Makalah Seminar Kerja Praktek PERKIRAAN KEBUTUHAN DAYA MENGGUNAKAN PENDEKATAN JUMLAH FLUIDA DAN PENAMBAHAN FASILITAS PADA HEAVY OIL OPERATION UNIT Arie Sukma Setya Putra, Abdul Syakur ST, MT. Mahasiswa dan Dosen Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Soedharto, Tembalang, Semarang Email :
[email protected] Abstrak Teknologi dan ilmu pengetahuan terus berkembang pesat hingga saat ini. Seiring dengan perkembangan tersebut, keberadaan minyak bumi sebagai sumber energi utama belum tergantikan. Sementara, kebutuhan akan minyak bumi akan terus meningkat di saat ketersediaannya yang semakin terbatas. Pada sistem produksi di PT. Chevron Pacific Indonesia, kebutuhan daya sangat diperhitungkan karena peranannya yang sangat fundamental terhadap keberlangsungan siklus produksi. Dalam rangka pelaksanaan Energy Management yang baik, diperlukan perkiraan kebutuhan daya yang akurat sehingga proses produksi dapat berlangsung secara tepat, efektif dan efisien. Selain itu juga, kebutuhan daya yang akurat juga sangat diperlukan agar kebutuhan daya dari Heavy Oil Operation Unit selaku departemen yang menaungi proses produksi dapat tercukupi sesuai kebutuhannya oleh Departemen Power, Generation, and Transmission (PG&T) selaku penyedia daya bagi fasilitas di PT. Chevron Pacific Indonesia. Laporan kerja praktek ini berisi tentang perkiraan kebutuhan daya dengan menggunakan pendekatan jumlah fluida dan penambahan fasilitas, karena dua aspek ini adalah aspek yang menjadi basis pelaksanaan sistem produksi minyak mentah di Heavy Oil. Dua aspek ini memiliki pengaruhnya masing-masing terhadap kebutuhan daya pada proses produksi. Pada laporan ini juga akan dijabarkan mengenai karakteristik dari metode masingmasing, langkah-langkah yang diperlukan, serta hasil dari pelaksanaan metode perkiraan daya tersebut. Diharapkan hasil dari perkiraan daya ini dapat digunakan sebagai pembanding metode perkiraan kebutuhan daya yang sudah ada. Kata kunci : Energy Management, Heavy Oil, perkiraan kebutuhan daya
I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang PT. Chevron Pacific Indonesia adalah perusahaan minyak yang memberikan sumbangan minyak terbesar di Indonesia yang produksi minyak per harinya bisa mencapai 340.000 barrel per hari. Untuk memenuhi produksi yang sangat banyak tersebut, diperlukan konsumsi daya yang sangat besar untuk dapat menyuplai segala kebutuhan fasilitas yang ada di Heavy Oil Operation Unit, antara lain Producer, Automatic Well Test (AWT), Manual Well Test (MWT), Casing Vapor Collection (CVC), Central Gathering Station (CGS), dan Steam Station (SS). Banyak faktor yang mempengaruhi kebutuhan daya pada Heavy Oil Operation Unit, antara lain jumlah fluida, jumlah fasilitas yang menggunakan daya listrik, jumlah fasilitas yang beroperasi, penambahan atau pengurangan fasilitas, dll. Karena faktor-faktor tersebut sangat berpengaruh, maka dibutuhkan Energy Makalah Kerja Praktek PT. Chevron Pacific Indonesia
Management yang baik demi mendapatkan perkiraan kebutuhan daya yang efisien untuk masa yang akan datang. 1.2 Tujuan Tujuan penulisan laporan kerja praktek ini adalah untuk memprediksi kebutuhan daya di Heavy Oil Operation Unit untuk beberapa tahun ke depan, sehingga diharapkan terjadi keselarasan antara jumlah daya yang disuplai oleh pembangkit (COGEN) dengan jumlah daya yang dibutuhkan untuk proses produksi di Heavy Oil Operation Unit. 1.3 Batasan Masalah Batasan masalah yang akan dibahas di dalam Laporan Kerja Praktek ini adalah memprediksi seberapa besar perkiraan kebutuhan daya pada sistem produksi di Heavy Oil Operation Unit, Duri, Riau dalam periode bulan Januari 2009 hingga Agustus 2021.
