AKUMULASI MINYAK DAN GAS BUMI
Seperti telah kita ketahui bersama bahwa minyak dan gas bumi berakumulasi pada suatu perangkap yang merupkan bagian tertinggi dari lapisan reservoir. Akan tetapi apakah yang menyebabkan minyak dan gas bumi berhenti disana? Ada 2 teori yang menjelaskan pertanyaan itu adalah sebagai berikut :
1.1 TEORI AKUMULASI GUSSOW
Dalam keadaan hidrostatik, akumulasi dapat diterangkan oleh teori Gussow (1951). Gumpalan atas tetes-tetes minyak dan gas akan bergerak sepanjang bagian atas lapisan penyalur keatas, terutama disebabkan pelampungan (buoyancy). Begitu sampai di sustu perangkap (dalam hal ini perangkap struktur), minyak dan gas akan menambah kolom gas dan mendesak minyak kebawah yang juga bertambah tinggi kolomnya dan gilirannya mendesak air ke bawah. Hal ini akan terus terjadi sampai batas minyak – air mencapai ‘Spill point’. Penambahan minyak – dan gas terus menerus akan menyebabkan perlimpahan (Spilling) minyak keatas ke struktur selanjutnya (fasa dua). Pada fasa berikutnya, berhubungan penambahan gas, maka seluruh minyak didesak gas kebawah sehingga melimpah sampai habis dan perangkap diisi sepenuhnya oleh gas.
Stadium 1 : Gas, minyak dan air diatas titik limpah, minyak dan gas kedua-duanya terus menerus terjebak sedangkan air disingkirkan. Stadium ini berhenti jika antara muka minyak-air mencapai titik limpah.
Stadium 2 : Stadium penyebaran selektif dan pengasiran gas. Gas terus dijebak, selagi minyak melimpah keatas kemiringan. Stadium ini berakhir jika antara muka minyak-gas mencapai titk limpah dan berhimpitan dengan antar muka minyak.
Stadium 3 : Stadium Akhir. Perangkap diisi oleh gas. Gas melimpah ketas selagi lebih banyak gas yang masuk perangkap. Minyak melewati perangkap dan meneruskan perjalannya ke atas kemiringan.
Gambar 1 : Differensiasi minyak dan gas dalam perangkap yang menyebabkan minyak melimpah. (Gussow, 1951)
Pada gambar II, terlihat bagaimana mekanisme ini menyebabkan penyebaran akumulasi minyak dan gas pada sejumlah perangkap yang berderetan dan pada ketinggian strukturil yang berbeda. Terisinya suatu perangkap oleh gas, minyak dan sebagainya tergantung dari arah migrasi, dan jumlah minyak dan gas yang bermigrasi.
Yang pertama ini dibandingkan sebagai E, D, dan C. Sedangkan untuk yang kedua diilustrasikan oleh A, B dan C.
Terlihat pada gambar bahwa tergantung dari arah batuan induk, maka yang paling dekat akan terisi oleh gas, sedangkan yang paling jauh diisi oleh air.
Perangkap I Diisi sampai titik limpah dan mempunyai tudung gas. Hanya minyak melimpah keatas ke
Perangkap II.
Perangkap III dan IV penuh dengan air asin dan mengandung minyak atau gas.
Perangkap I seluruhnya diisi dengan gas, seluruh minyaknya telah terusir masuk keperangkap II. Minyak sekarang melebihi perangkap I.
Perangkap II telah diisi minyak dan melimpahkan keatas kemiringan ke dalam perangkap III, yang masih belum mengandung tudung gas.
Perangkap III mengandung hanya sedikit miinyak, sedangkan perangkap IV masih terisi air asin.
Perangkap I tak berubah dengan gas melimpah keatas kemiringan ke dalam perangkap II, Minyak melewati perangkap I. Perangkap II sekarang mempunyai tudung gas dan melimpahkannya ke atas kemiringan ke dalam perangkap III. Perangkap III sekarang telah terisi dengan minyak tetapi masih tetap belum mempunyai tudung gas dan melimpahkan minyak kedalam perangkap III. Perangkap IV masih terisi air asin.
Migrasi sama seperti untuk C, tetapi dalam keadaan hubungan struktur yang lain. Perhatikan bahwa ketinggian kulminasi tidak mempunyai efek terhadap penjebakan selektif, ketinggian titik limpah adalah yang mengendalikan. Ketinggian kulminasi diatas titik limpah menentukan kalau minyak maximum.
Migrasi sama seperti untuk C. Disini semua kaulminasi berada pada ketinggian yang sama. Titik limpah mengendalikan penjebakan differensial.
