BAB I PENDAHULUAN
Terdapat serangkaian yang panjang di dalam industri perminyakan, mulai dari kegiatan eksplorasi sampai produksi, mulai dari kegiatan hulu sampai hilir. Teknik Perminyakan sendiri merupakan salah satu cabang dari berbagai ilmu keteknikan yang mempelajari mengenai proses untuk memperoleh minyak dan gas bumi dari bawah permukaan. Teknik Perminyakan senantiasa terbagi atas beberapa bidang utama meliputi bidang pemboran, reservoir, produksi serta beberapa bidang terkait lain nya. Pada paper kali ini akan dibahas mengenai tahapan produksi, lebih tepat nya membahas tipe-tipe separator yang secara umum terbagi atas dua tipe, yakni High Pressure Separator dan Low Pressure Separator yang diaplikasikan pada surface facilities. Secara fungsional dan desain kedua tipe ini memiliki perbedaan. Biasanya Low Pressure Separator difungsikan untuk sumur-sumur yang sudah lama berproduksi, yang mana tekanan reservoir-nya sudah dikategorikan lemah, sehingga butuh penanganan khusus dalam pengupayaan mendorong fluda ke surface facilities, hingga nantinya di-treatment di-treatment di separator. Terkadang juga ada dalam suatu sistem menggunakan secara bersamaan High Pressure Separator dan Low Separator Unit yang semua tergantung pada kondisinya. Pada paper ini akan dibahas satu per satu, dari mulai fungsi ; komponenkomponen ; sub tipe ; dan kelebihan.
1
BAB II TEORI DASAR
2.1 Oil-Gas Separator secara umum. Oil and Gas separators adalah bejana bertekanan untuk memisahkan aliran ke dalam komponen gas dan cair. Oil and Gas Separators dipasang di daerah pengolahan darat atau di platform lepas pantai. Pemisah minyak / gas dapat dibagi menjadi pemisah horizontal, vertikal, atau bola. Dalam tim fluida untuk dipisahkan, pemisah minyak / gas dapat dibagi menjadi pemisah dua fase gas / cair atau separator tiga fasa minyak / gas / air. Berdasarkan fungsi
pemisahan, pemisah minyak / gas juga dapat
diklasifikasikan menjadi fase primary separator, test separator, high-pressure separator, low-pressure separator, deliquilizer, degasser dan lain lain.. The deliquilizers digunakan untuk menghilangkan tetesan terdispersi dari aliran gas mentah
sementara degassers dirancang dirancang untuk menghilangkan menghilangkan
gelembung gas yang direncanakan dari aliran cairan mentah. Nama nama separator :
Oil/gas separator
Gas/liquid separator
Degasser
Deliqulizer
Scrubber
Trap
Depressurization Tahap pemulihan hidrokarbon cair - Pemisahan bertahap (depressurization) untuk memaksimalkan volume hidrokarbon cair 1. high pressure (HP) = tekanan tinggi 2. intermediate pressure (IP) = tekanan menengah 3. free water knockout (FWKO) = KO air bebas the degasser/bulk oil treater (BOT) combination= kombinasi degasser / bulk.
2
Untuk lebih jelasnya, suatu proses dari pemisahan dapat dilihat dari skema dibawah ini.
