DESAIN RUTE DAN FASILITAS PERMUKAAN SISTEM INJEKSI SURFAKTAN MENGGUNAKAN METODE ANALISIS NODAL
TUGAS AKHIR Oleh:
KARL CHRISTIAN NIM 12212077
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNIK
Pada Program Studi Teknik Perminyakan Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan
Institut Teknologi Bandung
PROGRAM STUDI TEKNIK PERMINYAKAN
FAKULTAS TEKNIK PERTAMBANGAN DAN PERMINYAKAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2016
RUI V DAN FASI[ I PRODI,'KSI INJEKSI SURFAKTAN MENGGUNAKAN METODF. A X AI,I.SIS NOI)AL
TUGAS AKI IIR Oleh
KARL Cl
NIM 12212077
I)tajukan sebagat salah satu syarat untuk memperoleh gclar SARJANA TEKNIK
Pada Progra1D Studi Teknik Pernunyakan Fakultas Tekmk Pertambangan dan Pertmnyakan
Institut Teknologt Bandung
Dlsetujut Oleh
Dosen Pemblll)blng Tuuas Aklur.
Tanggal,
Ir. Ut10k WR M sc. Phi) Silvya Dewi Rahmawati, SRI VI-SI. 1 Pli D.
NIP 196009191998031001 NIP 198402222014042001
1
DESAIN RUTE DAN FASILITAS PERMUKAAN SISTEM INJEKSI SURFAKTANMENGGUNAKAN METODE ANALISIS NODAL Oleh:
Karl Christian*
Pembimbing:
Ir. Utjok W.R. Siagian, M. Sc. Ph.D **
Silvya Dewi Rahmawati, S.Si., M.Si., Ph.D.**
Sari
Produktivitas suatu reservoir akan makin berkurang dengan bertambahnya masa produksi reservoir tersebut.
Umumnya produksi minyak terjadi dengan bantuan energi alamiah (natural flow). Apabila masih banyak minyak yang berada di dalam reservoir yang belum terangkat ke permukaan maka sebelum produksi secara alamiah yang ekonomis berakhir atau bisa pada awal kehidupan suatu reservoir digunakan metode enhanced oil recovery (EOR) untuk meningkatkan perolehan minyaknya. Operasi EOR membutuhkan fasilitas permukaan yang berbeda dengan fasilitas pada lapangan natural flow.
Dalam studi ini, akan dibahas tentang fasilitas permukaan yang digunakan untuk injeksi surfaktan. Desain rute dan fasilitas permukaan untuk injeksi merupakan salah satu faktor yang menentukan bagaimana injeksi yang dilakukan ke dalam reservoir akan dinilai optimal dan efisien.
Langkah pertama pada studi ini dengan membuat dua skenario, skenario pertama yang terdiri dari tiga sumur injeksi dengan satu unit fasilitas permukaan untuk injeksi, dan skenario kedua yang terdiri dari tiga sumur injeksi dengan masing-masing satu unit fasilitas permukaan untuk injeksi. Setelah itu, akan dibuat sensitivitas dengan memvariasikan laju alir injeksi dan jumlah sumur injeksi pada kedua skenario tadi yang kemudian akan dibandingkan rute mana yang paling optimal. Setelah menemukan skenario yang optimal, maka didapatkan hubungan antara tekanan discharge pompa dengan tekanan reservoir. Proses pengerjaan studi ini menggunakan prinsip analisis nodal di program PIPESIM.
Selain model aliran fluida yang akan dibuat, akan didesain juga kapasitas dari storage tank yang terdiri atas water tank, surfactant storage tank, dan stirring tank, kemudian akan didesain juga spesifikasi dari dosing pump yang digunakan untuk menghantarkan fluida injeksi.
Kata kunci: fasilitas permukaan, injeksi surfaktan, laju alir injeksi, pompa injeksi, sistem centralized, storage tank, dosing pump, enhanced oil recovery.
2
AbstractProductivity of a reservoir will decrease by increasing the production time of the reservoir. Generally, oil production is done by the help of natural flow energy. If there is much oil saturation that lifted to surface from the reservoir so before the economic natural flow production is end or it can be in the initial life of the reservoir, we can use the enhanced oil recovery (EOR) method to increase the oil recovery. EOR operation needs different surface facilities if it is compared with surface facilities of natural flow field.
This study concerns about surface facilities that be used in surfactant injection. Designing route and surface facilities for injecting surfactant is one of the factors that determine how injection that is done to reservoir will be optimal and efficient.
First step in this study is by creating two scenarios, first scenario is there are three injection wells with just one unit of injection surface facilities, and the second scenario is there are three injection wells with each of injection surface facilities. After that, it will be done by varying the injection rate and the amount of injection wells in both scenarios, then, it will be compared which route that gives the optimal result. After we get the optimal route, we can construct the relationship between pump discharge pressure and reservoir pressure. This process of study use the principal in nodal analysis that implemented in PIPESIM.
