Vol. 05 No.02 2022

## EVALUATION OF ESP PUMP SIZE-UP ON MARLEY FIELD PRODUCTION
(EVALUASI PERUBAHAN UKURAN (SIZE-UP) POMPA ESP TERHADAP PRODUKSI FIELD MARLEY)
Alexander Tanpasya 1 , Rafil Arizona 1* , Eddy Elfiano 1 , Fajar Anggara 2 *1 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Islam Riau
2 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Mercubuana *Corresponding author: rafilarizona@eng.uir.ac.id

## ABSTRACT
Field or Field Marley is one of the fields in the work area of PT. Pertamina Hulu Rokan, which is located in Riau Province, has entered the  brownfield phase and has  a high water cut  rate. This  condition made the company start  a new step by making a size-up on the pump in the Marley well. However, after the Size-Up pro- gram was carried out there were several wells that failed, therefore in this study, the researcher will do a re-calculation to find out how far the success of the Size- Up program has  been.  After the Size-Up program was carried out  at  the Asmud well  in  the  Marley  field,  the  results  obtained  as  much  as  68%  success,  which  is below the minimum target which should be above 100%. It is known that the pump installed in the Asmud well is a Centrilift 400P10 pump with a pump range of 650- 1400 bfpd specifications, motor power 42 HP, electric current 53 A, voltage 475 V, and efficiency of 88.4%. Well data can be in the form of a 93% water cut, with an sfl value of 184 ft and a wfl of 307 ft, a pwf of 383.33 psi, and an API value of 34. Based on these parameters, the Inflow Performance Relationship (IPR) curve can be analyzed. it is analyzed that the Asmud well is in a down thrust condition where the pump is in the minimum range. Therefore, the researcher suggests that a Size- Down pump be carried out using a Centrilift 400P8 60 Hz pump with a specification range of 550-1200 bfpd which is in accordance with the production capacity of the Asmud well.
Keyword : Brownfield, electric submersible pump, flow rate, inflow performance relationship, size-up

## ABSTRAK
Lapangan atau Field Marley merupakan salah satu lapangan di wilayah kerja PT. Pertamina Hulu Rokan yang berlokasi di Provinsi Riau yang telah memasuki fase brown fild dan mempunyai tingkat water cut yang tinggi. Kondisi tersebut membuat perusahaan memulai langkah baru dengan melakukan perubahan ukuran (Size-Up) pada pompa di sumur Marley. Namun setelah dilakukannya program Size-Up ter- sebut  terdapat  beberapa  sumur  yang  mengalami  failure,  oleh  karena  itu  pada penelitian kali ini peneliti akan melakukan perhitungan ulang untuk mencari tahu sejauh mana keberhasilan program Size-Up tersebut berhasil. Pasca dilakukannya program Size-Up pada sumur Asmud di lapangan Marley di dapat hasil sebanyak 68% keberhasilan yang mana itu di bawah target minimum yang seharusnya di atas 100%. Diketahui pompa yang terpasangan pada sumur Asmud adalah jenis pompa
Centrilift 400P10 dengan spesifikasi range pompa 650-1400 bfpd, tenaga motor 42 HP,  arus  listrik  53  A,  tegangan  listrik  475  V  dan  efisiensi  sebesar  88,4%.  Data sumur yang di dapat berupa water cut 93%, dengan nilai sfl sebesar 184 ft dan wfl sebesar 307 ft, memiliki pwf sebanyak 383,33 psi serta nilai API 34. Berdasarkan parameter tersebut dapat di analisa dengan curva Inflow Performance Relation- ship (IPR) dapat di analisa bahwa sumur Asmud dalam kondisi downthrust yang mana pompa berada pada range minimum. Oleh sebab itu peneliti menyarankan agar dilakukannya Size-Down pompa menggunakan pompa Centrilift 400P8 60 Hz dengan  spesifikasi  range  550-1200  bfpd  yang  sesuai  dengan  kapasitas  produksi sumur Asmud.
Kata Kunci : Brownfield, electric submersible pump, inflow performance relation- ship, laju alir, size-up

