yang dipilih yang ringan, artinya memenuhi kriteria ekonomis, tetapi dengan syarat tanpa mengabaikan kelebihan (allowable stress) pada sucker rod tersebut. Sucker rod yang dipilih dari permukaan, sampai unit pompa di dasar sumur (plunger) tidak perlu sama diameternya, tetapi dapat dilakukan/dibuat kombinasi dari beberapa tipe dan ukuran rod. Sucker string yang merupakan kombinasi dari beberapa tipe dan ukuran tersebut. Disebut Tappered Rod String.
• Poni rod, merupakan rod yang mempunyai panjang yang lebih pendek dari panjang rod umumnya (25 feet). Fungsinya adalah untuk melengkapi panjang dari sucker rod, apabila tidak mencapai kepanjangan yang dibutuhkan ukurannya adalah : 2, 4, 6, 8, 12 feet.
• Polished rod, adalah tangkai rod yang berada di luar sumur yang mengubungkan sucker rod string dengan carier bar dan dapat naik turun di dalam stuffing box. Diameter stuffing box lebih besar daripada diameter sucker rod, yaitu : 1 1/8, 1 ¼, 1 ½, 1 ¾. Panjang polished rod adalah : 8,11,16, 22 feet.

1.2. Prinsip Kerja Pompa Sucker Rod
Gerak rotasi dari prime mover diubah menjadi gerak naik turun oleh sistem pitman-crank assembly, kemudian gerak naik turun ini oleh horse head, dijadikan gerak lurus naik turun (angguk) untuk menggerakan plunger melalui rangkaian rod. Pada saat up stroke, plunger bergerak ke atas menyebabkan tekanan di bawah turun. Karena tekanan dasar sumur lebih besar dari tekanan dalam pompa, akibatnya standing valve terbuka dan minyak masuk ke dalam barrel. Pada saat down stroke, beban fluida yang ada di dalam barrel dan tekanan yang diakibatkan oleh naiknya plunger, maka standing valve menutup sedangkan travelling valve pada plunger terbuka akibat tekanan minyak yang tidak di dalam barrel, selanjutnya pada saat up stroke maksimum minyak akan dipindahkan ke dalam tubing. Proses ini dikakukan secara berulang-ulang, sehingga minyak dapat mengalir ke permukaan.

1.3. Tipe Unit Pompa di Dalam Sumur (Sub Surface Pump)
Unit pompa di dalam sumur dapat dibedakan atas beberapa tipe, antara lain :
A. Tipe Rod Pump/Insert Pump (R-TYPE)
Unit pompa keseluruhan (working barrel, standing valve, plunger, travelling valve) di masukan ke dalam sumur bersama-sama dengan rod lewat dalam tubing. Untuk keperluan reparasi dan penggantian pompa cukup dicabut sucker rod-nya saja, dengan demikian seluruh unit pompa akan ikut terangkat ke atas. Tipe pompa demikian ini sering digunakan pada sumur-sumur yang dalam.
Tipe ini dibagi atas 3 (tiga) golongan :

• Stationary barrel, Top anchor, misalnya RWA.
• Stationary barrel, Bottom anchor, misalnya RWB.
• Travelling barrel, Bottom anchor, misalnya RWT.

B. Tubing Pump (T-TYPE)
Pompa semacam ini dimasukan ke dalam sumur bersama-sama dengan tubing, sedangkan plunger dan travelling valve diikatkan pada ujung bawah dari sucker rod dan di turunkan sampai standing valve. Apabila pompa hendak dicabut baik sucker rod maupun tubing harus pula dicabut bersama-sama. Tipe ini sering digunakan pada sumur-sumur dangkal dan produktifitasnya kecil. Untuk suatu tubing dengan ukuran tertentu, volume rod pump lebih kecil daripada tubing pump. Karena diameter working barrel pada rod pump lebih kecil daripada diameter dalam tubing, panjang pompa berkisar antara 4 – 22 feet.
Tipe tubing pump ada 2 (dua) jenis, yaitu :

• Tubing pump dengan regular shoes.
• Tubing pump dengan extenstion shoes dan nipple pada bagian bawah pompa.

Catatan :
Kode-kode huruf yang terdapat pada jenis pompa sucker rod :

• T di depan menyatakan Type Tubing Pump
• R di depan menyatakan Type Rod Pump
• W di tengah menyatakan Full barrel
• L di tengah menyatakan Linear barrel
• E di belakang menyatakan Extention Shoe nipple
• A menyatakan Stationary-barrel dimana bagian atas yang disambung pada tubing.
• B menyatakan Stationary-barrel dengan bagian atas dan bawah disambung dengan tubing.
• T di belakang menyatakan travelling barrel.

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.