BAB II LANDASAN TEORI Indonesia memang sempat menjadi negara kaya minyak bumi,buktinya Indonesia bisa masuk ke negara-negara pengekspor minyak bumi OPEC. tapi itu dulu. Sejak tahun 2008 Indonesia keluar dari OPEC karena Indonesia telah menjadi negara importir minyak bumi. Fakta berbicara, produksi minyak mentah Indonesia
terus
mengalami
penurunan.
tahun
1996
Indonesia
mampu
memproduksi 485 573.80 juta barel sedangkan tahun 2010 hanya mampu memproduksi 300 923.30 juta barel.selama 10 tahun turun 184650.5 juta barel.
Minyak bumi masih sangat dibutuhkan untuk kelangsungan manusia. Minyak bumi beserta industri turunannya tidak bisa dilepaskan dari manusia. Setiap tahun selalu dibuka sumur baru yang diumumkan oleh BP migas (Badan Pelaksana Kegiatan Usaha Hulu Minyak dan Gas Bumi) tetapi lapangan hidrokarbon setelah sekian lama diproduksi akan mengalami penurunan produksi karena tenaga untuk mengeluarkan fluida ke dalam sumur sudah semakin berkurang dan digunakanlah metode air injeksi atau waterflood. Hal ini sangat mempengaruhi kualitas dan kuantitas air laut terhadap lingkungan sekitarnya. Semakin berkembangnya industri otomotif di Indonesia, menjadi faktor pemicu bertambah besar konsumsi minyak bumi. Sementara itu eksplorasi sumursumur baru seakan tersendat dan produktivitas sumur yang ada semakin menurun karena cadangan yang yang semakin menipis.
6
7
Gambar 2.1. Pemetaan cadangan minyak bumi tahun 2011
2.1. Minyak Bumi Minyak mentah (crude oil) merupakan campuran yang sangat kompleks tersususun dari berbagai senyawa hidrokarbon. Minyak mentah yang baru dipompakan dari dalam perut bumi belum memiliki manfaat bagi manusia. Oleh karena itu, minyak mentah masuk dalam sebuah kilang untuk dipecah menjadi produk-produk yang lebih bermanfaat. Dalam sebuah kilang minyak, minyak mentah mengalami sejumlah proses untuk memurnikan dan mengubah struktur komposisi minyak menjadi lebih bermanfaat. Secara garis besar proses yang terjadi pada kilang minyak dibagi menjadi 5 bagian yaitu: Proses Distilasi, merupakan
proses penyulingan minyak mentah
berdasarkan perbedaan titik didih; Proses destilasi berlangsung dalam Kolom
8
Distilasi Atmosferik (bertekanan) dan Kolom Destilasi Vakum (hampa udara). Penyulingan merupakan proses pemisahan yang penting bagi minyak bumi. Titik didih dari berbagai komponen minyak bumi memiliki perbedaan sehingga bisa dipisahkan masing-masing komponen berdasarkan titik didihnya. Secara atmoferik minyak bumi bisa dipisahkan sampai titik didih 3500C. Setelah itu dipakai vakum. Penyulingan minyak mentah dilakukan dengan kolom-kolom fraksionasi yang bekerja secara kontinyu. Proses Konversi, pada proses ini ukuran dan struktur senyawa hidrokarbon diubah bentuknya. Termasuk dalam proses ini adalah: Dekomposisi, perengkahan secara termal dan penggunaan katalis (thermal and catalytic cracking) Unifikasi, merupakan proses pengabungan beberapa senyawa hidokarbon melalui alkilasi dan polimerisasi Alterasi melalui proses isomerisasi dan catalytic reforming Proses
Pengolahan
(treatment).
Proses
ini
dimaksudkan
untuk
menyiapkan fraksi-fraksi hidrokarbon untuk diolah lebih lanjut, juga untuk diolah menjadi produk akhir. Formulasi dan Pencampuran (Blending), yaitu proses pencampuran fraksi-fraksi hidrokarbon dan penambahan bahan aditif untuk mendapatkan produk akhir dengan spesikasi tertentu. Proses-proses lainnya, antara lain meliputi: pengolahan limbah, proses penghilangan air asin (sour-water stripping), proses pemerolehan kembali sulfur
9
(sulphur recovery), proses pemanasan, proses pendinginan, proses pembuatan hidrogen, dan proses-proses pendukung lainnya.
