DESAIN RUTE DAN FASILITAS PERMUKAAN SISTEM INJEKSI SURFAKTAN MENGGUNAKAN METODE ANALISIS NODAL. TUGAS AKHIR Oleh: KARL CHRISTIAN NIM

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

INJEKSI SURFAKTAN

PRODI,'KSI

RUIV DAN FASI[ I

MENGGUNAKAN METODF. AXAI,I.SIS NOI)AL

TUGAS AKI IIR

Oleh

KARL Cl NIM 12212077

I)tajukan sebagat salah satu syarat untuk memperoleh gclar SARJANA TEKNIK Pada Progra1DStudi Teknik Pernunyakan

Fakultas Tekmk Pertambangan dan Pertmnyakan Institut Teknologt Bandung

Dlsetujut Oleh

Dosen Pemblll)blng Tuuas Aklur. Tanggal,

Ir. Ut10kWR

M sc. Phi)

NIP 196009191998031001

Silvya Dewi Rahmawati, SRI VI-SI.1 Pli D.

NIP 198402222014042001

DESAIN RUTE DAN FASILITAS PERMUKAAN SISTEM INJEKSI SURFAKTAN MENGGUNAKAN 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.

1

Abstract Productivity 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.

2

*) Mahasiswa Teknik Perminyakan Institut Teknologi Bandung Tahun 2012 **) Dosen Pembimbing Teknik Perminyakan Institut Teknologi Bandung Pendahuluan

sistem. Analisis sistem untuk menentukan laju alir

1.1 Latar Belakang

dan tekanan fluida pada titik tertentu disebut analisis

1.

Produkvitias

suatu

reservoir

akan

semakin

berkurang dengan bertambahnya masa produksi reservoir tersebut. Hal ini disebabkan bertambahnya jumlah minyak yang telah diproduksikan dari reservoir,

yang

berkurangnya

sangat

energi

berpengaruh

reservoir

terhadap

alamiah

yang

diperlukan untuk mengalirkan minyak ke dalam sumur produksi (tekanan reservoir). Untuk dapat memproduksikan minyak setelah energi alamiah reservoir

berkurang

maka

diperlukan

tahap

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. Titiktitik nodal adalah stirring tank itu sendiri, pada pompa injeksi, pada wellhead, atau di wellfloor.

pengurasan minyak selanjutnya.

Selama terjadi proses injeksi, terdapat pressure drop Pada awal produksi suatu reservoir, umumnya

sepanjang pipa flowline maupun pada tubing.

produksi minyak terjadi dengan bantuan energi

Pressure drop adalah peristiwa penurunan tekanan

alamiah (natural flow), yaitu produksi yang terjadi

ketika aliran fluida mengalir melalui pipa yang

karena daya dorong tenaga alam atau dapat pula

disebabkan karena elevasi, energi kinetik, dan friksi.

karena pengangkatan buatan (artificial lift) atau

Hukum pertama termodinamik tentang pressure

dengan bantuan pompa. Apabila masih banyak

drop:

minyak yang berada di dalam reservoir yang belum

∆𝑃 = 𝑃1 − 𝑃2 =

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.

𝑔 𝑔𝑐

𝜌∆𝑧 +

𝜌 2𝑔𝑐

∆𝑢2 +

2𝑓𝐹 𝜌𝑢2 𝐿 𝑔𝑐 𝐷

(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

Desain rute dan fasilitas permukaan injeksi

∆𝑧 = elevasi, ft

merupakan salah satu faktor yang menentukan

u = kecepatan fluida, ft/s

bagaimana injeksi yang dilakukan ke dalam

fF = faktor friksi Fanning

reservoir akan dinilai optimal, efisien, dan berhasil

L = panjang pipa, ft

meningkatkan produksi minyak.

