PENGARUH TEMPERATUR DAN KONSENTRASI HCl TERHADAP KECEPATAN REAKSI ACIDIZING SCALE CaCO 3

(1)

PENGARUH TEMPERATUR DAN KONSENTRASI HCl TERHADAP

KECEPATAN REAKSI

“ACIDIZING SCALE CaCO3

Asdineri, Alexandra, ,Munas Martynis, Elmi Sundari

Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Bung Hatta

”

Jl. Gajah Mada No.19, Olo Nanggalo Padang-25143 ASDINER@chevron.com ; Alexandra.budiman@gmail.com ;

Abstrak

Pengasaman yang dilakukan guna menghancurkan scale (kerak) yang mengendap dalam peralatan downhole equipment (peralatan dalam sumu rminyak) akan mengakibatkan flow ability fluida yang mengalir dari reservoir ke wellbore (sumur bor) akan menurun, dan selanjutnya akan menurunkan produksi suatu sumur. Penelitian ini bertujuan mempelajari hubungan antara temperatur dan konsentrasi asam dengan kecepatan reaksi penghancuran kerak (scale) yang terdapat pada lapangan minyak Duri Steam Flood (DSF) dengan metoda pengambilan contoh (sampel) di sumur 3N-67A.Penelitian dilakukan dengan mengukur pengaruh temperatur (90 oF, 120 oF, 150 oFdan 180oF) dan konsentrasi asam klorida (10%, 15%, 20%, 25% dan 30%-b) terhadap kerak (Scale) CaCO3. Hasil penelitian memperlihatkan bahwa pada konsentrasi HCl 30

%-b dan temperatur 180 oF kerak yang tertinggal paling minimal.

Kata kunci: keasaman, kerak, kecepatan reaksi,

Abstract

Acidification was made to destroy the scale (crust) that settles in downhole equipment whatl flow ability flowing fluid from the reservoir to the wellbore decrease, and it will further reduce

the production of a well. This research aims to study the

relationship between temperature and acid concentration versus the reaction rate dissapear scale

(CaCO3). Research was done by measuring the effect of

temperature (90, 120, 150 and 180oF) and the concentration

of hydrochloric acid (10%, 15%, 20%, 25% and 30% -wt) to the scale CaCO3. The results

showed that the concentration of HCl 30% -wt and a temperature of 180 oF that remains CaCO3

minimize.

Keyword : Acidizing, scale, rate reaction

Pendahuluan Dalam praktek eksplorasi minyak

(2)

(kerak) akibat jumlah mineral pembentuk kerak yang terkandung dalam fluida melebihi kelarutannya. Tendensi pembentukan scale (kerak) akan semakin tinggi pada sumur-sumur yang mempunyai temperatur yang relative tinggi. Pada kenyataannya, kadang kala suatu lapangan minyak itu harus diperlakukan dengan penambahan panas. Dalam hal ini sebagai contoh adalah lapangan minyak Duri yang kandungan minyaknya digolongkan ke dalam minyak berat (Heavy Oil), yang mana minyak ini mempunyai viskositas yang tinggi. Jadi diperlukan adanya penambahan panas ke dalam formasi agar terjadi penurunan viskositas yang akan menaikkan kemampuan alir minyak (flow ability). Tapi efek samping yang harus diterima dengan menaikkan temperatur formasi dan

wellbore(sumurminyak) adalah tendensi

terbentuknya kerak pada formasi dan juga perlengkapan-perlengkapan sumur bawah tanah (sub-surface equipment) yang berteknologi tinggi. Pembentukan

scale pada formasi dan liner akan

mengakibatkan terhalangnya laju alir minyak yang datang ke

wellbore(sumurbor), yang pada akhirnya

akan menurunkan laju produksi minyak pada sumur tersebut. Tentunya hal ini sangat tidak diinginkan, untuk itu scale tersebut harus dihancurkan dengan

metode-metode tertentu seperti acidizing (pengasaman) yang dilakukan pada liner atau bahkan formasi/reservoir. Dalam pekerjaan acidizing (pengasaman) banyak faktor yang mempengaruhi keberhasilan pekerjaan tersebut, seperti temperatur, konsentrasi campuran asam, volume asam per kaki, karakteristik lapisan formasi yang akan diasami dan juga soaking time (lamanya waktu diam antara tahapan pengerjaan pengasaman) dan jenis acid solution yang digunakan. Untuk itu diperlukan penelaahan yang sangat hati-hati dan teliti dalam pengerjaan pengasaman ini mengingat faktor keberhasilannya dan juga biaya yang sangat tinggi yang akan terbuang jika pengerjaan pengasaman tersebut tidak berhasil. Pada akhirnya kegagalan ataupun keberhasilan pekerjaan pengasaman ini akan sangat berpengaruh terhadap lifting cost (biaya operasi) yang harus dikeluarkan (Penelitian Mario

