Journal Renewable Energy & Mechanics (REM)                                 E-ISSN: 2614-8315 Vol.02 No.02 2019: 51-60                                                                      P-ISSN: XXXX-XXXX DOI: 10.25299/rem.2019.vol2(02).3542        Received 2019-08-01; Accepted 2019-09-11

## DAMAGE ANALYSIS OF SUCKER ROD STRING DUE TO EXCEEDS STRESS ON ARTIFICIAL LIFT SUCKER ROD PUMP WELL IR-01 TALANG AKAR PENDOPO FIELD (ANALISIS KERUSAKAN RANGKAIAN SUCKER ROD AKIBAT

## KELEBIHAN STRESS  PADA ARTIFICIAL LIFT SUCKER ROD PUMP
SUMUR IR-01 LAPANGAN TALANG AKAR PENDOPO)
Richa Melysa a* , Ali Musnal a , Irsyahadi b a Jurusan Teknik Perminyakan, Fakultas Teknik, Universitas Islam Riau
b KSO-Pertamina EP Santika Pendopo Energy * corresponding author : richamelysa@eng.uir.ac.id

## ABSTRACT
The IR-01 well uses sucker rod pump as an artificial lifting method in producing oil. The well history data  in  2017 shows that often the problem of sucker rods is broken, so it is necessary to solve the problem. The analysis used to determine the cause of damage to the sucker rod circuit in  the IR-01  well is by calculating the load  on  the  polished  rod  and  SRP  performance  in  theory,  and  using  data interpretation  of  the  dynamometer  test  to  obtain  the  actual  data  on  the  load  of polished rod, especially the stress level of the sucker rod in the field. After analyzing the cause of the problem, efforts can be made to solve the problem by providing recommendations for redesign to overcome the problem of sucker rod on the well IR-01.
Keywords: Artificial Lift, Sucker Rod Pump, Strees Sucker Rod

## ABSTRAK
Sumur IR-01 menggunakan sucker rod pump sebagai metode pengangkatan buatan dalam  memproduksikan  minyak.  Data  riwayat  sumur  pada  tahun  2017 menunjukkan  bahwa  sering  sekali  mengalami  permasalahan  sucker  rod  putus, sehingga  perlu  dilakukan  upaya  pemecahan  masalah.  Analisis  yang  digunakan untuk  mengetahui  penyebab  kerusakan  rangkaian  sucker  rod  pada  sumur  IR-01 adalah dengan melakukan perhitungan beban pada polished rod dan kinerja SRP secara  teori,  serta  menggunakan  interpretasi  data  hasil  dynamometer  test  guna mendapatkan data aktual beban polished rod khususnya tingkat stress sucker rod di  lapangan.  Setelah  dianalisis  penyebab  permasalahan  maka  dapat  dilakukan upaya penanganan masalah dengan memberikan rekomendasi perencanaan ulang untuk mengatasi permasalahan sucker rod pada sumur IR-01.
Kata Kunci: Artificial Lift, Sucker Rod Pump, Strees Sucker Rod