D = diameter dalam pipa, ft

1.2 Teori Dasar

Suku pertama persamaan tersebut menunjukkan pressure drop akibat elevasi, yang kedua akibat

Untuk mensimulasikan aliran fluida dalam suatu

energi kinetik, dan yang ketiga akibat dari friksi.

sistem injeksi, diperlukan untuk memecah sistem menjadi node diskrit yang memisahkan elemen

3

Faktor friksi Fanning dapat dievaluasi berdasarkan

fasilitas permukaan untuk injeksi polimer adalah

bilangan Reynolds dan kekasaran relatif pipa.

faktor

Bilangan Reynolds adalah ratio antara gaya inertial

diinjeksikan ke dalam reservoir melalui sumur

terhadap gaya viscous.

injeksi dengan laju injeksi dan viskositas yang

Dalam aliran laminar, NRe < 2000, faktor friksi

diinginkan.

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).

penting

agar

larutan

polimer

dapat

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

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

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.

dari fluida. Fluida yang digunakan untuk injeksi dapat dibedakan menjadi CO2, polimer, dan

Untuk injeksi surfaktan, properties fluida hampir

surfaktan.

sama dengan air, hanya perlu diubah salinitasnya.

Injeksi polimer atau Polymer Injection atau Polymer

Pada

Flooding

atau

dikarenakan banyaknya ion-ion sebagai active

mencampur air injeksi dengan polimer dalam bentuk

agents. Salinitas ini biasanya berdampak ke

bubuk ataupun cairan konsentrat pada fasilitas

perubahan specific gravity dari fluida itu.

dengan

permukaan.

cara

menambahkan

Keunggulan

injeksi

polimer

dibandingkan dengan injeksi air adalah kandungan polimer

meningkatkan

viskositas

air

injeksi

1.

Mengetahui komponen fasilitas permukaan

mendesain fasilitas permukaan untuk kasus reservoir tersebut. 2.

diharapkan memiliki mobilitas yang lebih rendah

Mengetahui tekanan pompa dan daya pompa

dibandingkan minyak di dalam reservoir, dengan

yang

menghantarkan

kata lain, mobility ratio antara air injeksi dan minyak

optimal

agar

surfaktan

dapat untuk

diinjeksikan ke dalam reservoir tersebut. 3.

satu.

diinginkan, dibutuhkan fasilitas permukaan yang

tinggi

permukaan untuk water injection dan

atau sweep efficiency. Pada umumnya, larutan

air dan polimer yang memiliki viskositas yang

lebih

apa saja yang berbeda dengan fasilitas

reservoir dan meningkatkan efisiensi penyapuan

Untuk menghasilkan campuran larutan polimer dari

yang

Tujuan dari penulisan ini adalah:

mobility ratio air injeksi terhadap minyak di

di reservoir yang diinginkan bernilai kurang dari

salinitas

1.3 Tujuan Penulisan

sehingga mengurangi perbandingan mobilitas atau

polimer yang diinjeksikan ke dalam reservoir

surfaktan,

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.

mendukung dan memadai. Oleh karena itu, desain

4

2.

Menurut Perkins (1988), pengertian antarmuka

Metodologi

Tahapan-tahapan pada studi ini dapat dilihat pada

(interface) adalah bidang kontak antara dua senyawa

Gambar 1 di lampiran.

dalam fasa yang sama, sedangkan permukaan

Tahap pengerjaan dimulai dengan penentuan

(surface) adalah jika antarmuka antara dua senyawa

cakupan

tidak dalam fasa yang sama.

studi,

yaitu

menentukan

jenis-jenis

peralatan fasilitas permukaan yang akan dirancang.

Selanjutnya Perkins (1988) menambahkan tegangan

Setelah

untuk

permukaan dari suatu cairan adalah tekanan internal

mempelajari fasilitas permukaan untuk injeksi

di bawah permukaan cairan yang disebabkan oleh

surfaktan. Data-data reservoir, fluida injeksi, dan

gaya tarik-menarik antar molekul cairan itu sendiri.

fasilitas permukaan yang dibutuhkan untuk simulasi

Gaya tarik menarik tersebut menimbulkan tekanan

diperoleh dari berbagai sumber referensi proyek-

dari dalam cairan melawan tekanan dari atas

proyek injeksi surfaktan dan berbagai sumber

permukaan

literatur yang menunjukkan referensi proyek injeksi

cenderung untuk membentuk lapisan antarmuka

surfaktan yang telah dipublikasikan. Setelah itu

dengan

membandingkan rute yang lebih efisien dari skema-

mempengaruhi kemampuan dari molekul cairan

skema yang ada.