Putra, 2008). Metodologi Percobaan

Penelitian ini dlakukan di Environmental & Technology Support Laboratory dengan menggunakan data dari Drilling dan Well work

Bahan dan Alat Bahan

CaCO, HCl, Solvent (cairanpelarut), Larutan phenol phatelin, NaOH

(3)

PeralatanPenelitian

Water bath, gelas piala, Neraca, Stopwatch,

buret

Prosedur Kerja

Pengujian % acid (acid strength):

a. Ukur berat jenis larutan asam yang telah dibuat dengan menggunakan piknometer b. Masukkan air murni 50 cc ke dalam botol

titrasi

c. Masukkan 1 cc larutan asam yang telah dibuat ke dalam botol titrasi

d. Tambahkan larutan indikator phenol phatelin ke dalam botol titrasi

e. Titrasi larutan tersebut dengan menggunakan larutan NaOH

f. Hitung % acid (acid strength) dengan rumus : asam laru sample acid NaOH NaOH x Vol BM x x Normalitas x Vol Acid tan 001 , 0 % ρ =

Proses Pengasaman dengan HCl

a. Timbang sampel scale(kerak) dan cuci dengan menggunakan solvent solution selama 15 menit dan bersihkan/larutkan minyak yang menempel pada permukaan

sampel scaletersebut.

b. Keringkan sampeldidalam ovendengan temperatur 150o

c. Persiapkan larutan acid(asam) HClsesuai dengan konsentrasi yang diinginkan (10%, 15%, 20%, 25% dan 30%).

C dan kemudian timbang kembali setelah dikeringkan didalam

desicator/oven untuk mengetahui berapa

banyak minyak, asphalt dan parafin yang larut didalam solvent.

d. Masukkan 50 cc HClyang telah dipersiapkan ke dalam Beaker Glass (gelaspiala).

e. Timbang sampel yang sudah dicuci sebanyak 50 gram, kemudian masukkan dalam beaker glass (gelaspiala) yang sudah terisi oleh larutan acid(asam) HCl. f. Masukkan gelaspiala kedalam water bath

dan atur temperatur water bath sesuai dengan temperatur reaksi yang dinginkan (90 oF, 120 oF, 150 oFdan 180o

g. Ambil sampel sebanyak 1 ml setiap 5 menit dan ukur konsentrasi HCl yang tertinggal didalam reaktor dengan melakukan titrasi NaOH.

F).

Hasil dan Pembahasan

Pengaruhtemperature terhadap kecepatan reaksi acidizing

Bertambahnya konsentrasi HCl dan temperatur,cenderung meningkatkan laju reaksi penghancuran scale. Hal ini sesuai dengan rumus laju reaksi yaitu :

(4)

Gambar 1.Pengaruh temperatur terhadap kecepatan reaksi acidizing

Gambar 2. Grafik waktu terhadap kecepatan reaksi dengan konsentrasi HCl 15% pada berbagai temperatur

Gambar 1. Grafik waktu terhadap scale tersisa

Dengan dinaikkannya temperature, kecepatan reaksi semakin bertambah, solubility scale yang akan di hancurkanpun akan semakin baik karena kecepatan reaksi berbanding terbalik dengan waktu.

Hal inidapatterlihatpadagambar 2 di atas.

Pengaruh konsentrasi HCl terhadap kecepatan reaksi dan solubility scale pada pekerjaan acidizing

Konsentrasi merupakan hal yang sangat krusial pada pekerjaan acidizing. Hal ini karena biasanya peralatan bawah tanah

(sub-surface equipment) suatu sumur terbuat dari

logam, tentu kuatnya suatu asam akan mempengaruhi kerusakannya.

