## EVALUASI KINERJA SUCKER ROD PUMP PADA SUMUR AR-50 DI PT X

## THE EVALUATION OF SUCKER ROD PUMP PERFORMANCE OF ON WELL AR-50 AT PT X
Sefilra Andalucia 1) , Dela Nala Ratih 2)
1,2) Program Studi Teknik Eksplorasi Produksi Migas Politeknik Akamigas Palembang, 30257, Indonesia Corresponding Author E-mail: andalucia@pap.ac.id
Abstract: Natural flow to a method of fluid flowing from perforation zone to well surface naturally. it is caused by reservoir pressure which push fluid up to the surface is still high. By the time reservoir pressure decreases and oil does not  flow  optimally,  and  artificial  lift  is  installed  on  the  well  to  achieve  the  optimum  production  target.  To  increase productivity of a Sucker rod pump (SRP), pump production capacity, stride length and pump speed  should be observed. pump production decrease  iscased  by  several  factors.  this  research  aimed  to  evaluate  the  possibilty  of  increasing  the production on the well. the research methodology used two-phase IPR curve with vogel method to conduct evaluation on the installed pump. the next step wash calculating the volumetric efficiency. a well is efficient if its efficiency rate of the installed pump was >70%. if the the efficiency of the pump was <70%, optimization on the pump should be carried out to obtain the optimum pump efficiency value. Well AR-50 utilized sucker rod pump (SRP) with conventional type unit  104  inches  stride  length,  9  SPM  pumping  speed  and  4593  ft  well  depth  and  95%  water  cut.  this  well  had  pump volumetric efficiency rate of 73.10% wich meant that the pump capacity to lift the fluid from well bottom to the surface was already efficient since its efficiency wes >70%.
Keywords: Artivicial lift, Sucker rod pump, Pump evaluation.
Abstrak : Sembur  alam  merupakan  metode  mangalirnya  fluida  dari  zona  perforasi  kepermukaan  sumur  secara alamiah.  hal  ini  disebabkan  oleh  tekanan  reservoir  yang  mendorong  fluida  keatas  permukaan  masih  sangat  tinggi. setelah lama kelamaan tekanan reservoir turun dan minyak tidak mengalir secara optimum, sumur tersebut dipasang artificial lift untuk mencapai target produksi yang optimum. Untuk meningkatkan produktifitas suatu Sucker Rod Pump (SRP)  perlu  diperhatikan  kapasitas  produksi  pompa,  panjang  langkah,  kecepatan  pemompaan.  Penurunan  produksi pompa  dapat  disebabkan  oleh  berbagai  faktor.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengevaluasi  kemungkinan  dilakukan peningkatan  produksi  pada  sumur.  Metodologi  penelitian  menggunakan  kurva  IPR  dua  fasa  dengan  metode  Vogel, melakukan  evaluasi  pompa  yang  terpasang.  Untuk  tahap  selanjutnya  menghitung  effisiensi  volumetric.  Sumur  dapat dikatakan efisien jika tingkat effisiensi dari pompa terpasang > 70%, jika effisiensi dari pompa tersebut <70% maka pompa tesebut seharusnya dilakukan optimasi agar mendapatkan nilai efis ien pompa yang optimal. Pada Sumur AR- 50  menggunakan  Sucker  Rod  Pump  (SRP)  tipe  conventional  unit  dengan  panjang  langkah  (S)  104  inch,  kecepatan pemompaan  9  SPM,dengan  kedalaman  sumur  4.593  ft,    dan  water  cut  95%. Sumur  ini  memiliki  harga  efisiensi volumetrik  pompa  sebesar  73.10  %  artinya  kapasitas  dari  pompa  untuk  mengangkat  fluida  dari  dasar  sumur kepermukaan sudah dikatakan efisien karena effisiensinya >70%.
Kata kunci: Artificial Lift, Sucker Rod Pump, Evaluasi Pompa .

