Analisis Bottlenecking dalam Jaringan Perpipaan Lapangan Minyak Di PT. Chevron Pasific Indonesia
Disusun untuk memenuhi syarat menyelesaikan Tugas Tugas mata kuliah Metode Penulisan Ilmiah Program Studi Teknik Eksplorasi Produksi Migas Politeknik Akamigas Palembang 2016/2017 2016/2017 Disusun Oleh : Andre Anugerah Erinda NPM : 1603056
Dosen Pembimbing : Armi Antasari S.Pd.,M.Pd
Program Studi Teknik Eksplorasi Produksi Migas Politeknik Akamigas Palembang 2016/2017
ABSTRAK
Lapangan X memiliki lima sumur produksi minyak jenis berat dari sebuah reservoir yang sama. Minyak yang diproduksikan dari tiap sumur dialirkan menuju sebuah gathering station (GS) melalui pipa-pipa produksi. Permasalahan yang umum terjadi pada salah satu fasilitas produksi ini adalah turunnya laju produksi di sumur maupun di gathering station akibat adanya hambatan aliran pada bagian-bagian pipa. Hambatan aliran ini terjadi akibat desain jaringan pipa yang kurang baik. Saat ini belum ada parameter yang dapat menjelaskan besarnya hambatan aliran yang terjadi pada suatu jaringan pipa. Tulisan ini bertujuan untuk menganalisis hambatan aliran yang terjadi, mencakup pengaruh flow index terhadap hambatan aliran, optimalisasi desain jaringan pipa, dan menentukan parameter hambatan aliran. Metode simulasi dilakukan pada model lapangan X. Simulasi diawali dengan melihat pengaruh ukuran diameter dan panjang pipa produksi mulai dari kepala sumur sampai ke GS untuk mendapatkan desain jaringan pipa yang optimal. Selain itu, juga dilakukan analisis pengaruh penurunan tekanan terhadap hambatan aliran, dan menentukan parameter besarnya hambatan aliran (bottleneck index). Hasil simulasi menunjukkan bahwa flow index mempengaruhi desain jaringan pipa yang optimal. Harga flow index pipa yang semakin membesar ke arah GS akan memberikan kemudahan bagi fluida untuk mengalir sehingga meningkatkan harga bottleneck index. Bottleneck index (BNI) merupakan parameter yang dapat mengidentifikasi besarnya bottlenecking pada jaringan pipa. Pada studi ini, BNI yang terbaik sebesar 0.968. Pada lapangan X, semakin lama jaringan pipa berproduksi, harga bottleneck index akan semakin kecil. Hal ini terlihat dalam grafik penurunan tekanan terhadap BNI. Kata kunci : hambatan aliran, diameter pipa, panjang pipa, laju ali r, flow index, bottleneck index
ABSTRACT
Field X has five production wells which produce heavy oil from the same reservoir. The produced oil from each wells are flowed to the gathering station (GS) by production pipes. A common problem in this surface facilities is the decreasing of flow rate in the wells and gathering station, it is caused by the obstacles in transmission pipe called bottlenecking. Bottlenecking appears because of the worse production pipe design. Nowadays, there is no parameter index that explain the measurement of bottlenecking in a piping network. The objective of this paper is to analyze bottlenecking problem, among influence of flow index to bottlenecking problem, to optimize the piping network design, and to determine the bottlenecking parameter. The simulation method is used at field X model. The simulation begins by observe the effects of diameter size and pipe length from the wellhead to GS, it is use to have the optimal pipe design. Beside that, to analyze the relationship between decreasing of pressure and bottlenecking, and to determine the bottleneck index is also done. The result from simulation showed that the optimal piping network design is influence by flow index. The biggest value of flow index nearest to GS makes the fluids flow easier and increasing bottleneck index value. Bottleneck index is a value that explain the measurement of bottlenecking in a piping network. In this study, the best BNI value is 0.968. In Field X, bottleneck index will decrease by the increasing of production time. It is showed in decreasing of pressure versus BNI plot. Keywords : bottlenecking, pipe diameter, pipe length, flow rate, flow index, bottleneck index
KATA PENGANTAR Dengan menyebut nama Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha Panyayang, Kami panjatkan puja dan puji syukur atas kehadirat-Nya, yang telah melimpahkan rahmat, hidayah, dan inayah-Nya kepada kami, sehingga kami dapat menyelesaikan makalah ilmiah tentang limbah dan manfaatnya untuk masyarakat. Makalah ilmiah ini telah kami susun dengan maksimal dan mendapatkan bantuan dari berbagai pihak sehingga dapat memperlancar pembuatan makalah ini. Untuk itu kami menyampaikan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah berkontribusi dalam pembuatan makalah ini. Terlepas dari semua itu, Kami menyadari sepenuhnya bahwa masih ada kekurangan baik dari segi susunan kalimat maupun tata bahasanya. Oleh karena itu dengan tangan terbuka kami menerima segala saran dan kritik dari pembaca agar kami dapat memperbaiki makalah ilmiah ini. Akhir kata kami berharap semoga makalah ilmiah tentang limbah dan manfaatnya untuk masyarakan ini dapat memberikan manfaat maupun inpirasi terhadap pembaca.
