PENGOLAHAN TRANSPORTASI MIGAS

Presentasi berjudul: "PENGOLAHAN TRANSPORTASI MIGAS"— Transcript presentasi:

1 PENGOLAHAN TRANSPORTASI MIGAS

2 ALIRAN FLUIDA Well Head Main Line Gas, Oil, And Water
Gathering Station Reservoir Shipping

3

4

5 Pada radial gathering system, semua flow line menuju ke header dan langsung berhubungan dengan fasilitas pemisah axial gathering system, beberapa kelompok sumur mempunyai satu header yang kemudian dari tiap‑tiap header akan dialirkan ke pemisah‑pemisah trunk line (jenis flow line yang mempunyai diameter relatif lebih besar dari flow line biasa, yang berfungsi untuk menyatukan aliran dengan volume besar).

6 1. Fluida yang dialirkan, seperti minyak, gas atau uap.
2. Material pipa stell pipe, non metalic, plastic, wood. 3. Tekanan kerja, pipa bertekanan tinggi, sedang, rendah.

7

8 Manifold Merupakan akhir / pertemuan flowline yang berasal dari beberapa sumur yang terdiri dari rangkaian susunan katup yang berfungsi untuk : 1. aliran fluida produksi dari tiap sumur yang ada (satu manifold mampu menampung hingga 20 sumur) 2. Mengisolasi suatu bagian dari sistem jaringan flowline guna melakukan perawatan atau perbaikan. 3. Memisahkan setiap sistem tanki penampung dengan mainlines (jaringan utama). 4. Mengarahkan / membelokkan aliran fluida produksi dari setiap sumur ke test‑line atau ke mainheader. 5. Mencegah terjadinya tekanan dari separator ke sumur

9

10 Pemisahannya dapat dilakukan dengan :
a. Prinsip penurunan tekanan. b. Gravity setlink c. Turbulensi aliran atau perubahan arah aliran d. Pemecahan atau tumbukan fluida

11 Klasifikasi Separator
Menurut tekanan a.  High Pressure (HP) Separator  psi b.  Medium Pressure (MP) Separator  psi c.   Low Pressure (LP) Separator  psi Berdasarkan hasil pemisahan a.       Separator dua fasa : memisahkan fluida formasi menjadi fasa cair dan fasa gas b.      Separator tiga fasa : memisahkan fluida formasi menjadi fasa minyak, air dan gas Berdasarkan bentuk Separator Vertikal Separator Horizontal Separator Spherical

12 Separator berdasarkan fungsinya
 1. Gas scrubber Jenis ini dirancang untuk memisahkan butir cairan yang masih terikut gas hasil pemisahan tingkat pertama, karenanya alat ini ditempatkan setelah separator, atau sebelum dehydrator untuk mencegah masuknya cairan kedalam alat tersebut. 2. Knock‑out Jenis ini dapat dibedakan menjadi dua free water knock‑out (FWK0) yang digunakan untuk memisahkan air bebas dari hidrokarbon cair total liquid knock‑out (TLKO) yang digunakan untuk memisahkan cairan dari aliran gas bertekanan tinggi ( > 125 psi )

13 3. Expansion vessel Alat ini digunakan untuk proses pengembangan pada pemisahan bertemperatur rendah yang dirancang untuk menampung gas hidrat yang terbentuk pada proses pendinginan dan mempunyai tekanan kerja antara 100 ‑1300 psi. 4. Chemical electric Merupakan jenis separator tingkat lanjut untuk memisahkan air dari cairan hasil separasi tingkat sebelumnya yang dilakukan secara electris (menggunakan prisip anoda katoda) dan umumnya untuk memudahkan pemisahan

14

15

16

17

18

19

20 Gathering Station

21 Flash separation terjadi bila tekanan pada sistem diturunkan dengan cairan dan gas tetap dalam kontak, hal mana gas tidak dipisahkan dari kontaknya dengan cairan saat penurunan tekanan yang membiarkan gas keluar dari solusinya. Proses ini menghasilkan banyak gas dan cairan sedikit. Differential separation terjadi bila gas dipisahkan dari kontaknya dari cairan pada penurunan tekanan dan membiarkan gas keluar dari solusinya. Proses ini menghasilkan banyak cairan dan sedikit gas

22 Liquid Collection Section Vertical Separator Schematic
Gas dari bagian pemisahan utama mengalir ke arah atas, sedangkan cairan jatuh ke bagian penampungan cairan. Suatu penghalang yang berbentuk kerucut disediakan untuk memisahkan bagian penampungan cairan dan bagian pemisahan utama. Tujuannya untuk menjamin permukaan cairan yang tidak terganggu sehingga pengaturan tingkat cairan dapat dilakukan dengan baik dan gas terlarut dapat lepas. Droplet cairan yang lebih kecil yang tetap terbawa oleh aliran gas, dibuang di penghalang sentrifugal di dekat bagian atas separator. Mist extractor pada outlet gas membuang droplet cairan yang tertahan pada gas dalam range ukuran mikron. Inlet Pressure Control Valve Mist Extractor Liquid Collection Section Vertical Separator Schematic

23

24 Mist extractor pada outlet gas membuang droplet cairan yang terbawa gas dalam ukuran berkisar 5 – 100 mikron. Sedangkan yang terendapkan berukuran sekitar 500 micron.