## 1. PENDAHULUAN
Pada  awal  proses  produksi  sumur, umumnya  minyak  dapat  diproduksikan  secara sembur  alam (natural  flow) karena  tekanan reservoirnya  masih  sangat  tinggi.  Seiring sering  berjalannya  waktu  produksi,  tekanan reservoir juga akan semakin menurun sehingga produksi  minyak  pun  akan  menurun.  Pada keadaan  tertentu,  sumur  tidak  dapat  lagi diproduksikan  secara natural  flow ,  sehingga perlu dilakukan suatu cara untuk mempertahankan  suatu  laju  produksi,  yaitu dengan pengangkatan  buatan (artificial lift).
Artificial lift bertujuan untuk mempertahankan  tingkat  produksi  minyak karena  kemampuan  suatu  sumur  untuk berproduksi    makin  lama  makin  berkurang akibat  tekanan  reservoirnya  telah  semakin kecil,  atau  sejak  semulanya  tidak  dapat dilakukan  metode  sembur  alam.  Perusahaan yang bergerak di  sektor  minyak dan  gas  bumi yang menerapkan metode pengangkatan buatan sucker  rod  pump (SRP),  yaitu  PT  X dimana  terdapat  ratusan  sumur  produksi  salah satunya  Sumur  AR-50  yang  memiliki gross production 400 bbl/day dengan water cut 95% sehingga net  production  oil sebesar  20
Volume 13 No. 02 Desember 2022
bbl/day. Untuk mengoptimalkan produksi dari Sumur  AR-50  ini  dibutuhkan  data-data produksi  dan  reservoir  yang  lengkap.  Dengan adanya tes sonolog maka data yang dibutuhkan untuk evaluasi kinerja pada Sumur AR-50  dapat  memberikan  gambaran  kondisi Sumur AR-50.

## 2. TEORI DASAR
Dalam  melakukan  penelitian  penulis menggabungkan  antara  teori  dengan  data-data lapangan  sehingga  dari  keduanya  didapat pendekatan  penyelesaian  masalah.  Data  yang digunakan  berupa  data  primer  dan  data sekunder. Data primer adalah data utama  yang dikumpulkan  dengan  melakukan  pengamatan langsung  di  lapangan  seperti  mengamati kecepatan  pemompaan,  panjang  langkah, kondisi  pompa,  dan  data-data  lain  yang  dapat menunjang  pada  pelaksanaan  di  lapangan. Sedangkan  data  sekunder  adalah  data  yang diperoleh  melalui  sumber-sumber  seperti  dari data  laporan  produksi,  data  reservoir  dan  data sumur,  serta  buku-buku  referensi  yang  dapat mendukung dalam penyelesaian penelitian.
Sukcer  rod  pump merupakan  metode artificial  lift yang  paling  banyak  digunakan dalam  dunia  perminyakan. Sucker  rod  pump banyak  digunakan  pada  sumur-sumur  yang dangkal.  Dalam  pengoperasian  pompa  SRP sering  timbul  masalah  yang  mengakibatkan penurunan  produksi.  Secara  umum  pompa sucker  rod terdiri  dari  tiga  jenis conventional unit, mark II dan air balance . Tahapan proses pengolahan  data  diawali  dengan  melakukan melakukan  uji  sonolog  untuk  mengetahui tekanan  alir  dasar  sumur  (Pwf)  dan  tekanan reservoir  (Ps).  Sonolog  adalah chart suara, hasil  pantulan  suara  dari  dalam  sumur produksi yang direkam oleh amplifier recorder yang  tujuannya  untuk  mengetahui  kedalaman level cairan  di annulus .  Dengan  kata  lain sonolog  digunakan  untuk  mengetahuai level cairan yang ada dalam sumur. Sonolog bekerja berdasarkan  prinsip  gelombang  atau  suara. Sumber  gelombang  suara  pada  pengoperasian alat  ini  berasal  dari    penembakan  atau pengaliran gas yang bertekanan secara cepat.