Palembang, 16 Juni 2016
Penulis
DAFTAR ISI
Cover.......…………………………………………………....……….. i
Abstrak .........………………………………………….........………… ii
Abstract …................…………………………………..........………... iii
Daftar Isi .…….…………………………………………….........….... iv
Kata Pengantar ………........………………………….........…………. 1
BAB I Pendahuluan ….....…………….......……..….............…..……. 2
BAB II Deskripsi Masalah…………….................................…...…… 2
BAB III Tinjauan Pustaka…………………...…….......……............... 3
BAB IV Deskripsi Sistem………………...…….................................. 6
BAB V Kesimpulan dan Saran………………...……......................... 7
BAB VI Penutup………………...……......………………...……...... 8
Daftar Pustaka………………...……......………………...…….......... 9
BAB I PENDAHULUAN
Saat ini, minyak bumi masih menjadi sumber utama energi dunia. Oleh sebab itu, produksi minyak bumi harus dioptimalkan sebaik mungkin untuk memenuhi kebutuhan energi tersebut. Salah satu cara untuk mengoptimalkan produksi minyak bumi adalah dengan melakukan optimasi pada fasilitas permukaan seperti pada jaringan pipa. Masalah yang umum terjadi pada jaringan perpipaan adalah terjadinya hambatan aliran (bottlenecking) di sepanjang pipa. Untuk menganalisis masalah aliran dalam pipa secara tepat diperlukan suatu model yang tepat. Model ini nantinya dibangun dengan bantuan software PIPESIMTM dl dP . Software tersebut juga digunakan dalam simulasi kinerja sistem jaringan perpipaan dengan lebih cepat dan konsisten. Hasil simulasi tergantung pada penentuan parameter masukan model dan penggunaan data yang representatif. Parameter tersebut meliputi data fluida reservoir, sumur, dan pipa seperti tekanan, temperatur, productivity index (PI), gas oil ratio (GOR), spesific gravity, panjang pipa, inner diameter (ID) pipa, ketebalan, elevasi, dan kekasaran pipa
BAB II DESKRIPSI MASALAH
Tulisan ini membahas masalah bottlenecking yang terjadi pada jaringan pipa produksi minyak. Akibat adanya bottlenecking, produksi minyak di gathering station akan menurun. Oleh sebab itu, perlu dibuat desain jaringan pipa yang optimal dengan melihat aspek keekonomian. Desain jaringan pipa dibuat dengan melakukan sensitivitas pada diameter dan panjang pipa. Parameter berapa besarnya nilai hambatan aliran (bottleneck index) juga menjadi salah satu aspek yang dibahas. Saat ini belum ada parameter yang dapat menjelaskan berapa besarnya nilai bottlenecking yang terjadi dalam suatu jaringan perpipaan. Pengaruh waktu terhadap besarnya nilai bottleneck index tersebut juga akan menjadi bagian penting dalam tulisan ini.
BAB III TINJAUAN PUSTAKA 3.1 Flow Index Flow index adalah sebuah parameter yang menunjukkan kemampuan suatu pipa untuk mengalirkan fluida. Semakin besar harga flow index suatu pipa, maka fluida dalam pipa tersebut akan semakin mudah untuk mengalir. Persamaan gradien tekanan total aliran fluida dalam pipa secara umum dapat dituliskan sebagai berikut:
Pada paper ini, diameter pipa menggunakan satuan inch dan panjang menggunakan satuan ft, sehingga satuan FI adalah in5 /ft
3.2 Laju Alir Maksimum Total Setiap sumur yang berproduksi memiliki laju alir masing-masing. Pada paper ini, laju alir maksimum (qmax) diperoleh melalui kurva Inflow Performance Relationship (IPR) sumur dimana input berupa harga productivity index (PI, stb/d/psi) dan output berupa tekanan atmosfer (Patm) sebesar 14.7 psia. Tekanan atmosfer dipilih dengan anggapan fluida yang keluar dari sumur langsung menuju gathering station.