## PENDAHULUAN
Untuk  lingkungan  non-korosif,  batas ketahanan  baja  ( tensile  strength) ditentukan  oleh  maksimum  nilai
stress
dari yang diizinkan berdasarkan grade rod yang digunakan.  Oleh  karena  itu,  analisis terhadap stress pada rod  string dimana  nilai stress maksimum  yang
terjadi  harus  dibawah  nilai stress yang diijinkan (allowable stress). Hal ini diilustrasikan pada persamaan API good man diagram .
Sumur  IR-01  adalah  sumur produksi  yang  menggunakan sucker rod  pump di  lapangan  Talang  Akar Pendopo dengan laju produksi sebesar  314  BFPD.  Berdasarkan riwayat perbaikan sumur, permasalahan  yang  kerap  terjadi  dan berkelanjutan  pada  sumur  IR-01 adalah sering kali mengalami permasalahan sucker  rod putus.
Sebab  itu,  perlu  dilakukan  analisis terhadap  beban-beban  yang  bekerja pada  rangkaian  SRP, terutama stress sucker  rod aktual  di  lapangan menggunakan dynamometer test. Dynamometer pada prinsipnya  adalah  alat  pengukur beban aktual polished rod di lapangan yang  merupakan  batang  paling  atas dari rangkaian pompa.Setelah didapatkan  hasil  tes dynamometer ,
maka  dilakukan  perhitungan  nilai
stress aktual  di  lapangan  serta memberikan rekomendasi perencanaan  ulang  rangkaian sucker rod guna  mengatasi  permasalahan kelebihan stress  sucker  rod pada sumur  IR-01  lapangan  Talang  Akar Pendopo .
Tujuan  dari  penelitian  yang dilakukan oleh penulis adalah sebagai berikut :
1. Menghitung  beban polished rod dan  kinerja  SRP  yang terpasang pada sumur IR-01. 2. Menganalisis penyebab kerusakan  sucker  rod  string dengan interpretasi   data hasil  dynamometer  test  pada sumur IR-01. 3. Melakukan perencanaan ulang  rangkaian  sucker  rod guna mengatasi permasalahan rangkaian  sucker  rod  pada sumur IR-01. Persamaan-persamaan yang digunakan  dalam  perhitungan  beban polished  rod dan  kinerja sucker  rod pump terpasang berdasarkan persamaan  Kermit  Brown  adalah sebagai berikut : • Berat Rod
𝑊𝑟 total = 𝑊𝑟1. 𝐿1  +  𝑊𝑟2. 𝐿2 (1)
• Luas Area Plunger
𝐴𝑝 = 𝜋 (𝐷) 2 4 (2)
• Berat Fluida
𝑊𝑓 = 0,433 𝐺 (𝐿 𝑥 𝐴𝑝 –  0,294 𝑥 𝑊𝑟) (3) • Berat Polished rod Maksimum 𝑃𝑃𝑅𝐿 = 𝑊𝑓  +  𝑊𝑟 (1  +  𝛼) + 𝐹 .(4)
• Berat Polished rod Minimum
𝑀𝑃𝑅𝐿 = 𝑊𝑟 −  (𝑊𝑓. 𝛼) −
(0,127 . 𝑊𝑟. 𝐺) −  𝐹 (5)
• Stress Maximum
𝑆𝑚𝑎𝑥 = 𝑃𝑃𝑅𝐿 𝐴𝑟 (6) • Stress Minimum
𝑆𝑚𝑖𝑛 = 𝑀𝑃𝑅𝐿 𝐴𝑟 (7)
• Stress yang diizinkan
𝑆 𝐴 = (0.25 𝑇 + 0.562 𝑆𝑚𝑖𝑛)𝑆𝐹 (8) • Faktor Percepatan
Α = 𝑆𝐿 𝑁 2 70500 (9)
• Counter Balanced Ideal
𝐶𝑖 = 𝑃𝑃𝑅𝐿 + 𝑀𝑃𝑅𝐿 2 (10)
• Torsi
𝑃𝑇 = (𝑃𝑃𝑅𝐿 – 𝐶𝑖) 𝑥 (𝑇𝐹𝑚𝑎𝑥) 0.93 (11) • Plunger Over Travel
𝑒𝑝 = 32.8 𝐿 2 .𝑎 𝐸 (12) • Rod Stretch 𝑒𝑟 = ( 5.20 𝐺 𝐷 𝐴𝑝 𝐿
𝐴𝑟.𝐸 ) (13)
• Tubing Stretch
𝑒𝑡 = ( 5.20 𝐺 𝐷 𝐴𝑝 𝐿 𝐴𝑡.𝐸 ) (14)
• Plunger Stroke Efective 𝑆𝑃 = 𝑆𝐿  +  𝑒𝑝 – (𝑒𝑟 –  𝑒𝑡) (15) • Pump Displacement 𝑉 = 0.1484 𝐴𝑝 𝑥 𝑆𝑝 𝑥 𝑁 , 𝐵𝐹𝑃𝐷 (16) • Efisiensi Volumetriks
Ev= 𝑄 𝑃𝐷 𝑥 100% (17)
• Horse Power
𝐻𝐻𝑃 = 7,36 𝑥 10 −6 𝑄 𝐺 𝐿 𝑁 (18) 𝐻𝑓 = 6,31 𝑥 10 −7 𝑊𝑟 𝑆𝐿 𝑁 (19)
𝐵𝐻𝑃 = 1,5 (𝐻ℎ  +  𝐻𝑓) (20)