1
Metode perkiraan daya yang akan dibahas hanya 2 (dua) metode, yakni pendekatan jumlah fluida dan pendekatan penambahan fasilitas. II. DASAR TEORI Proses produksi pada PT. Chevron Pacific Indonesia, Duri adalah proses pengolahan minyak mentah dari sumur produksi menjadi minyak dengan standar yang telah ditentukan yaitu kadar air kurang dari 1%. Untuk mencapai standar itu banyak tahapan proses yang harus dilewati di mana proses yang ada di station-station produksi saling berhubungan satu sama lain demi mencapai proses yang efisien, efektif, dan ramah lingkungan. 2.1 Heat Management Heat Management adalah pengaturan jumlah panas yang akan dialirkan ke dalam reservoir untuk mengoptimalisasi panas yang dibutuhkan oleh proses produksi. Konsep dari Heat Management adalah 3R (Right Steam, Right Place, Right Time), artinya penggunaan uap yang diinjeksikan ke dalam reservoir secara tepat waktu, tepat lokasi, dan tepat sasaran.
Gambar 2.1 Diagram Dasar Heat Management
2.2 Fasilitas Produksi Heavy Oil 2.2.1 Well Test Station Well Test Station merupakan station antara sumur produksi dengan CGS di mana pengetesan sumur produksi dilakukan. Tujuan dari pengetesan ini untuk mengevaluasi kuantitas Makalah Kerja Praktek PT. Chevron Pacific Indonesia
fluida dan performance dari sumur secara berkelanjutan sejak sumur berproduksi. Selain itu, Well Test juga berfungsi untuk mengecek produksi individual tiap sumur, sehingga semua fasilitas lain seperti CVC, CGS, dll dapat mengetahui sebab saat terjadinya penurunan produksi. Ada 2 macam pengetesan sumur yang dilakukan di Duri, yaitu Manual Well Test dan Automatic Well Test. 2.2.2 Casing Vapor Collection (CVC) CVC merupakan suatu unit produksi yang umumnya terletak di test station yang berfungsi mengumpulkan fluida yang tersalurkan melalui casing line sumur produksi dengan jalur pipa sendiri. Di mana dalam CVC ini dilakukan proses pemisahan antara uap cairan gas dan pasir. Semua fluida yang terproduksi dari casing line dialirkan ke dalam Casing Vapor Collection Separator untuk diproses. 2.2.3 Central Gathering Station (CGS) CGS adalah stasiun pengumpul fluida dari sumur produksi yang akan bergabung untuk dipisahkan minyak dan airnya. Fluida yang diproduksi dari sumur melalui pipa produksi dan pipa CVC akan bergabung menuju ke CGS (Central Gathering Station). Di CGS fluida tersebut akan di proses sebelum disalurkan ke Dumai untuk dijual. Proses-proses yang terjadi di CGS meliputi : 1. Pengolahan minyak (Oil Treatment Process/OTP). 2. Pengolahan Air (Water Treatment Process/WTP). 3. Slop Oil Plant dan Foul Fluid Production. 4. Condensate Treatment Facilities. 5. Sand Removal Facility (SRF). 2.2.4 Steam Station Metode peningkatan produksi minyak yang dilakukan di lapangan Duri menggunakan penginjeksian uap (steam flooding). Steam flooding adalah suatu metode untuk mengurangi viskositas minyak berat. Panas dari injeksi uap mengurangi viskositas minyak saat uap mendorong minyak dari sumur injektor ke sumur produksi. Steam flooding adalah suatu metode peningkatan perolehan (tertiary recovery).