Gelombang  suara  yang  ditembakkan  ke dasar  sumur  akan  dipantulkan  kembali  ke
permukaan.  Hasil  pantulan  suara  dari  dalam sumur  produksi  yang  direkam  oleh amplifier recorder yang  tujuannya  untuk  mengetahui kedalaman level cairan di annulus . Sumber gas yang  digunakan  pada  alat  ini  adalah  gas  N 2 dan  gas  CO 2 .  Hal  ini  dikarenakan  kedua  gas tersebut  tidak  bereaksi  dengan  hidrokarbon yang  ada  di  dalam  sumur.  Dari  data  sonolog ini,  maka  akan  ditentukan  nilai productivity index sumur. Productivity index (PI) merupakan  suatu  besaran  yang  menunjukan kemampuan  berproduksi  dari  suatu  lapisan dalam  suatu  formasi,  dimana  secara  defenisi merupakan  perbandingan  laju  produksi  (Q) yang  dihasilkan  oleh  suatu  sumur  atau reservoir  pada  suatu  tekanan  alir  dasar  sumur tertentu  terhadap  perbedaan  tekanan  dasar sumur  pada  keadaan  statik  (Ps)  dan  tekanan dasar  sumur  pada  saat  terjadi  aliran  (Pwf). Pengukuran productivity  index didasarkan pada  total  produksi liquid, yaitu  produksi  air miyak  dan  gas.  Secara  matematis productivity index dinyatakan  dalam  hubungan  sebagai berikut:
PI =
Dimana: PI = productivity index (BFPD/psi) Q = laju alir fluida (BFPD) Ps = static pressure (psi) Pwf = tekan dasar sumus (psi)

## 3. METODOLOGI PENELITIAN
Untuk mengetahui kemampuan produksi  maksimum  dari  ketiga  sumur tersebut,  maka  dilakukan  perhitungan  kurva IPR  sumur  tersebut.  Kurva  IPR  merupakan kemampuan  suatu  sumur  untuk  berproduksi. Menurut  hasil  penelitian  Vogel  (1968),  untuk aliran  fluida  dua  fasa  (minyak  dan  gas)  akan diperoleh bentuk kurva IPR berupa lengkungan  dan  diasumsikan  bahwa  sumur tidak mengalami kerusakan ataupun perbaikan. Menurut  Brown  (1984)  kurva  IPR  dua  fasa oleh Vogel dapat diformulasikan dalam bentuk persamaan berikut:
Q= Qmax {         ( )         ( ) }
Selanjutnya dilakukan plot terhadap data Pwf vs Q untuk mendapatkan kurva IPR yang
dapat  digunakan  untuk  melihat  performa sumur  produksi.  Selain  itu,  dengan  IPR  dapat digunakan untuk menentukan Qoptimal.
Evaluasi Pompa terpasang Pada Sumur X:
a. Menentukan luas plunger (Ap), luas top rod (Atr) dan konstanta (K)
𝐴𝑝 = 0,25. 𝜋 . 𝑑 p 2 𝐴 𝑡𝑟 = 0,25 𝜋 . 𝑑 tr 2 𝐾 = 0,1484. 𝐴𝑝 Dimana:
Ap = luas plunger (in 2 )
Atr = luas top rod (in 2 )
dp = plunger diameter (in)
dtr = top rod diameter (in) K = konstanta
b.  Menentukan  besarnya  harga  berat rod string (Wr) dan berat fluida (Wf) W 𝑟 = ( 𝑀 1 × 𝐿 1 ) + ( 𝑀 2 × 𝐿 2 )+ (M 3 x L 3 ) Wƒ = 0,433 × 𝐺 × ( 𝐿 × 𝐴𝑝 – 0,294 × W 𝑟 ) c. Menentukan peak  polished  rod  load (PPRL)  dan minimum  polished  rod  load (MPRL)
α 1 = ( ) α 2 = ) PPRL = Wf + (0,9 + α 1 ).Wr – Pwf.Ap MPRL = (0,9 – α 2 )Wr d. Menentukan stress  maximum (σ max )  dan stress minimum (σ min ) σ max = σ min =
e. Menentukan counter  balance  effect  ideal (Ci)
Ci = )
f. Menentukan  torsi  maksimum  ( peak  torque
