Permasalahan dan Penyeleseian Pada Sumersible Pump (ESP)

Hallo teman - teman ketemu lagi dengan blognya dhevils mechanic yang tak jauh membahas dunia mechanic oil and Gas Industry, dimana tulisan - tulisan dhevils mechanic terkait speck unit, problem solving dan kisah pengalaman dalam bekerja di oil and Gas industry. Danm kali ini yuk kita sedikit mengulik tentang sub surface facility yaitu terkait dengan pompa untuk artifial lift yaitu ESP atau sering di sebut dengan electric sumersible pump. bagaimana kisahnya? yuk ikuti terus tulisan dhevils mechanic ini yang dirangkum dari berbagai sumber dan pengalaman dhevils mechanic dalam bekerja.

ESP adalah sebuah pompa centrifugal dengan berbagai tingkat atau stage pompa yang dipasang didalam sumuran untuk mengangkat minyak dari dalam sumur minyak, dimana reservoir dari sumur minyak tersebut sudah tidak memiliki tekanan alami untuk naik ke permukaan sehingga dibutuhkan alat atau pompa untuk menaikan / memproduksikan sumur minyak tersebut.

Banyak permasalaha-permasalah sumur yang terjadi setelah diproduksi dan ini akan mempengaruhi kinerja dari ESP. Untuk mengetahui permasalahan pada ESP dapat dideteksi dengan menggunakan Ampchart. Permasalahan-permasalahan yang terjadi dapat disebabkan oleh :

 Masalah dari Electrical (masalah kelistrikan)

Hal ini permasalahan yang berhuningan dengan system kelistrikan dari prime over, dari motor yang ada didalam sumur, cable hingga ke panel yang ada diatas permukaan tanah.

 masalah dari mechanic

Terkait hal ini problem yang disebakan oleh mechanical dari pompa, tubing hingga peralatan mechanical yang ada disurface facility.

 Masalah dari reservoirnya sendiri.

Dan terkait ini permasalahan yang ada pada reservoir hingga mencapai permukaan.

Adapaun beberapa masalah yang disebabkan oleh masalah kelistrikan adalah sebagai berikut :

1. Overload

Motor mengalami kelebihan beban, hal ini biasanya disebabkan oleh Kepasiran, scale, Kabel rusak, ataupun Keltronik problem. Secara umum, untuk mempermudah pendeteksian, overload diset dengan keadaan 120% dari nameplate pada keltronik. jika bacaan keltronik melebihi atau sama dengan kondisi ini, maka sumur akan secara otomatis mati.

2. Underload

Motor tidak memompa cukup fluida, hal ini biasanya disebabkan oleh Flow rate yang terlalu rendah, gassy problem, loss flow, mechanical problem, ataupun reservoir problem. Secara umum, untuk mempermudah pendeteksian, underload diset dengan keadaan 60% dari running ampere pada keltronik, jika bacaan keltronik dibawah atau sama dengan kondisi ini, maka sumur akan secara otomatis mati.

3. Stall

Pompa macet yang biasanya disebabkan oleh motor yang macet. untuk pendeteksiannya, stall diset dengan keadaan 3x dari nameplate. hal ini biasanya disebabkan oleh problem kepasiran yang sangat parah.

Beberapa permasalahan yang diakibatkan dari masalah mekanik antara lain :

1. Shaft Patah

Biasanya terjadi karena pompa medapatkan beban yang terlalu besar, hal ini dapat terdeteksi dengan me-setting ampcharts dengan nilai 40% dari nameplate.

2. Tubing leaking

Ini disebabkan karena kebocoran pada tubing, sehingga fluida hanya berputar disekitar tubing yang bocor turun kembali ke perforation area. indikasi adanya tubing leaking ini adalah BHP naik dan BHT statis.

Permasalahan yang diakibatkan dari masalah reservoirnya sendiri antara lain :

1. Scale

Scale biasanya terjadi pada sumur dengan jenis reservoir karbonat (CaCO3), scale dengan jumlah yang banyak dapat menyebabkan kerusakan yang parah pada pompa. Beberapa masalah yang terjadi akibat scale antara lain overload ini disebabkan karena scale tersebut menyumbat pompa sehinga pompa memiliki beban yang berat, bahkan jika pompa tetap dipaksa beroperasi dengan kondisi ini akan berakibat shaftnya patah.

2. Kepasiran

Ini desebabkan pasir yang dihasilkan reservoir sandstone ini biasanya berupa fine grain yang lebih halus dibandingkan pasir biasa, dalam jumlah banyak pasir dapat mengakibatkan korosi, dan juga menyumbat pompa sehingga memberikan beban yang besar untuk pompa.

3. Gassy

Free gas mulai memasuki pompa dan terproduksi bersama dengan liquid ataupun juga bisa disebabkan oleh adanya emulsi.