Pada penelitian ini didapat, semakin tinggi konsentrasi asam, maka kecepatan reaksi akan semakin cepat dan sebagai contoh pada konsentrasi 30%, hanya memerlukanwaktu 30 menit dan kecepatanreaksi 0 detik, bila dibandingkan dengan konsentrasi yang lain seperti 10%, 15%, 20% dan 25% dengan waktu yang sama.

Hal ini terlihatpada gambar 4. di bawah ini.

Gambar 4. Hubungan waktu terhadap kecepatan reaksi pada berbagai konsentrasi

Pengaruh konsentrasi terhadap kecepatan reaksi

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0 5 10 15 20 25 30 35 Waktu [menit] K ec. r eaksi [ m o l/ l/ d et ] 10% 15% 20% 25% 30%

(5)

Gambar.2. Hubungan waktu terhadap scale tersisa pada berbagai konsentrasi

Semakin tinggi konsentrasiasamHCl, maka semakin baik pula kemampuannya untuk menghancurkan scale.Hal ini terlihat pada gambar 5.

Hal lain yang perlu dipertimbangkan dalam hal menentukan konsentrasi asam HCl dalam pekerjaan acidizing adalah kemampuan peralatan bawah tanah (sub

surface equipment) sumur dan peralatan

pengolahan fluida sumur untuk menahan asam HCl. Karena jika konsentrasi asam terlalu rendah atau terlalu tinggi dapatmenyebabkan kerusakan padaperalatan-peralatan sumur dan padaperalatan-peralatan-padaperalatan-peralatan pengolah fluida sumur. Batasan pH dari konsentrasi asam HCl pada sumur agar tidak cepat merusak peralatan-peralatan sumur berkisar > 6 - < Kesimpulan 8 (sumber, PT Clariant). Berdasarkanhasilpercobaandanperhitu nganmakadapatdiambilbeberapakesimpula nyaitusebagaiberikut:

1. Semakin tinggi temperatur reaksi, maka kecepatan reaksi acidizing akan semakin cepat.

2. Semakin tinggi konsentrasi asamHCl, maka semakin cepat pula kecepatan reaksi acidizing.

3. Konsentrasi asam HCl yang lebih tinggi mempunyai kemampuan mengahancurkan kerak (scale) yang lebihb aik. Solubility scale akan lebih baik jika direaksikan dengan asam HCl dengan konsentrasi yang lebih tinggi. 4. Solubility scale akan lebih baik jika

direaksikan pada temperatur yang lebih tinggi.

5. Konsentrasi keasaman pada sumur minyak berkisar antara 6 s/d 8, dan jika kurang dari 6 atau lebih dari 8 maka akan lebih mudah terbentuk kerak (scale) yang akan mempercepat kerusakan pada peralatan dan akan menambah biaya perawatan serta dapat mengurangi produksi.

6. Frekuensi atau schedule untuk

acidizing pada sumur 3N-67A estimasinya dilaksanakan setiap 6 bulan sekali.

DaftarPustaka

,

Ali, Syed A., 1999, “Sandstone Acidizing”,

Chevron – ChevronPetroleum Technology Company., San Ramon.

Hill, Alfred D., DR., 1991, “Well Stimulation, Acidizing and Fracturing”

Time VS Scale Remain

0 1 2 3 4 5 6 0 5 10 15 20 25 30 35 Time S cal e R em ai n [ g ram ] 10% 15% 20% 25% 30%

(6)

Volume I, The university of Texas in Austin.

Volume II, The university of Texas in Austin.

Jone L. W., 1988, “Corrossion and Water Technology for Petroleum Procedures”,

OGCI Publication, Tulsa-Oklahoma.

Levenspiel, O., 1972,“Chemical Reaction Engineering”, 2nd

Ott, W. K.,1989,“Acidizing and Other Chemical Treatment”, IHRDC, Publishers, Boston, USA.

edition, Jhon Wiley &

Sons, Inc., New York.

Patton C. C., 1995,“Applied Water Technology”, 2nd

Tiratsoo J. N. H., 1992,“Pipeline Pigging Technology”, 2

edition, Campbell Petroleum Series, Oklahoma.

nd

Warta Caltex, 1999,“Pengelolaansumur lama untukmeningkatkanproduksi”, 2

edition, Gulft Publishing Company, Houston.

nd

edition, PT Caltex Pacific Indonesia,