Ikatan Ikatan Ahli Teknik Perminyakan Indonesia
Ikatan Ahli Teknik Perminyakan Indonesia Simposium Nasional dan Kongres X Jakarta, 12 – 14 November 2008
Makalah Profesional IATMI 08 – 035 Penggunaan Penggunaan VRU (Vapor Recovery Unit) untuk Mengurangi Emisi Gas Buang (Green House Effect) pada Lapangan “S” (Achmad Nur Indrawan, Wahyu Ardi, Halifah, Sofiatul Mila) Abstrak Dalam dunia perminyakan, pada saat suatu lapangan minyak diproduksikan, maka biasanya akan diikuti dengan produksi gas yang dikenal sebagai associated gas . Gas ikutan seperti ini umumnya jika tidak termanfaatkan, akan dibakar/dibuang ke lingkungan. Akhir-akhir ini dunia sangat memperhatikan masalah lingkungan dengan adanya fenomena pemanasan global, sehingga segala hal yang berkaitan dengan pencemaran lingkungan menjadi hal yang penting diperhatikan termasuk dalam pengoperasian dan pengelolaan lapangan minyak. Untuk mengatasi gas buang/gas bakaran, maka diperlukan metode/cara untuk menghilangkan gas bakaran/gas yang dibuang ke lingkungan karena terbatasnya fasilitas pemrosesan gas. Salah satu metoda yang telah dikembangkan saat ini adalah dengan menggunakan VRU (Vapor Recovery Unit), Unit), dimana gas yang terbuang (dibakar) dapat dimanfaatkan / diproduksikan kembali. Prinsip kerja dari VRU adalah mengalihkan gas yang tadinya terbuang dan dibakar dapat diproduksikan dengan mengkompresi gas tersebut dan dapat dialirkan ke system pressure yang lebih tinggi ke suction kompresor LP. Selanjutnya gas tersebut dikompres di kompresor LP sehingga tekanan dapat ditingkatkan sesuai dengan kebutuhan. Untuk kasus di lapangan S, tekanan suction kompresor VRU bisa mencapai -1 psi sampai -2 psi dan discharge kompresor kompresor dapat mencapai + 40 - 50 psi. Manfaat utamanya adalah emisi gas buang dapat dihilangkan/dieliminir sekaligus dapat meningkatkan produksi gas lapangan. Jadi kegunaan VRU ini diperuntukkan untuk mengurangi emisi gas buang di Plant , sesuai dengan standar ISO 14001 mengenai pengelolaan lingkungan hidup. Suction maksimum bisa mencapai 50 psig, discharge 120 psig dan load masimum 0.8 MMscf/d. Semakin kecil suction maka akan semakin kecil juga load maksimum maksimum yang bisa direcover direcover . Selain itu VRU ini dapat juga dipergunakan untuk menambah produksi di sumur-sumur yang hampir IATMI 08 – 035
mati agar bisa mengalir secara kontinyu, dimana prinsip kerja dari VRU itu adalah dengan menurunkan tekanan Pwh dari sumur gas yang tidak mampu lagi untuk berproduksi secara alami dan mengompres gas tersebut sampai tekanan discharge tertentu, tertentu, sehingga diharapkan sumur tersebut masih dapat berproduksi. Masalah yang mungkin dialami oleh VRU adalah low suction pressure dan produksi liquid yang meningkat yang dapat menyebabkan shutdown . Kata Kunci : VRU, liquid, produksi.