Besides the fluid flow model, it will design too the capacity of storage tank that consists of water tank, surfactant storage tank, and stirring tank, then, it will design to the specification of dosing pump that will be used for delivering injection fluid.
Keywords: surface facilities, surfactant injection, injection rate, injection pump, centralized system, storage tank, dosing pump, enhanced oil recovery.
3
*) Mahasiswa Teknik Perminyakan Institut Teknologi Bandung Tahun 2012
**) Dosen Pembimbing Teknik Perminyakan Institut Teknologi Bandung 1. Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
Produkvitias suatu reservoir akan semakin berkurang dengan bertambahnya masa produksi reservoir tersebut. Hal ini disebabkan bertambahnya jumlah minyak yang telah diproduksikan dari reservoir, yang sangat berpengaruh terhadap berkurangnya energi reservoir alamiah yang diperlukan untuk mengalirkan minyak ke dalam sumur produksi (tekanan reservoir). Untuk dapat memproduksikan minyak setelah energi alamiah reservoir berkurang maka diperlukan tahap pengurasan minyak selanjutnya.
Pada awal produksi suatu reservoir, umumnya produksi minyak terjadi dengan bantuan energi alamiah (natural flow), yaitu produksi yang terjadi karena daya dorong tenaga alam atau dapat pula karena pengangkatan buatan (artificial lift) atau dengan bantuan pompa. Apabila masih banyak minyak yang berada di dalam reservoir yang belum terangkat ke permukaan maka sebelum produksi secara alamiah yang ekonomis berakhir atau bisa pada awal kehidupan suatu reservoir digunakan metode enhance oil recovery (EOR) untuk meningkatkan perolehan minyaknya. Operasi EOR membutuhkan fasilitas permukaan yang berbeda dengan fasilitas pada lapangan natural flow.
Desain rute dan fasilitas permukaan injeksi merupakan salah satu faktor yang menentukan bagaimana injeksi yang dilakukan ke dalam reservoir akan dinilai optimal, efisien, dan berhasil meningkatkan produksi minyak.
1.2 Teori Dasar
Untuk mensimulasikan aliran fluida dalam suatu sistem injeksi, diperlukan untuk memecah sistem menjadi node diskrit yang memisahkan elemen
sistem. Analisis sistem untuk menentukan laju alir dan tekanan fluida pada titik tertentu disebut analisis nodal. Analisis nodal ini dapat terjadi dengan adanya pressure continuity, dimana artinya hanya ada satu nilai unik dari tekanan pada satu titik entah dievaluasi dari upstream maupun downstream (Guo and friends, 2007:70). Pada suatu sistem injeksi ini terdapat proses yang dimulai dari storage tank, yang kemudian bercampur di stirring tank, kemudian dihantarkan menggunakan pompa menuju injection wellhead dan dialirkan ke dalam reservoir. Titik- titik nodal adalah stirring tank itu sendiri, pada pompa injeksi, pada wellhead, atau di wellfloor.
Selama terjadi proses injeksi, terdapat pressure drop sepanjang pipa flowline maupun pada tubing.
Pressure drop adalah peristiwa penurunan tekanan ketika aliran fluida mengalir melalui pipa yang disebabkan karena elevasi, energi kinetik, dan friksi.
Hukum pertama termodinamik tentang pressure drop:
∆𝑃 = 𝑃1− 𝑃2= 𝑔
𝑔𝑐𝜌∆𝑧 + 𝜌
2𝑔𝑐∆𝑢2+2𝑓𝐹𝜌𝑢2𝐿
𝑔𝑐𝐷 (1) Dimana
∆𝑃 = pressure drop, lbf/ft2 P1 = tekanan pada upstream, lbf/ft2 P2 = tekanan pada downstream, lbf/ft2 g = percepatan gravitasi, 32.17 ft/s2
gc = faktor konversi satuan, 32.17 lbm-ft/lbf-s2 𝜌 = densitas fluida, lbm/ft2
∆𝑧 = elevasi, ft
u = kecepatan fluida, ft/s fF = faktor friksi Fanning L = panjang pipa, ft D = diameter dalam pipa, ft
Suku pertama persamaan tersebut menunjukkan pressure drop akibat elevasi, yang kedua akibat energi kinetik, dan yang ketiga akibat dari friksi.
4
Faktor friksi Fanning dapat dievaluasi berdasarkanbilangan Reynolds dan kekasaran relatif pipa.
Bilangan Reynolds adalah ratio antara gaya inertial terhadap gaya viscous.