3.3 Bottleneck Index Bottleneck index (BNI) adalah suatu parameter harga yang menunjukkan besarnya hambatan aliran yang terjadi pada jaringan pipa. Fluida produksi dari masing-masing sumur mengalir menuju GS melalui jaringan pipa produksi, sehingga laju alir total semua sumur akan tercatat di GS tersebut. Bottleneck index adalah perbandingan laju alir maksimum total yang tercatat di GS (qGS) dengan laju alir maksimum total (qmax)T max T GS (q ) q = . Secara matematis dapat ditulis:
BNI berharga maksimum pada nilai 1. Jika hal ini terjadi, maka laju alir maksimum total yang tercatat di GS sama dengan laju alir maksimum total. Semakin besar harga BNI, maka bottlenecking yang terjadi semakin kecil. Begitu juga sebaliknya, semakin kecil harga BNI, maka bottlenecking yang terjadi semakin besar. 3.4 Penghitungan Keekonomian Aspek keekonomian dalam membuat desain jaringan pipa ini, yaitu: 1. Menghitung cost yang dibutuhkan untuk pembelian material, coating, dan instalasi pipa. 2. Menghitung revenue yang didapatkan dari produksi minyak di GS yang dikalikan dengan harga minyak bumi saat ini. Perbandingan kedua aspek
di atas disebut dengan ratio. Ratio adalah perbandingan revenue terhadap cost. Secara matematis ditulis:
BAB IV DESKRIPSI SISTEM 4.1 Pemodelan Sistem Jaringan Pipa Model sistem jaringan pipa dibuat menggunakan software PIPESIMTM. Jaringan pipa ini terdapat pada suatu lapangan X yang mempunyai lima sumur produksi minyak, yakni sumur 1, 2, 3, 4, dan 5. Fluida produksi dari masing-masing sumur akan dialirkan melalui setiap flowline (segmen pipa b, d, f, h, dan i) menuju pipa utama (mainline segmen pipa a, c, e, dan g) sepanjang 5 km dan kemudian dialirkan menuju GS yang bertekanan 40 psi a. Skema jaringan pipa ini terdapat pada gambar 2.
4.2 Data Properti Sumur Input data sumur yang dibutuhkan adalah tekanan, temperatur, PI, kedalaman, dan ukuran tubing. Pada studi ini semua harga properti sumur bernilai sama. Tabel 1 menunjukkan harga-harga properti sumur.
4.3 Data Properti Fluida Produksi Model fluida yang digunakan dalam studi ini adalah black oil. Adapun input data yang dimasukkan adalah water cut (WC), GOR, spesific gravity (SG), dan API. Tabel 2 menunjukkan harga-harga properti fluida produksi
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 Kesimpulan 1. Harga flow index (FI) segmen pipa yang semakin membesar ke arah Gathering Station (GS) akan meningkatkan laju alir fluida produksi total dan mengurangi masalah bottlenecking. 2. Adanya bottlenecking yang terdapat dalam suatu sistem jaringan pipa diidentifikasi melalui harga bottleneck index (BNI). 3. Harga BNI yang semakin besar mengindikasikan minimnya masalah bottlenecking pada jaringan pipa. 4. Laju produksi minyak di GS suatu jaringan pipa berbanding lurus dengan BNI sistem jaringan pipa tersebut. 5. Skenario 10 yang memiliki harga BNI tertinggi dapat meningkatkan laju produksi minyak menjadi 23272 stb/d dari 15673 stb/d pada desain awal. 6. Pada sebuah reservoir yang sama, semakin lama lapangan berproduksi maka harga BNI jaringan pipa akan semakin kecil. 7. FIaverage 6.2 Saran 1. Pengubahan diameter pipa lebih baik diutamakan pada pipa utama karena berdampak pada sistem jaringan secara keseluruhan. 2. Penempatan GS sebaiknya diletakkan sedekat mungkin dengan jaringan pipa produksi. 3. Desain sistem jaringan pipa sebaiknya memperhatikan besar flow index setiap segmen pipa. 4. Diperlukan model yang lebih kompleks dalam menganalisis masalah bottlenecking secara detail
BAB VI PENUTUP
Demikian yang dapat kami paparkan mengenai materi yang menjadi pokok bahasan dalam makalah ini, tentunya masih banyak kekurangan dan kelemahannya, kerena terbatasnya pengetahuan dan kurangnya rujukan atau referensi yang ada hubungannya dengan judul makalah ini. Penulis banyak berharap para pembaca yang budiman dusi memberikan kritik dan saran yang membangun kepada penulis demi sempurnanya makalah ini dan dan penulisan makalah di kesempatan-kesempatan berikutnya. Semoga makalah ini berguna bagi penulis pada khususnya juga para pembaca yang budiman pada umumnya.
DAFTAR PUSTAKA
Mucharam, L. 2006. Slide Kuliah Pengolahan Lapangan dan Transportasi TM ITB. Bandung Beggs, D.H. 1991. Production Optimization – Using Nodal Analysis, OGCI Publications, Tulsa Paramita, D. 2005. Metodologi Untuk Mengidentifikasi dan Menyelesaikan Masalah Hambatan Aliran dalam Jaringan Perpipaan Produksi Minyak . Tesis TM ITB. Bandung Noviansyah, M. 2008. Identifikasi dan Solusi Masalah Bottlenecking dalam Jaringan Perpipaan Produksi Gas . Tugas Akhir TM ITB. Bandung