Gambar 2.1.1 Skema umum Pemisahan 2.2 Low Pressure Separator Unit
Selain High Pressure Separator, separator yang sering digunakan pada industri perminyakan ialah Low Pressure Separator. Pada paper ini, Low Pressure Separator disebut juga dengan LPPU (Low Pressure Production Unit). LPPU ini pertama kali dioperasikan 2014 pada lapangan offshore milik Petronas di West Lutong, Sarawak, Malaysia. Lapangan ini berproduksi 3500 BLPD, serta 5 MMscfd. Secara umum, LPPU ini digunakan untuk sumur-sumur yang memiliki tekanan dorong fluida yang rendah, sehingga surface facilities dari lapangan tersebut juga perlu dirancang untuk memaksimalkan produksi migas, termasuk desain separator ini. Biasanya Low Pressure Separator ini diaplikasikan pada lapangan yang tergolong remote area dan usia lapangan tersebut sudah cukup tua, sehingga tenaga dorong dari reservoir-nya kecil. Kelebihan dari Low Pressure Separator ini ialah sangat ekonomis, fleksibel dalam pengoperasiannya, dapat
3
difungsikan di tempat yang terbatas, dan beroperasi secara otomatis (tidak bergantung pada operator). LPPU (Low Pressure Production Unit) ini terbagi atas empat tipe, yakni 1. Low Pressure Production Unit with Gas Recovery
Salah satu kelebihan dari tipe separator ini ialah dapat mengurangi emisi gas yang dapat mencemari lingkungan. 2. Low Pressure Production Unit with Slug Handling System
Tujuan dipasang nya slug handling system ialah untuk mencegah terjadinya turbulensi fluida pada surge vessel. 3. Low Pressure Production Unit with High Pressure Separator
Berfungsi untuk menjaga kestabilan pemisahan 2 fasa. 4. Low Pressure Production with 3 Phase Separator.
Biasanya separator tipe ini diaplikasikan untuk sumur yang memiliki water cut tinggi, sehingga perlu penanganan khusus untuk pemisahan air yang terproduksi bersama minyak dan gas.
Komponen-komponen pada LPPU antara lain 1. Low Pressure Separator (terdapat gas outlet line di dalam nya) 2. Equalization Line 3. Downcomer, berfungsi untuk mencegah terjadinya turbulensi di surge vessel 4. Surge Vessel 5. High Pressure Gas Source, berfungsi sebagai tenaga gas yang tersedia untuk mendorong fluida dari surge vessel menuju production header 6. Production Header
2.3 High Pressure Separator Unit
Tujuan dari pekerjaan ini adalah untuk menganalisa design separator, melihat keuntungan dan kekurangannya untuk lapangan dengan gas-oil rasio yang tinggi. Masalah-masalah yang dimunculkan untuk media pembelajaran:
4
- Menganalisa design yang umum pada separator, terdiri dari tiga bagian yang terpisah dari separator, antara lain Preliminary Gas Treatment Device ( PGTD), separator dua fasa atau tiga fasa, dan gas separator. - Menganalisa dua jenis design separator yang telah direkomendasikan oleh penulis.
Operasi untuk lapangan minyak dan gas kondensat cukup rumit dengan perbedaan gas faktor yang signifikan, slug. Berdasarkan design yang sering diterima, pada awal dari campuran gas-larutan memasuki inti dari alat treatment yang bertujuan untuk mengekstraksi gas bebas, keluar dari dasar sumur di pipeline dan untuk membuang fluida.
Setelah dari treatment gas yang utama dari alat separator tigas fasa, gas kluar di PGTD dan separator tiga fasa mengalir untuk membersihkan cairan awal pada separator gas lalu mendistribusikannya ke konsumen. Kerugian dari design yang sering dipakai ini adalah konsumsi besi yang cukup besar dan membutuhkan luar ruangan yang besar untuk menempatkan alat. Keuntungan dari design ini adalah kemampuan dari separator untuk mati tanpa mematikan alat-alat lain yang ada di sekitarnya. PGTD, gas separator tiga fasa yang digunakan sendirian, penulis menyarankan untuk menggunakan kombinasi dari separator unit, modifikasi dari hal-hal yang telah didiskusikan sebelumnya Pada masing-masing PGTD telah di sempurnakan, menjadi role model untuk memasukkan nilai penurunan pada pipeline. Pilihan yang pertama adalah untuk lapangan gas kondensat. Gas dan liquid yang bercampur melewati bagian utama dari separator gas centrifugal (GSC), terletak tepat pada separator tiga fasa, yang dengan segera dapat memisahkan dan membersihkan gas dari cairan yang terlah dikeringkan oleh gaya gravitasi menjadi pembangkit. Pilihan yang kedua adalah design untuk lapangan minyak dan gas dengan gas oil ratio yang tinggi. Kunci dari fitur modifikasi yang kedua dibandingkan yang
5
pertama adalah aliran dari GLM setelah alat treatmen gas tidak kearah GSC, tapi sebuah masukan alat centrifugal yang terbuat dari sebuah tutup yang terinstal dari separator tiga fasa, dan berdesign untuk gas-liquid separasi. Pembersihan terahir dari gas terletak pada separator gas centrifugal yang juga bertempat pada unit itu.