Dalam aliran laminar, NRe < 2000, faktor friksi Fanning berbanding terbalik dengan bilangan Reynolds, sedangkan untuk aliran turbulen, NRe >
2100, faktor friksi Fanning dapat diestimasi menggunakan korelasi Chen’s (Guo and friends, 2007:46).
Proses terjadinya pressure drop ini terdapat pada sepanjang aliran pipa flowline dan tubing. Pada penulisan tugas akhir ini, perhitungan pressure drop ini sudah diakomodasi dengan software PIPESIM.
Pada sistem injeksi, salah satu faktor yang menentukan bagaimana desainnya adalah property dari fluida. Fluida yang digunakan untuk injeksi dapat dibedakan menjadi CO2, polimer, dan surfaktan.
Injeksi polimer atau Polymer Injection atau Polymer Flooding dengan cara menambahkan atau mencampur air injeksi dengan polimer dalam bentuk bubuk ataupun cairan konsentrat pada fasilitas permukaan. Keunggulan injeksi polimer dibandingkan dengan injeksi air adalah kandungan polimer meningkatkan viskositas air injeksi sehingga mengurangi perbandingan mobilitas atau mobility ratio air injeksi terhadap minyak di reservoir dan meningkatkan efisiensi penyapuan atau sweep efficiency. Pada umumnya, larutan polimer yang diinjeksikan ke dalam reservoir diharapkan memiliki mobilitas yang lebih rendah dibandingkan minyak di dalam reservoir, dengan kata lain, mobility ratio antara air injeksi dan minyak di reservoir yang diinginkan bernilai kurang dari satu.
Untuk menghasilkan campuran larutan polimer dari air dan polimer yang memiliki viskositas yang diinginkan, dibutuhkan fasilitas permukaan yang mendukung dan memadai. Oleh karena itu, desain
fasilitas permukaan untuk injeksi polimer adalah faktor penting agar larutan polimer dapat diinjeksikan ke dalam reservoir melalui sumur injeksi dengan laju injeksi dan viskositas yang diinginkan.
Desain sistem kompresi untuk menjaga aliran CO2
dalam kondisi superkritikal di sepanjang pipa menjadi pertimbangan utama dalam desain fasilitas transportasi CO2 ini. Kondisi superkritikal dibutuhkan untuk menghindari aliran multifasa dalam pipa yang dapat menyebabkan kompleksitas konstruksi fasilitas dan berujung pada peningkatan biaya transportasi. Selain itu, sistem kompresi juga harus memenuhi syarat kebutuhan laju alir dan kebutuhan tekanan injeksi sehingga dapat menemui Minimum Miscible Pressure.
Untuk injeksi surfaktan, properties fluida hampir sama dengan air, hanya perlu diubah salinitasnya.
Pada surfaktan, salinitas yang lebih tinggi dikarenakan banyaknya ion-ion sebagai active agents. Salinitas ini biasanya berdampak ke perubahan specific gravity dari fluida itu.
1.3 Tujuan Penulisan
Tujuan dari penulisan ini adalah:
1. Mengetahui komponen fasilitas permukaan apa saja yang berbeda dengan fasilitas permukaan untuk water injection dan mendesain fasilitas permukaan untuk kasus reservoir tersebut.
2. Mengetahui tekanan pompa dan daya pompa yang optimal agar dapat menghantarkan surfaktan untuk diinjeksikan ke dalam reservoir tersebut.
3. Menentukan jalur injeksi yang optimal antara kedua skema yang telah dibuat.
4. Menentukan korelasi hubungan antara tekanan discharge pompa dan tekanan reservoir dan estimasi penggunaan pompa.
5
2. MetodologiTahapan-tahapan pada studi ini dapat dilihat pada Gambar 1 di lampiran.
Tahap pengerjaan dimulai dengan penentuan cakupan studi, yaitu menentukan jenis-jenis peralatan fasilitas permukaan yang akan dirancang.
Setelah itu, dilakukan studi literatur untuk mempelajari fasilitas permukaan untuk injeksi surfaktan. Data-data reservoir, fluida injeksi, dan fasilitas permukaan yang dibutuhkan untuk simulasi diperoleh dari berbagai sumber referensi proyek- proyek injeksi surfaktan dan berbagai sumber literatur yang menunjukkan referensi proyek injeksi surfaktan yang telah dipublikasikan. Setelah itu membandingkan rute yang lebih efisien dari skema- skema yang ada.
3. Surfaktan
Surfaktan (surface active agent) adalah senyawa organik yang bersifat ampihifilic. Didefinisikan sebagai molekul yang mencari tempat diantara dua cairan (fluida) yang tidak dapat bercampur dan mempunyai kemampuan untuk mengubah kondisi.