## PENDAHULUAN
Field Marley  merupakan  salah  satu kawasan  di  wilayah  kerja  Pertamina Hulu Rokan (PHR) yang berlokasi di Provinsi  Riau  yang  telah  memasuki fase brown field dan mempunyai ting- kat water  cut yang  tinggi,  maka  dari kebanyakan sumur-sumur di lapangan ini sudah tidak terlalu produktif dalam berproduksi,  disebabkan  spesifikasi pompa yang tidak effisen dengan kon- disi sumur tersebut.
Kondisi  diatas  membuat  Pertamina Hulu  Rokan  selaku  pemegang  aset tersebut memulai  langkah  baru dengan melakukan perubahan spesifi- kasi ( Size-up ) pada pompa di sumur- sumur  tersebut.  Jenis  pompa  yang digunakan  adalah Electric  Submersi- ble  Pumping (ESP)  memakai  motor listrik tergenang yang menggerakkan pompa  sentrifugal  bersusun.  Energi disuplai  ke  motor  oleh  kabel  listrik yang  mengalir  dari  dataran.  Bagian semacam  itu  amat  sesuai  buat  men- ciptakan daya muat larutan yang besar (Gabor Takacs, 2009).
Beberapa  sumur  pada  lapangan Marley yang terdapat di PT. Pertamina Hulu Rokan telah dilakukan size up pada Januari 2021. Umumnya  program size  up maupun
size  down  pompa  tidak  sepenuhnya selalu  berhasil.  Oleh  sebab  itu  perlu dilakukan  evaluasi  kembali  pada sumur-sumur  yang  telah  di size  up . Untuk  melihat  tingkat  keberhasilan dari  program size  up pada  lapangan Tross, maka perlu dilakukan evaluasi terhadap laju alir yang dihasilkan oleh pompa ESP setelah size up . Jika hasil yang  didapat  setelah  evaluasi  sangat jauh  dari  target  yang  diharapakan pada desain  sebelumnya, maka perlu dilakukan analisa penyebab kegagalan size  up serta  melakukan penyesuaian  desain  ulang  terhadap pompa ESP terpasang. Adapun tujuan dari penelitian ini ialah:
1. Mengetahui penyebab terjadinya  kegagalan size  up pada  pompa  ESP (Electric
Submersible Pump) . 2. Mengetahui keberhasilan program size  up pompa  ESP (Electric  Submersible  Pump) yang telah dilakukan.
3. Memberikan rekomendasi desain  ulang  pompa  ESP
(Electric  Submersible  Pump)
berdasarkan karakteristik sumur.
4. Meningkatkan kinerja pompa ESP (Electric  Submersible Pump) menjadi lebih optimal.

## Productivity Index (PI)
Productivity Index adalah suatu index yang  menyatakan  kemampuan  suatu sumur untuk mengangkat fluida pada kondisi  tekanan  tertentu  (Ali  & Melisa,  2009.)  atau  merupakan perbandigan  antara  laju  produksi yang  dihasilkan  formasi  produktif pada  drawdown  yang  merupakan beda  tekanan  dasar  sumur  pada kondisi  statis  (Ps)  dan  saat  terjadi aliran  dasar  sumur  (Pwf).  Secara sistematis  dapat  dituliskan  sebagai berikut :
PI = J = 𝑄
𝑃𝑠−𝑃𝑤𝑓 (1) Dimana : PI = Productivity Index , bbl/day/psi Q = Laju Produksi Aliran Total, bbl/day Ps =  Tekanan  Statis  Reservoir, psi Pwf = Tekanan dasar sumur, psi
IPR Single-Phase Reservoir IPR single-phase adalah IPR yang di- pergunakan untuk undersaturated oil reservoir , yakni ketika p wf berada di- atas bubble-point  pressure (P b ).  Pada kondisi  tersebut  gas  masih  terlarut didalam minyak maka belum ada free gas yang terbentuk pada laju alir res- ervoir. Hal  ini  menyebabkan  pada lajur alir fluida hanya terdiri dari satu fasa, yaitu minyak.
Kurva  IPR  untuk single-phase reservoir berupa garis lurus yang di- tarik  dari  tekanan reservoir ke bub- ble-point pressure . Jika bubble-point pressure sama dengan 0 psig, makan absolute  open  flow (AOF)  sama
dengan productivity index ( J* ) dikalikan dengan tekanan reservoir .
Gambar 1. Kurva IPR single-phase
Contoh  kurva  IPR  untuk single- phase dapat  dilihat  pada Gambar  1 . Dengan kondisi diatas didapat persa- maan productivity index sebagai beri- kut:
𝐽 ∗ = 𝑞 𝑝 𝑖 −𝑝 𝑤𝑓 (2)

## METODOLOGI PENELITIAN
Secara umum langkah-langkah penelitian  yang  dilakukan  adalah  se- bagai berikut:

## Studi Literatur
Mengumpulkan  dan  mempelajari sumber  literatur  terkait  dengan  ilmu Teknik  Produksi  Minyak  Bumi, desain perencanaan pompa ESP, serta literatur  lainnya  yang  terkait  dengan penelitian ini.
Pengumpulan & Perolehan Data. Menyiapkan
beberapa data pendukung  agar  penelitian  ini  bisa berjalan  dengan  optimal,  dalam penelitian ini data-data yang digunakan adalah data-data lapangan
(data sekunder) yang meliputi :
- Karakteristik sumur
- Karakteristik fluida,
- Sejarah produksi
- Pompa ESP terpasang.

