Desain ESP PDF [PDF]

Citation preview

Desain ESP (Electric Submersible Pump) By : Adrian Indarti, SST



Perhitungan Perencanaan Desain Pompa (Studi kasus sumur – X )



Data : Pr = 1175 psi Pb = 3300 psi QL = 2721 blpd (75% x QL max) WC = 98 % GOR = 792 SCF/STB SG water = 1.01 SG Oil = 0.84 SG Gas = 0.76 TVD = 8927 ft PSD = 8230 ft THP = 135 psi BHT = 280 :F Tubing string = 2 7/8” OD, 2.441” ID 6.5 PPF, L-80, EUE Production Casing = 7” OD, 29 PPF, L-80, R-3 BTC@ 9017’



Langkah – Langkah Perencanaan : 1. Menentukan SG rata-rata dan gradient tekanan fluida SG rata-rata = (WC x SGw) + {(1 – WC) x SGo} = (0.98 x 1.01) + {(1-0.98) x 0.84} = 1.0066 Gradien Fluida



= 0.433 x SG rata-rata = 0.433 x 1.0066 = 0.435 psi/ft



2. Menentukan Total Dynamic Head (TDH) ∆𝑃 𝑔𝑎𝑖𝑛 Head Gain = =



𝐹𝑙𝑢𝑖𝑑 𝐺𝑟𝑎𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡 2290 𝑝𝑠𝑖 0.435 𝑝𝑠𝑖𝑓𝑡



= 5264 ft



Tubing friction loss =



𝑓𝑟𝑖𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛 𝑙𝑜𝑠𝑠 𝑥 𝑃𝑆𝐷 1000 40 𝑥 8230 𝑓𝑡 1000



= = 329.2 ft 𝑇𝐻𝑃 𝑝𝑠𝑖 𝑥2.31 𝑓𝑡/𝑝𝑠𝑖 𝑇𝐻𝑃 𝑓𝑡 = 𝑎𝑣𝑔 𝑆𝐺𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑 135 𝑝𝑠𝑖 𝑥 2.31 𝑓𝑡/𝑝𝑠𝑖 = 1.0066 = 309.8 𝑓𝑡



Total Dynamic Head (TDH) TDH = Head gain (ft) + tubing friction loss (ft) + THP (ft) = 5264 ft + 329.2 ft + 309.8 ft = 5903 ft



3. Pemilihan Pompa Untuk kapasitas fluida 2721 BLPD, casing 7” OD, Total Dynamic Head (TDH) = 5903 ft dipilih pompa (Lampiran 9 dan 11) TRW Reda Pump type G-62 series 540 / 60 Hz / 3500 rpm dengan recommended capacity range 2000 – 3100 BPD. Dari Pump Performance Curve untuk G-62, 60 Hz (Lampiran 11) didapat : 3800 𝑓𝑡 • Head / stage = = 38 ft/stage 100 sta𝑔𝑒



• Horse Power Motor Load/stage =



125 𝐻𝑃 100 𝑠𝑡𝑎𝑔𝑒



• Pump Efficiency = 62 % • Jumlah total stages =



𝑇𝐷𝐻 (𝑓𝑡) 𝐻𝑒𝑎𝑑 /𝑠𝑡𝑎𝑔𝑒



=



5903 38



= 1.25 HP/stage



= 155 stages



4. Gas Separator Dari (Lampiran 15) , dengan pertimbangan laju alir 2721 BPD, dan ID casing 6.184” maka gas separator yang dipilih adalah Dynamic Rotary Gas Separator / GN 20-40/5.13 OD dengan efisiensi pemisahan (separation efficiency) gas 80-95 % dan Gas Ingestion Percentage (GIP) 5-20%. 5. Seal Protector/Seal Selection Dari (Lampiran 14), protector yang dipilih adalah modular protector LSLSL (BHT > 250 :F).