Penjelasan Saat ini, Russia adalah negara yang terdepan dalam Associated Petroleum Gas (APG) pembakaran flare. Berdasarkan pemerintah federasi Russia, pengaturan tentang regulasi minyak dan gas diatur untuk mengurangi 5% dari total produksi. Sebagai perbandingan, di Amerika jumlah ini diatur sampai dengan 3%, dan di Norwegia, ini benar-benar dilarang.
Disamping itu semua, pada kenyataannya pembakaran flare sungguh-sungguh tidak efisien untuk penggunaan sumberdaya alam yang tidak terbarukam. Hal ini berkontribusi dalam besarnya polutan di atmosfer.
Untuk mencapai jumlah yang ditentukan oleh APG, beberapa solusi telah dilakukan untuk mengurangi jumlah ini: - Menggunakan energi listrik untuk lapangan minyak dan supply kebutuhan lokal - APG digunakan sebagai bahan bakar untuk boiler dan pemanas - Transportasi untuk pembeli yang ada diluar - Penggunaan APG untuk produksi dari LNG - Injeksi kedalam penyimpanan bawah tanah
Peralatan-peralatan yang mungkin untuk digunakan oleh konsumen gas: pipeline gas utama, plan minyak, distribusi gas plan untuk konsumsi lokas, generator tenaga gas, boiler atau peralatan pemana. Masing-masing konsumen memiliki karakteristik gas yang diinginkan, yang tentunya spesifikasinya dapat termasuk: - Meminta besarnya tingkat kekeringan gas dan pemrosesan gas-oil - Tekanan yang diperhitungkan dari non hidrokarbon komponen (hidrogen sulfide, nitrogen, karbon dioksida)
6
- Impurities konten mekanikal - Likuid faktor konten
Bagian terpenting yang dibutuhkan untuk membuat suatu kualitas gas yang memenuhi minimum kebutuhan alat yang dipakai dan mengefisiensi transportasi melewati pipeline yang utama dan penggunaan bahan bakar yang aman untuk industri.
Dalam hal ini, faktor-faktor yang penting untuk pembakaran secara keseluruhan, bangunan alat gas treatment unit (GTU) dan berasosiasi dengan pertumbuhan alat treament gas. Ini merujuk pada separasi, pengeringan, pembersihan, regulasi, pendistribusian, pengukuran dan perawatan dari gas bumi menjadi gas khusus sesuai permintaan. Pemasangan peralatan termasuk dengan GTU tergantung pada kondisi gas awas dan memungkinkan untuk mengikuti hal ini: gas separasi, filter gas dan cairan, peralatan, pemusnahan unit, pertukaran panas, pemanas gas, dan mesin pendingin. Pada peralatan diatas, penting untuk mengikuti aturan-aturan berikut: - Persiapan dari konstruksi lokasi - Teknologi penyambungan pipeline - Instalasi pekerjaan -.. Pada keseluruhan, ini berpengaruh signifikan dalam total expend pada capital cost dan tambahan komisi pada lapangan