Gambar II. Penyebaran minyak dan gas pada deretan struktur karena penjebakan pemisahan differensial (Menurut Gussow, 1951)
1..2 TEORI AKUMULASI KING HUBBERT (1953)
King Hubbert (1953) meninjau prinsip akumulasi minyak bumi dari segi kedudukan energi potensial, dan erat hubungannya dengan perangkap hidrodinamik. Dalam hal ini minyak bumi, baik dalam bentuk tetes – tetes maupun fasa yang menerus yang berada dalam lingkungan air, akan akan selalu mencari batuan reservoir yang terisolir dan secara local mempunyai potensial terendah. Medan potensial dalam suatu reservoir yang terisi air merupakan resultan dari dua gaya, yaitu (1) gaya pelampungan (buoyancy), dan (2) gaya yang disebabkan gradient hidrodinamik. Seperti gambar berikut ini.
Keterangan :
A. Penampang Geologi untuk memperlihatkan terjadinya gradien – hidrodinamik karena permukaan potensiometri.
B. Resultan gaya pelampungan dan gradient hidrodinamik serta bidang ekipotensial minyak yang miring.
Dalam pengertian ini, minyak dan gas bumi akan berakumulasi jika bidang ekipotensial yang tegak lurus terhadap garis gaya resultan gaya tadi menutup seluruhnya dari bawah suatu daerah potensial rendah lokasi yang terisolir, misalnya suatu antiklin, suatu pelengkungan ataupun struktur lainnya dimana lapisan reservoir dan lapisan penyekat diatas konkav kearah bawah.
Dengan konsepsi diatas, maka suatu akumulasi dapat terjadi serta hilang atau terusir, dengan terdapatnya suatu gradient hidrodinamik yang pada setiap saat geologi arah serta besarnya ( vektornya dapat berubah ). Dalam keadaan itu maka paling tidak posisi batas air – minyak atau air – gas itu miring. Akumulasi minyak dan gas bumi merupakan suatu keseimbangan yang dinamis.
2..2 WAKTU PENJEBAKAN
Penentuan waktu dalam sejarah geologi mengenai kapan minyak bumi dapat terjebak, bukan saja penting dari segi ilmiah akan tetapi juga dari segi ekonomi. Suatu perangkap dapat terisi atau kosong tergantung dari waktu pembentukannya ataupun kapan minyak itu terbentuk berada dalam keadaan dapat dijebak oleh perangkap. Pengertian yang baik mengenai hal ini akan sangat membantu evaluasi suatu prospek ( Landes 1959 ). Ada beberapa bukti yang menerangkan bahwa minyak bumi terjebak pada permulaan sejarah pembentukan perangkap misalkan dalam hal lensa-lensa pasir tetapi dapat pula difahami bahwa minyak bumi dapat bermigrasi ke perangkap yang terbentuk kemudian. Perangkap dapat terbentuk lama setelah minyak tidak dapat bermigrasi lagi, sehingga perangkap tersebut akan kosong. Rittenhouse ( 1967) dalam dott dan Reynolds ( 1969 ) memberikan kriteria untuk mengetahui waktu akumulasi. Berbagai metodenya memberikan informasi hal – hal sebagai berikut :
a. Waktu tercepat dimulainya akumulasi.
b. Waktu tercepat dapat terselesaikannya akumulasi.
c. Waktu paling lambat dapat terselesaikannya akumulasi.
Hal – hal tersebut dapat dipertimbangkan dari beberapa faktor sebagai berikut :
1) Waktu Pembentukan Perangkap.
Waktu pembentukan perangkap adalah waktu tercepat minyak dapat berakumulasi. Tetapi tentu minyak dapat bermigrasi setiap waktu setelah pembentukan perangkap tadi. Dalam hal kondisi patahan – tumbuh, akumulasi dapat terjadi bersamaan dengan pembentukan batuan reservoir. Juga hal yang sama berlaku untuk lensa – lensa batuan reservoir.
Cara menentukan ada tidaknya perangkap pada waktu migrasi dan pembentukan minyak bumi yaitu dengan membuat perangkap struktur yang digantungkan pada suatu lapisan sumur tersebut sebagai datum. Dengan cara yang sama suatu peta struktur berkontur dapat dibuat dan ada tidaknya tutupan pada zaman tersebut dapat ditentukan.
2) Perangkap Yang Terisi dan Kosong.
Terdapat kemungkinan perangkap yang terisi dibentuk terlebih dahulu dan perangkap yang kosong terbentuk kemudian, setelah migrasi sekunder berhenti.
3) Expansi Gas.
Hal ini dikemukakan oleh leverson (1956) yang mendasarkannya pada hokum Boyle dan Charles. Gas mengembang jika tekanan turun. Kedalaman (waktu) pada saat volum reservoir sama dengan volum minyak dan gas sekarang pada tekanan dari temperature lebih rendah, adalah kedalaman tercetak (waktu) pada saat akumulasi telah selesai.
4) Minyak dibawah Penjenuhan.
