IDENTITAS DAN PENGESAHAN USULAN PENELITIAN TUGAS AKHIR MAHASISWA
1. Judul
: ANALISIS DESAIN SEPARATOR UNTUK HASIL
PROSES
PEMISAHAN
FLUIDA
OPTIMALISASI DI
STASIUN
PENGUMPUL PT. PERTAMINA ASSET 2 FIELD PRABUMULIH.
2. Pengusul a. Nama
: Fadil Febri Lesmana
b. Jenis Kelamin
: Laki-Laki
c. NIM
: 03021381320059
d. Semester
: 8 (Delapan)
e. Fakultas/Jurusan
: Teknik/Teknik Pertambangan
f. Institusi
: Universitas Sriwijaya
3. Lokasi Penelitian : PT. Pertamina EP Asset 2 Field Prabumulih.
Palembang,
Januari 2017
Pembimbing Proposal,
Pengusul,
Ir. H Abuamat HAK, M.Sc.IE NIP 194812131979031001
Fadil Febri Lesmana NIM. 03021381320059
Menyetujui : Ketua Jurusan Teknik Pertambangan
Hj.RR.Harminuke Eko Handayani,ST.,MT NIP.196902091997032001
A. JUDUL
ANALISIS DESAIN SEPARATOR UNTUK OPTIMALISASI HASIL PROSES
PEMISAHAN
FLUIDA
DI
STASIUN
PENGUMPUL
PT.
PERTAMINA ASSET 2 FIELD PRABUMULIH. B. LOKASI
PT. Pertamina EP Asset 2 Field Prabumulih. C. BIDANG ILMU
Teknik Pertambangan D. LATAR BELAKANG
Pemerintah Indonesia selalu berupaya keras untuk meningkatkan kapasitas produksi minyak bumi nasional. PT. Pertamina Asset 2 Field Prabumulih merupakan perusahaan yang memproduksi atau menghasilkan minyak dan gas bumi yang komersil, yang mana perusahaan Pertamina ini dimiliki oleh pemerintah Indonesia. Berbagai upaya dilakukan untuk meningkatkan kapasitas produksi minyak bumi, diantaranya dengan meningkatkan kegiatan eksplorasi minyak bumi untuk mencari lapangan baru dan mengoptimalkan produksi lapangan minyak yang sudah ada. Untuk lapangan minyak baru ataupun yang sudah beroperasi, efisiensi dan optimasi terus dilakukan dengan mengkaji dan melakukan penelitian untuk mencapai target pemerintah tersebut. Salah satu kajian untuk meningkatkan optimasi yaitu mengenai fasilitas permukaan terutama tentang separator. Fluida hidrokarbon yang terproduksi tidak murni minyak seperti yang diharapkan. Minyak dari sumur biasanya berupa campuran, apa yang ada dalam sumur dan reservoir sangatlah heterogen dan pada umumnya terdapat air, minyak, gas serta partikel padatan. Menurut Risdayanti (2011), untuk mendapatkan produk hidrokarbon dengan kemurnian yang tinggi maka dilakukan operasi pemisahan bertingkat, karena itu dalam proses tersebut diperlukan konfigurasi separator. Fungsi separator adalah memisahkan minyak bumi yang terproduksi dari sumur menjadi komponen gas, minyak dan air. Separator memegang peranan penting untuk menghasilkan kualitas minyak sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan oleh pasar. Agar dapat menghasilkan kualitas minyak yang sesuai dengan pasar tentunya diawali dengan perancangan seperator yang baik.
Desain separator yang tepat diperlukan karena vessel pemisahan merupakan awal dari keseluruhan proses. Ukuran separator yang kecil menyebabkan kapasitas produksi minyak bumi maupun gas alam yang dihasilkan juga kecil. Hal ini akan berkaitan terhadap pencapaian target produksi. Ketika terjadi peningkatan target produksi, ukuran separator sebelumnya tidak mampu untuk memisahkan fluida berdasarkan target produksi yang diinginkan, dan desain komponen proses yang tidak tepat bisa menyebabkan bottleneck dan mereduksi kapasitas keseluruhan fasilitas pada proses. Maka dari itu untuk upaya peningkatan optimalisasi separator dapat dilakukan dengan cara pendesainan ulang sehingga didapatkan desain ukuran unit separator yang ideal. Hasil dari perhitungan nantinya diharapkan menjadi suatu hasil ukuran desain separator yang ideal dan efisien sehingga target produksi yang telah ditetapkan oleh perusahaan tercapai.
