BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pengendapan Partikel Wax Dalam Pipa
4.1.1. Boundary condition, limitasi, dan asumsi
Kasus JTB merupakan kasus yang memiliki sumber data utama dari sebuah perusahaan minyak yang terletak di Pulau Jawa, Indonesia. JTB memiliki cluster yang baru dilakukan pengeboran bertahan mulai pada tahun 2009 sampai 2018 dan memiliki 3 sumur dengan satu sumur produksi gas dan 2 sumur produksi minyak. Sumur nomor 3 pada cluster yang baru mulai berproduksi pada awal tahun 2019 ini memiliki jumlah produksi pada bulan Juli 2019 sekitar 1500 BOPD dengan water cut 0% sehingga sumur ini menjadi salah satu sumur favorit pada lapangan JTB.
Tabel 4. 1. Properti Minyak JTB
No Parameter Nilai Unit
1 Fluida Minyak
2 Densitas @15°C 0.87 gr/cc
3 SG 0.87
4 API 30.47
5 Viskositas @50°C 2 cP
6 Titik Tuang (Pour Point) 37 °C
7 Titik Sambar (Flash Point) 32 °C
8 Kadar Belerang 0.66 %
Sumur pada cluster baru ini memiliki test unit yang berguna untuk menampung sementara hasil produksi, karena cluster ini masih baru maka dibuat sistem perpipaan baru yang disambungkan dengan sistem perpipaan lama yang telah ada sebelumnya, namun karena sistem perpipaan lama tidak didesain untuk dapat menangani minyak waxy maka terjadi permasalahan minyak mengendap pada pipa dan terjadi beberapa kerusakan peralatan. Kondisi pada Juli 2019 transportasi minyak dilakukan menggunakan vacuum truck setiap hari dan sedang tahap uji coba untuk menggunakan bahan kimia PPD (Pour Point Depressants) agar minyak dapat ditransportasikan melalui pipa dengan menurunkan titik tuang minyak untuk menghindari pembekuan dalam pipa.
Karena kurangnya data yang dimiliki maka terdapat limitasi pengumpulan data, batasan ini dikarenakan kurangnya data yang spesifik dan lengkap untuk menjadi input pada simulasi menggunakan perangkat lunak, sehingga pada simulasi ini diterapkan asumsi karena terdapat
Universitas Pertamina - 36
limitasi. Limitasi dari simulasi menggunakan perangkat lunak dynamic multiphase flow ini adalah:
• Tidak ada hasil inspeksi kondisi terkini pipa sepanjang 15km. • Tidak ada data spesifik jenis dan teknik penyambungan pipa. • Tidak ada data spesifik suhu pipa per join pipa sepanjang 15km.
• Tidak ada hasil pengujian lab apakah terjadi perubahan properti fluida selama rentang waktu tertentu.
• Tidak ada data elevasi yang spesifik setiap naik dan turun diseluruh bagian pada pipa. • Tidak ada data berapa banyak fiting pipa yang digunakan dan jenis apa saja.
• Tidak ada data spesifik mengenai kapasitas dan konduktivitas termal pipa.
Sehingga dari adanya batasan seperti diatas, dibuat asumsi untuk menyederhanakan simulasi namun tetap tidak mengabaikan hal-hal penting yang akan berpengaruh pada hasil simulasi. Beberapa asumsi yang dipakai yaitu:
• Kondisi awal aliran pipa kosong. • Tidak ada korosi sepanjang pipa. • Tidak ada kebocoran.
• Elevasi 0° sepanjang pipa.
• Pipa yang digunakan lurus sepanjang 15km.
• Fluida tidak mengalami perubahan properti selama operasi berlangsung. • Suhu pada 15km pipa dibuat 3 section.
• Suhu lingkungan selama operasi berlangsung tetap sama dan tidak mengalami perubahan.
• Tidak ada kerusakan alat dan masalah mekanikal lainnya. • Tidak ada perubahan kenaikan suhu.
4.1.2. Simulasi
Pada simulasi yang telah dilakukan menggunakan perangkat lunak dynamic multiphase
flow mendapatkan hasil berupa titik dimulainya partikel berbentuk solid mengendap. Setelah
melakukan pengaturan perangkat lunak dan dilakukan run simulasi, didapatkan hasil sebagai berikut:
Kondisi kasus JTB memiliki minyak dengan titik tuang yang tinggi dan suhu lingkungan yang jauh berada dibawah titik tuang minyak. Hal ini menyebabkan terjadinya permasalahan pengendapan wax dalam pipa sebelum mencapai ke tujuan. Dengan menggunakan dynamic
multiphase flow dicoba untuk dilakukan simulasi untuk mengetahui dimana letak titik awal
terjadinya pengendapan didalam pipa. Simulasi dibuat sederhana untuk mengetahui beberapa parameter penting, elevasi pipa dibuat 0 atau datar.
Universitas Pertamina - 37
Gambar 4. 1. Elevasi Pipeline JTB
Gambar 4. 2. Grafik Pengendapan Wax Contoh Kasus JTB
Input suhu yang digunakan dibagi menjadi 3 bagian pada pipa. Input ini dimaksudkan
untuk mencoba menyamakan dengan kondisi operasi lapangan sesungguhnya namun dengan cara sederhana. Pada grafik terdapat 3 (tiga) buah garis dengan masing-masing mewakili sebuah parameter hasil. Warna merah adalah grafik ketebalan endapan didalam pipa, warna biru adalah grafik Wax Appearance Temperature (WAT), dan garis hitam adalah suhu fluida didalam pipa. Terlihat pada grafik ketika suhu fluida dalam pipa telah melewati WAT pada 45°C, pengendapan atau endapan wax mulai terbentuk. Endapan semakin menebal seiring dengan waktu dan akan menipis dari awal terbentuk terhadap panjang pipa, namun pada sekitar kilometer 10 pipa, suhu mengalami penurunan lagi dan terjadi penebalan endapan wax.