## METODE PENELITIAN
Metode  penelitian  yang  digunakan adalah studi literatur yang berhubungan  dengan  perhitungan sucker  rod  pump terpasang  dan melakukan observasi lapangan sehingga didapatkan data primer serta data  sekunder.  Kemudian  dilakukan analisis  terhadap  hasil  pengukuran beban aktual dilapangan yaitu dengan dynamometer test untuk mendapatkan beban polished rod aktual dilapangan.
Dari  hasil  tersebut  maka  dapat ditentukan stress maksimum sucker rod sumur.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  Perhitungan  Beban  Polished rod dan Kinerja SRP Terpasang
Hasil dan pembahasan untuk
menghitung  beban polished  rod dan kinerja sucker  rod  pump terpasang pada sumur IR-01 yang menggunakan nomor  seri  C-320-256-100  dengan laju  alir  412  BFPD  adalah  sebagai berikut :
Sumur IR-01 Grade Rod C Diameter tubing 2 7/8 in Diameter Plunger 2 1/4
L 2810 ft SL 100 in N 11 spm α 0.17 Wr total 5.353 lb Wf 4.066 lb PPRL 10.430 lb MPRL 3.830 lb Smax 23.598 psi Smin 8.666,2 psi SA 27.374 psi Ci 7.130 lb PT 184.519 in-lb ep 1.46 in er 7.5 in et 2.1 in SP 91.8 in Pump Displacement 595 BFPD Effisiensi Volumetrik Pompa 52.7 % Hh 4.5 hp Hf 3.7 hp Hb 12.4 hp Analisis Penyebab Kerusakan Rangkaian  Sucker  Rod  Sumur  IR- 01 Interpretasi Data Output Dinamometer Test Berikut adalah Data Hasil Perhitungan  Desain  Awal  dan  Data Aktual  di  Lapangan  Beban Polished rod Beserta Stress Sucker Rod Sumur IR-01 :
Sumur IR-01 Data desain awal Data aktual di lapangan PPRL 10.430, 6 lb PPRL  12.509 lb MPR L 3.830,4 6 lb MPR L 3.512 lb Smax 23.598, 6 psi Smax  28.301 psi Smin 8.666,2 psi Smin 7.945, 7 psi S A 27.374 psi S A 26.969 psi Berdasarkan tabel diatas terdapat  selisih  beban  antara  nilai
PPRL pada desain awal dengan PPRL aktual  di  lapangan  sekitar  2.078  lb pada  sumur  IR-01.  Tambahan  beban ini diindikasikan akibat adanya faktor gesekan  fluida  (+F)  di  dalam  pompa pada  saat  gaya upstroke .  Jadi  pada sumur  IR-01  peneliti  mendapatkan masalah yang terjadi yaitu sumur IR- 01 terindikasi adanya kelebihan  nilai stress sucker rod yang melebihi nilai stress yang diizinkan.
Perencanaan  Ulang  Rangkaian Sucker Rod Sumur IR-01
Perencanaan  ulang  rangkaian sucker rod pada sumur ini dilakukan dengan hanya  mengganti  ukuran  dari sucker rod tanpa  mengganti  parameter pompa  sebelumnya.  Berikut  adalah hasil  perhitungan  perencanaan  ulang rangkaian sucker rod pada sumur IR-
01: Pumping Unit C-320-256-100 Para meter Rod 86 Rod 77 Rod 65 Ukura n SR 1+7/8 +3/4 7/8 1+7/8
L 2810 ft 2810 ft  2810 ft Α 0.17 0.17 0.17 Wr Total 6.495, 3 lb 6238.2 lb 6904.8 lb Wf 3.923, 4 lb 3955.5 57108 3872.3 94785 Fakto r Gesek an 2.078 lb 2.078 lb 2.078 lb PPRL 13.61 1,5 lb 13.342 ,42 lb 14.040 ,2 lb MPR L 2.935. 5 lb 2.704, 89 lb 3.302, 8 lb Smaks 30.79 5,4 psi 22.200 ,3 psi 23.361 .5 psi Smin 6.641. 4psi 4.500, 65 psi 5.495. 5 psi SA 26.23 6 psi 25.031 psi 25.591 psi Ci 8.671, 5 lb 8.023, 6 lb 8.273, 5 lb PT 300.1 93,6 lb-in 297.39 3,3 lb- in 298.47 7,2 in- lb SP 88.2 in 97.5 in  88.8 in PD 571.5 BFPD 631.9 BFPD 575.3 BFPD Ev asum si 75% 75% 75% Qdesa in 428 BFPD 474 BFPD 431 BFPD BHP 16.05 hp 16.7 hp 16.5 hp Keter angan Tidak meme nuhi syara t Meme nuhi syarat Meme nuhi syarat Jadi perencanaan ulang rangkaian sucker  rod dengan parameter  ukuran sucker  rod 7/8  in,
SL dan N sebesar 100 in dan 11 spm, dan  diameter plunger adalah  2¼  in sangat  dianjurkan  karena  nilai stress maksimum  tidak  melebihi  nilai allowable stress -nya dan juga kinerja dari  pompa  hasil  perencanaan  ulang memenuhi syarat untuk beroperasi.