Surfaktan merupakan senyawa kimia yang memiliki aktivitas pada permukaan yang tinggi.
Definisi surfaktan menurut IUPAC (1997) adalah suatu zat yang mempunyai kemampuan untuk menurunkan tegangan permukaan (surface tension) suatu medium dan menurunkan tegangan antarmuka (interfacial tension) antar dua fasa yang sama tetapi berbeda derajat polaritasnya dalam suatu medium yaitu dengan cara melarutkan surfaktan ke dalam medium tersebut.
Injeksi surfaktan merupakan proses penginjeksian sejumlah surfaktan ke dalam reservoir dengan maksud agar terjadi penurunan tegangan (interfacial tension) antarmuka minyak-fluida injeksi supaya perolehan minyak meningkat. Efisiensi injeksi meningkat sesuai dengan penurunan tegangan antarmuka.
Menurut Perkins (1988), pengertian antarmuka (interface) adalah bidang kontak antara dua senyawa dalam fasa yang sama, sedangkan permukaan (surface) adalah jika antarmuka antara dua senyawa tidak dalam fasa yang sama.
Selanjutnya Perkins (1988) menambahkan tegangan permukaan dari suatu cairan adalah tekanan internal di bawah permukaan cairan yang disebabkan oleh gaya tarik-menarik antar molekul cairan itu sendiri.
Gaya tarik menarik tersebut menimbulkan tekanan dari dalam cairan melawan tekanan dari atas permukaan cairan sehingga cairan tersebut cenderung untuk membentuk lapisan antarmuka dengan zat yang lain. Surfaktan dapat mempengaruhi kemampuan dari molekul cairan tersebut agar dapat berinteraksi dengan zat yang lain dengan cara menurunkan tegangan permukaannya.
Peranan surfaktan yang begitu berbeda dan beragam disebabkan oleh struktur molekulnya yang tidak seimbang. Surfaktan merupakan molekul amphifilik yang memiliki dua gugus yaitu polar dan nonpolar.
Dan molekul surfaktan dapat divisualisasikan seperti berudu ataupun bola raket mini yang terdiri atas bagian kepala dan ekor.
Bagian kepala, bersifat hidrofilik (suka air) merupakan bagian yang sangat polar, dan mengandung heteroatom sepert O, S, P, atau N yang terikat dalam gugus fungsional seperti alcoholmeter, ester, asam, sulfat, sulfonat, fosfat, amina, amida, dan lain sebagainya.
Bagian ekor, bersifat hidrofobik (benci air/suka minyak) merupakan bagian nonpolar. Kepala dapat berupa anion, kation atau nonion, sedangkan ekor dapat berupa rantai linier atau cabang minyak dengan gugus alkil atau alkilbenzena.
Tujuan dari injeksi surfaktan yaitu :
Menurunkan tegangan permukaan
Menurunkan tekanan kapiler
6
Menaikkan efisiensi pendesakan dalam skala pori (mikroskopis)
3.1 Sistem Fasilitas Permukaan Injeksi Surfaktan
Fasilitas permukaan untuk injeksi surfaktan berbeda dengan fasilitas permukaan untuk injeksi air, perbedaannya terletak pada terdapat tambahan chemical storage tank untuk surfaktan, terdapat dosing pump untuk transfer fluida dari chemical storage tank menuju stirring tank.
Rangkaian fasilitas permukaan injeksi surfaktan:
1. Surfactant storage tank
Sebagai tempat penyimpanan surfaktan yang akan dicampur dengan air untuk diinjeksikan.
2. Dosing pump
Sebagai alat transfer dari surfactant storage tank menuju stirring tank, tidak menambah tekanan.
3. Water tank
Sebagai tempat penyimpanan air yang berasal dari fresh water.
4. Stirring tank
Sebagai tempat bertemunya antara surfactant (liquid) dan air, kemudian diaduk sampai menjadi larutan untuk siap diinjeksikan.
5. Injection pump
Pompa yang digunakan agar larutan surfaktan tadi dapat diinjeksikan ke dalam reservoir melalui sumur injeksi.
Rangkaian fasilitas permukaan untuk injeksi surfaktan ini dapat dilihat pada gambar 2.
3.2 Proses Injeksi Surfaktan
Secara garis besar, proses injeksi surfaktan yang di bagian permukaan, yakni:
1. Mengalirkan surfaktan dari surfactant storage tank menuju stirring tank dengan menggunakan dosing pump (pompa yang bekerja berdasarkan takaran yang telah
ditentukan untuk jumlah surfaktan, biasanya 14.7 psia).
2. Mengalirkan air dari water tank yang digunakan untuk dicampur dengan surfaktan kemudian di stirring tank.
3. Mengalirkan larutan surfaktan dari stirring tank menuju masing-masing sumur injeksi dengan menggunakan pompa agar fluida injeksi dapat mengalir sampai ke reservoir.