7
BAB III PEMBAHASAN
3.1 Deskripsi dan Aplikasi dari Perlengkapan Proses Low Pressure Separator Units.
Low Pressure Production Unit “LPPU” didesain menjadi kompak dan otomtis untuk menyesuaikan sifat dari remote tak berawak platform. Sistem ini terdiri dari separator yang menerima fluida dari sumur, dan surge vessel yang menerima liquid dari separator. Saat liquid level mencapai high level di surge vessel, valve pada pada equalization line ( line kesetimbangan ) mengkoneksikan dua vessel dan high pressure gas diarahkan ke surge vessel dengan membuka valve pada high pressure gas supply line, tekan liquid keluar dari surge vessel ke production header via liquid outlet. Saat liquid jatuh ke low level di surge vessel, valve pada high pressure gas supply line menutup, dan valve pada equalization line terbuka untuk menyamakan pressure antara surge vessel dengan separator. Untuk lebih mudah dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Gambar 3.1.1 Low Separator Units
8
Surge vessel ini sendiri merupakan 2-phase separator didesain untuk menangani maksimum liquid dengan liquid hold up time kira-kira 10 menit. 2 Gambar dibawah ini mengrepresentasikan mekanisme yaitu saat dimana Filling Mode dan Operation Mode.
Gambar 3.1.2 Filling Mode & Operation Mode dalam LPPU
Operating Mode 1 : Filling Mode. Liquid mengalir via graviti dari Low
separator ke Surge vessel
via downcomer pipe untuk mengisi surge vessel
samapai level alarm tinggi. Saat mode mengisi, valve pada equalization line terbuka dan valve pada High Pressure Gas line menutup. Operation Mode 2 : Disccharge Mode. Sekali liquid di surge vessel mencapai
Level Alarm High ( LAH ), sebuah signal yang dipicu dimana tutup valve pada equalization line dan
vvalve pada Hgih Pressure gas line terbuka. Ini
menyebabkan HP gas memberi tekanan ke surge vessel dan m enekan liquid keluar
9
dari surge vessel
sampai ke Production Header. Penutupan valve pada
equalization line dan check valve pada downcomer pipe mencegah HP gas untuk masuk kedalam Low Pressure Separator.
Sistem LPPU ini juga banyak variasi atau modernisasi. Diantar nya yaitu: 1. Low Pressure Production Unit with gas Recovery Keuntungan dari sistem ini adalah mengurangi emisi hidrokarbon ke atmosfir dan memanfaatkan bagian yang mengompres gas ke drive dan liquid ke downstream production header .
Gambar 3.1.3 Low Pressure Production Unit with Gas Recovery
2. LPPU With Slug Handling System. Dapat mencegah sloshing dan level disturbances(gangguan) didalam surge vessel.
10
Untuk LPPU with Slug Handling dapat dilihat pada gambar seperti dibawah.
Gambar 3.1.4 LPPU with Slug Handling
3. LPPU With HP Separator. Terkadang untuk Low Separator Pressure Units dikala tertentu juga membutuhkan High Pressure Separator sebagai bantuan. Hal ini terjadi apabila suatu Low Pressure Separator Units tidak mampu untuk memisahkan dan mengalirkan fluida. HP Separator mengoperasikan pada Tekanan yang lebih tinggi dari pada Low pressure Production Unit yang mengoperasikan pada atmospheric untuk memperbolehkan two phase separator dan crude stabilization.
11
Untuk lebih jelas bagaimana bentuk skemanya, dapat dilihat dari gambar dibawah ini.
Gambar 3.1.5 LPPU with HP Separator
3.2 Deskripsi dan Aplikasi dari Perlengkapan Proses High Pressure Separator Units.
Saat mendesain dan mengoperasikan separator, serta memilih kontruksi pada separator, Prinsip-prinsip dasar berikut harus digunakan: 1. Penggunaan Gathering pipeline dan bagian terminal(pengumpul)nya untuk mennyiapkan aliran sumur atas pemisahan untuk menyediakan properti fisik dan kimiawi yang kondusif. 2. Fasa pemisahan
mempengaruhi pelaksanaan di jalur suplai untuk
membuat aliran bertingkat saat memasuki bagian separator yang disesuaikan via PGTD ( Preliminary gas treatment device ) 3. Ketentuan kondisi yang benar untuk hydrodynamic separation pada campuran gas-liquid 4. Membersihkan gas di bagian luar dan bagian dalam peralatan.
12
5. Pendakatan unit modular, modularisasi dan unifikasi dari komponen dalam dan luar dari unit pemisahan untuk menyajikan kemungkinan mengubah pengaturan kemasan saat beroperasi.