## KESIMPULAN DAN SARAN

## Kesimpulan
Berdasarkan data hasil penelitian dan pembahasan  dalam  penelitian  ini,
maka penulis mengambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Berdasarkan hasil perhitungan  beban polished rod dan kinerja SRP terpasang pada sumur IR-01 dengan seri pompa  C-320-256-100  pada dasarnya telah memenuhi standar karena nilai PT, PPRL dan stroke  length -nya  tidak melebihi  batas  maksimum nomor seri pompa
2. Berdasarkan  interpretasi  data dynamometer test pada sumur IR-01 terindikasi adanya beban tambahan akibat faktor gesekan fluida sekitar 2.078 lb pada  saat  upstroke.  Hal  ini menyebabkan nilai stress maksimum  menjadi  sebesar
28.301  psi  melebihi  nilai allowable  stress-nya  sebesar 26.969 psi.
3. Perencanaan  ulang  rangkaian sucker rod  dengan parameter
ukuran  sucker  rod  7/8  in,  SL dan  N  sebesar  100  in  dan  11 spm,  dan  diameter  plunger adalah 2¼ in sangat dianjurkan  karena  nilai  stress maksimum  tidak  melebihi nilai allowable stress-nya yaitu  Smaks  sebesar  22.203
psi dan SA  sebesar 25.031 psi
dan juga kinerja secara keseluruhan dari perencanaan ulang  ini  memenuhi  syarat untuk beroperasi. Saran Untuk menghindari terjadinya permasalahan  pada  SRP  seharusnya dilakukan pencegahan seperti Schedule dynamometer Test sebelum hal ini terjadi lagi sehingga kerusakan dapat segera diatasi.

## DAFTAR PUSTAKA
Brown, K.E., (1980). The Technologi of Artificial Lift Methods, Vol.
2a. Tulsa, Oklahoma : PennWellPubl. Co.
Echometer  Company  (1993),  “Well Analyzer  Operating  Manual”. Wichita Falls, Texas
Hein  Jr.,  N.W.  (1996).  Beam- Pumping Operations : Problem Solving and Technology
Advancements.  J  Pet  Technol 48  (4)  :  330-336.  SPE-36163- MS.
Pertamina  (2003).  Perencanaan  Dan
Troubleshooting Sumur Pompa Angguk
PT.  Santika  Pendopo  Energy  (tidak dipublikasikan).
Quittanah,  R.  (2015). Sucker  rod pump  Design  Modification  to Avoid Pump Floating Phenomena in Heavy-Oil. Low API  Wells  to  Enhance  the Proudction Rate. SPE