4. Gas Lock

Adanya akumulasi gas yang ada pada bagian atas production casing sehingga menekan liquid yang akan masuk ke pump intake. hal ini dapat terdeteksi pada ampschart dan juga adanya kenaikan tekanan pada tubing head.

5.2       Troubleshoot Permasalahan ESP

Salah satu cara untuk mengetahui suatu masalah dapat dianalisis dan penyebabnya ditentukan adalah dari koleksi data-data. Ketika suatu masalah terjadi, kita tidak mendapatkan terlalu banyak informasi. Informasi itu harusnya disusun pada setiap sumur ESP termasuk data produksi (seperti jumlah air, minyak, dan gas yang diproduksikan), run life, waktu start dan berhentinya, dinamik dan static fluid level, pompa setting dan kedalaman perforasi.

Salah satu alat yang paling bernilai untuk mendiagnosa masalah di persoalan dalam lubang sumur adalah ampchart. Suatu kondisi yang dapat di diagnosa dengan sebetulnya dapat mebantu untuk mengambil tindakan yang tepat tanpa perlu mengangkat peralatan pompa ke permukaaan, atau bila harus mengangkatnya, keputusan yang lebih baik telah dapat ditentukan sebelumnya.

Amp chart memang bukan alat diagnostik satu-satunya tetapi amp chart lebih penting karena dapat menunjukan apa yang terjadi pada unit ini selama unit ini berjalan. Ampmeter sendiri mempunyai suatu alat pencatat melingkar (round recording chart) dengan sebuah pena yang bergerak masuk atau keluar berdasarkan jumlah arus listrik.

Berikut ini adalah hasil pencatatan ammeter secara umum dan situasi masalah yang umum terjadi :

Contoh kondisi normal pada ampchart

Gambar 5.1 Ampchart Kondisi Normal

5.2.1  Overload

Overload merupakan motor mengalami kelebihan beban. Yang menyebabkan terjadinya overload antara lain :

a.    Flow rate terlalu tinggi

Penanggulangannya adalah Flow rate diturunkan dengan mengatur choke, bila SBHP menunjukan stabil , dapat distart kembali

b.    Pasir atau scale

Penanggulangannya adalah Lakukan reverse rotation lebih dahulu , amati temperature down hole jangan lebih 200F pada saat reverse, lakukan 15-30 menit. Dapat juga diinjek dengan fluida melalui tubing kemudian di start kembali.

c.    Kabel rusak

Penanggulangannya adalah membaca kabel terlebih dahulu di pig tail atau transformer atau Junction Box, teliti apakah kerusakan ada di permukaaan / bawah permukaan, perbaiki kabel tersebut, baca ulang, bila baik dapat distart kembali

d.   Kelltronik problem

Penanggulangannya adalah memeriksa kinerja dari keltronic itu sendiri, apakah sumur mati O/L sesuai dengan settingnya.

5.2.2   Underload

Kasus ini terjadi dimana unit memompa sumur sampai dimana tidak ada fluid yang terproduksi sehingga unit berjalan tanpa beban sampai terjadi panas yang menyebabkan motor terbakar. Jika motor terbakar underload setting di set terlalu rendah. Underload setting butuh dinaikan.

Salah satu yang menyebabkan underload adalah :

·      Flow rate terlalu rendah

Penanggulangannya adalah membuka choke dengan mengatur choke pada kondisi yang optimum.

·      Gassy problem

Penanggulangannya adalah Kurangi tekanan pada casing, dan dinfus melalui casing supaya pompa terendam lebih tinggimdan dapat menaikan rate influx. Biarkan 1-2 jam sumur mati, bila tekanan SBHP sudah cukup naik kemudian ESP distart

5.2.3  Gas Locking

Chart ini menunjukkan startup yang diikutui oleh pengurangan nilai ampere secara bertahap dimana terjadi garis yang sangat kasar. Setelah itu nilai ampere tiba-tiba turun drastic dan menjadi sangat halus (smooth).

Penyebab terjadinya bentuk pada ammeter ini adalah ketika ESP pertama kali di startup, fluid levelnya sangat tinggi sehingga produksi dan arus listriknya cenderung tinggi juga. Saat fluid level berkurang, arus yang mengalir akan berkurang sampai levelnya sangat rendah sehingga gas akan mulai masuk ke dalam intake.

Variasi yang lebar karena specific gravity antara fluid dan gas yang masuk berbeda akan menyebabkan nilai ampere yang tidak beraturan. Setelah gas yang masuk cukup banyak pada pompa akan terjadi “gas locks” sehingga pompa tidak akan memproduksikan lagi fluida. Meskipun pompa tidak memproduksikan fluida, motor tetap dalam kondisi running (ampere akan bernilai nol) yang lama-kelamaan akan menyebabkan motor akan segera terbakar karena tidak ada fluida yang mengalir melewatinya yang berfungsi sebagai pendingin motor.