## Analisa Data
Setelah  mendapatkan  data  yang dibutuhkan, maka langkah selanjutnya  adalah  menganalisa  dan mengevaluasi data yang telah diperoleh.
Tabel. 1 Pencapaian size-up Perhitungan Data Setelah menganalisa dan mengevaluasi data, langkah selanjutnya adalah melakukan perhitungan  desain  pompa  ESP (Electrical Submersible Pump) sesuai dengan kemampuan produksi sumur.
Keberhasilan Size-Up Secara Umum Berdasarkan Q Target dan Q After Size-Up
Well Name Q Target Q Af Su Pencapaian MARLEY003 4717 4696,41 100% ASMUD 1075 733,99 68% MARLEY335 415 309 74% MARLEY377 2153 2880,51 134% MARLEY411 2131 2163 102% TIBERIAS 1597 3667,92 230% MARLEY429 3712 3415,01 92% MARLEY441 3763 3966,98 105% MARLEY001 3944 3320,06 84% MARLEY043 4724 4276,78 91% MARLEY005 1234 1087,68 88% MARLEY031 4020 4561,2 113% MARLEY032 5056 5295 105%

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Ketika  akan  memulai  pengolahan data,  maka  diperlukan  evaluasi  hasil Size-up di  wilayah  Marley  terkait dengan tingkat keberhasilan program Size-up .  Data  keberhasilan  program Size-up di  area  Marley  dapat  dilihat pada tabel 1.
Tabel 2. Laju alir Untuk mengetahui perilaku kapa- sitas produksi sumur, Terlebih dahulu dihitung kurva IPR dengan menggunakan metode Darcy. Oleh karena itu hasil perhitungan aliran un- tuk masing-masing asumsi Pwf dapat dilihat pada tabel 2.
Pwf KETERANGAN LAJU ALIR SATUAN 0 Pwf Asumsi 7060,84 BFPD 50 Pwf Asumsi 6237,84 BFPD 100 Pwf Asumsi 5414,84 BFPD 150,00 Pwf Asumsi 4591,84 BFPD 363,66 Pwf Actual After Size-Up 1075,00 BFPD 383,33 Pwf Asumsi 751,23 BFPD 400,00 Pwf Asumsi 476,84 BFPD
428,97
Pwf Asumsi
0,00 BFPD
Gambar 2. Pengaruh PWF terhadap Q total
Untuk  membuat  kurva  IPR,  di plot  hubungan  antara  tekanan  dasar sumur (pwf) asumsi dengan lajur alir (Q),  sehingga  diperoleh  hasil  seperti kurva pada gambar 2 di atas. Pada sumur Asmud, diketahui sumur memiliki  PWF  (tekanan  aliran  dasar sumur)  dengan  nilai  383,33  psi  dan menghasilkan Q Total (Total Produksi)  751,23  bfpd  ( Barel  Fluid per Day ) setelah dilakukannya
Pergantian Pompa pada program Size- Up .  Dapat  diperhatikan  bahwa  se- makin  kecil  nilai  PWF  maka  nilai  Q Total akan semakin naik, dapat disim- pulkan bahwa produksi akan mening- kat  jika  nilai  PWF  tidak  lebih  dari hasil  yang  didapat  setelah  program Size-Up . Dapat dilihat di Tabel 3.
Table 3.Laju alir 2 PWF WFL LAJU ALIR 0 1340 7060,84 50 1205,26 6237,84 100 1070,52 5414,84 150,00 935,78 4591,84 363,66 360,00 1075,00 383,33 306,99 751,23 400,00 262,07 476,84 428,97 184,00 0,00