Pendahuluan Lapangan S terletak 40 km ke arah Utara Timur Laut dari kota Samarinda, atau sekitar 15 km sebelah Barat Barat Laut lapangan Badak, yang merupakan bagian dari blok Sanga-Sanga, cekungan Kutai Kalimantan Timur (Gambar 1). Hingga saat ini terdapat 82 sumur di lapangan S, yang didominasi oleh sumur gas. Sumur gas yang aktif berjumlah 42 sumur sedangkan sumur minyak yang aktif berjumlah 18 sumur. Produksi gas rata-rata hingga Agustus 2008 mencapai 49.892 MMSCFD. Isu lingkungan paling dominan pada dekade terakhir ini adalah isu pemanasan global beserta tata kaitan permasalahannya. Pemanasan global membangkitkan fenomena perubahan iklim yang pada gilirannya menjadi biang bencana lingkungan dari skala paling kecil sampai dengan bencana lingkungan dahsyat yang berpotensi meluluhlantakkan kehidupan di bumi. Sejak revolusi industri, kegiatan manusia yang menggunakan bahan bakar fosil (minyak, gas dan batubara) terus meningkat. Hal ini berakibat pada meningkatnya jumlah gas rumah kaca yang berada di atmosfer yang kemudian menyebabkan meningkatnya panas matahari yang terperangkap di atmosfer. Peristiwa ini pada akhirnya menyebabkan meningkatnya suhu di muka bumi, yang umum disebut pemanasan
1
Ikatan Ikatan Ahli Teknik Perminyakan Indonesia global. Diperkirakan terjadi peningkatan suhu global o antara 1,4 – 5,8 C pada abad ini. Berdasarkan data EIA pada tahun 1998, gas alam melepas CO2 ke udara hampir 1000 lbs/MW perharinya (Gambar 2). Sebagai bentuk tanggungjawab terhadap lingkungan dan sesuai dengan standar ISO 14001, maka perusahaan V memilih menggunakan Vapor Recovery Unit (VRU) sejak 19 November 2007 di lapangan S untuk mengurangi emisi gas buang. Selain itu, dengan menggunakan VRU dapat meningkatkan produksi gas.
GAS JACK COMPRESSOR RECOVERY UNIT (VRU)
/
VAPOR
Gas Jack Compressor atau Vapor Recovery Unit (VRU) merupakan produk dari Perusahaan Compressco yang berlokasi di Oklahoma, Amerika Serikat (Gambar 3). Gas Jack Compressor merupakan salah satu tipe well head compressor . Gas Jack Compressor di desain untuk menambah produksi, meningkatkan keuntungan dan memperpanjang economic life . Selain itu, Gas Jack Compressor tidak membutuhkan downhole tools yang kompleks dan bahan kimia tambahan. Gas Jack terdiri dari dua jenis yaitu low pressure (LP) dimana load maksimumnya 0.5 MMscf/d dan GOR maksimum 30 blpd serta medium pressure (MP) dimana load maksimumnya 0.8 MMscf/d dan GOR maksimum 50 blpd. Pada umumnya, Gas Jack Compressor ketika di gunakan di plant lebih dikenal dengan istilah Vapour Recovery Unit (VRU), karena VRU memproses gas yang memiliki tekanan yang rendah yang tidak dapat diproses lagi di kompressor. Gas Jack Compressor dapat digunakan di sumur untuk meningkatkan produksi, dimana sumur tersebut hampir mati atau kurang mampu lagi untuk berproduksi. Dengan menggunakan Gas Jack Compressor , sumur tersebut dapat berproduksi lagi. Prinsip kerja dari Gas Jack Compressor adalah menghisap fluida dari sumur. Tekanan suction nya dapat mencapai -2 Psi dan tekanan discharge nya dapat mencapai ± 40-50 Psi. Selain dapat digunakan di sumur, Gas Jack Compressor atau VRU juga dapat digunakan di plant . Prinsip kerja dari VRU di plant adalah mengalihkan gas yang tadinya terbuang dan dibakar sehingga dapat diproduksikan dengan mengkompresi gas tersebut agar dapat dialirkan ke system pressure yang lebih tinggi ke suction kompresor LP. Selanjutnya gas tersebut dikompres di kompresor LP sehingga tekanan dapat ditingkatkan sesuai dengan kebutuhan. Manfaat utamanya adalah emisi gas buang dapat dihilangkan/dieliminir sekaligus dapat meningkatkan produksi gas lapangan. Jadi kegunaan VRU ini diperuntukkan untuk mengurangi emisi gas buang di Plant , sesuai dengan standar ISO 14001 mengenai pengelolaan lingkungan hidup.