Anggapan dasar dari kriteria ini adalah bahwa minyak telah jenuh dengan gas pada waktu akumulasi telah selesai. Jika terdapat reservoir dengan minyak yang tidak jenuh minyak ( tidak ada tutup/ topi gas ) maka hal ini dapat diterangkan sebagai berikut. Pada pembebanan dan penguburan setelah akumulas, maka minyak dalam reservoir akan tidak jenuh, karena peningkatan tekanan akan melarutkan gas bebas kedalam minyak. Pada pengangkatan dan erosi lapisan yang menutupi reservoir akan terjadi ha sebaliknya dan gas akan keluar membentuk topi gas.Namun metode penentuan ini memiliki banyak kelemahan dan anggapan – anggapannya belum tentu benar.sehingga hasilnya meragukan ( hoshkin, 1960 ).
5) Topi Gas yang Berkelalaian
Hal ini diberikan oleh Levorsen ( 1950 ) untuk keadaan special. Topi gas yang tinggi dalam blok yang turun dalam perangkap patahan menunjukkan akumulasi gas sebelum pematahan.
6) Difusi Gas Dalam Reservoir Yang Sebagian Terpisah dan Tak Jenuh.
( Zafferano, Capps dan Fry, 1963 ). Difusi gas akan terjadi diantara reservoir yang demikian dari yang jenuh menuju yang kurang jenuh dan waktu yang diperlukan untuk hubungan sekarang dapat dihitung.
7) Metoda Energi (oleh para Ilmuwan Uni Soviet ).
Adalah pengukuran kehilangan nilai energi dari minyak dalam reservoir sepanjang waktu.
Mineral Diagenesa
Mineral Diagenesa akan menurunkan porositas karena sementasi dan kompaksi. Jika Minyak bumi yang terdapat menghalang – halangi proses tersebut, maka jelas akumulasi terjadi sebelum diagenesa dalam reservoir basah air yang ada didekatnya. Sering hal ini ditunjukkan oleh tekanan tinggi dalam reservoir.
9) Sementasi Organik
Yang dimaksud sementasi Organik disini terutama adalah semen aspal. Waktu akumulasi adalah sebelum pengorosian bidang ketidakselarasan.
Dari uraian tersebut diatas disimpulkan bahwa minyak bumi tidak terjadi pada waktu tertentu di dalam evolusi minyak bumi. Setalah berakumulasi di suatu perangkap, minyak bumi dapat bermigrasi lagi ke perangkap yang terbentuk kemudian. Sebagai contoh misalnya akumulasi minyak bumi di daerah cepu (Soetantri dan lain-lain, 1973 ). Di daerah ini pelipatan utama dan intensif terjadi pada akhir Pleistosen.
Akan tetapi kedalaman penguburan dari batuan induk yang meliputi struktur itu tidak memungkinkan pembentukan dan migrasi minyak bumi ke struktur muda.
Dilain Pihak suatu fasa pelipatan yang lebih tua telah terjadi pada akhir pliosen dan kemudian pada waktu transgresi pleistosen, penguburan telah cukup dalam untuk pembentukan dan migrasi minyak bumi ke dalam sejumlah perangkap kecil yang telah ada terlebih dahulu. Jadi kombinasi antara kedalaman pembebanan dan umur pelipatan dapat menentukan apakah suatu perangkap itu terisi penuh atau tidak.
Rabu, 20 Januari 2010
Macam-macam Scale
Komposisi scale pada lapangan minyak secara umum biasanya terdiri dari :
1. Calcium carbonate, CaCO3.
2. Calcium sulfate, CaSO4.
Jenis scale lainnya adalah (NaCl) atau garam, Gypsum atau (CaSO4.2H2O), dan stronsium sulfate (SrSO4, FeCO3), namun keberadaan scale jenis ini jarang di Indonesia, BaSO4 dan CaSO4 hanya mungkin terjadi kalau produksi di commingle dari dua zona atau lebih. Untuk scale CaSO4 biasanya tidak terjadi di sumur melainkan di boiler atau heater treater, sedangkan CaCO3 akan larut diasam karena scale ini cepat diendapkan dan mudah dihilangkan dengan asam. Tetapi untuk jenis scale yang lambat terjadinya biasanya padat dan sukar sekali dihilangkan dengan asam walaupun bisa larut. CaSO4 misalnya, harus diubah dengan gypsum converter menjadi CaCO3 atau Ca(OH)2 sebelum bisa dilarutkan oleh air garam atau asam. BaSO4 tidak akan larut di asam HCl karena scale ini jenis nya sangat padat dan keras.