= Tp) Tp = (PPRL – 0,95.Ci).S/2
g. Menentukan Net Lift pompa
LN = L –
h. Menentukan faktor percepatan (a)
α =
i. Menentukan plunger over travel (ep)
Ep =
j. Menentukan rod  strectch dan tubing strectch
er = ( ) et = =
k. Menentukan efektif plunger stroke (Sp) 𝑆𝑝 = 𝑆 + ep − (et + er)
l. Menghitung pump displacement (V)
V = K x Sp x N
m. Menghitung  efisiensi  volumetrik  (Ev) pompa terpasang
Ev =
n. Menentukan hydraulic horse power (Hh)
Hh = 7,36x10 -6 .Qt.G.L
o. Menentukan friction horse power (Hf) Hf = 6,31x10 -7 .Wr.S
p. Menentukan Brake Horse Power (Hb)
Hb = 1,5.(Hh + Hf)

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Penentuan P wf dan Q prod Pada bagian ini  akan diuraikan mengenai tahapan dan langkah dalam perhitungan  untuk menentukan  produksi optimum  dan  maksimum  serta  evaluasi  pada pompa  SRP.  Apabila  setelah  dievaluasi efisiensi  volumetrisnya  di  bawah  70%,  maka pompa  perlu  untuk  dioptimasikan  kembali begitu  juga  sebaliknya  apabila  efisiensi volumetrisnya sudah di  atas 70% tetapi  masih dapat  ditingkatkan  lagi,  maka  akan  tetap dioptimasikan.
Tabel 4.1 Data Sumur AR-50 No. Data DNR-50 Satuan 1. Laju produksi total 400 BFPD 2. Laju produksi minyak 20 BOPD 3. Laju produksi air 380 BWPD 4. Static fluid level 204,73 ft 5. Dynamic fluid level 322,03 ft 6. Water cut 95 % 7. Specific gravity oil 0,894 - 8. Specific grafity water 1,0214 - 9. Tekanan statis sumur (Ps) 1.646,61 psi 10. Tekanan alir dasar sumur (Pwf) 1.595 psi
0 500 1000 1500 2000 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 Pwf (p si ) Q (BFPD) Kurva IPR Sumur AR-50 a. Menghitung  harga produktivity  indeks (PI) untuk Sumur
PI  =
PI  =
BFPD/psi
b. Menghitung harga Qmax Rumus Vogel :
Q max = ( )      ( ) Q max = ( )      ( )
=   7.190,13 BFPD
c. Menghitung harga Q optimum
= 5.752,10 BFPD
d. Menentukan Q prod dari P wf asumsi Sebagai  simulasi  dilakukan kalkulasi  untuk penentuan Q pro d pada P wf asumsi 1.600 psi
Qprod=
(        ( )       ( ) ) (        ( )       ( ) )

## = 361.74 BFPD
Setelah  dilakukan  perhitungan  P wf asumsi, maka  didapatlah  hasil  laju  alir  berdasarkan  P wf yang  diasumsikan  tersebut.  Hasil  perhitungan ditabulasikan pada Tabel 4.2. Selanjutnya dilakukan plot antara  P wf asumsi  dan  laju  alir dengan  P wf asumsi  sebagai  sumbu  Y  dan  laju  alir sebagai  sumbu  X.  Untuk  mengetahui  seberapa besar performance dari  pada  sumur  perlu dilakukan perhitungan P wf dari berbagai P wf /P s .
Tabel 4.2 Hasil Perhitungan P wf Asumsi vs Q prod
Setelah  dilakukan  perhitungan  P wf terhadap nilai Q yang dapat dilihat pada Tabel 4.2.  Tahap  selanjutnya  dilakukan plot P wf terhadap  nilai  Q  yang  dapat  dilihat  pada Gambar 4. 1.
Gambar 4.1 Kurva IPR Sumur AR-50
Dari  kurva  IPR  didapatkan  nilai  laju  alir maksimum  sebesar  7.190,13  BFPD,  dengan  laju alir optimum sebesar 5.752,10 BFPD dan nilai P wf 640 psi.

