Analisis Numerik Kinerja Cyclone Anchor pada Rangkaian Sucker Rod Pump dengan Variasi Sudut Kemiringan Baffle dan Ulir serta Pump Displacement Menggunakan CFD
Elga Lamiri, Dr. Ir. Akmal Irfan Majid, S.T., M.Eng.
2026 | Skripsi | TEKNIK MESIN
Sucker rod
pump (SRP)
merupakan metode artificial lift yang paling banyak digunakan, namun
memiliki keterbatasan berupa kepasiran, yaitu terproduksinya pasir abrasif
bersama fluida produksi. Pada Sumur ELG-05 di Pertamina EP Field Cepu
Zona 11, permasalahan tersebut ditangani dengan memasang Cyclone Anchor
bersudut kemiringan baffle dan ulir 45°, namun efisiensi separasi pasir
dan pressure drop alat tersebut pada berbagai sudut kemiringan dan laju
alir belum diketahui. Penelitian ini bertujuan menganalisis pengaruh variasi
sudut kemiringan baffle dan ulir serta pump displacement terhadap
efisiensi separasi pasir, pressure drop, dan karakteristik aliran fluida
di dalam alat.
Penelitian
dilakukan dengan simulasi Computational Fluid Dynamics (CFD) menggunakan
ANSYS Fluent dengan Discrete Phase Model (DPM) pada kondisi steady
state. Sudut kemiringan 40°, 45°, 50°, dan 55° dikombinasikan dengan pump
displacement 204, 312, 416, dan 504 BFPD sebagai representasi kondisi
aliran, dengan laju alir berdasarkan peak suction velocity saat fase upstroke.
Efisiensi
separasi pasir berkisar antara 37,75% hingga 61,18%. Pada pump displacement
rendah, efisiensi tertinggi diperoleh pada sudut 45° dengan 204 BFPD sebesar
61,18?n sudut 50° dengan 312 BFPD sebesar 59,88%, sedangkan pada 416 dan 504
BFPD efisiensi keempat sudut relatif seragam. Pressure drop berkisar
antara 4811 Pa hingga 29083 Pa dan meningkat seiring bertambahnya sudut
kemiringan maupun pump displacement. Pada sudut 45° dengan 204 BFPD,
aliran melewati baffle teratur dan memutar seragam di sepanjang ulir,
sedangkan pada sudut 55° dengan 504 BFPD terbentuk pusaran pada baffle
yang meningkatkan pressure drop serta aliran tidak seragam pada ulir
yang menurunkan efisiensi. Oleh karena itu, penentuan sudut kemiringan perlu
mempertimbangkan pump displacement.
Sucker rod
pump (SRP) is the most widely used artificial lift method, but it is limited by
sand production, where abrasive sand is produced with the well fluid. In Well ELG-05
at Pertamina EP Field Cepu Zone 11, this problem is handled by a Cyclone Anchor
with a 45° baffle and helix inclination angle; however, its performance at
various angles and flow rates remains unknown. This study analyzes the effect
of baffle and helix inclination angle and pump displacement on sand separation
efficiency, pressure drop, and flow characteristics inside the Cyclone Anchor.
Computational
Fluid Dynamics (CFD) simulations were performed in ANSYS Fluent using the
Discrete Phase Model (DPM) under steady state conditions. Angles of 40°, 45°,
50°, and 55° were combined with pump displacements of 204, 312, 416, and 504
BFPD as representations of flow conditions, with flow rates based on peak
suction velocity during upstroke.
Sand
separation efficiency ranges from 37.75% to 61.18%. At low displacement, the
highest efficiency occurs at 45° with 204 BFPD (61.18%) and at 50° with 312
BFPD (59.88%), while at 416 and 504 BFPD efficiency is relatively uniform.
Pressure drop ranges from 4811 Pa to 29083 Pa and increases with larger angles
and higher displacement. At 45° with 204 BFPD, the flow passes the baffles
steadily and swirls uniformly along the helix, whereas at 55° with 504 BFPD
vortices form at the baffles, increasing pressure drop, and non-uniform flow
along the helix reduces efficiency. Therefore, the inclination angle should be
selected based on pump displacement.
Kata Kunci : Cyclone Anchor, kepasiran, efisiensi separasi pasir, pressure drop, Computational Fluid Dynamics