tersebut agar dapat berinteraksi dengan zat yang lain

3.

dengan cara menurunkan tegangan permukaannya.

itu,

dilakukan

studi

literatur

Surfaktan

cairan

zat

yang

sehingga

lain.

cairan

Surfaktan

tersebut

dapat

Surfaktan (surface active agent) adalah senyawa

Peranan surfaktan yang begitu berbeda dan beragam

organik yang bersifat ampihifilic. Didefinisikan

disebabkan oleh struktur molekulnya yang tidak

sebagai molekul yang mencari tempat diantara dua

seimbang. Surfaktan merupakan molekul amphifilik

cairan (fluida) yang tidak dapat bercampur dan

yang memiliki dua gugus yaitu polar dan nonpolar.

mempunyai kemampuan untuk mengubah kondisi.

Dan molekul surfaktan dapat divisualisasikan

Surfaktan merupakan senyawa kimia yang memiliki

seperti berudu ataupun bola raket mini yang terdiri

aktivitas pada permukaan yang tinggi.

atas bagian kepala dan ekor.

Definisi surfaktan menurut IUPAC (1997) adalah



Bagian kepala, bersifat hidrofilik (suka air)

suatu zat yang mempunyai kemampuan untuk

merupakan bagian yang sangat polar, dan

menurunkan tegangan permukaan (surface tension)

mengandung heteroatom sepert O, S, P,

suatu medium dan menurunkan tegangan antarmuka

atau N yang terikat dalam gugus fungsional

(interfacial tension) antar dua fasa yang sama tetapi

seperti alcoholmeter, ester, asam, sulfat,

berbeda derajat polaritasnya dalam suatu medium

sulfonat, fosfat, amina, amida, dan lain

yaitu dengan cara melarutkan surfaktan ke dalam

sebagainya.

medium tersebut.



Bagian ekor, bersifat hidrofobik (benci

Injeksi surfaktan merupakan proses penginjeksian

air/suka

sejumlah surfaktan ke dalam reservoir dengan

nonpolar. Kepala dapat berupa anion,

maksud agar terjadi penurunan tegangan (interfacial

kation atau nonion, sedangkan ekor dapat

tension) antarmuka minyak-fluida injeksi supaya

berupa rantai linier atau cabang minyak

perolehan minyak meningkat. Efisiensi injeksi

dengan gugus alkil atau alkilbenzena.

meningkat sesuai dengan penurunan tegangan antarmuka.

minyak)

merupakan

bagian

Tujuan dari injeksi surfaktan yaitu :  Menurunkan tegangan permukaan  Menurunkan tekanan kapiler

5

 Menaikkan efisiensi pendesakan dalam skala

ditentukan

Fasilitas

jumlah

surfaktan,

biasanya 14.7 psia).

pori (mikroskopis) 3.1 Sistem

untuk

Permukaan

2.

Injeksi

Mengalirkan air dari water tank yang digunakan

Surfaktan

untuk

dicampur

dengan

surfaktan kemudian di stirring tank.

Fasilitas permukaan untuk injeksi surfaktan berbeda 3.

dengan fasilitas permukaan untuk injeksi air,

Mengalirkan larutan surfaktan dari stirring

perbedaannya terletak pada terdapat tambahan

tank menuju masing-masing sumur injeksi

chemical storage tank untuk surfaktan, terdapat

dengan menggunakan pompa agar fluida

dosing pump untuk transfer fluida dari chemical

injeksi dapat mengalir sampai ke reservoir.

storage tank menuju stirring tank.

4.

Rangkaian fasilitas permukaan injeksi surfaktan:

4.1 Input Data

1.

2.

3.

4.