E. PERUMUSAN MASALAH
Adapun perumusan masalah dalam penelitian ini adalah : 1. Apakah kinerja separator yang tersedia sudah optimal. 2. Apakah desain ukuran separator yang ada pada stasiun pengumpul masih mampu menampung kapasitas produksi yang di targetkan perusahaan. 3. Berapa hasil perhitungan ulang ukuran separator sehingga didapatkan desain separator yang ideal dan efisien. 4. Bagaimana
perbandingan
produksi
yang
didapatkan
ketika
dilakukan
perhitungan desain ulang pada separator.
F. TUJUAN PENELITIAN
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Mengetahui kinerja alat separator yang tersedia. 2. Mengetahui desain ukuran separator yang ada pada stasiun pengumpul masih mampu menampung kapasitas produksi yang di targetkan perusahaan. 3. Memberikan rekomendasi ukuran separator sehingga didapatkan desain separator yang ideal dan efisien.
4. Memberikan perbandingan produksi yang didapatkan ketika dilakukan perhitungan desain ulang pada separator.
G. PEMBATASAN MASALAH
Dalam penelitian ini hanya dilakukan perhitungan ukuran desain alat s eparator yang digunakan berdasarkan data – data yang didapat dari lapangan sehingga dari hasil analisa dan perhitungan akan dapat diketahui kemampuan alat – alat produksi tersebut sesuai target produksi yang ingin dicapai dan bermanfaat bagi pe rusahaan.
H. METODE PENELITIAN
Metode penelitian yang digunakan dalam menyelesaikan permasalahan ini dengan mengkombinasikan antara teori yang ada dengan data-data lapangan. Sehingga dari keduanya didapat pendekatan penyelesaian masalah. Adapun urutan pekerjaan penelitian, yaitu : 1. Studi Literatur Studi ini dilakukan dengan mempelajari bahan-bahan pustaka yang menunjang dalam penelitian ini, yang dapat diperoleh dari: a. Instansi yang terkait b. Perpustakaan c. Buletin dan jurnal d. Prosiding 2. Pengumpulan data Data yang diperlukan dalam penelitian ini yaitu: a. Data primer, yaitu data yang diambil dari pengamatan lapangan dengan mencatat secara sistematis data yang dibutuhkan, terdiri dari : 1. Data-data fluida meliputi flowrate minyak, air dan gas 2. Data-data komposisi hidrokarbon dalam sampel minyak dan gas 3. Data-data kondisi operasi meliputi suhu dan tekanan pada separator b. Data sekunder, yaitu data yang diambil dari literatur dan refe rensi referensi yang berhubungan dengan penelitian ini. 1. Data Produksi dan rencana produksi
2. Sifat fisik minyak, antara lain viskositas kinematik, density, API Gravity, berat molekul, Spesific Gravity 3. Pengolahan data Data yang telah dikumpulkan diolah kedalam perhitungan desain separator. 4. Analisa data hasil dari perhitungan desain separator 5. Hasil dan Pembahasan 6. Penentuan kesimpulan dan rekomendasi desain separator yang optimal Berikut ini merupakan bagan alir metode penelitian yang akan dilakukan oleh Penulis (Gambar 1).
Studi Literatur
Pengumpulan Data
Data Primer / Aktual
Data sekunder
Pengolahan Data eksperimental Desain Separator
Analisa Data Perhitungan Desain Separator
Hasil Dan Pembahasan
Kesimpulan dan Saran Gambar 1. Bagan Alir Rencana Metode Penelitian
I. TINJAUAN PUSTAKA 1. Separator
Separator adalah bejana tekan yang digunakan untuk memisahkan campuran fluida berdasarkan perbedaan densitasnya. Mengikuti hukum alam tentang pemisahan berdasarkan densitas, maka gas sudah pasti berada di atas cairan. Dan pada umumnya, minyak atau kondensat akan berada di atas air (Rubiandini, 2010). Proses pemisahan minyak, air dan gas dapat dilihat pada (Gambar 2).