1. Scale Kalsium Karbonat (CaCO3)
Scale kalsium karbonat dibentuk oleh kombinasi ion kalsium dengan ion-ion karbonat atau bikarbonat yang terdapat di dalam air formasi. Persamaan reaksinya dijabarkan sebagai berikut :
Ca++ + CO3= ↔ CaCO3
Ca2+ + 2(HCO3-) ↔ CaCO3 + CO2 + H2O
Ion bikarbonat terdapat dalam air sebagai akibat adanya gas CO2 yang bereaksi dengan air, reaksi tersebut adalah sebagai berikut :
CO2 + H2O ↔ H2CO3
H2CO3 ↔ H+ + 2(HCO3-)
HCO3- ↔ H+ + HCO3-
Pada mulanya, scale berupa partikel-partikel koloid, tetapi karena partikel-partikel ini mempunyai sifat absorbsi, ditambah permukaan batuan formasi dan peralatan produksi yang umumnya kasar, maka melalui proses yang panjang partikel-partikel koloid ini melekat pada batuan formasi dan permukaan peralatan produksi hingga akhirnya membentuk kerak.
Faktor-faktor yang mempengaruhi pembentukan scale CaCO3, yaitu:
a. Temperatur
Makin tinggi temperatur air, kecenderungan pembentukan scale CaCO3 meningkat. Walaupun pada permukaan tidak terbentuk scale, namun dengan suhu yang tinggi pada dasar sumur, maka dapat diprediksi akan ada scale yang terbentuk. Kelarutan CaCO3 berbeda dari kebanyakan zat-zat lain, dimana kelarutannya akan menurun seiring dengan naiknya temperatur.
Perubahan temperatur menyebabkan perubahan mobilitas ion-ion dalam larutan dimana semakin tinggi temperaturnya, maka semakin tinggi pula mobilitas ion-ion tersebut, sehingga kemungkinan terjadinya interaksi antara ion Ca2+ dan HCO3- akan semakin besar pula. Hal ini berarti, semakin tinggi temperatur maka kecenderungan terbentuknya endapan CaCO3 semakin meningkat pula atau mengindikasikan semakin rendahnya harga kelarutan CaCO3.
b. Perubahan tekanan
Banyaknya CO2 yang terlarut dalam air tergantung pada tekanan parsialnya, yaitu apabila tekanan partial tinggi gas CO2 yang terlarut juga meningkat. Dengan demikian apabila jumlah CO2 meningkat persamaan reaksi akan bergeser ke kiri dan kelarutan CaCO3 akan meningkat, dengan perkataan lain jumlan scale CaCO3 berkurang. Sebaliknya apabila terjadi penurunan tekanan, seperti yang terjadi pada aliran fluida dalam tubing, CO2 akan keluar dari cairan/air formasi, dan mengakibatkan reaksi bergeser ke kanan dan scale CaCO3 akan terbentuk. Pada lapangan minyak, CaCO3 adalah yang paling umum terjadi. Hal ini adalah karena terlepasnya gas CO2 dari bicarbonate HCO3- (lingkungan asam, pH <7).
Bila CO2 terlepas dari larutan maka pH akan naik, dan kelarutan Karbonat menurun, sehingga bicarbonarte akan diubah ke calsium carbonate yang kurang terlarut, yaitu CaCO3. Sebagai contoh, kehilangan 100mg bicarbonate/liter, air bisa mengendapkan 28,6 lb calcium carbonate per 1000 bbl air.
Pengendapan scale juga tergantung dari adanya ion calcium yang biasanya dari CaCl2, selain alkalinity airnya (konsentrasi HCO3), temperatur, total konsentrasi garam, waktu kontak dan tingkat agitasi. Gambar 5 memperlihatkan efek temperatur terhadap kelarutan calcium carbonate, barium sulfat, dan stronsium sulfat.
c. Pengaruh garam terlarut
Semakin bertambahnya kadar garam di dalam air (sampai dengan 20%), maka akan menyebabkan kelarutan CaCO3 akan bertambah. Dengan demikian kemungkinan pembentukan scale CaCO3 akan berkurang dengan penambahan garam terlarut. Contoh nya kelrutan CaCO3 pada fresh water adalah 100 mg/l, namn kelarutan pada 20% NaCl adalah 250 mg/l.
2. Scale Kalsium Sulfat (CaSO4)
Umumnya scale kalsium sulfat yang ditemui di lapangan berupa gypsum (CaSO4.2H2O). Gypsum adalah senyawa yang stabil pada temperatur kurang dari 40¬oC dan tekanan atmosfer. Diatas temperatur tersebut, akan terbentuk endapan CaSO4 (Anhidrit) dan pada kondisi tertentu hemi-hydrate (CaSO4.½H2O) akan terendapkan. Scale kalsium sulfat terbentuk dari reaksi berikut :
Ca2+ + SO42- → CaSO4
Faktor-faktor yang mempengaruhi pembentukan scale CaSO4, yaitu:
a. Temperatur
Kelarutan gypsum (CaSO4.2H2O) akan meningkat seiring dengan meningkatnya temperatur hingga mencapai 100oF, namun setelah melewati suhu tersebut kelarutanya akan menurun.
b. Tekanan
Kelarutan CaSO4 dalam air meningkat dengan kenaikan tekanan. Dengan demikian adanya penurunan tekanan, seperti yang terjadi di sumur produksi, merupakan penyebab utama terbentuknya scale CaSO4. Pengurangan tekanan menyebabkan kelarutan menurun dan scale terjadi, selain itu adanya comingle completion menyebabkan pencampuran air antara yang kaya akan Ca dan yang lain kaya akan SO4 menyebabkan terbentuknya scale.