Surfactant storage tank

Input data ini dapat berupa data reservoir yang ada,

Sebagai tempat penyimpanan surfaktan

diameter tubing, diameter flowline, mixing ratio

yang akan dicampur dengan air untuk

surfaktan/air, jumlah surfaktan, salinitas campuran

diinjeksikan.

fluida injeksi yang kemudian sudah termasuk ke

Dosing pump

dalam densitas campuran larutan air dan surfaktan.

Sebagai alat transfer dari surfactant

Lapangan minyak yang akan dilakukan treatment

storage tank menuju stirring tank, tidak

terdiri tiga lapangan yang berada di satu formasi

menambah tekanan.

yang masing-masing berbeda lapisan. Sumur injeksi

Water tank

saya buat satu untuk tiap lapangan.

Sebagai tempat penyimpanan air yang

Untuk input data yang lebih lengkap pada masing-

berasal dari fresh water.

masing lapangan, akan disajikan pada tabel di

Stirring tank

lampiran.

Sebagai

tempat

bertemunya

antara

4.2 Skema Injeksi yang Digunakan

surfactant (liquid) dan air, kemudian

Penulis membuat dua skema fasilitas permukaan

diaduk sampai menjadi larutan untuk siap

injeksi untuk ketiga lapangan ini, yakni: 1.

diinjeksikan. 5.

Simulasi dan Perhitungan

Kasus 1, skema adanya tiga sumur injeksi

Injection pump

untuk masing-masing tekanan reservoir

Pompa yang digunakan agar larutan

yang berbeda, yang dihubungkan ke satu

surfaktan tadi dapat diinjeksikan ke dalam

manifold yang terhubung ke satu unit

reservoir melalui sumur injeksi.

fasilitas permukaan. (Gambar 3)

Rangkaian

fasilitas permukaan

untuk

injeksi

2.

Kasus 2, skema untuk ketiga sumur injeksi

surfaktan ini dapat dilihat pada gambar 2.

tersebut terhubung dengan unit fasilitas

3.2 Proses Injeksi Surfaktan

permukaan masing-masing. (Gambar 4)

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

6

4.3 Simulasi Injeksi Surfaktan

sehingga total volume air yang digunakan adalah

Proses simulasi injeksi ini menggunakan program

9500 – 40 = 9460 bbl.

PIPESIM, untuk langkah-langkahnya:

Formula surfaktan yang digunakan:

1.

Membuat network untuk proses injeksi, dan

komponen-komponennya

well injection). Mengisi input data seperti yang terletak

Atur laju alir injeksi pada Source_1 ke

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

-

1900 STB/Day, kemudian dijalankan, akan

4.

5.

6.

Active (g/100 ml)

pada tabel 1 dan tabel 2. 3.

g/100 ml

(Source

sebagai stirring tank, flowline, node, dan

2.

Component

4.7879

2.000

mendapatkan Pressure pada titik Source_1

Tabel 1. Formula Surfaktan

yang akan menjadi tekanan discharge

Untuk informasi salinitas surfaktan, sudah termasuk

pompa.

ke dalam data densitas surfaktan (0.994 g/mL) dan

Dihitung

perbedaan

tekanan

antara

1

densitas larutan campuran (1 g/mL).

Pressure yang didapat di Source_1 dengan

4.5 Desain Storage Tank

14.7 psia, itu akan menjadi differential

Volume larutan campuran yang dibutuhkan adalah

pressure pada pompa injeksi.

1500 m3, dengan tipikal tinggi maksimal untuk

Atur Pressure pada Source_1 menjadi 14.7

tangki adalah 19.5 m, maka diameter tangki yang

psia, dan masukkan nilai differential

didapat adalah sekitar 10 m yang dibutuhkan.

pressure yang didapat dari langkah 4 ke

Untuk desain tangki air, sebenarnya tidak berbeda

input pump, kemudian dijalankan lagi.

dengan desain stirring tank karena volume surfaktan

Akan didapat laju alir injeksi yang

sangatlah kecil jadi volume larutan campuran dan

mendekati 1900 STB/Day, dengan tekanan

volume air hampir sama.

wellhead dan wellfloor tiap sumur injeksi

Untuk desain tangki surfaktan, volume yang

dan power pump.

dibutuhkan adalah 6.35 m3, dibulatkan menjadi 8

Langkah yang sama digunakan untuk menjalankan

m3. Dengan tinggi tangki 8 m, maka diameter yang

simulasi pada Kasus 2, hanya saja tidak perlu

dibutuhkan adalah 1.13 m untuk mencapai kapasitas

bercabang ke ketiga sumur injeksi, hanya terhubung

tersebut.

ke satu sumur injeksi.