2
Untuk memenuhi kebutuhan akan uap panas (steam) ini, diperlukan suatu sistem pembangkit uap (steam generator). Steam generator menghasilkan uap panas yang dibutuhkan untuk proses produksi. Uap panas yang dihasilkan akan diinjeksikan ke dalam sumur injeksi (well injector).
motor sudah mencapai n1, kita kurangi arus masukan motor sampai nilai TM = TL. Torsi resultan akan bernilai nol sehingga kecepatan putar motor di titik n1 tidak akan bertambah ataupun berkurang lagi.
2.3 Prinsip Kerja Motor Listrik Seringkali kita temukan motor-motor listrik digunakan untuk menggerakkan beban mekanis, seperti generator, pompa, dll. Pada sistem seperti ini, ada 3 faktor penting yang perlu dipertimbangkan: torsi yang dihasilkan oleh motor, torsi yang dibutuhkan oleh beban, dan kecepatan putar.
Gambar 2.3 Motor Berputar Searah Jarum Jam TM = TL
Maka, dapat disimpulkan bahwa beban berpengaruh terhadap arus masukan motor. Semakin besar bebannya maka torsi TL yang dihasilkan beban tersebut juga semakin besar, sehingga torsi TM yang dibutuhkan untuk bisa memutar shaft juga semakin besar. Untuk menghasilkan torsi motor TM yang besar maka diperlukan arus masukan I yang besar pula. Gambar 2.2 Motor Listrik Dikopel dengan Beban Mekanis
Misal, kita memiliki sebuah motor listrik yang dikopel ke beban dengan menggunakan shaft (sabuk). Beban tersebut selalu menghasilkan torsi TL yang konstan, dan arahnya selalu berlawanan arah jarum jam. Di sisi lain, motor menghasilkan torsi TM yang searah dengan jarum jam, dan nilainya dapat divariasi dengan menambah atau mengurangi arus masukan I. Saat motor ini tidak bekerja, maka TM = TL. Karena nilai torsinya sama dan saling mengurangi, maka torsi resultan yang bekerja di shaft adalah nol, sehingga motor tidak berputar. Misal kita menginginkan motor berputar searah jarum jam dengan kecepatan n1. Untuk itu, kita harus menambah arus masukan motor supaya motor menghasilkan torsi TM yang nilainya melebihi TL. Torsi resultan pada shaft akan searah jarum jam sehingga memutar motor searah jarum jam. Kecepatan motor akan terus bertambah seiring dengan waktu. Saat kecepatan Makalah Kerja Praktek PT. Chevron Pacific Indonesia
III. PERKIRAAN KEBUTUHAN DAYA PADA HEAVY OIL OPERATION UNIT 3.1 Penggunaan Daya pada Heavy Oil Operation Unit Saat Ini. Berdasarkan data penggunaan daya aktual di Heavy Oil pada periode bulan Januari 2009 Agustus 2013, didapatkan nilainya rata-rata konsumsi daya per bulannya sangat fluktuatif. Hal ini terjadi karena konsumsi daya pada bagian produksi di Duri Field maupun Kulin juga naik turun. Adapun penyebab naik turunnya kebutuhan daya ini antara lain karena adanya sumur yang dimatikan karena sudah tidak memproduksi lagi, ataupun penambahan fasilitas tiap tahunnya sebagai pelaksanaan dari Well Program di Operating Engineering. Berdasarkan data produksi di Duri Field dan Kulin, dapat disajikan grafik konsumsi daya di Heavy Oil pada setiap bulannya, yakni:
3
kebutuhan daya untuk beberapa tahun ke depan dengan melihat aspek fluida berdasarkan data forecast fluida. Faktor yang digunakan adalah 0,0571. Sehingga, untuk menentukan perkiraan daya atau daya forecast berdasarkan fluida dapat digunakan rumus sebagai berikut:
Dimana, Pforecast = Daya perkiraan (KW)
Gambar 3.1 Grafik Kebutuhan Daya Aktual (KW) periode Januari 2009 – Agustus 2013
3.2 Forecast Kebutuhan Daya pada Heavy Oil Operation Unit. 3.2.1 Forecast Kebutuhan Daya Berdasarkan Fluida Forecast kebutuhan daya berdasarkan fluida didapat dengan melihat aspek fluida. Aspek fluida disini sangat penting karena aspek inilah sangat menentukan jumlah kebutuhan daya untuk beberapa tahun ke depan. Pada forecast ini, data fluida dari tahun 2009 digunakan sebagai base data. Berikut ini adalah langkat-langkah menentukan perkiraan kebutuhan daya berdasarkan fluida, yakni: a. Menentukan nilai daya aktual. Daya aktual didapat dari membagi jumlah energi listrik total Heavy Oil per bulan dengan jumlah jam di tiap bulannya, berdasarkan rumus:
Dimana, Pactual = Daya aktual (KW) Sehingga diperoleh nilai daya aktual tiap bulannya dalam satuan KW. b.