1. Calcium carbonate, CaCO3.
2. Calcium sulfate, CaSO4.
Jenis scale lainnya adalah (NaCl) atau garam, Gypsum atau (CaSO4.2H2O), dan stronsium sulfate (SrSO4, FeCO3), namun keberadaan scale jenis ini jarang di Indonesia, BaSO4 dan CaSO4 hanya mungkin terjadi kalau produksi di commingle dari dua zona atau lebih. Untuk scale CaSO4 biasanya tidak terjadi di sumur melainkan di boiler atau heater treater, sedangkan CaCO3 akan larut diasam karena scale ini cepat diendapkan dan mudah dihilangkan dengan asam. Tetapi untuk jenis scale yang lambat terjadinya biasanya padat dan sukar sekali dihilangkan dengan asam walaupun bisa larut. CaSO4 misalnya, harus diubah dengan gypsum converter menjadi CaCO3 atau Ca(OH)2 sebelum bisa dilarutkan oleh air garam atau asam. BaSO4 tidak akan larut di asam HCl karena scale ini jenis nya sangat padat dan keras.
1. Scale Kalsium Karbonat (CaCO3)
Scale kalsium karbonat dibentuk oleh kombinasi ion kalsium dengan ion-ion karbonat atau bikarbonat yang terdapat di dalam air formasi. Persamaan reaksinya dijabarkan sebagai berikut :
Ca++ + CO3= ↔ CaCO3
Ca2+ + 2(HCO3-) ↔ CaCO3 + CO2 + H2O
Ion bikarbonat terdapat dalam air sebagai akibat adanya gas CO2 yang bereaksi dengan air, reaksi tersebut adalah sebagai berikut :
CO2 + H2O ↔ H2CO3
H2CO3 ↔ H+ + 2(HCO3-)
HCO3- ↔ H+ + HCO3-
Pada mulanya, scale berupa partikel-partikel koloid, tetapi karena partikel-partikel ini mempunyai sifat absorbsi, ditambah permukaan batuan formasi dan peralatan produksi yang umumnya kasar, maka melalui proses yang panjang partikel-partikel koloid ini melekat pada batuan formasi dan permukaan peralatan produksi hingga akhirnya membentuk kerak.
Faktor-faktor yang mempengaruhi pembentukan scale CaCO3, yaitu:
a. Temperatur
Makin tinggi temperatur air, kecenderungan pembentukan scale CaCO3 meningkat. Walaupun pada permukaan tidak terbentuk scale, namun dengan suhu yang tinggi pada dasar sumur, maka dapat diprediksi akan ada scale yang terbentuk. Kelarutan CaCO3 berbeda dari kebanyakan zat-zat lain, dimana kelarutannya akan menurun seiring dengan naiknya temperatur.
Perubahan temperatur menyebabkan perubahan mobilitas ion-ion dalam larutan dimana semakin tinggi temperaturnya, maka semakin tinggi pula mobilitas ion-ion tersebut, sehingga kemungkinan terjadinya interaksi antara ion Ca2+ dan HCO3- akan semakin besar pula. Hal ini berarti, semakin tinggi temperatur maka kecenderungan terbentuknya endapan CaCO3 semakin meningkat pula atau mengindikasikan semakin rendahnya harga kelarutan CaCO3.
b. Perubahan tekanan
Banyaknya CO2 yang terlarut dalam air tergantung pada tekanan parsialnya, yaitu apabila tekanan partial tinggi gas CO2 yang terlarut juga meningkat. Dengan demikian apabila jumlah CO2 meningkat persamaan reaksi akan bergeser ke kiri dan kelarutan CaCO3 akan meningkat, dengan perkataan lain jumlan scale CaCO3 berkurang. Sebaliknya apabila terjadi penurunan tekanan, seperti yang terjadi pada aliran fluida dalam tubing, CO2 akan keluar dari cairan/air formasi, dan mengakibatkan reaksi bergeser ke kanan dan scale CaCO3 akan terbentuk. Pada lapangan minyak, CaCO3 adalah yang paling umum terjadi. Hal ini adalah karena terlepasnya gas CO2 dari bicarbonate HCO3- (lingkungan asam, pH <7).
Bila CO2 terlepas dari larutan maka pH akan naik, dan kelarutan Karbonat menurun, sehingga bicarbonarte akan diubah ke calsium carbonate yang kurang terlarut, yaitu CaCO3. Sebagai contoh, kehilangan 100mg bicarbonate/liter, air bisa mengendapkan 28,6 lb calcium carbonate per 1000 bbl air.