Skema tradisional unit separator telah dikembangkan berdasarkan prinsip seperti diatas dan diimplementasikan di industri migas di Russia. Skema ini muat beberapa perangkat yang menyajikan tingkatan well production treatment yang sesuai. . Contoh dari pemakaian unit separator yang umum dapat dilihat dari flow diagram yang ditunjukan pada gambar berikut.
Gambar 3.2.1 General Flow Diagram pada HPPU
Flow diagram tersebut terdiri dari beberapa komponen berikut: 1. Preliminary Gas treatment Device 2. Three phase separator ( two-phase separator sebagai alternative ) 3. Gas Separator
Tahap pertama dalam pemakaian unit separator ada sebagai berikut: Campuran Gas-Liquid mengalir ke Preliminary Gas Treatment Device, dimana free gas dipisahkan dan struktur aliran dibuat stabil. Selain itu, PGTD dapat
13
meningkatkan productivity, dimana dapat menurunkan berat dan ukuran karakteristik dengan cara memisahkan beban gas yang berlebihan, Setelah PGTD sebagian menghilangkan gas dari emulsi air-minyak, selanjutnya dituntun ke two-phase atau three-phase separator, dimana pemisahan gas lebih lanjut terjadi.
Dalam hal menggunakan three-phase separator, air sebagian
diseparasikan. Separator yang tipikal adalah vessel yang membentuk horizontal dengan baffle vertical yang terbuat dari logam yang diperluas, wire string demister, coalescing device, conenection untuk input dan output
aliran dan
tembok(wall) yang memisahkan unit menjadi dua bagian: bagian endapan air dan oil dehydrated. Proses pembisahan di three phase separator ini berdasarkan dengan gaya gravitasi dan perbedaan densitas dari oil, gas atau air.
Setelah itu, oil menuju ke langkah treatment selanjutnya. Gas yang diekstrasi dari PGDT dan three phase separator dikirim ke centrifugal gas separator untuk pembersihan dari drip(tetesan-tetesan liquid ), spray fluid, inklusi minyak dan padatan.
Salah satu kelebihan unit ini adalah bilamana dimatikan di suatu alat, dapat dilakukan tanpa menghentikan segala unit, tetapi hanya mengurangi efsiensi dari treatment.
Tetapi ada beberapa kelamahan, diantaranya yaitu: 1. Dapat mengonsumsi metal yang signifikan 2. Membutuhkan jumlah control dan shutoff valve yang besar 3. Membutuhkan tempat yang besar.
Untuk meningkatkan efisiensi teknologi, dan untuk mengoptimalkan peralatan dan mengurangi kelemahan
penulis mengrekomendasi untuk menggunakan
beberapa input separator unit yang modernisasi.
14
Pendekatan alternatif dari inlet separator unit (ISU) dipilih berdasarkan teknis dan indeks ekonomi berikut: 1. Performa 2. Properti Fisik dan Kimiawi dari aliran 3. Maximum Pressure 4. Suhu Lingkungan 5. Konsumsi Metal 6. Dimensi keseluruhan 7. Medium yang korosif.
Haisl dari analisis, klasifikasi separator unit telah dibuat:
1. berdasarkan aplikasi di beragam field:
-
Di oil field, termasuk oil dan gas dengan ratio gas-oil tinggi.
-
Condensate fields.
2. Berdasarkan desain
-
Dengan inlet cyclone device
-
Dengan inlet centrifugal gas separator
-
Dengan inlet cyclone device dan GSC untuk stage kedua dalam pembersihan gas.
15
Stage dari unit yang paling umum dengan modernisasi teknologi dapat diliat pada gambar dibawah ini.
