Ikatan Ahli Teknik Perminyakan Indonesia
Simposium Nasional dan Kongres X
Jakarta, 12 – 14 November 2008
Makalah Profesional
IATMI 08 – 035
Penggunaan VRU (Vapor Recovery Unit) untuk Mengurangi Emisi Gas
Buang (Green House Effect) pada Lapangan “S”
(Achmad Nur Indrawan, Wahyu Ardi, Halifah, Sofiatul Mila)
Abstrak
Dalam dunia perminyakan, pada saat suatu lapangan minyak diproduksikan, maka biasanya akan diikuti dengan produksi gas yang dikenal sebagai
associated gas. Gas ikutan seperti ini umumnya jika
tidak termanfaatkan, akan dibakar/dibuang ke lingkungan.
Akhir-akhir ini dunia sangat memperhatikan masalah lingkungan dengan adanya fenomena pemanasan global, sehingga segala hal yang berkaitan dengan pencemaran lingkungan menjadi hal yang penting diperhatikan termasuk dalam pengoperasian dan pengelolaan lapangan minyak.
Untuk mengatasi gas buang/gas bakaran, maka diperlukan metode/cara untuk menghilangkan gas bakaran/gas yang dibuang ke lingkungan karena terbatasnya fasilitas pemrosesan gas. Salah satu metoda yang telah dikembangkan saat ini adalah dengan menggunakan VRU (Vapor Recovery Unit), dimana gas yang terbuang (dibakar) dapat dimanfaatkan / diproduksikan kembali.
Prinsip kerja dari VRU adalah mengalihkan gas yang tadinya terbuang dan dibakar dapat diproduksikan dengan mengkompresi gas tersebut dan dapat dialirkan ke system pressure yang lebih tinggi ke suction kompresor LP. Selanjutnya gas tersebut dikompres di kompresor LP sehingga tekanan dapat ditingkatkan sesuai dengan kebutuhan. Untuk kasus di lapangan S, tekanan suction kompresor VRU bisa mencapai -1 psi sampai -2 psi dan discharge kompresor dapat mencapai + 40 - 50 psi. Manfaat utamanya adalah emisi gas buang dapat dihilangkan/dieliminir sekaligus dapat meningkatkan produksi gas lapangan. Jadi kegunaan VRU ini diperuntukkan untuk mengurangi emisi gas buang di Plant, sesuai dengan standar ISO 14001 mengenai pengelolaan lingkungan hidup. Suction maksimum bisa mencapai 50 psig, discharge 120 psig dan load masimum 0.8 MMscf/d. Semakin kecil suction maka akan semakin kecil juga load maksimum yang bisa direcover. Selain itu VRU ini dapat juga dipergunakan untuk menambah produksi di sumur-sumur yang hampir
mati agar bisa mengalir secara kontinyu, dimana prinsip kerja dari VRU itu adalah dengan menurunkan tekanan Pwh dari sumur gas yang tidak mampu lagi untuk berproduksi secara alami danmengompres gas tersebut sampai tekanan discharge tertentu, sehingga diharapkan sumur tersebut masih dapat berproduksi.
Masalah yang mungkin dialami oleh VRU adalah
low suction pressure dan produksi liquid yang meningkat
yang dapat menyebabkan shutdown.
Kata Kunci : VRU, liquid, produksi.
Pendahuluan
Lapangan S terletak 40 km ke arah Utara Timur Laut dari kota Samarinda, atau sekitar 15 km sebelah Barat Barat Laut lapangan Badak, yang merupakan bagian dari blok Sanga-Sanga, cekungan Kutai Kalimantan Timur (Gambar 1). Hingga saat ini terdapat 82 sumur di lapangan S, yang didominasi oleh sumur gas. Sumur gas yang aktif berjumlah 42 sumur sedangkan sumur minyak yang aktif berjumlah 18 sumur. Produksi gas rata-rata hingga Agustus 2008 mencapai 49.892 MMSCFD.
Isu lingkungan paling dominan pada dekade terakhir ini adalah isu pemanasan global beserta tata kaitan permasalahannya. Pemanasan global membangkitkan fenomena perubahan iklim yang pada gilirannya menjadi biang bencana lingkungan dari skala paling kecil sampai dengan bencana lingkungan dahsyat yang berpotensi meluluhlantakkan kehidupan di bumi.