Cara penanggulangannya adalah dengan menaikkan setting underload pompa sehingga ESP akan mati jika terjadi gas locks. Dengan mematikan ESP mungkin akan mengeluarkan gas yang terkunci meskipun jika check valve dipasang akan mencegah gas keluar. Jika memungkinkan, tutup choke untuk meningkatkan fluid level. Jika VSD digunakan maka kurangi frequensinya.

5.2.4   Kondisi “gassy” atau Adanya Emulsi

ESP beroperasi di dekat garis yang tepat tetapi chartnya menunjukkan sangat fuzzy (tidak jelas). Penyebab bentuk chart yang sangat fuzzy ini disebabkan oleh gas bebas yang masuk kedalam pompa meskipun emulsi dari produksi juga dapat menyebabkan hal ini. Untuk meratakan garis pada ammchart kembali adalah dengan menutup choke sedikit atau menurunkan pompa. Produksi gas bebas biasanya akan mengurangi laju produksi stock tank sehingga sebaiknya efek ini harus segera diatasi. Selama set underload pada Kelltronic sudah diset dengan baik, tidak akan ada masalah serius yang ditimbulkannya karena pergerakan nilai ammeternya masih berada di garis normal.

5.2.5 Adanya Padatan

Keadaan ini kebanyakan disebabkan oleh debris (padatan) yang ditarik oleh pompa seperti scale, pasir, lumpur, dsb. Material seperti ini tidak diharapkan dan akan mempengaruhi kinerja pompa. pada keadaan ini, sumur bisa dichoke pada start up dan secara perlahan menaikkan rate produksi.

Beberapa hal yang biasanya dilakukan oleh orang lapangan untuk mengatasi masalah pada unit pompa, yaitu:

1.     Melakukan injeksi sebagian fluida dari sumur itu sendiri (recycle system). Pada dasarnya injeksi fluida ke sumur ini digunakan untuk membawa scale inhibitor (IT 123) ke dowhhole sumur untuk mencegah/memperlambat terjadinya scale problem. Fluida ini diinjeksikan melalui casing dimana linenya menembus packer

2.     Menggunakan sand screen .

Hal ini dapat dilakukan untuk mengurangi masalah kepasiran dan scale pada pompa. tetapi terdapat beberapa kekurangan cara ini, diantaranya dapat mengurangi produktivitas dan mahal.

3.    Scale removal

Menginjeksikan fluida dengan ditambah chemical melalui tubing yang berguna untuk menghilangkan scale.

4.    Injeksi fluida dari sumber yang lain

Menginjeksikan fluida dari sumber lain dengan penambahan chemical agar dapat menghambat terjadinya scale.

5. Short circuit

Melakukan pengecekan pada control atau kabel yang mana bagian yang rusak, melakukan function test, mencek kondisi kabel, jika baik dapat di start ulang.

6. Auxelary

Terjadi masalah pada instumentasi, yang dilakukan adalah memeriksa kinerja dari pressure switch, kemudian memeriksa apakah ada pilot yang tidak bekerja, lakukan function test, jika semua baik-baik saja maka dapat di start kembali.

7. Menggunakan VSD (Variable Speed Drive)

Variable Speed Drive adalah sebuah alat yang berfungsi untuk mengontrol motor unit, yang mampu merubah kecepatan dari alat submersible pump. Perlu diketahui bahwa laju produksi juga dipengaruhi oleh kecepatan pemompaan, kecepatan pemompaan dipengaruhi oleh kecepatan putaran motor, dan kecepatan pemutaran motor dipengaruhi oleh frekuensi dari power suply. Variable speed drive ini mampu merubah-ubah frekuensi yang akan diberikan ke down hole equipment. Biasanya frequency umum unit pompa adalah 60 Hz, dengan alat ini pompa bisa dijalankan mulai dari frequency 20 Hz, dan sebagainya. Biasanya, ketika alat ini digunakan default frequency adalah 20 Hz dan pompa dirunning normal. jika terjadi overload, ditunggu selama 30 menit dan setelah itu dengan frequency yang sama pompa dirunning reverse. jika terjadi overload lagi dilakukan rockinstrat setelah 30 menit. Rocking start ini ada tiga metode yaitu stop-jog in reverse-stop-jog in forward,  jog in reverse-jog in forward, jog in reverse-jog in reverse-jog in forward-jog in forward.

Ada beberapa aplikasi yang dilakukan dengan menggunakan VSD:

• - well testing
• - gassy well
• - low productivity well
• - sandy well
• - Unreliable power
• - pump capacity range extension

Demikianlah sedikit gambaran terkait dengan permasalahan ESP semoga dapat mambantu membuka wawasan kita terkait dunia mechanic di Oil and Gas Industry di Indonesia.