Pengendapan scale juga tergantung dari adanya ion calcium yang biasanya dari CaCl2, selain alkalinity airnya (konsentrasi HCO3), temperatur, total konsentrasi garam, waktu kontak dan tingkat agitasi. Gambar 5 memperlihatkan efek temperatur terhadap kelarutan calcium carbonate, barium sulfat, dan stronsium sulfat.
c. Pengaruh garam terlarut
Semakin bertambahnya kadar garam di dalam air (sampai dengan 20%), maka akan menyebabkan kelarutan CaCO3 akan bertambah. Dengan demikian kemungkinan pembentukan scale CaCO3 akan berkurang dengan penambahan garam terlarut. Contoh nya kelrutan CaCO3 pada fresh water adalah 100 mg/l, namn kelarutan pada 20% NaCl adalah 250 mg/l.
2. Scale Kalsium Sulfat (CaSO4)
Umumnya scale kalsium sulfat yang ditemui di lapangan berupa gypsum (CaSO4.2H2O). Gypsum adalah senyawa yang stabil pada temperatur kurang dari 40¬oC dan tekanan atmosfer. Diatas temperatur tersebut, akan terbentuk endapan CaSO4 (Anhidrit) dan pada kondisi tertentu hemi-hydrate (CaSO4.½H2O) akan terendapkan. Scale kalsium sulfat terbentuk dari reaksi berikut :
Ca2+ + SO42- → CaSO4
Faktor-faktor yang mempengaruhi pembentukan scale CaSO4, yaitu:
a. Temperatur
Kelarutan gypsum (CaSO4.2H2O) akan meningkat seiring dengan meningkatnya temperatur hingga mencapai 100oF, namun setelah melewati suhu tersebut kelarutanya akan menurun.
b. Tekanan
Kelarutan CaSO4 dalam air meningkat dengan kenaikan tekanan. Dengan demikian adanya penurunan tekanan, seperti yang terjadi di sumur produksi, merupakan penyebab utama terbentuknya scale CaSO4. Pengurangan tekanan menyebabkan kelarutan menurun dan scale terjadi, selain itu adanya comingle completion menyebabkan pencampuran air antara yang kaya akan Ca dan yang lain kaya akan SO4 menyebabkan terbentuknya scale.
Sistem Pencegahan Semburan Liar ( Blowout Preventer System )
Fungsi utama dari sistem pencegahan semburan liar (BOP System) adalah untuk menutup lubang bor ketika terjadi “kick”. Blowout terjadi karena masuknya aliran fluida formasi yang tak terkendalikan ke permukaan. Blowout biasanya diawali dengan adanya “kick” yang merupakan suatu intrusi fluida formasi bertekanan tinggi kedalam lubang bor. Intrusi ini dapat berkembang menjadi blowout bila tidak segera diatasi. Rangkaian peralatan sistem pencegahan semburan liar (BOP System) terdiri dari dua sub komponen utama yaitu Rangkaian BOP Stack, Accumulator dan Sistem Penunjang.
1. Rangkaian BOP Stack.
Rangkaian BOP Stack ditempatkan pada kepala casing atau kepala sumur langsung dibawah rotary table pada lantai bor. Rangkaian BOP Stack terdiri dari peralatan sebagai berikut :
• Annular Preventer. Ditempat paling atas dari susunan BOP Stack. Annular preventer berisi rubber packing element yang dapat menutup lubang annulus baik lubang dalam keadaan kosong ataupun ada rangkaian pipa bor
.
• Ram Preventer. Ram preventer hanya dapat menutup lubang annulus untuk ukuran pipa tertentu, atau pada keadaan tidak ada pipa bor dalam lubang. Jenis ram preventer yang biasanya digunakan antara lain adalah :
1. Pipe ram Pipe ram digunakan untuk menutup lubang bor pada waktu rangkaian pipa borberada pada lubang bor.
2. Blind or Blank Rams Peralatan tersebut digunakan untuk menutup lubang bor pada waktu rangkaian pipa bor tidak berada pada lubang bor.
3. Shear Rams Shear rams digunakan untuk memotong drill pipe dan seal sehingga lubang bor kosong ( open hole ), digunakan terutama pada offshore floating rigs.
• Drilling Spools. Drilling spolls adalah terletak diantara preventer. Drilling spools berfungsi sebagai tempat pemasangan choke line ( yang mengsirkulasikan “kick” keluar dari lubang bor ) dan kill line ( yang memompakan lumpur berat ). Ram preventer pada sisa-sisanya mempunyai “cutlets” yang digunakan untuk maksud yang sama.