Gambar 2.2. Destilasi Minyak Bumi 2. 2. Air. Air merupakan komponen utama alam sekitar baik benda hidup maupun benda mati., air menutupi 4/5 bagian permukaan bumi berupa lautan, danau-danau, sungai-sungai. Di dalam tanah, air terdapat berupa air tanah. Senyawa air terdiri dari oksigen (88,9% massa) dan hydrogen (11,1% massa). Airterbentuk pada pembakaran hydrogen atau senyawa-senyawa yang mengandung hydrogen dalam atmosfer yang mengandung oksigen. Air adalah senyawa yang miskin energi dengan demikian stabil secara kimia. Sebaliknya harus diberikan energi agar ir terurai menjadi unsure-unsur hidrogen dan oksigen.
10
Dalam industri perminyakan air banyak digunakan dalam proses produksi. Air tersebut diformulasikan kemudian diinjeksikan kedalam sumur minyak sebagai air formasi. Air formasi sangat penting fungsinya sebagai penjaga kesetimbangan komposisi minyak dan air di dalam perut bumi. Kadar garam dalam air formasi yang sangat tinggi berdampak pada minyak mentah yang diproduksi oleh sumur-sumur minyak. Minyak mentah menjadi berkadar garam tinggi pula, sehingga meningkatkan kekentalan dan dapat menyebabkan korosif pada system pemipaan. 2.3. Emulsi Emulsi adalah suatu campuran dari dua bahan kimia yang tidak bisa larut satu sama lain. Satu senyawa (dispersion phase) terdispersi dalam larutan lain (continues phase). Contoh dari emulsi adalah keju dan margarine, susu dan cream, expresso, mayonnaise, sisi photo-sensitive dari photografik film, magma dan cutting fluid untuk metal working. Dalam keju dan margarine, continues liquid phase mengelilingi butiran-butiran air (water in oil emulsion). Dalam susu dan cream, minyak terdispersi di dalam continues water phase (oil in water emulsion). Pada tipe magma tertentu tetesan cairan NiFe mungkin terdispersi di dalam suatu continues phase dari cairan Silika. Emulsifikasi adalah suatu proses dimana emulsi terbentuk. Emulsi itu tidak stabil dan tidak terbentuk secara spontan Untuk membentuk emulsi diperlukan energi seperti pengadukan, pengocokan atau penyemprotan. Setelah waktu tertentu emulsi cenderung kembali stabil dan air akan terpisah dari minyak. Zat aktif permukaan (surfactant) dapat meningkatkan energi kinetik dari kestabilan
11
emulsi begitu besar, karenanya sekali terbentuk emulsi tidak akan berubah secara signifikan bertahun-tahun di dalam tempat penyimpanan. Minyak dan cuka salad adalah contoh emulsi yang tidak stabil dan cenderung terpisah dengan mudah, kecuali dilakukan pengocokan secara terus menerus. Fenomena ini disebut coalescence (pergabungan) dan terjadi bila tetesan-tetesan kecil tercampur kembali untuk membentuk tetesan yang lebih besar. Emulsi merupakan bagian dari golongan yang lebih besar dari sistem dua pase material yang disebut koloid. Namun demikian istilah koloid dan emulsi dapat ditukar satu sama lain. Emulsi cenderung untuk menyatakan bahwa kedua dispersed phase dan continues phase sama – sama cairan. Ada tiga tipe ketidakstabilan emulsi : Flokulasi dimana partikel membentuk rumpun. Creaming dimana partikel terkonsentrasi menuju permukaan (atau dasar, tergantung pada relatif density dari dua phase). Breaking dan coalecence dimana partikel bergabung dan membentuk lapisan dari liquid. Emulsi yang stabil adalah emulsi yang tidak terpecah tanpa perlakuan lain. Ada tiga kondisi penting untuk membentuk emulsi yang stabil Cairan harus terpisah Harus ada pengadukan untuk mendispersi satu cairan ke cairan lainnya Harus ada bahan pengemulsi Pada intinya Emulsi dibagi menjadi 3 bagian yaitu: a. Minyak dalam air (Oil in Water)
12
b. Air dalam minyak (water in oil) c. Complex/multiple emulsions.