Gambar 2. Proses pemisahan minyak, air, dan gas (Rubiandini, 2010)
Prinsip pemisahan yang dilakukan didalam separator yaitu dimulai dari fluida yang berasal dari sumur produksi terangkat ke permukaan yang mana tekanan dipermukaan lebih rendah daripada tekanan reservoir, sehingga kapasitas cairan melarutkan gas akan menurun kemudian terpisah karena perbedaan specific gravity. Fluida yang mempunyai specific gravity lebih berat akan jatuh sedangkan lebih ringan akan berada di atas (Rubiandini, 2010).
2.
Tipe-Tipe Separator
Separator diklasifikasikan menurut fasa hasil pemisahannya separator dibagi menjadi 2 (dua) macam (Mokhatab et al , 2006), yaitu : a.
Separator dua fasa, jenis separator ini memisahkan fluida menjadi cairan dan gas. Gas akan keluar melalui outlet gas yang terletak pada bagian atas separator dan cairan akan keluar melalui outlet yang terletak bagian bawah separator.
b.
Separator tiga fasa, jenis separator ini memisahkan fluida formasi menjadi minyak, air, dan gas. Gas akan tetap keluar pada outlet gas yang terletak pada bagian atas separator sedangkan minyak akan keluar dari outlet minyak yang
terletak pada bagian tengah dan air akan keluar dari outlet air yang terletak pada bagian bawah. Menurut Chillingarian (1987) separator dapat dibagiberdasarkan tekanan kerjanya (pressure) menjadi 3 (tiga) jenis yaitu : a. High Pressure Separator dengan pressure sebesar 650-1500 psig. b. Medium Pressure Separator dengan pressure sebesar 225-650 psig. c. Low Pressure Separator dengan pressure sebesar 10-225 psig. Sedangkan jika dikelompokkan menurut bentuknya separator terbagi atas 3 (tiga) macam (Akpan, 2013), yaitu : a. Separator Vertikal Separator vertikal merupakan separator yang berbentuk vertikal atau jenis separator tegak. Separator vertikal dapat menangani liquid slugs yang relatif besar tanpa terjadi liquid carryover pada outlet gas dan dapat menangani pasir dan meminimalisasi turbulensi pada bagian gas di separator untuk memastikan pengendapan yang baik (Akpan, 2013). Pada separator vertikal fluida sumur masuk ke separator melalui inlet separator dan menabrak centrifugal device, selanjutnya cairan akan turun karena memiliki berat jenis yang tinggi melalui centrifugal devicesedangkan gas akan naik karena berat jenisnya ringan dan akan ditangkap oleh mist extractor .
Gambar 3. Separator Vertical (Akpan, 2013)
b. Separator Horizontal Separator horizontal adalah jenis separator yang berbentuk horizontal atau mendatar. Pada separator horizontal fluida akan masuk melalui inlet. Setelah berada didalam separator fluida yang masuk akan menabrak deflector plates yang merupakan bagian pemisah antara cairan dan gas, gas a kan terpisah dari cairan dan cairan akan turun ke daerah akumulasi cairan, dan gas akan masuk ke straightening vanes. Dari bagian straightening , gas dimurnikan lagi dari butir-butir cairan dan dialirkan ke bagian pemisah kedua, dan akhirnya gas dialirkan ke mist extractor untuk dilakukan penyaringan terhadap butir cairan yang masih terikut pada gas (Akpan, 2013).
Gambar 4. Separator Horizontal (Akpan, 2013) c.
Separator Bulat (Spherical ) Separator spherical merupakan jenis separator yang berbentuk bulat. Aliran
fluida yang masuk separator akan dipecah melalui inlet flow diverter dan dilempar ke dinding separator. Setelah bergerak dibagian dinding maka cairan akan b ergerak turun ke tempat akumulasi dan gas akan naik ke mist extractor untuk penyaringan dari butir cairan yang masih terikut pada gas (Akpan, 2013).
Gambar 5. Separator Spherical (Akpan, 2013)
3.