4. Simulasi dan Perhitungan 4.1 Input Data
Input data ini dapat berupa data reservoir yang ada, diameter tubing, diameter flowline, mixing ratio surfaktan/air, jumlah surfaktan, salinitas campuran fluida injeksi yang kemudian sudah termasuk ke dalam densitas campuran larutan air dan surfaktan.
Lapangan minyak yang akan dilakukan treatment terdiri tiga lapangan yang berada di satu formasi yang masing-masing berbeda lapisan. Sumur injeksi saya buat satu untuk tiap lapangan.
Untuk input data yang lebih lengkap pada masing- masing lapangan, akan disajikan pada tabel di lampiran.
4.2 Skema Injeksi yang Digunakan
Penulis membuat dua skema fasilitas permukaan injeksi untuk ketiga lapangan ini, yakni:
1. Kasus 1, skema adanya tiga sumur injeksi untuk masing-masing tekanan reservoir yang berbeda, yang dihubungkan ke satu manifold yang terhubung ke satu unit fasilitas permukaan. (Gambar 3)
2. Kasus 2, skema untuk ketiga sumur injeksi tersebut terhubung dengan unit fasilitas permukaan masing-masing. (Gambar 4)
7
4.3 Simulasi Injeksi SurfaktanProses simulasi injeksi ini menggunakan program PIPESIM, untuk langkah-langkahnya:
1. Membuat network untuk proses injeksi, dan komponen-komponennya (Source sebagai stirring tank, flowline, node, dan well injection).
2. Mengisi input data seperti yang terletak pada tabel 1 dan tabel 2.
3. Atur laju alir injeksi pada Source_1 ke 1900 STB/Day, kemudian dijalankan, akan mendapatkan Pressure pada titik Source_1 yang akan menjadi tekanan discharge pompa.
4. Dihitung perbedaan tekanan antara Pressure yang didapat di Source_1 dengan 14.7 psia, itu akan menjadi differential pressure pada pompa injeksi.
5. Atur Pressure pada Source_1 menjadi 14.7 psia, dan masukkan nilai differential pressure yang didapat dari langkah 4 ke input pump, kemudian dijalankan lagi.
6. Akan didapat laju alir injeksi yang mendekati 1900 STB/Day, dengan tekanan wellhead dan wellfloor tiap sumur injeksi dan power pump.
Langkah yang sama digunakan untuk menjalankan simulasi pada Kasus 2, hanya saja tidak perlu bercabang ke ketiga sumur injeksi, hanya terhubung ke satu sumur injeksi.
4.4 Desain Fluida Injeksi
Fluida injeksi yang digunakan adalah campuran antara surfaktan dan air. Surfaktan yang digunakan sejumlah 1650 gallon atau 40 bbl, total volume larutan campuran yang terdapat di stirring tank sejumlah 396000 gallon atau 9500 bbl (1500 m3)
1 Cooper, M.N., Southworth, R.A., Walsh, D.M. 1985.
Field Experience in the Bothamsall Surfactant Flood Project. BP Research Centre. SPE. Hlm. 13
sehingga total volume air yang digunakan adalah 9500 – 40 = 9460 bbl.
Formula surfaktan yang digunakan:
Component g/100 ml Active (g/100 ml) Ethoxy sulphate 2.9412 1.500 Alkane sulphonate 0.2076 0.124 Petroleum sulphonate 0.4700 0.376
Butan-2-ol 0.7000 -
3-methyl butan-1-ol 0.4000 - 4.7879 2.000 Tabel 1. Formula Surfaktan1
Untuk informasi salinitas surfaktan, sudah termasuk ke dalam data densitas surfaktan (0.994 g/mL) dan densitas larutan campuran (1 g/mL).
4.5 Desain Storage Tank
Volume larutan campuran yang dibutuhkan adalah 1500 m3, dengan tipikal tinggi maksimal untuk tangki adalah 19.5 m, maka diameter tangki yang didapat adalah sekitar 10 m yang dibutuhkan.
Untuk desain tangki air, sebenarnya tidak berbeda dengan desain stirring tank karena volume surfaktan sangatlah kecil jadi volume larutan campuran dan volume air hampir sama.
Untuk desain tangki surfaktan, volume yang dibutuhkan adalah 6.35 m3, dibulatkan menjadi 8 m3. Dengan tinggi tangki 8 m, maka diameter yang dibutuhkan adalah 1.13 m untuk mencapai kapasitas tersebut.