Gambar 2.3. Emulsion Photomicrograph 2.4. Air Injeksi atau waterflood Injeksi air merupakan salah satu metoda EOR (Enhanced Oil Recovery) yang paling banyak dilakukan sampai saat ini. Biasanya injeksi air digolongkan ke dalam injeksi tak tercampur, Alasan-alasan sering digunakannya injeksi air ialah: - Mobilitas yang cukup rendah - Air cukup mudah diperoleh - Pengadaan air cukup murah - Berat kolom air dalam sumur injeksi turut menekan, sehingga cukup banyak mengurangi besarnya tekanan injeksi yang perlu diberikan di permukaan; jika dibandingkan dengan injeksi gas, dari segi ini berat air sangat menolong. - Air biasanya mudah tersebar ke seantero reservoir, sehingga menghasilkan efisiensi penyapuan yang cukup tinggi.
13
Gambar 2.4. Water flooding Pemakaian injeksi air sebagai metoda untuk menaikan perolehan minyak dimulai pada tahun 1880 setelah John F. Carll menyimpulkan bahwa air tanah dari lapisan yang lebih dangkal dapat membantu produksi minyak. Secara tidak sengaja, hal telah terjadi sebelum di Pennsylvania opada tahun 1865. Tujuan Injeksi
air
adalah
mengimbangi
penurunan
tekanan
reservoir
dengan
menginjeksikan air ke dalam reservoir Setelah injeksi air telah maksimum diaplikasikan, terdapat beberapa cara untuk menambah efisiensi injeksi dengan cara menambahkan zat-zat kimia tertentu kedalam air injeksi yang akan diinjeksikan. Air dalam produksi minyak bumi ini berdasarkan peraturan BP MIGAS tidak boleh melebihi 25 mg/L. jika air injeksi mengandung minyak yang besar maka pada saat diinjeksikan ke dalam reservoir sebagai displacement fluid dalam proses waterflood, maka akan menghasilkan emulsion block dan menyebabkan plugging pada batuan reservoir seperti dilihat pada gambar di bawah ini:
14
Gambar 2.5. Emulsion block 2.4.1 Surfactant Surfactant berfungsi untuk menurunkan tegangan pcrmukaan, tekanan kapiler campuran polimer, alkohol, sulfonate), menaikkan efesiensi pendesakan dalam skala pori, mikropis. 2.4.2 Polymer Polymer berfungsi untuk memperbaiki perbandingan mobilitas minyak-air. Untuk menaikkan efesiensi pengurasan secara luas, makrokopis. Sering dipakai berselang-seling dengan surfactant. Injeksi Polymer efektif untuk reservoir dengan viskositas minyak tinggi (sampai 200 cp). Jenis-jenis polimer yang paling sering dipakai: - polycrylamide - polysaccharide 2.5. Reverse Demulsifier (Zat pemisah minyak dari air) Reverse Demulsifier adalah sekelompok bahan kimia yang dipakai untuk memisahkan minyak dalam air. Cara kerjanya adalah dengan cara membentuk bridging antar droplet oil sehingga butiran-butiran kecil oil droplet
15
bisa bergabung dan menyatu dengan droplet size yang lebih besar dan gampang memisah dari air (naik) keatas. Reverse Demulsifier biasanya mempunyai bahan dasar kimia senyawa organik yang bersifat Cationic surfactant yang digunakan untuk emulsion breaker dari Oil dalam Water (O/W) yang digunakan untuk mengurangi viscositas. Dengan prinsip menurunkan tegangan permukaan/interface sistim minyak-air. Sehingga partikel-partikel kecil minyak/air akan menyatu menjadi ukuran yang lebih besar/lebih berat. Dengan adanya gaya gravitasi kedua campuran tersebut (minyak dan air) akan terpisah. Partikel-partikel air yg telah menyatu akan turun/drop, sedangkan partikel-partikel minyak yg telah menyatu akan naik, maka terjadilah dua fasa yg terpisah : minyak & air. Pada prinsipnya pemisahaan minyak dari dapat dilakukan dengan jalan destabilisasi terhadap interfacial active components yang ada dalam air injeksi tersebut, sehingga sistem emulsi tidak stabil dengan ditandai terpisahnya fase minyak dari fase air. Meskipun sudah banyak hasil kajian mengenai reverse demulsifikasi secara kimia, namun aspek fundamental dari karakterisasi demulsifikasi hingga kini belum menunjukkan hasil yang memuaskan, terutama pada pemecahan emulsi minyak mentah yang mempunyai kandungan senyawa yang kompleks.1 Senyawa reverse yang cocok dipakai untuk memisahkan minyak dari air dari suatu jenis air injeksi, belum tentu cocok dipakai untuk emulsi minyak mentah dari jenis yang
1
Das, P.K. dan Hartland, S., (1990), Chem. Eng. Comm., 92, hal. 169-181.