IATMI 08 – 035
Selanjutnya gas jack compressor akan disebut sebagai VRU karena fokus pembahasan paper ini pada penggunaan unit di plant .
Komponen Utama VRU Vapour Recovery Unit (VRU) merupakan suatu unit yang kompleks yang memiliki 6 komponen utama, yaitu ; 1. Control pane l, merupakan bagian VRU untuk memastikan unit ini beroperasi dengan aman dan optimal. Parameter yang dapat diketahui di control panel antara lain suction dan discharge gauge dan hour meter . Pada control panel terdapat 11 parameter yang dapat diketahui, yaitu : a) High/low suction pressure b) High/low discharge pressure c) High discharge temperature d) High scrubber liquid level e) Engine manifold vacuum f) Engine vibration g) Engine oil pressure h) Engine low lube level i) Engine low oil viscosity j) Engine water temperature k) Engine over sped 2. Blowcase , merupakan sejenis scrubber untuk memisahkan liquid dan gas secara otomatis. Proses pemisahan liquid dan gas berdasarkan gaya gravitasi, dimana gas akan cenderung bergerak naik atau keatas dan liquid akan bergerak ke bawah. 3. Engine compressor, merupakan sebuah unit engine yang memiliki kapasitas 460 cubic inch, menggunakan CDI electronic ignition module dan memiliki manifold pressure safety shut- down . Engine ini memiliki 8 cylinder terdiri dari 4 cylinder yang berfungsi sebagai penghasil tenaga dan 4 cylinder lainnya dilengkapi dengan kompresor valve 4. Exhaust , merupakan tempat keluarnya gas yang dihasilkan dari VRU. Dengan tenaga sebesar 50 HP, CO2 dan NOx yang dihasilkan di bawah 10 ton pertahun. Selain itu, dengan putaran ± 2000 rpm, noise yang dihasilkan antara 56.5 – 72 dB(A). 5. Lube tank , merupakan tangki untuk pelumas dan memiliki kapasitas 15 gallon. 6. Cooler , merupakan pendingin gas setelah keluar dari compressor valve sebelum disalurkan ke sales line. Cooler yang besar didesain untuk dioperasikan pada iklim panas.
Prinsip kerja VRU VRU pada dasarnya memiliki 5 tahap, yaitu : 1. VRU menghisap liquid dari tank . 2. Blowcase terisi oleh liquid dan pada saat yang bersamaan VRU tetap menghisap liquid dari
2
Ikatan Ikatan Ahli Teknik Perminyakan Indonesia
3.
4.
5.
tank . Gas dan liquid yang masuk ke blowcase akan terpisah secara gravitasi. Gas akan cenderung bergerak naik kemudian masuk ke compressor valve untuk dikompres, setelah itu disalurkan ke sales line . Liquid yang telah terpisah dari gas akan bergerak ke bawah menuju tangki penampung sementara. Saat liquid telah terisi penuh dan mencapai level switch, valve akan terbuka secara otomatis dan liquid akan keluar. Liquid ini kemudian di kirim ke tank atau kembali ke sales line . Proses ini berlangsung secara kontinyu (Gambar 4).
sejarahnya. Pada saat ini, Bumi menghadapi pemanasan yang cepat, yang oleh para ilmuwan dianggap disebabkan oleh aktifitas manusia.
Penyebab Penyebab utama pemanasan ini adalah pembakaran bahan bakar fosil, seperti batu bara, minyak bumi, dan gas alam, yang melepas karbondioksida dan gas-gas lainnya yang dikenal sebagai gas rumah kaca ke atmosfer. Ketika atmosfer semakin kaya akan gas-gas rumah kaca ini, ia semakin menjadi insulator yang menahan lebih banyak panas dari Matahari yang dipancarkan ke Bumi. Gas rumah kaca antara lain adalah uap air, karbondioksida, metana dan nitrogen oksida.