25 Kelebihan Separator Vertikal:
Separator vertikal sering digunakan untuk sumur-sumur dengan perbandingan gas-minyak (GOR) rendah sampai menengah dan sumur-sumur dimana diperkirakan terjadi slug cairan dalam jumlah besar. Separator vertikal dapat menangani pasir dalam jumlah yang lebih besar.

26 3. Bagian bawah dari kerucut dapat disesuaikan untuk menangani produksi pasir.
Kecenderungan cairan untuk menguap diminimalisasi, karena hanya tersedia luas permukaan yang sedikit bagi cairan untuk menguap. Tidak banyak menyita tempat, sangat menguntungkan untuk platform offshore dimana luas area sangat terbatas.

27 Kelemahan: Separator vertikal lebih mahal pembuatannya, dan juga lebih mahal biaya pengiriman ke lokasi. Separator vertikal untuk kapasitas yang sama, biasanya memiliki ukuran yang lebih besar dari separator horisontal. Hal ini disebabkan aliran gas ke arah atas pada separator vertikal bertentangan dengan arah jatuhnya droplet cairan.

28 HORIZONTAL SEPARATOR

29

30 Separator Horizontal Pada separator horisontal aliran dari sumur masuk melalui inlet, menabrak penghalang bersudut, kemudian kerangka separator, yang menghasilkan pemisahan utama yang efisien seperti halnya pada separator vertikal. Penghalang-penghalang ini bertindak sebagai tempat untuk melepaskan gas terlarut. Gas mengalir secara horisontal dalam separator horisontal. Pada separator horizontal, fluid mengalir secara horizontal dan bersamaan waktunya bersinggungan pada permukaan cairan. Beberapa separator mempunyai pelat-pelat penyekat(baffle plates) horisontal yang tersusun berdekatan dengan jarak yang sama pada hampir sepanjang bejana yang tersusun dengan kemiringan sekitar 45° terhadap bidang horisontal Mist extractor biasanya dipasang di dekat outlet gas.

31 Untuk jenis double tube, tube di atas berfungsi sebagai separator, sedangkan tube yang di bawah hanya berfungsi sebagai tempat akumulasi cairan. Separator jenis double type mirip dengan single type, tetapi memiliki kapasitas cairan yang lebih besar. Cairan yang dihasilkan dari pemisahan utama di dekat inlet, secepatnya dibuang ke tube bawah. Gas basah yang mengalir melalui penghalang pada tube atas memiliki kecepatan yang tinggi. Cairan tambahan yang dihasilkan dibuang ke bagian bawah melalui saluran cairan yang disediakan sepanjang separator.

32 Kelebihan Separator horisontal memiliki luas batas antar muka gas-cairan yang lebih besar, sehingga memperbolehkan kecepatan gas yang lebih tinggi. Separator horisontal dapat menangani gas dalam jumlah yang besar secara ekonomis dan efisien. Separator horisontal lebih murah untuk dibuat dan dikirim ke lokasi dibandingkan separator vertikal. Separator horisontal lebih mudah dan lebih murah untuk dipasang dan diperbaiki.

33 Untuk kapasitas yang sama, separator horisontal berukuran lebih kecil dan lebih murah daripada separator vertikal. Separator horisontal hampir selalu digunakan pada sumur-sumur dengan GOR tinggi, aliran sumur yang berbuih, dan pemisahan cairan-cairan.

34 Kekurangan : Separator horisontal lebih sulit dibersihkan, sehingga tidak dianjurkan untuk digunakan pada sumur yang memproduksi banyak pasir. Kebutuhan ruangan separator horisontal dapat dikurangi dengan menumpuk beberapa separator horisontal pada pemisahan bertingkat.

35 Separator Spherical Separator spherikal didesain untuk mengoptimalkan penggunaan semua metode pemisahan gas dan cairan seperti pengendapan gravitasi, penurunan kecepatan, gaya sentrifugal dan kontak permukaan. Aliran inlet dialihkan, sehingga aliran sumur menyebar mengelilingi dinding separator. Cairan dipisahkan menjadi dua aliran yang bergabung kembali setelah melewati setengah dari dinding separator, kemudian jatuh ke bagian penampungan cairan.