Perhitungan Desain Separator
Desain separator merupakan bagian yang penting dalam sebuah fasilitas minyak dan gas, jika desain separator tidak tepat akan mengurangi kualitas dari produk yang dihasilkan (Yudiastuti, 2011). Untuk membuat performansi desain separator, perlu dipertimbangkan beberapa hal antara lain: a. Flow rate gas dan liquid b. Tekanan dan temperatur saat beroperasi c. Tekanan dan temperatur desain d. Properti fluida, seperti densitas fluida dan komperibilitasnya e. Kadar impurities Perhitungan desain separator yang optimal untuk pemisahan fluida dapat ditentukan melalui 4 kriteria (Arnold dan Stewart, 1998) antara lain: a. Oil Thickness Constraint (OTC). Pada perhitungan desain separator, perlu diketahui tinggi maksimum dari lapisan minyak (oil pad ) yang dapat dihitung melalui persamaan (1), agar molekul air dapat settle sesuai waktu yang diinginkan (t rw). Hal ini perlu dipertimbangkan sebagai batasan, apabalia terlalu tinggi maka minyak kemungkinan besar masih memiliki banyak sekali kandungan air, karena molekul molekul air perlu waktu yang lebih lama untuk turun ke lapisan air. Berikut persamaan untuk menentukan oil thickness constraint (Arnold dan Stewart, 1998): ho
-3
max
1.28 x 10
t ro x
ΔSG x d mw
2
μo
........................................................ (1)
dimana: ho
= ketebalan lapisan minyak, inch
tro
= retention time, menit
ΔSG
= selisih specific gravity minyak dan air
dmw
= diameter minimum butiran air yang mengendap, inch
μo
= Viskositas minyak
b. Maximum Diameter Constraint (MDC) Dari informasi terkait tinggi oil pad maksimum, kita dapat memperkirakan diameter maksimum (dmax) yang ditunjukkan pada persamaan (2). Hal ini berkaitan dengan luasan cross sectional dari separator yang terisi minyak dan air.
Berikut persamaan untuk menentukan maximum diameter constraint (Arnold dan Stewart, 1998): d max
h o max
β
................................................................................................ (2)
dimana: dmax = diameter maximum separator, inch β
= koefisien beta
c. Gas Capacity Constraint (GCC) Ketika fluida reservoir masuk ke dalam separator, fluida yang terdiri dari molekul minyak dan air akan settle dari Gravity Settling Section (GGS) menuju ke Liquid Collecting Section (LCS), sehingga GCC harus memiliki ruangan yang memadai agar waktu yang diinginkan tercapai yang dapat dihitung melalui persamaan (3).Berikut persamaan untuk menentukan Gas Capacity Constraint (Arnold dan Stewart, 1998): ρ g C T x Z x Q g D d x L eff 420 P ρ1 ρg d m
0.5
................................................. (3)
dimana: d
= diameter separator, in
Leff
= panjang efektif separator, ft
T
= temperatur operasi, oR
Qg
= laju alir gas, MMSCFD
P
= tekanan operasi, Psia
Z
= kompresibilitas gas
ρg ρ 1
= densitas gas, kg/m3 = densitas liquid, kg/m3
CD
= koefisien drag
Dm
= ukuran butiran liquid yang akan dipisahkan, micron
d. Oil and Water Retention Time Constraint (RTC) Kriteria ini untuk menentukan ruangan yang memadai pada Liquid Collecting Section (LCS) agar waktu untuk molekul air turun dan waktu untuk molekul minyak terapung yang diinginkan tercapai. Berikut persamaan untuk menentukan Oil and Water Retention Time Constraint (Arnold dan Stewart, 1998): 2
d x L eff
1.42 Q o t ro Q w t rw .................................................................... (4)
dimana: Qo
= laju alir minyak, BOPD
tro
= retention time air, menit
Qw
= laju alir air, BWPD
trw
= retention time minyak, menit Pada perhitungan tersebut, kita perlu mencari kombinasi yang tepat antara
diameter penampang separator d (inchi) dan panjang efektif dari separator (Leff ). Dengan cara menghitung L eff yang memenuhi GCC dan hitung L eff yang memenuhi RTC, dengan menentukan nilai d terlebih dahulu. Nilai d tidak boleh melebihi kriteria MDC dmax. Kemudian menghitung panjang keseluruhan dari separator (Arnold dan Stewart, 1998). Panjang ini biasa disebut sebagai seam to seam length (Lss) yang dapat dihitung melalui persamaan (5). L ss
L eff
d
12
................................................................................................ (5)
dimana: Lss
= Panjang keseluruhan separator, ft Desain separator yang optimal apabila nilai Slenderness Ratio (SR) pada
persamaan (6) memenuhi syarat > 3 atau < 5 (Arnold dan Stewart, 1998). SR 12 x
Lss ................................................................................................ (6) d
dimana: SR
4.