Sejak revolusi industri, kegiatan manusia yang menggunakan bahan bakar fosil (minyak, gas dan batubara) terus meningkat. Hal ini berakibat pada meningkatnya jumlah gas rumah kaca yang berada di atmosfer yang kemudian menyebabkan meningkatnya panas matahari yang terperangkap di atmosfer. Peristiwa ini pada akhirnya menyebabkan meningkatnya suhu di muka bumi, yang umum disebut pemanasan
global. Diperkirakan terjadi peningkatan suhu global antara 1,4 – 5,8 oC pada abad ini.
Berdasarkan data EIA pada tahun 1998, gas alam melepas CO2 ke udara hampir 1000 lbs/MW
perharinya (Gambar 2). Sebagai bentuk tanggungjawab terhadap lingkungan dan sesuai dengan standar ISO 14001, maka perusahaan V memilih menggunakan
Vapor Recovery Unit (VRU) sejak 19 November 2007 di
lapangan S untuk mengurangi emisi gas buang. Selain itu, dengan menggunakan VRU dapat meningkatkan produksi gas.
GAS
JACK
COMPRESSOR
/
VAPOR
RECOVERY UNIT (VRU)
Gas Jack Compressor atau Vapor Recovery Unit
(VRU) merupakan produk dari Perusahaan Compressco yang berlokasi di Oklahoma, Amerika Serikat (Gambar 3). Gas Jack Compressor merupakan salah satu tipe
well head compressor. Gas Jack Compressor di desain
untuk menambah produksi, meningkatkan keuntungan dan memperpanjang economic life. Selain itu, Gas Jack
Compressor tidak membutuhkan downhole tools yang
kompleks dan bahan kimia tambahan. Gas Jack terdiri dari dua jenis yaitu low pressure (LP) dimana load maksimumnya 0.5 MMscf/d dan GOR maksimum 30 blpd serta medium pressure (MP) dimana load maksimumnya 0.8 MMscf/d dan GOR maksimum 50 blpd.
Pada umumnya, Gas Jack Compressor ketika di gunakan di plant lebih dikenal dengan istilah Vapour
Recovery Unit (VRU), karena VRU memproses gas yang
memiliki tekanan yang rendah yang tidak dapat diproses lagi di kompressor. Gas Jack Compressor dapat digunakan di sumur untuk meningkatkan produksi, dimana sumur tersebut hampir mati atau kurang mampu lagi untuk berproduksi. Dengan menggunakan Gas Jack
Compressor, sumur tersebut dapat berproduksi lagi.
Prinsip kerja dari Gas Jack Compressor adalah menghisap fluida dari sumur. Tekanan suctionnya dapat mencapai -2 Psi dan tekanan dischargenya dapat mencapai ± 40-50 Psi. Selain dapat digunakan di sumur,
Gas Jack Compressor atau VRU juga dapat digunakan
di plant. Prinsip kerja dari VRU di plant adalah mengalihkan gas yang tadinya terbuang dan dibakar sehingga dapat diproduksikan dengan mengkompresi gas tersebut agar dapat dialirkan ke system pressure yang lebih tinggi ke suction kompresor LP. Selanjutnya gas tersebut dikompres di kompresor LP sehingga tekanan dapat ditingkatkan sesuai dengan kebutuhan. Manfaat utamanya adalah emisi gas buang dapat dihilangkan/dieliminir sekaligus dapat meningkatkan produksi gas lapangan. Jadi kegunaan VRU ini diperuntukkan untuk mengurangi emisi gas buang di
Plant, sesuai dengan standar ISO 14001 mengenai
pengelolaan lingkungan hidup.
Selanjutnya gas jack compressor akan disebut sebagai VRU karena fokus pembahasan paper ini pada penggunaan unit di plant.
Komponen Utama VRU
Vapour Recovery Unit (VRU) merupakan suatu unit yang
kompleks yang memiliki 6 komponen utama, yaitu ; 1. Control panel, merupakan bagian VRU untuk
memastikan unit ini beroperasi dengan aman dan optimal. Parameter yang dapat diketahui di
control panel antara lain suction dan discharge gauge dan hour meter. Pada control panel
terdapat 11 parameter yang dapat diketahui, yaitu :
a) High/low suction pressure b) High/low discharge pressure c) High discharge temperature d) High scrubber liquid level e) Engine manifold vacuum f) Engine vibration
g) Engine oil pressure h) Engine low lube level i) Engine low oil viscosity j) Engine water temperature k) Engine over sped
2. Blowcase, merupakan sejenis scrubber untuk memisahkan liquid dan gas secara otomatis. Proses pemisahan liquid dan gas berdasarkan gaya gravitasi, dimana gas akan cenderung bergerak naik atau keatas dan liquid akan bergerak ke bawah.