36 Droplet cairan dari gas hampir seluruhnya dibuang dengan penurunan kecepatan terhadap gas di dalam separator. Mist extractor digunakan untuk pembuangan terakhir droplet cairan yang lebih kecil.

37 Kelebihan : Separator spherikal murah, lebih murah dari separator vertikal maupun horisontal. Separator vertikal berukuran kecil, dan memberikan fasilitas pembersihan sumur dan pengeringan dari bawah yang lebih baik dari separator vertikal. Separator spherikal dapat digunakan untuk aliran sumur dengan GOR rendah sampai menengah.

38 Kelemahan Separator Spherical:
Pengaturan tingkat cairan sangat penting bagi efisiensi separator spherical. Separator spherical memiliki ruangan untuk buih dan bagian pengendapan cairan yang terbatas. Karena keterbatasan ruang dalam, separator spherical sulit digunakan untuk pemisahan tiga fasa (gas-minyak-air).

39 Desain Separator Kapasitas Gas
Kapasitas gas pada separator minyak-gas telah dihitung selama beberapa tahun dengan menggunakan persamaan empirik yang diusulkan oleh Souders-Brown: dimana : vg = kecepatan gas yang diperbolehkan pada kondisi operasi, ft/s l = densitas cairan pada kondisi operasi, lbm/ft3 g = densitas gas pada kondisi operasi, lbm/ft3 K = koefisien pemisahan Souders-Brown

40 Koefisien pemisahan ditentukan sebagai berikut :
Jenis Separator Range Nilai K Nilai K yang sering digunakan Vertikal 0,06 – 0,35 0,117 tanpa mist extractor 0,167 dengan mist extractor Horisontal dan Spherical 0,40 – 0,50 0,382 dengan mist extractor 0,35 dengan mist extracctor Menurut Sivalls, nilai koefisien pemisahan, K, yaitu sbb : Kondisi Separator Nilai K Wire mesh dengan mist eliminator 0,35 Bubble cap trayed columns 0,16 untuk spasi 24” Valve tray columns 0,18 untuk spasi 24”

41

42 Kapasitas gas pada kondisi operasi, qg, dalam ft3/s
ditentukan sebagai berikut : dimana : A = luas permukaan separator, ft2 D = diameter dalam separator, ft qgsc = kapasitas gas pada kondisi standar, MMscfd p = tekanan operasi, psia T = temperatur operasi, oF Z = faktor kompressibilitas gas pada kondisi operasi

43 dimana : Am = luas daerah yang diperlukan oleh mist extractor vm = kecepatan gas K = 0,35

44 W = kapasitas cairan, bbl/day Vl = volume pengendapan cairan, bbl
Kapasitas cairan suatu separator tergantung pada volume separator yang tersedia untuk cairan, dan retention time cairan dalam separator. dimana : W = kapasitas cairan, bbl/day Vl = volume pengendapan cairan, bbl t = retention time, menit Keterangan : angka 1440 merupakan faktor konversi untuk merubah satuan bbl/day menjadi bbl/menit. VL W Gas

45 Volume pengendapan cairan, VL, dapat dihitung sebagai
berikut :

46 Untuk pemisahan yang baik, dibutuhkan retention time yang cukup.
Jenis pemisahan Retention Time Pemisahan minyak-gas 1 menit Pemisahan minyak-gas-water pada tekanan tinggi 2 – 5 menit Pemisahan minyak-gas-water pada tekanan rendah 5 – 10 menit, pada T > 100oF 10 – 15 menit, pada 90oF 15 – 20 menit, pada 80oF 20 – 25 menit, pada 70oF 25 – 30 menit, pada 60oF

47 Pertimbangan Desain Separator
Rasio panjang terhadap diameter (L/D) untuk separator horisontal dan vertikal harus berada pada range 3 – 8. Untuk separator vertikal, batas permukaan antara gas dan cairan harus sekurang-kurangnya berada 2 ft dari dasar dan 4 ft dari atas separator. Hal ini berarti untuk separator vertikal, tinggi (panjang) minimum adalah 6 ft. Untuk separator horisontal, batas permukaan antara gas dan cairan dapat diatur untuk memperoleh kapasitas gas atau cairan yang dibutuhkan. Batas permukaan antara gas dan cairan minimal berada 10 in dari bawah dan 16 in dari atas separator. Hal ini berarti separator horisontal memiliki diameter minimum 26 in. L = (4/3) Lss atau L = Lss + D