Spesifikasi VRU Berat : • • •
Domestic Unit : 4,750 lbs Cold Weather Unit : 12,000 lbs Offshore Unit : 7,500 lbs
Dimensi Skid •
•
•
Domestic Unit : lebar 4 feet dengan panjang 12 feet serta enviromental rail dan 1 inch drain connection . Cold Weather Unit : lebar 8.5 feet dengan panjang 15.5 feet serta enviromental rail dan 1 inch drain connection . Offshore Unit : lebar 6 feet dengan panjang 12 feet serta enviromental rail dan 1 inch drain connection .
Kelebihan dan kekurangan VRU Kelebihan VRU 1. Ramah lingkungan 2. Meningkatkan produksi 3. Konsumsi bahan bakar yang rendah (dapat dibaikan) 4. Effisiensi biaya 5. Mudah dipindahkan (moveable) 6. Mudah dipasang 7. Dapat diterapkan secara luas baik di onshore maupun di offshore Kekurangan VRU 1. Tidak dapat digunakan pada GOR yang besar, yaitu sekitar 30-50 blpd
PEMANASAN GLOBAL Pengertian Pemanasan global adalah kejadian meningkatnya temperatur rata-rata atmosfer, laut dan daratan Bumi. Planet Bumi telah menghangat (dan juga mendingin) berkali-kali selama 4,65 milyar tahun
IATMI 08 – 035
Dampak Rata-rata temperatur permukaan Bumi sekitar 15°C (59°F). Selama seratus tahun terakhir, rata-rata temperatur ini telah meningkat sebesar 0,6°C (1°F). Para ilmuwan memperkirakan pemanasan lebih jauh hingga 1.4-5.8 °C (2.5-10.4 °F) pada tahun 2100 (Gambar 5). Kenaikan temperatur ini akan mengakibatkan mencairnya es di kutub dan menghangatkan lautan, yang mengakibatkan meningkatnya volume lautan serta menaikkan permukaannya sekitar 9-100 cm (4-40 inchi), menimbulkan banjir di daerah pantai, bahkan dapat menenggelamkan pulau-pulau. Beberapa daerah dengan iklim yang hangat akan menerima curah hujan yang lebih tinggi, tetapi tanah juga akan lebih cepat kering. Kekeringan tanah ini akan merusak tanaman bahkan menghancurkan suplai makanan di beberapa tempat di dunia. Hewan dan tanaman akan bermigrasi ke arah kutub yang lebih dingin dan spesies yang tidak mampu berpindah akan musnah. Potensi kerusakan yang ditimbulkan oleh pemanasan global ini sangat besar sehingga ilmuwan-ilmuwan ternama dunia menyerukan perlunya kerjasama internasional serta reaksi yang cepat untuk mengatasi masalah ini.
Penanggulangan Ada dua pendekatan utama untuk memperlambat semakin bertambahnya gas rumah kaca. Pertama, mencegah karbondioksida dilepas ke atmosfer dengan menyimpan gas tersebut atau komponen karbon-nya di tempat lain. Cara ini disebut carbon sequestration (menghilangkan karbon). Kedua, mengurangi produksi gas rumah kaca, salah satu usaha yang dilakukan melalui penggunaan VRU, seperti yang dilakukan oleh perusahaan “V” di Lapangan “S”.