4.6 Desain Dosing pump

4.4 Desain Fluida Injeksi

Dosing

Fluida injeksi yang digunakan adalah campuran

menghantarkan chemical dari storage menuju ke

antara surfaktan dan air. Surfaktan yang digunakan

stirring tank, tidak menambah tekanan apapun pada

sejumlah 1650 gallon atau 40 bbl, total volume

discharge maupun intake, kalaupun ada pastilah

larutan campuran yang terdapat di stirring tank

sangat kecil

pump

ini

hanya

digunakan

untuk

3

sejumlah 396000 gallon atau 9500 bbl (1500 m )

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

7

Di storage tekanannya pasti 14.7 psia, di stirring

Dapat dilihat dari gambar 7, tekanan discharge yang

tank, tekananya juga 14.7 psia, sehingga dosing

dibutuhkan untuk mencapai laju alir sebesar 1900

pump yang dibutuhkan:

STB/D adalah 452 psia sehingga

Tekanan intake

= 14.7 psia

∆𝑃 = 452 − 14.7 = 437.3 𝑝𝑠𝑖𝑎 ≈ 437 𝑝𝑠𝑖𝑎

Tekanan discharge

= 14.7 psia

Kemudian diatur selisih tekanan pada pompa 435

Power

= 12V from 220/240V

psia sehingga didapat laju alir dari Source_1 sebesar

Dalam

memilih

tekanan

discharge

dosing

1894 STB/D (Gambar 8) dengan daya pompa 16.48

pump,mungkin saja memilih tekanan discharge

hp.

yang lebih tinggi dari tekanan stirring tank (14.7

Laju alir untuk masing-masing sumur injeksi sama

psia) tetapi laju alir menjadi makin kecil sehingga

dengan pembagian laju alir ketika ketiga sumur

membutuhkan waktu lebih lama untuk mengalirkan

injeksi digabung ke satu manifold, dan kemudian

ke stirring tank. Oleh sebab itu, dengan asumsi

didapat discharge pressure untuk setiap sistem

hilangnya tekanan sangat kecil antara surfactant

hampir sama sebesar 449 psia sehingga

storage tank dan stirring tank maka penulis memilih

∆𝑃 = 449 − 14.7 = 434.3 𝑝𝑠𝑖𝑎

tekanan discharge dosing pump yaitu 14.7 psia.

Diatur pompa untuk setiap sistem masing-masing

Didapat dari catalog dosing pump.

sumur injeksi dengan selisih tekanan sebesar 435

5.

psia (sama seperti pompa Kasus 1) dan didapat tiga

Analisis Hasil

Ada beberapa asumsi yang berlaku pada pengerjaan

daya pompa untuk masing-masing sistem, sebesar

tugas akhir ini, antara lain:

4.80 hp, 5.87 hp, dan 5.81 hp.



Temperatur

pada

flowline

konstan

0



(ambient temperature 60 F).

sistem tersebut sama dengan daya pompa yang

Mechanical efficiency pompa adalah 85%

digunakan pada centralized system. 𝐻𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 4.80 + 5.87 + 5.81 = 16.48 ℎ𝑝

(sumber: Boyun Guo). 