Menentukan nilai daya forecast. Daya forecast diperoleh dengan memperhitungkan faktor Fluid/MW yang didapatkan berdasarkan perhitungan data historikal 4 tahun terakhir. Faktor Fluid/MW adalah faktor yang digunakan untuk menentukan seberapa besar perkiraan
Makalah Kerja Praktek PT. Chevron Pacific Indonesia
Dengan menggunakan langkah-langkah diatas, kita dapatkan data daya aktual (KW) dan daya forecast (KW) berdasarkan jumlah fluida. Apabila disajikan dalam grafik, maka didapat hasil sebagai berikut:
Gambar 3.2 Grafik Perbandingan Daya Aktual, Daya Forecast dan Fluida hingga Bulan Agustus 2021
3.2.2 Forecast Kebutuhan Daya Berdasarkan Penambahan Fasilitas Pada forecast berdasarkan penambahan fasilitas, konsumsi daya di masa depan dihitung berdasarkan jumlah mesin-mesin listrik yang beroperasi dan menjumlahkannya menjadi daya total. Berikut tahapan dari proses forecast ini : a. Pengambilan Base Data Base data merupakan data acuan dimana data ini dijadikan titik permulaan dari analisa daya di masa mendatang. Base data digunakan data Heavy Oil Field Facility List dari Production and Meaesurement Facility, Operating Engineering, Maintainance & Facility, Heavy Oil, PT. Chevron Pacific Indonesia pada tahun 2009.
4
Tabel 4.10 Base Data Bulan
Daya SS (KW)
Daya CGS (KW)
Daya AWT & MWT (KW)
Jan-09
17,053
18,992
3,118
Daya Injector
Daya Producer (KW)
P total (KW)
-
70,482
129,59
Dari tabel di atas terlihat bahwa konsumsi daya pada Injector adalah nol. Hal ini dikarenakan pada Injector, energi yang digunakan dalam proses injeksi uap ke tanah adalah dengan energi uap tanpa menggunakan peralatan yang mengkonsumsi daya listrik. b. Kebutuhan daya Steam Station, CGS, AWT&MWT, CVC Untuk Steam Station, CGS, CVC, Injector daya dalam Kilo Watt (KW) akan bernilai sama dengan base data karena pada unit-unit tersebut relatif tidak banyak terjadi penambahan fasiitas. Hal ini terjadi karena jumlah fluida yang diproses dalam unit-unit tersebut relatif sama atau bahkan cenderung berkurang karena adanya proyek konsolidasi. Berikut adalah beberapa proyek konsolidasi yang berdampak berkurangnya besar konsumsi daya dalam unit tersebut. Tabel 4.11 Proyek Konsolidasi Heavy Oil No.