4.6 Desain Dosing pump
Dosing pump ini hanya digunakan untuk menghantarkan chemical dari storage menuju ke stirring tank, tidak menambah tekanan apapun pada discharge maupun intake, kalaupun ada pastilah sangat kecil
8
Di storage tekanannya pasti 14.7 psia, di stirringtank, tekananya juga 14.7 psia, sehingga dosing pump yang dibutuhkan:
Tekanan intake = 14.7 psia Tekanan discharge = 14.7 psia
Power = 12V from 220/240V Dalam memilih tekanan discharge dosing pump,mungkin saja memilih tekanan discharge yang lebih tinggi dari tekanan stirring tank (14.7 psia) tetapi laju alir menjadi makin kecil sehingga membutuhkan waktu lebih lama untuk mengalirkan ke stirring tank. Oleh sebab itu, dengan asumsi hilangnya tekanan sangat kecil antara surfactant storage tank dan stirring tank maka penulis memilih tekanan discharge dosing pump yaitu 14.7 psia.
Didapat dari catalog dosing pump.
5. Analisis Hasil
Ada beberapa asumsi yang berlaku pada pengerjaan tugas akhir ini, antara lain:
Temperatur pada flowline konstan (ambient temperature 60 0F).
Mechanical efficiency pompa adalah 85%
(sumber: Boyun Guo).
Pencampuran surfaktan dan air di stirring tank berlangsung sempurna.
Tempat surfactant storage tank, water tank, dan stirring tank berdekatan sehingga pressure drop sangatlah kecil.
Water cut fluida injeksi adalah 100%.
Tekanan pada tangki adalah tekanan atmosfer sebesar 14.7 psia.
Hasil dari run simulasi dapat dilihat mulai Gambar 7 hingga Gambar 16 pada lampiran. Perhitungan pada flowline menggunakan korelasi Beggs & Brill sedangkan perhitungan pada tubing hingga completion menggunakan korelasi Hagedon &
Brown.
Water cut diasumsikan 100% karena volume surfaktan sangat kecil bila dibandingkan dengan volume air sehingga dapat diabaikan.
Dapat dilihat dari gambar 7, tekanan discharge yang dibutuhkan untuk mencapai laju alir sebesar 1900 STB/D adalah 452 psia sehingga
∆𝑃 = 452 − 14.7 = 437.3 𝑝𝑠𝑖𝑎 ≈ 437 𝑝𝑠𝑖𝑎 Kemudian diatur selisih tekanan pada pompa 435 psia sehingga didapat laju alir dari Source_1 sebesar 1894 STB/D (Gambar 8) dengan daya pompa 16.48 hp.
Laju alir untuk masing-masing sumur injeksi sama dengan pembagian laju alir ketika ketiga sumur injeksi digabung ke satu manifold, dan kemudian didapat discharge pressure untuk setiap sistem hampir sama sebesar 449 psia sehingga
∆𝑃 = 449 − 14.7 = 434.3 𝑝𝑠𝑖𝑎
Diatur pompa untuk setiap sistem masing-masing sumur injeksi dengan selisih tekanan sebesar 435 psia (sama seperti pompa Kasus 1) dan didapat tiga daya pompa untuk masing-masing sistem, sebesar 4.80 hp, 5.87 hp, dan 5.81 hp.
Jadi, penjumlahan daya untuk tiap pompa pada tiap sistem tersebut sama dengan daya pompa yang digunakan pada centralized system.
𝐻𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙= 4.80 + 5.87 + 5.81 = 16.48 ℎ𝑝 Hal ini penulis coba sekali lagi dengan laju injeksi yang berbeda, laju alir = 2520 STB/D. Daya yang dibutuhkan pompa pada sistem centralized adalah 33.68 hp, sedangkan pada masing-masing sistem sumur injeksi yang terpisah dibutuhkan daya pompa sebesar 10.17 hp, 11.80 hp, dan 11.71 hp. Yang bila dijumlah akan sebesar
𝐻𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙= 10.17 + 11.80 + 11.71 = 33.68 ℎ𝑝 Hal yang sama ketika penulis hanya mencoba mengaktifkan dua sumur injeksi dari ketiga sumur tersebut, yang saya aktifkan adalah tekanan reservoir 600 psia dan 660 psia.
Untuk centralized system, didapatkan daya pompa sebesar 56.29 hp, sedangkan ketika penulis partisi sistemnya, daya pompa yang dibutuhkan sebesar 28.27 hp dan 28.02 hp, yang bilamana dijumlahkan akan menghasilkan
9
𝐻𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙= 28.27 + 28.02 = 56.29 ℎ𝑝Jadi, penulis sudah mengubah laju injeksi dan tetap menghasilkan daya pompa yang sama antara Kasus 1 dan Kasus 2, ketika penulis mengubah jumlah sumur, tetap menghasilkan daya pompa yang sama pula untuk kedua kasus.