Jadi, penjumlahan daya untuk tiap pompa pada tiap

Pencampuran surfaktan dan air di stirring

Hal ini penulis coba sekali lagi dengan laju injeksi

tank berlangsung sempurna.

yang berbeda, laju alir = 2520 STB/D. Daya yang

Tempat surfactant storage tank, water tank,

dibutuhkan pompa pada sistem centralized adalah

dan stirring tank berdekatan sehingga

33.68 hp, sedangkan pada masing-masing sistem

pressure drop sangatlah kecil.

sumur injeksi yang terpisah dibutuhkan daya pompa



Water cut fluida injeksi adalah 100%.

sebesar 10.17 hp, 11.80 hp, dan 11.71 hp. Yang bila



Tekanan pada tangki adalah tekanan

dijumlah akan sebesar



𝐻𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 10.17 + 11.80 + 11.71 = 33.68 ℎ𝑝

atmosfer sebesar 14.7 psia. Hasil dari run simulasi dapat dilihat mulai Gambar

Hal yang sama ketika penulis hanya mencoba

7 hingga Gambar 16 pada lampiran. Perhitungan

mengaktifkan dua sumur injeksi dari ketiga sumur

pada flowline menggunakan korelasi Beggs & Brill

tersebut, yang saya aktifkan adalah tekanan

sedangkan

reservoir 600 psia dan 660 psia.

perhitungan

pada

tubing

hingga

completion menggunakan korelasi Hagedon &

Untuk centralized system, didapatkan daya pompa

Brown.

sebesar 56.29 hp, sedangkan ketika penulis partisi

Water cut diasumsikan 100% karena volume

sistemnya, daya pompa yang dibutuhkan sebesar

surfaktan sangat kecil bila dibandingkan dengan

28.27 hp dan 28.02 hp, yang bilamana dijumlahkan

volume air sehingga dapat diabaikan.

akan menghasilkan

8

𝐻𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 28.27 + 28.02 = 56.29 ℎ𝑝

3

𝑃𝑑 = 1.0015𝑃𝑅(3) + 23.009

Jadi, penulis sudah mengubah laju injeksi dan tetap

Dimana,

menghasilkan daya pompa yang sama antara Kasus

Pd = tekanan discharge pompa, psia.

1 dan Kasus 2, ketika penulis mengubah jumlah

PR = tekanan reservoir, psia.

sumur, tetap menghasilkan daya pompa yang sama

Jika digunakan hanya satu nilai Pd, maka:

pula untuk kedua kasus.

𝑃𝑑 = 1.0015𝑃𝑅(1) + 143.18

(2)

Untuk dapat memilih jalur mana yang optimal,

𝑃𝑑 = 1.0015𝑃𝑅(2) + 83.097

(3)

penulis tetap memilih yang centralized system bila

𝑃𝑑 = 1.0015𝑃𝑅(3) + 23.009

(4)

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.

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.

Setelah dipilih rute injeksi centralized, optimalisasi kemudian penggunaan

dilakukan pompa,

dengan hal

ini

berbeda dengan fasilitas permukaan untuk

mengestimasi tentunya

injeksi air adalah adanya chemical storage

akan

tank, dimana dalam penulisan ini surfaktan

menghemat biaya jika tekanan reservoir telah turun

sebagai chemicalnya, kemudian adanya

dan tetap menggunakan pompa yang sama.

dosing pump.

Proses estimasi penggunaan pompa digambarkan

2.

pada plot Gambar 17. Dapat dilihat bahwa kecenderungannya

adalah

dengan

Fasilitas permukaan injeksi surfaktan yang

sumur injeksi, discharge pompa yang

makin

dibutuhkan sebesar 452 psia dengan daya

menurunnya tekanan reservoir maka makin rendah

pompa sebesar 16.48 hp.

pula minimum tekanan discharge pompa yang

Untuk laju alir sebesar 2520 STB/D dan 3

dibutuhkan sehingga dengan makin menurunnya

sumur injeksi, discharge pompa yang

tekanan reservoir maka dapat digunakan juga pompa

dibutuhkan sebesar 688 psia dengan daya

yang sebelumnya (ketika tekanan reservoir masih

pompa sebesar 33.68 hp.

cukup tinggi). Hal ini dikarenakan minimum

Untuk laju alir sebesar 2520 STB/D dan 2

tekanan discharge yang dibutuhkan ketika tekanan

sumur injeksi, discharge pompa yang

reservoir masih tinggi pasti lebih tinggi daripada

dibutuhkan sebesar 1129 psia dengan daya

tekanan discharge yang dibutuhkan ketika tekanan reservoir sudah menurun.

pompa sebesar 56.29 hp. 3.