6. Pemilihan Motor Perhitungan HP motor HP/stage = 1.25 Total HP = HP/stage x jumlah stage x SG fluid = 1.25 x 155 x 1.0066 = 195 HP Hal-hal yang menjadi pertimbangan dalam pemilihan motor adalah kebutuhan HP (horse power) pompa (HP = 195 ) untuk mengangkat rate produksi yang diharapkan dan ukuran ID production casing (ID 6.184 “). Dalam kasus ini , berdasar pada tabel pemilihan motor (lampiran 10) dipilih motor 540 series/ 200 HP/ 1160 volts/ 105 amps



7. Pemilihan Kabel a. Diameter round cable #2 AWG series 1.5 KV standard armored 1.26 inch Clearance = (ID casing – OD coupling tubing – diameter round cable)/2 = (6.184 – 3.46 – 1.26)/2 = 0.732 inch Karena clearance > 0.25 inch maka round cable tipe tersebut memenuhi syarat. b. Diameter flat standard 1.5 KV reda armored cable 0.420 x 1.060 inch Clearance = (ID casing – OD pompa – diameter flat cable)/2 = (6.184 – 5.13 – 0.42)/2 = 0.317 inch Karena clearance > 0.126 inch, maka flat cable tipe tersebut memenuhi syarat.



8. Memilih switchboard Voltage drop = 35 volts/ 1000 ft (Lampiran 12) Cable voltage drop = =



𝑃𝑆𝐷:200 𝑥 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎𝑔𝑒 𝑑𝑟𝑜𝑝 𝑥 𝐾 1000 8230:200 𝑓𝑡 𝑥 35 𝑣𝑜𝑙𝑡 𝑥 1.0 1000 𝑓𝑡



= 295.05 volt K = faktor koreksi temperatur (BHT) SVR = Surface Voltage Required ( voltage travo yang dibutuhkan) SVR = motor name plate voltage + cable voltage drop = 1160 + 295.05 = 1455.05 Volt Dengan kebutuhan SVR 1455.05 volts, arus 105 ampere, dan 200 HP maka dari (Lampiran 13) switchboard yang sesuai adalah kelas 150 MDFH, jenis 76 A, ukuran 4, tegangan maksimum 1500 volts, beban arus maksimum 150 ampere dan horse power sebesar 250 HP.



9. Memimilh Transformer / Trafo Rating travo dinyatakan dalam KVA ( Kilo Volt Amps)



𝑆𝑉𝑅 𝑥 𝐴𝑚𝑝 𝑀𝑜𝑡𝑜𝑟 𝑥 1.73 𝐾𝑉𝐴 = + 2.5% 1000 1455.05 𝑥 105 𝑥 (1.73)



𝐾𝑉𝐴 = 1000 KVA = 270. 92 KVA



+ 2.5%



Dengan KVA = 270.92 KVA, dapat diplih trafo dengan rating 279 KVA (sesuai yang ada di pasaran).



Hasil Perencanaan Pompa ESP adalah sebagai berikut :



ESP type



: TRW REDA G-62/155 stages/ 60 Hz dengan recommended capacity range 2000-3100 BPD.



Motor



: 540 series motors/ 200 HP/ 1160 volts/ 105 amps



Protector



: 400 series modular protector LSLSL



Gas Separator



: 400 series VGSA GN 20 – 40



Cable



: round cable #2 AWG series 1.5 KV standard armored dan flat standard 1.5 KV Reda Armored



Switchboard type : 150 MDFH, jenis 76 A, ukuran 4, tegangan maksimum 1500 volts, 150 ampere dan 250 HP. Trafo



: Trafo dengan rating 279 KVA



Lampiran 8 Grafik Friction Loss



Lampiran 9 Tabel Pemilihan Ukuran Pompa (60 Hz / 3500 rpm)



Lampiran 10 Tabel Pemilihan Motor



Lampiran 11 Pump Performance Curve TRW REDA G-62



Lampiran 12 Grafik Voltage Drop



Lampiran 13 Tabel Pemilihan Switch Board



Lampiran 14 Tabel Pemilihan Protector



Lampiran 15 Tabel Pemilihan Gas Separator



Lampiran 16 Tabel Pemilihan Kabel



Lampiran 17 Grafik Pressure Traverse 2.991” ID



Lampiran 18 Grafik after Standing and Katz untuk menentukan harga factor Z