Gambar 3.2.2 Modernisasi Teknologi HPPU
Dari modernisasi teknologi ini, dapat digunakan single unit yang terdiri dari:
-
Surge Pipe;
-
Inlet Cyclone Device
-
Oil and Gas Separator
Campuran gas-liquid masuk kedalam inclined surge pipe yang bertidak sebagai Preliminary gas Extraction device dan di desain untuk membuat aliran bertingkat. Liquid kemudian mengalir ke inlet cyclone device, dimana untuk meningkatkan efisiensi dari gas separation dari liquid. Kemudian, liquid mengalir di gas-oil separator, dimana akhirnya di “degassed” dibawah gaya gravitasi. Sebagian gas yang dimurnikan dikirim untuk treatment lebih lanjut.
16
Desain ini dapat mengurangi ukuran dari konsumsi metal. Sebagai tambahan, kegunaan
dari
teknologi
modernisasi
ini
membuat
lebih
baik
dalam
mengeliminasi atau mengurangi control valve.
Single unit ini dapat digambarkan seperti gambar dibawah ini:
Gambar 3.2.3 Modernisasi Single Unit
Sedangkan untuk field kondensat. Inlet separator unit dapat terdiri dari beberapa komponen juga, yaitu:
-
Surge pipe
-
Centrifugal Gas Separator
-
Oil and gas separator.
Fitur kunci dari desain ini adalah ketiadaan dari gas separator yang berdiri sendiri. Sebagai gantinya, centrifugal separator di install secara langsung di gas-oil separator connection pipe.
17
Campuran dari gas-liquid masuk kedalam surge pipe dan dikirim lagi ke gas-oil separator, dimana terjadi “degassing” pada oil yang disebabkan oleh gravitasi. Gas dilepaskan di separator masuk kedalam GSC, dimana aliran gas dibersihkan dari kelembapan dan impurities secara mekanis. Setelah dari oil and gas separator, liquid pergi treatment lebih lanjut. Keuntungan dari
desain ini adalah ketiadaan dari gas separator yang berdiri
sendiri, sehingga pemasangannya tidak rumit dan lebih membutuhkan tempat yang kecil. Desain ini dapat dilihat dari gambar berikut.
Gambar 3.2.4 HPPU untuk Field Condensate
Teknologi Modernisasi selanjutnya adalah kombinasi keuntungan dari dua tipe diatas.
18
Komponen utama dari modernisasi ISU tersebut adalah:
-
Slug Pipeline
-
Inlet Cyclone Device
-
Oil and gas separator with water discharge
-
Centrifugal gas Separator.
Unit ini digunakan didalam peralatan untuk memperbesar
gelembung yang
teremulsi dari air, dimana dapat berkontribusi untuk intensifikasi mass transfer process. Sebagian produk yang didehidrasi mengalir lebih dari baffle menuju oil collection section dari dimana mengalir di jalur individual. Untuk Gambaran dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Gambar 3.2.5 HPPU Kombinasi
19
BAB IV KESIMPULAN
Berdasarkan Sifat masing-masing diatas dapat ditarik beberapa kesimpulan yang menandakan perbedaan antara High Pressure Separator Units dan Low Pressure Separator Units, yaitu. 1. Dalam segi perlengkapannya, High Separator Units lebih banyak, sehingga dapat diperkirakan lebih mahal 2. Konsumsi Metal pada High Pressure Separator Units cenderung lebih besar, karena operating pressurenya yang lebih besar. 3. Berdasarkan Prosesnya, terdapat 2 Proses penting pada LPPU, yaitu Filling mode dan Discharge Mode. Sedangkan HPPU tidak sesimpel itu. 4. High Pressure Separator membutuhkan Centrifugal Gas Separator, atau Gas Separator yang berdiri sendiri. Sedangkan untuk LPPU hanya membutuhkan Three Phase Separator dan Surge Vessel. 5. Beberapa Inovasi dari HPPU tidak membutuhkan Surge Vessel.
20
DAFTAR PUSTAKA
V.R, Andreeva.2016. High Oil-Gas Ratio Separator Units.Soeciety of Petroleum Engineering:Moscow,Russia
H, Thiruthonder dan A, Jothy.2016. Low Pressure Production Units LPPU.Offshore Technology Conference:Kuala Lumpur, Malaysia.
Smith, Venom. H.1987.Oil and Gas Separators.Soeciety of Petroleum Engineering.
21