## 4.2 Evaluasi  Pompa Sucker  Rod Terpasang
Pada Sumur AR-50
Setelah  melakukan  analisa  kurva  IPR selanjutnya  mengevaluasi  kinerja sucker  rod yang terpasang.  Berikut  merupakan  tahapan  dalam mengevaluasi pompa, yaitu:
a. Menentukan  luas plunger (Ap),  luas top  rod (Atr) dan konstanta (K) Ap   = 0,25.π.dp² = 0,25 × 3,14 × (2,25 in)² = 3,974 in 2
Atr  = 0,25.π.dtp² = 0,25 × 3,14  × (0,75 in)² = 0,442 in 2 K    = 0,1484.Ap = 0, 1484 × 3.974 in 2
= 0,590
b. Menentukan  besarnya  harga  berat rod  string (Wr) dan berat fluida (Wf) L 1 = R 1 x L = 0,561 x 1.602,70 ft = 899.11 ft L 2 = R 2 x L = 0,439 x 1.602,70 ft
= 703.58 ft Wr   = (M 1 x L 1 ) + (M 2 x L 2 )
= (1,63 lb/ft x 899,11 ft)+(2,22lb/ft x 703,58 ft)
P wf Asumsi (psi)
Q prod (BFPD) 1.646,61 0 1.600 361,74 1.400 1.809,31 1.200 3.087,16 1.000 4.195,29 800 5.133,70 600 5.902,39 400 6.501,36 200 6.930,60 0 7.190,13
= 3.027,49 lb Wf   = 0,433.G.(L.A p – 0,294.Wr) = 0,433x1,0150.(1.602,70 ft x 3,974 in 2 – 0,294 x 3.027,49 lb)
= 2.408,01 lb
c. Menentukan peak  polished  rod load (PPRL) dan minimum polished rod load (MPRL)
α =
= )
= 0,119
PPRL   = Wf +Wr.(1 + α) = 2.408,01 lb + 3.027,49 lb (1 + 0,119) = 5.759,77 lb
MPRL   = Wr.(1 – α – 0,127 x G)
= 3.027,49 lb.(1-0,119 - 0,127 x 1,015) = 2.276,96 lb
d. Menentukan stress  maximum (σ max )  dan stress minimum (σ min ) σ max = = = 13.031 psi σ min = = = 5.151,49 psi e.  Menentukan Counter Balance Effect Ideal (Ci)
Ci  = )
= )
= 4.018,37 lb
f.   Menentukan  torsi  maksimum  ( peak  torque = Tp) Tp   = (PPRL – 0,95.Ci).S/2 = ( 5.759,77 lb – 0,95x4.018,37 lb)x104/2 =101.000 in.lb
g. Menghitung  efisiensi  volumetris  pompa  (Ev) pompa terpasang
1) Menentukan net lift pompa L N = L = 1.602,70 ft
2) Menentukan plunger over travel (ep)
ep =
= = 0,415 in
3) Menentukan rod strectch dan tubing strectch (er+et) er  = x ) = ) x ( + )
= 0,721 in
et  =
= )         ) = 0,653 in
4) Menentukan efective plunger stroke (Sp) Sp = (S + ep ) - (et + er)
= (104 in+0,415 in) – (0,653 in+0,721 in)
= 103,04 in
5) Menghitung pump displacement (v) v   = K x Sp x N = 0,590 x 103,041 in x 9 = 547,14 BFPD 6) Menghitung efisiensi volumetris (EV)
pompa terpasang
EV = x 100% = x 100%
= 73,10 % h. Menentukan horse  power (Hp)  dari prime mover terpasang
1) Menentukan Hydraulic Horse Power (Hh) Hh = 7,36 x .Q.G.L =(7,36 x )x 400 BFPD x x 𝑡
= 4,78 hp
2) Menentukan Friction Horse Power (Hf) Hf = 6,31 x Wr.S.N = (6,31x )x(3.027,49 lb)x(104 in)x 9 = 1,78 hp 3) Menentukan Brake Horse Power (Hb) Hb = 1,5.(Hh + Hf) = 1,5.(4,78 hp + 1,78 hp) = 9,84 hp

## 4.2 Pambahasan Analisa Sumur AR-50
Sumur AR-50 mempunyai total kedalaman sumur  sebesar  1.400  m  (4.593  ft)  dan  kedalaman mid  perforasi  1.203  m  (3.947,04  ft).  Ukuran rod string yang  digunakan  pada  pompa  menggunakan ukuran  ¾-7/8  in.  Untuk  diameter plunger yang digunakan  berukuran  2,25  in,  dengan  ukuran rod sebesar ¾ dan berat rod yang digunakan 1,63 lb/ft.