1. Rangkaian BOP Stack.
Rangkaian BOP Stack ditempatkan pada kepala casing atau kepala sumur langsung dibawah rotary table pada lantai bor. Rangkaian BOP Stack terdiri dari peralatan sebagai berikut :
• Annular Preventer. Ditempat paling atas dari susunan BOP Stack. Annular preventer berisi rubber packing element yang dapat menutup lubang annulus baik lubang dalam keadaan kosong ataupun ada rangkaian pipa bor
.
• Ram Preventer. Ram preventer hanya dapat menutup lubang annulus untuk ukuran pipa tertentu, atau pada keadaan tidak ada pipa bor dalam lubang. Jenis ram preventer yang biasanya digunakan antara lain adalah :
1. Pipe ram Pipe ram digunakan untuk menutup lubang bor pada waktu rangkaian pipa borberada pada lubang bor.
2. Blind or Blank Rams Peralatan tersebut digunakan untuk menutup lubang bor pada waktu rangkaian pipa bor tidak berada pada lubang bor.
3. Shear Rams Shear rams digunakan untuk memotong drill pipe dan seal sehingga lubang bor kosong ( open hole ), digunakan terutama pada offshore floating rigs.
• Drilling Spools. Drilling spolls adalah terletak diantara preventer. Drilling spools berfungsi sebagai tempat pemasangan choke line ( yang mengsirkulasikan “kick” keluar dari lubang bor ) dan kill line ( yang memompakan lumpur berat ). Ram preventer pada sisa-sisanya mempunyai “cutlets” yang digunakan untuk maksud yang sama.
Dari Mana Datangnya Minyak Bumi
Di dunia perminyakan umumnya dikenal tiga macam jenis sumur:
* Pertama, sumur eksplorasi (sering disebut juga wildcat) yaitu sumur yang dibor untuk mentukan apakah terdapat minyak atau gas di suatu tempat yang sama sekali baru.
* Jika sumur eksplorasi menemukan minyak atau gas, maka beberapa sumur konfirmasi (confirmation well) akan dibor di beberapa tempat yang berbeda di sekitarnya untuk memastikan apakah kandungan hidrokarbonnya cukup untuk dikembangkan.
* Ketiga, sumur pengembangan (development well) adalah sumur yang dibor di suatu lapangan minyak yang telah eksis. Tujuannya untuk mengambil hidrokarbon semaksimal mungkin dari lapangan tersebut.
Istilah persumuran lainnya:
* Sumur produksi: sumur yang menghasilkan hidrokarbon, baik minyak, gas ataupun keduanya. Aliran fluida dari bawah ke atas.
* Sumur injeksi: sumur untuk menginjeksikan fluida tertentu ke dalam formasi (lihat Enhanced Oil Recovery di bagian akhir). Aliran fluida dari atas ke bawah.
* Sumur vertikal: sumur yang bentuknya lurus dan vertikal.
* Sumur berarah (deviated well, directional well): sumur yang bentuk geometrinya tidak lurus vertikal, bisa berbentuk huruf S, J atau L.
* Sumur horisontal: sumur dimana ada bagiannya yang berbentuk horisontal. Merupakan bagian dari sumur berarah.
Mengapa digunakan lumpur untuk pemboran?
* Lumpur umumnya campuran dari tanah liat (clay), biasanya bentonite, dan air yang digunakan untuk membawa cutting ke atas permukaan. Lumpur berfungsi sebagai lubrikasi dan medium pendingin untuk pipa pemboran dan mata bor. Lumpur merupakan komponen penting dalam pengendalian sumur (well-control), karena tekanan hidrostatisnya dipakai untuk mencegah fluida formasi masuk ke dalam sumur. Lumpur juga digunakan untuk membentuk lapisan solid sepanjang dinding sumur (filter-cake) yang berguna untuk mengontrol fluida yang hilang ke dalam formasi (fluid-loss).
Bagaimana pengerjaan pemboran sumur dilakukan?
* Pemboran sumur dilakukan dengan mengkombinasikan putaran dan tekanan pada mata bor. Pada pemboran konvensional, seluruh pipa bor diputar dari atas permukaan oleh alat yang disebut turntable. Turntable ini diputar oleh mesin diesel, baik secara elektrik ataupun transmisi mekanikal. Dengan berputar, roda gerigi di mata bor akan menggali bebatuan. Daya dorong mata bor diperoleh dari berat pipa bor. Semakin dalam sumur dibor, semakin banyak pipa bor yang dipakai dan disambung satu persatu. Selama pemboran lumpur dipompakan dari pompa lumpur masuk melalui dalam pipa bor ke bawah menuju mata bor. Nosel di mata bor akan menginjeksikan lumpur tadi keluar dengan kecepatan tinggi yang akan membantu menggali bebatuan. Kemudian lumpur naik kembali ke permukaan lewat annulus, yaitu celah antara lubang sumur dan pipa bor, membawa cutting hasil pemboran.
Mengapa pengerjaan logging dilakukan?