Tingkat validitas dari plot pada Gambar 17 cukup

Persamaan

1

𝑃𝑑 = 1.0015𝑃𝑅(1) + 143.18

2

𝑃𝑑 = 1.0015𝑃𝑅(2) + 83.097

ketika

manifold

digabung

lebih

efisien

manifold) untuk kapasitas sistem yang

Untuk masing-masing lapisan dengan tekanan

Layer

injeksi

daripada Kasus injeksi terpisah (tanpa

setiap pertambahan 100 psia.

STB/day, maka korelasinya:

Kasus

menggunakan

tinggi dengan mencari data discharge pressure untuk

reservoir yang berbeda-beda pada laju alir total 2520

Untuk laju alir sebesar 1900 STB/D dan 3

sama. 4.

Makin menurunnya tekanan reservoir maka makin rendah pula minimum tekanan discharge sehingga

pompa dengan

yang

dibutuhkan

makin

menurunnya

tekanan reservoir maka dapat digunakan

9

7.

juga pompa yang sebelumnya (ketika

Ir. Utjok W.R. Siagian, M.Sc., Ph.D. dan Silvya

tekanan reservoir masih cukup tinggi).

Dewi Rahmawati, S.Si., M.Si., Ph.D. dari Program Studi Teknik Perminyakan, Institut Teknologi

Rekomendasi

Rute yang dipilih dan desain fasilitas permukaan

Bandung (ITB). Walaupun beliau sibuk, namun

dari hasil studi ini mungkin tidak bisa diaplikasikan

masih menyempatkan diri untuk berdiskusi dengan

pada

saya di kala ada kebingungan dalam proses

lapangan

lain

ataupun

lapangan

yang

heterogenitasnya tinggi. Namun, hasil studi dan

pengerjaan tugas akhir ini.

analisis ini bisa menjadi bahan referensi atau acuan

Daftar Pustaka

dasar untuk melakukan studi lebih lanjut mengenai

Cooper, M.N., Southworth, R.A., Walsh, D.M.

hal-hal lain yang belum dibahas. Terutama

1985. Field Experience in the Bothamsall

mengenai

Surfactant Flood Project. BP Research Centre.

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

saya

menggunakan

Potentials

for

Uncoventional

Reservoirs. Tulsa, Oklahoma, USA. SPE. Rilian, N.A., Sumestry, M., Wahyuningsih. 2010.

Field”. Barcelona, Spain. SPE.

Mencoba

untuk

membedakan

antara

Siregar,

Hasian

P.

Septoratno.

Peningkatan

Perolehan Minyak, Bandung, Indonesia. Chronister, W.C., Miller, G.E., Poetker, R.H. 1961.

Menganalisis

faktor

diketahui

keekonomiannya

recovery

nya

Productional Stimulation By Surfactants. SPE.

dari

Perubahan model menjadi tidak terlalu ideal.

8.

Application

Huff-n-Puff

sandstone.

lapangan tersebut.



Surfactant

Carbonate Reservoir: “A Case Study in Semoga

apabila



2016.

dikembangkan untuk aplikasi di reservoir

mungkin

puff.



Yongchun.

Surfactant Stimulation to Increase Reserves in

karbonat,

surfactant flooding dan surfactant huff-n

Shuler, P.J. Lu, Zayne, Ma, Qisheng, Tang,

bisa

reservoir



ini,

SPE

Hirasaki, G.J., Miller, C.A., Puerto, M. 2008. Recent Advances in Surfactant EOR. SPE Conference Paper

Memodelkan dari awal storage tank

Guo, B., Lyons, W.C., Ghalambor, A. 2007.

surfactant dan water tank yang kemudian

Petroleum Production Engineering: A Computer-

dihubungkan dengan stirring tank sampai

Assisted

ke sumur injeksi.

Technology Books.

Sensitivitas laju alir injeksi dan jumlah

Approach.

Artificial

valid.

PennWell Books.