Untuk dapat memilih jalur mana yang optimal, penulis tetap memilih yang centralized system bila jumlah sumur lebih dari 1, karena jumlah unit fasilitas injeksi yang dibutuhkan lebih sedikit untuk kapasitas yang sama ketika kita partisi sistemnya, jadi ini akan lebih efisien baik dalam sisi keteknikannya maupun keekonomiannya.
Setelah dipilih rute injeksi centralized, optimalisasi kemudian dilakukan dengan mengestimasi penggunaan pompa, hal ini tentunya akan menghemat biaya jika tekanan reservoir telah turun dan tetap menggunakan pompa yang sama.
Proses estimasi penggunaan pompa digambarkan pada plot Gambar 17. Dapat dilihat bahwa kecenderungannya adalah dengan makin menurunnya tekanan reservoir maka makin rendah pula minimum tekanan discharge pompa yang dibutuhkan sehingga dengan makin menurunnya tekanan reservoir maka dapat digunakan juga pompa yang sebelumnya (ketika tekanan reservoir masih cukup tinggi). Hal ini dikarenakan minimum tekanan discharge yang dibutuhkan ketika tekanan reservoir masih tinggi pasti lebih tinggi daripada tekanan discharge yang dibutuhkan ketika tekanan reservoir sudah menurun.
Tingkat validitas dari plot pada Gambar 17 cukup tinggi dengan mencari data discharge pressure untuk setiap pertambahan 100 psia.
Untuk masing-masing lapisan dengan tekanan reservoir yang berbeda-beda pada laju alir total 2520 STB/day, maka korelasinya:
Layer Persamaan
1 𝑃𝑑= 1.0015𝑃𝑅(1)+ 143.18 2 𝑃𝑑= 1.0015𝑃𝑅(2)+ 83.097
3 𝑃𝑑= 1.0015𝑃𝑅(3)+ 23.009 Dimana,
Pd = tekanan discharge pompa, psia.
PR = tekanan reservoir, psia.
Jika digunakan hanya satu nilai Pd, maka:
𝑃𝑑= 1.0015𝑃𝑅(1)+ 143.18 (2) 𝑃𝑑= 1.0015𝑃𝑅(2)+ 83.097 (3) 𝑃𝑑= 1.0015𝑃𝑅(3)+ 23.009 (4) 𝑃𝑑= 0.3338(𝑃𝑅(1)+ 𝑃𝑅(2)+ 𝑃𝑅(3)) + 83.095 (5) 6. Kesimpulan
Beberapa kesimpulan yang dapat diambil dari pengerjaan tugas akhir ini adalah:
1. Fasilitas permukaan injeksi surfaktan yang berbeda dengan fasilitas permukaan untuk injeksi air adalah adanya chemical storage tank, dimana dalam penulisan ini surfaktan sebagai chemicalnya, kemudian adanya dosing pump.
2. Untuk laju alir sebesar 1900 STB/D dan 3 sumur injeksi, discharge pompa yang dibutuhkan sebesar 452 psia dengan daya pompa sebesar 16.48 hp.
Untuk laju alir sebesar 2520 STB/D dan 3 sumur injeksi, discharge pompa yang dibutuhkan sebesar 688 psia dengan daya pompa sebesar 33.68 hp.
Untuk laju alir sebesar 2520 STB/D dan 2 sumur injeksi, discharge pompa yang dibutuhkan sebesar 1129 psia dengan daya pompa sebesar 56.29 hp.
3. Kasus injeksi ketika digabung menggunakan manifold lebih efisien daripada Kasus injeksi terpisah (tanpa manifold) untuk kapasitas sistem yang sama.
4. Makin menurunnya tekanan reservoir maka makin rendah pula minimum tekanan discharge pompa yang dibutuhkan sehingga dengan makin menurunnya tekanan reservoir maka dapat digunakan
10
juga pompa yang sebelumnya (ketikatekanan reservoir masih cukup tinggi).
7. Rekomendasi
Rute yang dipilih dan desain fasilitas permukaan dari hasil studi ini mungkin tidak bisa diaplikasikan pada lapangan lain ataupun lapangan yang heterogenitasnya tinggi. Namun, hasil studi dan analisis ini bisa menjadi bahan referensi atau acuan dasar untuk melakukan studi lebih lanjut mengenai hal-hal lain yang belum dibahas. Terutama mengenai variabel-variabel yang diduga mempengaruhi efisiensi rute injeksi dan desain fasilitas injeksi. Hal-hal yang mungkin dapat menjadi bahan penelitian lebih lanjut diantaranya:
Menggunakan data reservoir yang sebenarnya bukan data fiksi yang tipikal.
Untuk kali ini, saya menggunakan reservoir karbonat, mungkin bisa dikembangkan untuk aplikasi di reservoir sandstone.