= slenderness ratio
Stasiun Pengumpul
Stasiun pengumpul merupakan tempat mengumpulkan fluida hasil produksi dari tiap sumur untuk dilakukan proses pemisahan antara gas, minyak dan air atau antara gas dan liquid yang kemudian minyak tersebut akan disimpan ke dalam tangki produksi untuk selanjutnya dikirim akan dikirim ke SPU (Stasiun Pengumpul Utama) melalui media pipa atau pengangkutan dengan menggunakan vacum truck. Didalam stasiun pengumpul ini terdapat fasilitas-fasilitas permukaan ( surface facilities) yang berfungsi untuk memisahkan dan mengolah fluida yang telah terangkat dari sumur produksi kepermukaan. Jenis fasilitas permukaan yang
digunakan di stasiun pengumpul terkadang berbeda dengan stasiun pengumpul lainnya karena menyesuaikan dengan karakteristik fluida yang terdapat di lapangan produksi tersebut. Fasilitas permukaan (surface facilities) yang terdapat di stasiun pengumpul pada umumnya adalah terdiri dari pipa yang menyalurkan minyak ke fasilitas pemisah untuk dilakukan pemisahan terhadap fluida yang terangkat dari sumur produksi menjadi 2 (dua) atau 3 (tiga) fasa umumnya alat pemisah fluida tersebut menggunakan separator dan beberapa fasilitas lainnya yang berfungsi untuk mengolah fluida agar didapatkan minyak dan gas yang baik.
J.
JADWAL KEGIATAN
Kegiatan penelitian ini dilaksanakan selama 4 minggu dari tanggal 1 Februari 2017 sampai dengan 4 Maret 2017 dengan perincian kegiatan sebagai berikut : Tabel 1. Jadwal Rencana Kegiatan Penelitian Waktu Pelaksanaan No.
Kegiatan
Minggu ke1
1
Administrasi dan orientasi lapangan
2
Pengumpulan Data
3
Pengolahan Data
4
Konsultasi dan Bimbingan
5
Penyusunan Draft Laporan
2
3
4
5
6
K. PENUTUP
Demikianlah proposal ini dibuat untuk dijadikan acuan pelaksanaan Tugas Akhir dan sebagai pertimbangan bagi PT. Pertamina Asset 2 Field Prabumulih, dengan harapan perusahaan dapat memberikan kesempatan pada pelaksana untuk melaksanakan penelitian atau Tugas Akhir tersebut.
L.
DAFTAR PUSTAKA
Akpan, D. G. 2013. Performance of Internals in Three-Phase Tank Separators. Department of Petroleum Engineering Norwegian University: Norwegian. Arnold, K. dan Stewart, M. 1998. Surface Production Operations Handbook, 2nd Edition. Huoston: Gulf Publishing Company. Chilingarian, G.V., Gorfunkel, M.V., dan Knoring, L. 1987. Surface Operation In Petroleum Production I . Amsterdam: Elsevier Science Publisher BV. Mokhatab, S., Poe, W.A., dan Speight, J.G. 2006. Handbook of Natural Gas Transmission and Processing . Burlington: Gulf Professional Publishing. Sukaryo, D.D.A. 2015. Optimalisasi Hasil Produksi Minyak dan Gas dengan Perhitungan Ulang Ukuran Separator pada Oil Plant SG-09 PT. Energi Mega Perada (EMP) Gelam-Jambi. Tugas Akhir, Fakultas Teknik: Universitas Sriwijaya. Risdiyanta. 2011. Kajian Keekonomian Desain Separator Surface Facilities pada Lapangan X . Jurnal Forum Teknologi Vol. 2 No. 1. Diakses pada tanggal 5 Agustus 2016. Rubiandini, R. 2010. Petroleum Industry & Operation for Non-Petroleum Background . Bandung : Institut Teknologi Bandung (ITB). Yudiastuti, U. 2011. Analisis Kapasitas Slug Catcher di Stasiun Bojonegara pada Proyek South Sumatra-West Java Gas Pipeline. Jurnal Teknik Vol 2. No.2. Diakses pada tanggal 6 Agustus 2016.