Berdasarkan  perhitungan  di  atas,    hasil data  yang  didapat  dilakukan  evaluasi  untuk mengetahui  efisiensi  kinerja  pada  pompa  untuk berproduksi. Sumur ini beroperasi dengan menggunakan artificial  lift jenis sucker  rod pump (SRP) .  Sumur  dapat  dikatakan  efisien  jika  tingkat efisiensi dari pompa terpasang >70%, jika efisiensi dari  pompa  tersebut  <70%,  maka  pompa  tersebut seharusnya  dilakukan  optimasi  agar  mendapatkan nilai efisiensi pompa yang optimal.
Berdasarkan perhitungan dalam menentukan tekanan  statik  (P s )  dan  tekanan  dasar  sumur  (P wf ) didapat  nilai    P s sebesar  1.646,61  psi  dan  P wf sebesar 1.595 psi.
Untuk  mengetahui  kemampuan  sumur berproduksi,  maka  dilakukan  perhitungan  evaluasi terhadap  kemampuan  sumur  berdasarkan  kurva IPR  menggunakan  Metode  Vogel  dua  fasa.  Nilai laju  alir  maksimal  (Q max )  sebesar  7.190,13  BFPD, dan  laju  alir  optimum  (Q opt )  sebesar  5.752,10 BFPD.  Sumur  AR-50  menggunakan sucker  rod pump (SRP) tipe conventional unit dengan panjang langkah (S) sebesar  104 inch, kecepatan pemompaan  9  SPM,  dan  kedalaman  sumur,  yaitu 4.593  ft. Sumur  ini  memiliki  nilai  efisiensi volumetrik pompa sebesar 73,10 %.

## 5. KESIMPULAN
Dari pembahasan tersebut, maka  dapat disimpulkan:
1. Dari  hasil  perhitungan  pada  Sumur  AR-50 memiliki  tekanan  statik  (Ps)  sebesar  1646.61 Psi  dan  tekanan  dasar  sumur  (Pwf)  sebesar
1595 Psi.
2. Berdasarkan  hasil  dari  analisa  kurva  IPR
Metode Vogel 2 Fasa,  Sumur AR-50 memiliki Productivity Index sebesar 7.75 BFPD/Psi,  laju alir  maksimum  7190.13  BFPD,  laju  alir optimum  sebesar  5752.10  BFPD  dan  laju  alir actual  sebesar  400  BFPD.  Produksi  sumur  saat ini belum cukup optimal, maka sumur ini masih dapat  di  optimalisasikan  dengan  dilakukan redesain pada pompa SRP nya.
3. Sumur  AR-50  memiliki effisiensi  volumetric pompa sebesar 73.10%. Dengan demikian dapat dikatakan  bahwa  kapasitas  dari  pompa  untuk mengangkat  fluida  dari  dasar  sumur  ke permukaan    sudah  ideal  karena  effisiensinya >70%.

## DAFTAR PUSTAKA
Brown,  K.E.  1977. The  Technology  of  Artificial Lift  Method .  Volume  4.  USA:  The  University  of Tulsa Well.
Brown,  K.E.  1984. The  Technology  of  Artificial Lift  Method .  Volume  2b.  Tulsa,  Oklahoma:  Penn Well Publishing Company.
Craft,  B.C,  Holden,  W.R,  dan  Graves,  E.D.  1962: Well design: Drilling and  production, Englewood Cliffs, New Jersey
Daleel.  2015. Pengaplikasian  Artificial  Lift  Jenis Sucker Rod Pump. Austria : University Of Leoben.
Fitrianti. 2013. Perencanaan Pengangkatan Buatan  Dengan  Sistim  Pemompaan  Berdasarkan Data  Karakteristik  Reservoir .  Jurnal  Of  Earth Energy Engineering.
Partowidagdo,  Widjajono.  2014. Energi  Sumber Daya Mineral : Kementerian ESDM
.