Mencoba untuk membedakan antara surfactant flooding dan surfactant huff-n- puff.
Menganalisis faktor keekonomiannya apabila diketahui recovery nya dari lapangan tersebut.
Perubahan model menjadi tidak terlalu ideal.
Memodelkan dari awal storage tank surfactant dan water tank yang kemudian dihubungkan dengan stirring tank sampai ke sumur injeksi.
Sensitivitas laju alir injeksi dan jumlah sumur diperbanyak agar hasil semakin valid.
8. Ucapan Terima Kasih
Saya ingin berterima kasih pertama-tama kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat rahmat- Nya, tugas akhir saya dapat selesai. Saya juga ingin berterima kasih kepada dua dosen pembimbing saya,
Ir. Utjok W.R. Siagian, M.Sc., Ph.D. dan Silvya Dewi Rahmawati, S.Si., M.Si., Ph.D. dari Program Studi Teknik Perminyakan, Institut Teknologi Bandung (ITB). Walaupun beliau sibuk, namun masih menyempatkan diri untuk berdiskusi dengan saya di kala ada kebingungan dalam proses pengerjaan tugas akhir ini.
Daftar Pustaka
Cooper, M.N., Southworth, R.A., Walsh, D.M.
1985. Field Experience in the Bothamsall Surfactant Flood Project. BP Research Centre.
SPE
Shuler, P.J. Lu, Zayne, Ma, Qisheng, Tang, Yongchun. 2016. Surfactant Huff-n-Puff Application Potentials for Uncoventional Reservoirs. Tulsa, Oklahoma, USA. SPE.
Rilian, N.A., Sumestry, M., Wahyuningsih. 2010.
Surfactant Stimulation to Increase Reserves in Carbonate Reservoir: “A Case Study in Semoga Field”. Barcelona, Spain. SPE.
Siregar, Hasian P. Septoratno. Peningkatan Perolehan Minyak, Bandung, Indonesia.
Chronister, W.C., Miller, G.E., Poetker, R.H. 1961.
Productional Stimulation By Surfactants. SPE.
Hirasaki, G.J., Miller, C.A., Puerto, M. 2008. Recent Advances in Surfactant EOR. SPE Conference Paper
Guo, B., Lyons, W.C., Ghalambor, A. 2007.
Petroleum Production Engineering: A Computer- Assisted Approach. Elsevier Science &
Technology Books.
Brown, K.E. & friends. 1984. The Technology of Artificial Lift Methods. Tulsa, Oklahoma.
PennWell Books.
Schlumberger. PIPESIM FPT User Guide.
Schlumberger Information Solution.
Hanna Instruments. Dosing Pumps Instruction Manual.
11 DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Diagram Alir Studi
Gambar 2. Rangkaian Fasilitas Permukaan Injeksi Surfaktan
Mulai Rancangan
Studi
Pengumpulan Literatur
Studi Literatur Input Data
Simulasi dan Perhitungan
Analisis Hasil
Kesimpulan dan Rekomendasi
Selesai
Surfactant storage tank Water storage tank
Sumur Injeksi
Stirring tank
Injection pump
Dosing
pump
12 Gambar 3. Kasus 1
Gambar 4. Kasus 2
Gambar 5. Spesifikasi Dosing Pump
22 Hanna Instruments, 2004, Instruction Manual : Dosing Pumps, hal. 5
13 Gambar 6. Ilustrasi Dosing pump dan Storage Tank
(Sumber: Southerns Water Technology)
33 Southern, What is a dosing pump and how does it work?, 2015, https://southernswater.com.au/what-is-a- dosing-pump-and-how-does-it-work/, diakses pada 5 Oktober 2016
14 Gambar 7. Report untuk Q = 1900 STB/D (no pump)
Gambar 8. Plot Report untuk Q = 1900 STB/D (no pump)
15 Gambar 9. Report untuk P = 14.7 psia di Source_1 (pump)
Gambar 10. Plot Report untuk P = 14.7 psia di Source_1 (pump)
16 Gambar 11. Report untuk sumur injeksi Well_1 (no pump)
Gambar 12. Report untuk sumur injeksi Well_1 (pump)
Gambar 13. Report untuk sumur injeksi Well_2 (no pump)
17 Gambar 14. Report untuk sumur injeksi Well_2 (pump)
Gambar 15. Report untuk sumur injeksi Well_3 (no pump)
Gambar 16. Report untuk sumur injeksi Well_3 (pump)
18 Gambar 17. Plot hubungan tekanan reservoir dan tekanan discharge pompa untuk Q = 2520
STB/day
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
Tekanan Discharge pompa
Tekanan Reservoir
layer1 layer2 layer3 Linear (layer1) Linear (layer2) Linear (layer3)