16
lain2. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses pemisahan secara kimia terdiri dari faktor dalam (internal factors) yang meliputi karakteristik (sifat-sifat kimia dan fisikokimia) dari minyak mentah maupun reverse demulsifier itu sendiri, dimana faktor-faktor ini tidak mudah diubah atau dikendalikan.
Gambar 2.6. Tahapan proses Reverse demulsifier 2.6. Uji Corong pemisah, Corong Pemisah atau separator funnel digunakan untuk menentukan efektifitas bahan kimia dalam memisahkan minyak dari air di sumur maupun lapangan minyak. Ada tiga aturan dasar dalam melakukan bottle test, yaitu: -
Sampel yang digunakan harus merepresentasikan emulsi yang akan diberi perlakuan.
-
Sampel uji harus baru karena mudah berubah selama penyimpanan.
-
Kondisi percobaan harus sesuai dengan kondisi lapangan.
-
Sampel yang diambil untuk analisa corong pemisah didapat dari sumur langsung.
2
Ibid
17
-
Lokasi pengambilan sampel antara sumur dengan tangki pemisah produksi atau titik sebelum injeksi bahan kimia. Jika sampel berada setelah
injeksi bahan kimia, maka sistem injeksi harus dimatikan
dahulu dan ditunggu beberapa jam sampai dipastikan aliran sampel terbebas dari bahan kimia lain. Uji corong pemisah merupakan simulasi penanganan skala laboratorium untuk pemisahan minyak dari air yang terjadi dilapangan minyak. Simulasi ini akan berhasil jika kondisi saat pengerjaan disesuaikan dengan kondisi di lapangan minyak. Keberhasilan pengerjaan uji corong pemisah akan banyak memberikan gambaran secara rinci mengenai dosis optimal dari zat reverse demulsifier dan kualitas air yang dihasilkan. Dosis optimal dari banyak pengujian dapat memberikan gambaran secara rinci mengenai dosis optimal dari zat reverse demulsifier yang digunakan akan sangat berpengaruh pada operasional pompa injeksi yang digunakan untuk menyuplai reverse demulsifier. Waktu yang dibutuhkan saat pengendapan akan sebanding dengan kapasitas separator yang harus disiapkan. Semakin lama waktu pengendapan, maka akan semakin besar volume yang harus ditampung separator. 2.7. Key Performance Indicator ( Kunci Indikator Utama). Key Performance Indicator (KPI) merupakan ukuran suatu kinerja, Langkah-langkah yang digunakan dalam KPI berguna untuk membantu organisasi menentukan dan mengevaluasi tujuan yang diinginkan organisasi. KPI dapat dimonitor menggunakan Bussiness Intelegence Teknik untuk menilai dan membantu dalam menentukan tindakan. KPI umumnya dikaitkan dengan strategi
18
organisasi dengan menggunakan konsep-konsep atau teknik seperti balance score card. Key performance Indikator berbeda-beda tergantung dari sifat organisasi dan strategi organisasi. KPI membantu untuk mengevaluasi kemajuan organisasi terhadap visi dan tujuan jangka panjang, terutama mengukur tujuan berbasis pengetahuan. Sebuah KPI merupakan bagian kunci dari objektif terukur. Lingkungan kunci untuk mengidentifikasi KPI adalah : Memiliki pra proses yang teridentifikasi. Persyaratan untuk proses. Memiliki kuantitatif dan kualiatif dari hasil pengukuran dan perbandingan dengan menetapkan tujuan. Investigasi variasi dan sumberdaya untuk mencapai tujuan jangka pendek. Penerapan KPI pada penentuan zat reverse demulsifier, dapat diterapkan dengan menggunakan parameter kunci, sebagai alat ukur suatu keberhasilan mencapai tujuan yang dimaksud. Parameter kunci yang bisa diterapkan yaitu kejernihan air setelah 60 menit, kandungan minyak dan lemak setelah 60 menit dan % pengurangan minyak setelah 60 menit. Ketiga parameter kunci di atas dapat menggambarkan keefektifan dari zat reverse demulsifier dalam memisahkan minyak dari air yang terjadi di lapangan / sumur minyak. Kinerja zat reverse demulsifier dinyatakan memiliki keefektifan tinggi jika ketiga parameter kunci menunjukan hasil yang bagus.