Universitas Pertamina - 38
Tabel 4. 2. Input Suhu Tiap Section
Section Lokasi Suhu
1 0 m – 5.000 m 32°C
2 5.001 m – 10.000 m 28°C
3 10.001 m – 15.000 m 21°C
Terdapat beberapa puncak endapan wax, masing-masing puncak endapan memiliki panjang dan ketebalan yang berbeda. Pada puncak endapan pertama lebih tinggi dan terbentuk sangat cepat karena fluida dari sumur yang masih panas mengalami pelepasan panas sangat cepat sehingga suhu fluida turun juga dengan cepat yang disebabkan penyesuaian suhu fluida dengan kondisi sekitar yang suhunya berada dibawah suhu fluida ini. Karena itu langsung terjadi pembentukan endapan yang cukup tebal pada sekitar kilometer 0 sampai 1 dalam pipa.
Pada kilometer 3 pada pipa suhu mulai stabil sampai sekitar kilometer 5, hal ini berdampak juga terhadap endapan wax karena suhu sudah stabil, penebalan tidak terjadi, namun kembali mengalami penebalan setelah kilometer 5 karena suhu kembali mengalami penurunan. Terjadi fenomena yang sama pada sekitar kilometer 10, suhu yang turun cukup cepat berimplikasi terhadap penebalan endapan wax.
Universitas Pertamina - 39
Pada simulasi lama operasi dibuat menjadi 12 jam, namun untuk melihat lagi dalam jangka waktu yang lama dibuat integrasi waktu selama 30 hari, dengan asumsi selama 30 hari ini pemompaan fluida dilakukan terus menerus tanpa berhenti dan tidak ada perbaikan dan kerusakan alat serta tidak dilakukan atau menambahkan bahan kimia untuk membersihkan permukaan dalam pipa. Tujuan dilakukannya integrasi selama 30 hari ini adalah melihat seberapa tebal endapan wax pada pipa jika pemompaan dilakukan selama itu.
Pada hasil simulasi dengan pengaturan integrasi selama 30 hari atau satu bulan beroperasi mengalirkan minyak melalui pipa didapatkan hasil seperti pada gambar 4.5. Hasil menunjukkan bahwa dari melakukan transfer fluida selama satu bulan terbentuk endapan wax paling tebal sekitar 3mm, jika dibandingkan dengan diameter dalam pipa 6inch atau 152.4mm maka endapan telah menutupi sekitar 2% diameter awal. Pada simulasi dengan menggunakan perangkat lunak dynamic
multiphase flow menggunakan korelasi RRR diketahui pengendapan terjadi pada seluruh lingkar pipa
bagian dalam.
Gambar 4.3 juga menunjukkan adanya perbedaan penurunan suhu pada sekitar 500 sampai kilometer 4 pipa. Hal ini disebabkan oleh pada saat awal dilakukan operasi terdapat perbedaan suhu fluida dengan suhu pipa, suhu fluida yang lebih panas beradaptasi dengan suhu pipa yang ada dibawah suhu pipa sehingga terjadi penurunan suhu yang sangat cepat pada awal operasi transfer fluida melalui pipa ini dilakukan. Pada waktu yang cukup, suhu pipa juga akan naik karena paparan panas dari suhu fluida yang terus menerus sehingga suhu pada pipa akan naik dan penurunan suhu fluida dapat dilihat pada grafik akan terlihat lebih landai. Penyesuaian suhu ini dapat terjadi pada titik penurunan suhu yang sangat cepat.
Endapan wax pada pipa juga dapat terjadi jika setelah melakukan operasi transfer fluida tidak dilakukan pembersihan sehingga minyak yang tertinggal dalam pipa mengendap, jika dilakukan operasi transfer fluida lagi maka pada titik endapan dari sisa fluida yang tertinggal pada pipa ini dapat hambatan dan dapat menebal jika kristal wax bersentuhan dengan endapan ini. Maka setelah dilakukan operasi harus dilakukan pembersihan bagian dalam pipa.
Pembersihan pipa mutlak dilakukan pada interval atau jangka waktu tertentu, pembersihan dapat dilakukan setelah melakukan transfer fluida atau dilakukan pada waktu tertentu. Pembersihan dapat meliputi bagian luar dan dalam pipa. Pembersihan endapan pada dalam pipa dapat dilakukan dengan menggunakan metode mekanikal atau menggunakan bahan kimia. Penggunaan alat mekanikal dilakukan dengan mendorong seluruh pengotor yang ada dalam pipa dengan alat yang dinamakan
pigging, namun jika endapan sudah mengeras digunakan bahan kimia untuk melarutkan endapan ini.
Pembersihan pipa dilakukan tidak hanya untuk menghilangkan kotoran tapi juga dilakukan untuk melakukan inspeksi pada sistem perpipaan, inspeksi dapat meliputi ketebalan pipa, tingkat korosi, kebocoran, kondisi sambungan dan fiting, tingkat deformasi pipa, dan inspeksi secara fisik lainnya. Pada sistem jaringan pipa lepas pantai, inspeksi dapat dilakukan dengan menggunakan wireline atau ROV (Remote Operated Vehicle).