Saya ingin berterima kasih pertama-tama kepada

Science

&

Brown, K.E. & friends. 1984. The Technology of

sumur diperbanyak agar hasil semakin

Ucapan Terima Kasih

Elsevier

Lift

Schlumberger.

Methods.

PIPESIM

Tulsa,

FPT

Oklahoma.

User

Guide.

Schlumberger Information Solution.

Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat rahmatNya, tugas akhir saya dapat selesai. Saya juga ingin berterima kasih kepada dua dosen pembimbing saya,

Hanna Instruments. Dosing Pumps Instruction Manual.

10

DAFTAR GAMBAR

Mulai

Rancangan Studi

Pengumpulan Literatur

Simulasi dan Perhitungan

Input Data

Studi Literatur

Analisis Hasil

Kesimpulan dan Rekomendasi

Selesai

Gambar 1. Diagram Alir Studi

Water storage tank

Sumur Injeksi Injection pump Stirring tank

Surfactant storage tank

Dosing pump

Gambar 2. Rangkaian Fasilitas Permukaan Injeksi Surfaktan

11

Gambar 3. Kasus 1

Gambar 4. Kasus 2

Gambar 5. Spesifikasi Dosing Pump2

2

Hanna Instruments, 2004, Instruction Manual : Dosing Pumps, hal. 5

12

Gambar 6. Ilustrasi Dosing pump dan Storage Tank (Sumber: Southerns Water Technology)3

3

Southern, What is a dosing pump and how does it work?, 2015, https://southernswater.com.au/what-is-adosing-pump-and-how-does-it-work/, diakses pada 5 Oktober 2016

13

Gambar 7. Report untuk Q = 1900 STB/D (no pump)

Gambar 8. Plot Report untuk Q = 1900 STB/D (no pump)

14

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)

15

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)

16

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)

17

3000

2500

Tekanan Discharge pompa

2000

layer1 layer2

1500

layer3 Linear (layer1) Linear (layer2) Linear (layer3)

1000

500

0 0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Tekanan Reservoir

Gambar 17. Plot hubungan tekanan reservoir dan tekanan discharge pompa untuk Q = 2520 STB/day

18

DAFTAR TABEL

Data Flowline Panjang Elevation Inner Diameter Ketebalan Kekasaran pipa Temperatur rata

B4 0.5 km 0 ft 8 in 0.5 in 0.001 in 60 F

Data Sumur Injeksi Temperatur permukaan ID Tubing Injectivity Index Reservoir Pressure Reservoir Temperature Kedalaman Data Kapasitas Tinggi Diameter Jumlah

B1 B2 1.5 km 2 km 1000 ft 1000 ft 8 in 8 in 0.5 in 0.5 in 0.001 in 0.001 in 60 F 60 F Tabel 2. Data Flowline

B3 2.5 km 1000 ft 8 in 0.5 in 0.001 in 60 F

Well_1 60 F

Well_2 60 F

Well_3 60 F

1.995 in 0.9 STB/D/psia 540 psia 93.05 F

1.995 in 0.9 STB/D/psia 600 psia 109.4 F

1.995 in 0.9 STB/D/psia 660 psia 113.73 F

2636.72 ft 3100 ft Tabel 3. Data Sumur Injeksi Stirring Tank

3222.66 ft

Water Tank

1500 m3 1500 m3 19.5 m 19.5 m 10 m 10 m 1 1 Tabel 4. Data Storage Tank

Surfactant Storage Tank 8 m3 8m 1.13 m 1

Data Dosing Pump Discharge pressure 14.7 psia Flow rate 2.3 bbl/day Power 12V from 220/240V Tabel 5. Data dosing pump Data Q = 1900 STB/D Q = 2520 STB/D Q = 2520 STB/D Well_1 (540 psia) 4.80 hp 10.17 hp Well_2 (600 psia) 5.87 hp 11.80 hp 28.27 hp Well_3 (660 psia) 5.81 hp 11.71 hp 28.02 hp Centralized 16.48 hp 33.68 hp 56.29 hp Tabel 6. Data Sensitivitas laju alir injeksi dan jumlah sumur

19