3. Engine compressor, merupakan sebuah unit
engine yang memiliki kapasitas 460 cubic inch,
menggunakan CDI electronic ignition module dan memiliki manifold pressure safety
shut-down. Engine ini memiliki 8 cylinder terdiri dari 4 cylinder yang berfungsi sebagai penghasil
tenaga dan 4 cylinder lainnya dilengkapi dengan kompresor valve
4. Exhaust, merupakan tempat keluarnya gas yang dihasilkan dari VRU. Dengan tenaga sebesar 50 HP, CO2 dan NOx yang dihasilkan di bawah 10
ton pertahun. Selain itu, dengan putaran ± 2000
rpm, noise yang dihasilkan antara 56.5 – 72
dB(A).
5. Lube tank, merupakan tangki untuk pelumas dan memiliki kapasitas 15 gallon.
6. Cooler, merupakan pendingin gas setelah keluar dari compressor valve sebelum disalurkan ke
sales line. Cooler yang besar didesain untuk
dioperasikan pada iklim panas.
Prinsip kerja VRU
VRU pada dasarnya memiliki 5 tahap, yaitu : 1. VRU menghisap liquid dari tank.
2. Blowcase terisi oleh liquid dan pada saat yang bersamaan VRU tetap menghisap liquid dari
tank. Gas dan liquid yang masuk ke blowcase
akan terpisah secara gravitasi.
3. Gas akan cenderung bergerak naik kemudian masuk ke compressor valve untuk dikompres, setelah itu disalurkan ke sales line.
4. Liquid yang telah terpisah dari gas akan bergerak ke bawah menuju tangki penampung sementara. Saat liquid telah terisi penuh dan mencapai level switch, valve akan terbuka secara otomatis dan liquid akan keluar. Liquid ini kemudian di kirim ke tank atau kembali ke sales
line.
5. Proses ini berlangsung secara kontinyu (Gambar 4).
Spesifikasi VRU
Berat :
• Domestic Unit : 4,750 lbs • Cold Weather Unit : 12,000 lbs • Offshore Unit : 7,500 lbs Dimensi Skid
• Domestic Unit : lebar 4 feet dengan panjang 12 feet serta enviromental rail dan 1 inch drain connection.
• Cold Weather Unit : lebar 8.5 feet dengan panjang 15.5 feet serta
enviromental rail dan 1 inch drain connection.
• Offshore Unit : lebar 6 feet dengan panjang 12 feet serta enviromental rail dan 1 inch drain connection.
Kelebihan dan kekurangan VRU
Kelebihan VRU
1. Ramah lingkungan 2. Meningkatkan produksi
3. Konsumsi bahan bakar yang rendah (dapat dibaikan)
4. Effisiensi biaya
5. Mudah dipindahkan (moveable) 6. Mudah dipasang
7. Dapat diterapkan secara luas baik di onshore maupun di offshore
Kekurangan VRU
1. Tidak dapat digunakan pada GOR yang besar, yaitu sekitar 30-50 blpd
PEMANASAN GLOBAL
Pengertian
Pemanasan global adalah kejadian meningkatnya temperatur rata-rata atmosfer, laut dan daratan Bumi. Planet Bumi telah menghangat (dan juga mendingin) berkali-kali selama 4,65 milyar tahun
sejarahnya. Pada saat ini, Bumi menghadapi pemanasan yang cepat, yang oleh para ilmuwan dianggap disebabkan oleh aktifitas manusia.
Penyebab
Penyebab utama pemanasan ini adalah pembakaran bahan bakar fosil, seperti batu bara, minyak bumi, dan gas alam, yang melepas karbondioksida dan gas-gas lainnya yang dikenal sebagai gas rumah kaca ke atmosfer. Ketika atmosfer semakin kaya akan gas-gas rumah kaca ini, ia semakin menjadi insulator yang menahan lebih banyak panas dari Matahari yang dipancarkan ke Bumi. Gas rumah kaca antara lain adalah uap air, karbondioksida, metana dan nitrogen oksida.
Dampak
Rata-rata temperatur permukaan Bumi sekitar 15°C (59°F). Selama seratus tahun terakhir, rata-rata temperatur ini telah meningkat sebesar 0,6°C (1°F). Para ilmuwan memperkirakan pemanasan lebih jauh hingga 1.4-5.8 °C (2.5-10.4 °F) pada tahun 2100 (Gambar 5). Kenaikan temperatur ini akan mengakibatkan mencairnya es di kutub dan menghangatkan lautan, yang mengakibatkan meningkatnya volume lautan serta menaikkan permukaannya sekitar 9-100 cm (4-40 inchi), menimbulkan banjir di daerah pantai, bahkan dapat menenggelamkan pulau-pulau. Beberapa daerah dengan iklim yang hangat akan menerima curah hujan yang lebih tinggi, tetapi tanah juga akan lebih cepat kering. Kekeringan tanah ini akan merusak tanaman bahkan menghancurkan suplai makanan di beberapa tempat di dunia. Hewan dan tanaman akan bermigrasi ke arah kutub yang lebih dingin dan spesies yang tidak mampu berpindah akan musnah. Potensi kerusakan yang ditimbulkan oleh pemanasan global ini sangat besar sehingga ilmuwan-ilmuwan ternama dunia menyerukan perlunya kerjasama internasional serta reaksi yang cepat untuk mengatasi masalah ini.