48 Separator vertikal dengan panjang kurang dari 6 ft dan separator horisontal dengan diameter kurang dari 26 in juga tersedia dan telah digunakan dengan berhasil. Volume separator yang ditempati gas, VG, ditentukan sebagai berikut : dimana : V = Volume total separator VG = qg.t = W (GLR) t hG = VG / (3.14 D2/4)

49 Contoh Soal Diketahui : Tekanan = 1000 psia Laju alir gas = 7 MMscfd
LGR = 40 bbl/MMscf Tentukan ukuran separator yang diperlukan ? Separator vertikal Separator Horisontal Separator Spherikal Asumsikan densitas cairan (minyak+air) sebesar 52 lbm/ft3, gas ideal dengan SG = 0,8. Temperatur operasi 110oF, retention time = 3 menit dan kondisi cairan ½ penuh.

50 Solusi Densitas Gas Ukuran diameter separator (D) dari persamaan gas

51 Volume pengendapan cairan
Ukuran untuk masing-masing jenis separator 1. Separator vertikal dengan mist extractor (K = 0,167) ( Tinggi kolom cair ) Karena h < 2 ft maka digunakan tinggi minimum separator yaitu 6 ft.  Separator vertikal yang dibutuhkan berukuran 20 in x 6 ft

52 2. Separator horisontal dengan mist extractor (K = 0,382)
Karena D < 26 in maka digunakan diameter minimum Separator 26 in = 2,17 ft Karena L/D < 3 maka digunakan L/D minimum yaitu 3  Separator horisontal yang dibutuhkan berukuran 26 in x 6,5 ft

53 3. Separator spherikal dengan mist extractor (K = 0,25)
Ambil nilai D yang paling besar. Jadi Separator spherikal yang dibutuhkan berdiameter 2,27 ft = 27 in.

54 Vertical Separator vertical 2 fase (2 Phase Vertical Separator) sering digunakan untuk aliran fluid yang rasio gas terhadap cairannya (gas oil ratio atau GOR) rendah sampai sedang dan yang diperkirakan akan terjadi cairan yang datang secara kejutan (slug) yang relatif sering. 

55 Pada pengoperasiannya, pengubah-arah aliran masuk (inlet diverter) akan menyebabkan cairan yang masuk menyinggung dinding separator dalam bentuk film, dan pada saat yang bersamaan memberikan gerakan centrifugal kepada fluida. Ini memberikan pengurangan momentum yang diinginkan dan mengizinkan gas untuk keluar dari film cairan. Gasnya naik ke bagian atas dari bejana, dan cairannya turun ke bawah. Sedikit dari partikel-partikel cairan akan terbawa naik ke atas bersama gas yang naikuntuk memperangkap butiran-butiran cairan yang akan ikut aliran gas digunakan mist extractoratau mist eliminator, yaitu susunan kawat kasa dan ada juga yang lebih canggih dengan ketebalan tertentu, dipasang melintang terhadap arah arus gas pada bagian atas seksi gasnya.Separator semacam ini biasa digunakan untuk tekanan kerja antara 50 sampai 150 psig.

56 Separator horizontal hampir selalu digunakan untuk aliran yang mempunyai rasio gasterhadap cairan (GOR) yang tinggi untuk arus yang berbuih, atau untuk cairan yang keluar dariseparator sebelumnya

57 Separator horizontal mudah pemasangannya, apalagi yang terpasang di atas skid, danjuga mudah melakukan pemeliharaannya. Beberapa separator horizontal dengan mudah dapat disusun ke atas, untuk dijadikan satu assembly pemisahan bertingkat (stage separation) yang bisa menghemat ruang. Pada separator horizontal, fluid mengalir secara horizontal dan bersamaan waktunya bersinggungan pada permukaan cairan. Beberapa separator mempunyai pelat-pelat penyekat(baffle plates) horisontal yang tersusun berdekatan dengan jarak yang sama pada hampir sepanjang bejana yang tersusun dengan kemiringan sekitar 45° terhadap bidang horisontal. Gas mengalir di dalam permukaan penyekat-penyekat dan butiran-butiran cairannya melekat pada pelat penyekat dan membentuk film yang kemudian mengalir ke seksi cairan dari separator.

58 Gambar diatas adalah skematik dari separator spherical
Gambar diatas adalah skematik dari separator spherical. Bagian-bagiannya sejenis dengan separator vertikal maupun separator horizontal. Jenis ini memiliki kelebihan dalampressure containment tetapi karena kapasitas surges terbatas dan mempunyai kesulitan dalam fabrikasi maka separator jenis ini tidak banyak digunakan di lapangan.