Deskripsi
1
Konsolidasi CSS 4C dan 5A
2 3 4 5
Konsolidasi CSS-5B Konsolidasi CSS-5C Konsolidasi CGS 4 Konsolidasi CGS1
Informasi Detil Mematikan 1 Station di CSS 4C danCSS 5A Mematikan CSS 5 B Mematikan CSS 5 C Mematikan CGS4 Mematikan CGS 1
Waktu Pelaksanaan
Daya yang Hilang
Januari 2011
2625 KW
Desember 2012
1446 KW
Juni 2013
1160 KW
Mei 2014
1258 KW
Juni 2018
3925 KW
Meskipun tidak berdampak besar pada total konsumsi daya, namun proyek-proyek tersebut secara akumulatif akan menurunkan daya Heavy Oil. c. Kebutuhan daya Producer Unit Makalah Kerja Praktek PT. Chevron Pacific Indonesia
Berbeda dengan yang lain, pada producer unit digunakan sebagai variabel kontrol dalam forecast ini. Berdasarkan base data, producer mengkonsumsi 47% daya total Heavy Oil. Pada producer unit, mesin listrik paling vital digunakan adalah motor listrik sebagai penggerak pompa angguk. Ada dua jenis motor listrik yang paling banyak digunakan, yaitu 3 phase induction motor 20 HP dan 30 HP. Dalam keseluruhan Heavy Oil dapat kita asumsikan bahwa 50% pompa angguk Heavy Oil menggunakan motor 20 HP dan 50% yang lain adalah 30%. Maka, kita dapatkan nilai daya total untuk producer dengan rumus:
Atau Dimana, P = Daya pada producer unit (KW) n = jumlah sumur dalam satu bulan Untuk mengimbangi hasil produksi, jumlah sumur dari tahun ke tahun akan bertambah seiring dengan proyek yang direncanakan. Hal ini mengakibatkan daya pada Producer unit akan relatif bertambah berdasarkan mesin listrik yang dioperasikan. d. Penentuan faktor pengali Faktor pengali merupakan model yang digunakan untuk menyeimbangkan antara total bruto yang nilainya terlalu besar dengan data actual sehingga didapatkan nilai yang lebih rasional. Faktor pengali ini juga mendefinisikan sebagai faktor-faktor luar yang tidak dapat diperhitungkan dalam forecast agar didapat nilai yang lebih nyata. Penentuan faktor pengali didapatkan dengan membandingkan antara daya aktual (Januari 2013 – Agustus 2013) dengan daya bruto Heavy Oil (Januari 2013 – Agustus 2013). Selanjutnya faktor pengali didapatkan dari rata-rata selama januari 2013 sampai Agustus 2013. Daya bruto Heavy Oil didapatkan dari penjumlahan konsumsi daya dari unit Producer, AWT&MWT, CVC, CGS dan SS sesuai persamaan :
5
Dan data aktual adalah data konsumsi listrik sampai Agustus 2013 dari PG&T sebagai department yang mengatur besarnya supply ke seluruh unit PT. CPI e. Penentuan Power Forecast Ini merupakan tahap akhir dari forecast dimana power forecast didapatkan dari perkalian faktor pengali dengan total bruto Heavy Oil. Faktor pengali yang nilainya tetap akan dijadikan acuan hingga 2021 dengan besaran yang selalu berubah adalah daya bruto. Dengan menggunakan langkah-langkah diatas, kita mendapatkan hasil forecast berupa grafik perkiraan kebutuhan daya berdasarkan penambahan fasilitas pada periode Januari 2009 - Agustus 2021 sebagai berikut:
Gambar 3.3 Grafik Perbandingan Daya Aktual dan Daya Forecast berdasarkan Penambahan Fasilitas hingga Bulan Agustus 2021
3.3 Perbandiangan Kedua Metode Forecast 3.3.1 Forecast berdasarkan Fluida. a. Kelebihan. Relevan dengan teori kerja motor. Menggunakan faktor rasio berdasarkan
aspek bisnis dan pembagian daya.
Lebih sederhana dalam pembuatan forecast. b. Kekurangan. Tidak memperhitungkan minimum current draw dari motor. Makalah Kerja Praktek PT. Chevron Pacific Indonesia
Forecast daya hanya berdasarkan forecast fluida. Faktor rasio tidak fleksibel.