STUDI KASUS Di lapangan “S" hingga saat ini terdapat 82 sumur, yang didominasi oleh sumur gas. Sumur gas yang aktif berjumlah 42 sumur sedangkan sumur minyak 3
Ikatan Ikatan Ahli Teknik Perminyakan Indonesia yang aktif berjumlah 18 sumur. Produksi gas rata-rata hingga Agustus 2008 mencapai 49.892 MMSCFD. Atas usahanya menjaga lingkungan, maka pada 3 Mei 2002, perusahaan V mendapatkan penghargaan ISO 14001 mengenai pengelolaan lingkungan hidup. Untuk mempertahankan hal tersebut, lapangan “S” menggunakan VRU sejak 19 November 2007 dalam rangka mengurangi jumlah emisi gas buang. Hingga bulan September 2008, produksi gas kumulatif di plant lapangan “S” bertambah sebesar 77.296 MMSCF (Grafik 1). Pengurangan emisi gas buang di lapangan “S” berdasarkan 1 scf perharinya berkisar 8.7 % mol C0 2 gas yang dibakar. Berdasarkan asumsi tersebut, lapangan “S” telah mengurangi emisi sejak 19 November 2007 hingga saat ini (Grafik 3). Selama menggunakan VRU di plant, problem yang sering dihadapi antara lain low suction pressure , low engine oil pressure, Engine Oil Low Viscosity, Cooling system leaking, Engine Over Speed.
4. 5.
Emisi CO2 yang berhasil dikurangi sebesar 8.7 % mol. Hingga bulan September 2008 produksi bertambah sebesar 77.296 MMSCF.
Ucapan Terima Kasih Bapak Danang Setiawan ST., Superintendent lapangan “S”. Bapak Ir. Andry Halim, MM, Dosen STT MIGAS Balikpapan. Seluruh Operator Plant di lapangan “S” (Mas Amrullah, Mas Askar, Mas Darwis). Engineer Lapangan “S” (Mas Sena ST., dan Pak Alfian ST.). Mba Rinda, Operation Integrity Department Laboratory. Seluruh rekan-rekan Mahasiswa yang telah memberi semangat.
Daftar Pustaka KESIMPULAN VRU digunakan untuk mengurangi emisi gas buang. 2. VRU mudah dipindahkan dan dapat diterapkan secara luas baik di onshore maupun offshore . 3. Dapat terjadi shutdown jika produksi liquid meningkat.
1.
1.
IATMI 08 – 035
2. 3. 4. 5.
Harms, Larry dan Ted Garner,: “Gas Well De- liquification Workshop.” Denver Colorado March 1-3, 2004. NASA,: “Global Warming to Cause More Severe Tornadoes Storms.” Fox News, August 31, 2007. www.menlh.go.id www.wikipedia.co.id www.okezone.com
4
Ikatan Ikatan Ahli Teknik Perminyakan Indonesia
Lapangan S
Gambar 1 Peta Lapangan “S”
IATMI 08 – 035
5
Ikatan Ikatan Ahli Teknik Perminyakan Indonesia Gambar 2 Perbandingan Emisi CO2
Gambar 3 Vapour Recovery Unit ( VRU)
IATMI 08 – 035
6
Ikatan Ikatan Ahli Teknik Perminyakan Indonesia Gambar 4 Flow Chart VRU
Gambar 5 Prediksi Pemanasan Global
Grafik 1 Produksi Gas di Plant
IATMI 08 – 035
7
Ikatan Ikatan Ahli Teknik Perminyakan Indonesia
Grafik 2 Performance Produksi Gas di Plant
IATMI 08 – 035
8
Ikatan Ikatan Ahli Teknik Perminyakan Indonesia
IATMI 08 – 035
9
Ikatan Ikatan Ahli Teknik Perminyakan Indonesia
Grafik 3 Impurities Cumulative Production
Tabel 1 Kandungan CO2 Dalam Gas Bulan NOVEMBER DECEMBER JANUARY FEBRUARY MARCH APRIL MAY JUNE JULY AUGUST SEPTEMBER Total
IATMI 08 – 035
Gp 1.968 5.874 6.125 3.851 5.586 6.269 19.439 13.613 5.669 3.544 5.358 77.296
CO2 0.171 0.511 0.533 0.335 0.486 0.545 1.691 1.184 0.493 0.308 0.466 6.725
10