Penanggulangan
Ada dua pendekatan utama untuk memperlambat semakin bertambahnya gas rumah kaca. Pertama, mencegah karbondioksida dilepas ke atmosfer dengan menyimpan gas tersebut atau komponen karbon-nya di tempat lain. Cara ini disebut carbon
sequestration (menghilangkan karbon). Kedua, mengurangi produksi gas rumah kaca, salah satu usaha yang dilakukan melalui penggunaan VRU, seperti yang dilakukan oleh perusahaan “V” di Lapangan “S”.
STUDI KASUS
Di lapangan “S" hingga saat ini terdapat 82 sumur, yang didominasi oleh sumur gas. Sumur gas
yang aktif berjumlah 18 sumur. Produksi gas rata-rata hingga Agustus 2008 mencapai 49.892 MMSCFD.
Atas usahanya menjaga lingkungan, maka pada 3 Mei 2002, perusahaan V mendapatkan penghargaan ISO 14001 mengenai pengelolaan lingkungan hidup. Untuk mempertahankan hal tersebut, lapangan “S” menggunakan VRU sejak 19 November 2007 dalam rangka mengurangi jumlah emisi gas buang.
Hingga bulan September 2008, produksi gas kumulatif di plant lapangan “S” bertambah sebesar 77.296 MMSCF (Grafik 1).
Pengurangan emisi gas buang di lapangan “S” berdasarkan 1 scf perharinya berkisar 8.7 % mol C02 gas
yang dibakar. Berdasarkan asumsi tersebut, lapangan “S” telah mengurangi emisi sejak 19 November 2007 hingga saat ini (Grafik 3).
Selama menggunakan VRU di plant, problem yang sering dihadapi antara lain low suction pressure,
low engine oil pressure, Engine Oil Low Viscosity, Cooling system leaking, Engine Over Speed.
KESIMPULAN
1. VRU digunakan untuk mengurangi emisi gas buang.
2. VRU mudah dipindahkan dan dapat diterapkan secara luas baik di onshore maupun offshore. 3. Dapat terjadi shutdown jika produksi liquid
meningkat.
4. Emisi CO2 yang berhasil dikurangi sebesar 8.7
% mol.
5. Hingga bulan September 2008 produksi bertambah sebesar 77.296 MMSCF.
Ucapan Terima Kasih
Bapak Danang Setiawan ST., Superintendent lapangan “S”.
Bapak Ir. Andry Halim, MM, Dosen STT MIGAS Balikpapan.
Seluruh Operator Plant di lapangan “S” (Mas Amrullah, Mas Askar, Mas Darwis).
Engineer Lapangan “S” (Mas Sena ST., dan Pak Alfian ST.).
Mba Rinda, Operation Integrity Department Laboratory. Seluruh rekan-rekan Mahasiswa yang telah memberi semangat.
Daftar Pustaka
1. Harms, Larry dan Ted Garner,: “Gas Well
De-liquification Workshop.” Denver Colorado March
1-3, 2004.
2. NASA,: “Global Warming to Cause More Severe
Tornadoes Storms.” Fox News, August 31, 2007.
3. www.menlh.go.id
4. www.wikipedia.co.id
Gambar 1 Peta Lapangan “S”
Gambar 2 Perbandingan Emisi CO2
Gambar 4 Flow Chart VRU
Gambar 5 Prediksi Pemanasan Global
Grafik 3 Impurities Cumulative Production
Tabel 1 Kandungan CO2 Dalam Gas
Bulan Gp CO2 NOVEMBER 1.968 0.171 DECEMBER 5.874 0.511 JANUARY 6.125 0.533 FEBRUARY 3.851 0.335 MARCH 5.586 0.486 APRIL 6.269 0.545 MAY 19.439 1.691 JUNE 13.613 1.184 JULY 5.669 0.493 AUGUST 3.544 0.308 SEPTEMBER 5.358 0.466 Total 77.296 6.725