3.3.2 Forecast berdasarkan Penambahan Fasilitas. a. Kelebihan. Data disajikan lebih detil. Forecast mudah disesuaikan dengan kebutuhan. Disajikan dalam per unit Heavy Oil Operation. b. Kekurangan. Tidak semua motor bekerja pada nilai ratingnya. Membutuhkan data yang akurat. Tidak memperhitungkan fluida sebagai fungsi beban. IV. PENUTUP 4.1 Kesimpulan 1. Manajemen energi adalah proses perencanaan serta operasi dari unit produksi yang mengkonsumsi energi dengan tujuan untuk konservasi sumber daya perlindungan iklim dan penghematan biaya produksi. 2. Forecast kebutuhan daya pada Heavy Oil Operation PT. Chevron Pacific Indonesia adalah salah satu bentuk manajemen energi dimana koordinasi energi listrik dapat disinergikan antara Power Demand dengan Power Supply. 3. Forecast kebutuhan daya Heavy Oil Operation dapat dilakukan dengan dua metode, yaitu Forecast berdasarkan Fluida dan Forecast berdasarkan Penambahan Fasilitas. 4. Forecast daya berdasarkan fluida merupakan metode forecast dengan menitikberatkan pada ketergantungan jumlah daya pada besar fluida dan juga memasukkan faktor Fluid/MW. 5. Pada forecast berdasarkan fluida, kebutuhan daya di masa depan adalah identik dengan besar fluida pada masa itu juga dan akan cenderung turun dari 2014 hingga 2021. 6. Forecast berdasarkan Penambahan Fasilitas adalah forecast yang menitikberatkan pada perhitungan daya dari tiap komponen listrik
6
yang ada dan dihitung berdasarkan nilai rating motornya. 7. Pada Forecast berdasarkan Penambahan Fasilitas, kebutuhan daya di masa yang akan datang adalah cenderung naik pada setiap tahunnya seiring dengan penambahan sumur pada Producer Unit. 4.2 Saran 1. Waktu satu bulan merupakan waktu yang sangat singkat untuk membuat sebuah program Integrated Production Sistem Optimization (IPSO) dalam bentuk forecast kebutuhan daya Heavy Oil Operation sehingga akan lebih maksimal bila waktu diperpanjang sesuai yang dibutuhkan. 2. Karena perhitungan sangat bergantung pada data masukan, maka data diharapkan lebih update dan akurat sehingga dapat terbentuk forecast yang lebih presisi. DAFTAR PUSTAKA [1] Karrasik, J. Igor and Roy Carter. 1960. Centrifugal Pumps, Selection, Operation, and Maintenance. New York : McGraw-Hill. [2] Mustaqim, Hanif. 2012. Condition Monitoring Turbin Gas di Central Gas Turbin – Power Generation & Trannsmission Duri. Duri : PT CPI [3] Ngawir, Wendy. 2011. Critical Surface Facility Monitoring“Test Station 6 Ne” Di Pt. Chevron Pacific Indonesia. Duri : PT. CPI [4] Team O&TC-Human Resources. 2004. Dasar-dasar Keselamatan & Operasi. Duri : PT. Caltex Pacific Indonesia. [5] Wildi, Theodore. 2002. Electrical Machines, Drives, and Power Systes. Ohio : Prentice Hall. [6] http://www.chevron.com/ [7] http://www.yaskawa.com/site/Home. nsf/home/home.html
Makalah Kerja Praktek PT. Chevron Pacific Indonesia
BIODATA Arie Sukma Setya Putra 21060110130078 Dilahirkan di Surabaya, Jawa Timur pada tanggal 3 Januari 1993. Riwayat pendidikan: SD Negeri Kelapa Dua Wetan 02 Pagi Jakarta Timur, SMP Negeri 2 Semarang, SMA Negeri 3 Semarang. Pada tahun 2010, penulis melanjutkan studi di Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Semarang, Konsentrasi Ketenagaan dan sampai saat ini masih menempuh pendidikan Strata-1 (S-1). Mengetahui, Dosen Pembimbing
Abdul Syakur, ST. MT. NIP. 197204221999031004
7