## Gambar 3. Perhitungan WFL terhadap PWF
Dapat dilihat pada Grafik 3 perhi- tungan Working  Fluid  Level (WFL)
berdasarkan  PWF    bahwa  pada  nilai WFL  dengan  kondisi  aktual  terdapat pada  nilai  306,99  ft  dengan  korelasi pada  383,33  ft  untuk  nilai  PWF.
Kondisi  ini  adalah  simulasi  pada kurva WFL untuk mengetahui dikon- disi  mana  nilai  terbaik  dihasilkan. Dapat dilihat pada Tabel 4. Table 4. Rekomendasi rekomendasi Parameter Pompa Terpasang Pompa Rekomendasi Laju Alir 733,99 BFPD 750 BFPD Pump Setting Depth 1256 ft 367,4 ft Pump Intake Pressure 367,4 psi 456 psi Total Dynamic Head 1085 ft 1115,6 ft Tipe Pompa Centrilift 400P10 Centrilift 400P8 Range Pompa 650 - 1400 550 - 1200 Stages 48 32 OD Pompa 4 in 4 in BHP Pompa 20,5 Hp 10 Hp OD Motor 5,62 in 4,56 in HP Motor 42 Hp 30 Hp Arus Listrik 53 A 42,3 A Tegangan Motor 475 V 463 V Berdasarkan Tabel 4 per- bandingan diatas dapat dilihat bahwa kemampuan produksi sumur  Asmud berada  di  bawah range  minimum pompa ESP yang terpasang Centrilift 400P10  oleh  karena  itu  direkomen- dasikan  untuk size  down pompa menggunakan pompa Centrilift 400P8 dengan range 550 – 1200 bfpd
yang  sesuai  dengan  kemampuan produksi sumur Asmud.

## KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  analisis  yang Pompa Centrilift 400P10 yang terpasang pada sumur Asmud bekerja dibawah batas minimum laju alir yang direkomendasikan oleh pabrikan
pompa.  Laju  alir  produksi  sumur Asmud adalah sebesar 1256 bfpd se- dangkan  laju  alir  yang  direkomen- dasikan  Centrilift  400P10  adalah sebesar  1400  bfpd  sehingga  pompa ESP  yang  terpasang  bekerja  pada kondisi  dimana  gaya  yang  melebihi beban  maksimum  yang  dapat  di- tanggung  peralatan  tersebut  ( down- thrust ).
Desain pompa yang sesuai untuk mengoptimalkan laju produksi sumur Asmud  menjadi  1200  menggunakan pompa Centrilift 400P8 yang bekerja pada  efisiensi  sebesar  64%  dengan pump  setting  depth pada  kedalaman 367,4  ft  dan  jumlah stages pompa yang dibutuhkan sebanyak 32. Motor yang  digunakan  dengan  tipe  456  se- ries  Reda  motor  60  Hz  dengan  daya motor sebesar 30 HP, tegangan motor sebesar  463  V  dan  kuat  arus  listrik sebesar 42,3 A.

## REFERENSI
Baker-Huges,  Inc.,  2019,  Centrilift Submersible Pump Handbook th Edition. Oklahoma, Baker-
Huges Company
Husnurroqi, A.  (2020). Perencanaan
Electric  Submersible  Pump (ESP) Di Sumur PDM-14 PT. Pertamina  EP  Lapangan  EP Lapangan Tambun. Ja- karta:Universitas Mercubuana Idrus, S.J. (2018). Evaluasi Konversi Pompa  Electric  Submersible Pump  (ESP)  Menjadi  Insert Pump  Untuk  Meningkatkan Produksi Minyak Pada Sumur XY  Lapangan  SJA.  Skripsi .
Universitas  Islam  Riau.  Pek- anbaru
Karassik, I.J. (2017). Centrifugal Pump Clinic, Revised and Ex- panded . CRC Press.
Nugroho, J.C. (2020). Analisis Kinerja  Dan  Desain  Ulang
Electric  Submersible  Pump
(ESP)  Dengan  Metode  Kon- vensional  Untuk  Meningkat- kan  Produktivitas  Sumur  X . Jakarta:Universitas  Mercubu- ana
Hakim,  A.R.  (2016). Perencanaan Pompa  Electric  Submersible Pump  (ESP)  Dengan  Opti- masi  Produksi  Dilapangan Sumur  X .  Pekanbaru:Univer- sitas Islam Riau.
Sularso  &  Suga , K . (1991). Dasar Perencanaan  dan  Pemilihan Elemen Mesin .
Wicaksana,  S.  (2011). Evaluasi  dan Perencanaan  Ulang  Electric Submersible Pump (ESP) Pada  Sumur  “X”  Lapangan
“Y”. Yogyakarta. Universitas
Pembangunan Nasional “Vet- eran”