* Logging adalah teknik untuk mengambil data-data dari formasi dan lubang sumur dengan menggunakan instrumen khusus. Pekerjaan yang dapat dilakukan meliputi pengukuran data-data properti elektrikal (resistivitas dan konduktivitas pada berbagai frekuensi), data nuklir secara aktif dan pasif, ukuran lubang sumur, pengambilan sampel fluida formasi, pengukuran tekanan formasi, pengambilan material formasi (coring) dari dinding sumur, dsb.
* Logging tool (peralatan utama logging, berbentuk pipa pejal berisi alat pengirim dan sensor penerima sinyal) diturunkan ke dalam sumur melalui tali baja berisi kabel listrik ke kedalaman yang diinginkan. Biasanya pengukuran dilakukan pada saat logging tool ini ditarik ke atas. Logging tool akan mengirim sesuatu “sinyal” (gelombang suara, arus listrik, tegangan listrik, medan magnet, partikel nuklir, dsb.) ke dalam formasi lewat dinding sumur. Sinyal tersebut akan dipantulkan oleh berbagai macam material di dalam formasi dan juga material dinding sumur. Pantulan sinyal kemudian ditangkap oleh sensor penerima di dalam logging tool lalu dikonversi menjadi data digital dan ditransmisikan lewat kabel logging ke unit di permukaan. Sinyal digital tersebut lalu diolah oleh seperangkat komputer menjadi berbagai macam grafik dan tabulasi data yang diprint pada continuos paper yang dinamakan log. Kemudian log tersebut akan diintepretasikan dan dievaluasi oleh geologis dan ahli geofisika. Hasilnya sangat penting untuk pengambilan keputusan baik pada saat pemboran ataupun untuk tahap produksi nanti.
* Logging-While-Drilling (LWD) adalah pengerjaan logging yang dilakukan bersamaan pada saat membor. Alatnya dipasang di dekat mata bor. Data dikirimkan melalui pulsa tekanan lewat lumpur pemboran ke sensor di permukaan. Setelah diolah lewat serangkaian komputer, hasilnya juga berupa grafik log di atas kertas. LWD berguna untuk memberi informasi formasi (resistivitas, porositas, sonic dan gamma-ray) sedini mungkin pada saat pemboran.
* Mud logging adalah pekerjaan mengumpulkan, menganalisis dan merekam semua informasi dari partikel solid, cairan dan gas yang terbawa ke permukaan oleh lumpur pada saat pemboran. Tujuan utamanya adalah untuk mengetahui berbagai parameter pemboran dan formasi sumur yang sedang dibor.
Mengapa sumur harus disemen?
Penyemenan sumur digolongkan menjadi dua bagian:
* Pertama, primary cementing, yaitu penyemenan pada saat sumur sedang dibuat. Sebelum penyemenan ini dilakukan, casing dipasang dulu sepanjang lubang sumur. Campuran semen (semen+air+aditif) dipompakan ke dalam annulus (ruang/celah antara dua tubular yang berbeda ukuran, bisa casing dengan lubang sumur, bisa casing dengan casing). Fungsi utamanya untuk pengisolasian berbagai macam lapisan formasi sepanjang sumur agar tidak saling berkomunikasi. Fungsi lainnya menahan beban aksial casing dengan casing berikutnya, menyokong casing dan menyokong lubang sumur (borehole).
* Kedua, remedial cementing, yaitu penyemenan pada saat sumurnya sudah jadi. Tujuannya bermacam-macam, bisa untuk mereparasi primary cementing yang kurang sempurna, bisa untuk menutup berbagai macam lubang di dinding sumur yang tidak dikehendaki (misalnya lubang perforasi yang akan disumbat, kebocoran di casing, dsb.), dapat juga untuk menyumbat lubang sumur seluruhnya.
Semen yang digunakan adalah semen jenis Portland biasa. Dengan mencampurkannya dengan air, jadilah bubur semen (cement slurry). Ditambah dengan berbagai macam aditif, properti semen dapat divariasikan dan dikontrol sesuai yang dikehendaki.
Semen, air dan bahan aditif dicampur di permukaan dengan memakai peralatan khusus. Sesudah menjadi bubur semen, lalu dipompakan ke dalam sumur melewati casing. Kemudian bubur semen ini didorong dengan cara memompakan fluida lainnya, seringnya lumpur atau air, terus sampai ke dasar sumur, keluar dari ujung casing masuk lewat annulus untuk naik kembali ke permukaan. Diharapkan seluruh atau sebagian dari annulus ini akan terisi oleh bubur semen. Setelah beberapa waktu dan semen sudah mengeras, pemboran bagian sumur yang lebih dalam dapat dilanjutkan.
* Pertama, sumur eksplorasi (sering disebut juga wildcat) yaitu sumur yang dibor untuk mentukan apakah terdapat minyak atau gas di suatu tempat yang sama sekali baru.
* Jika sumur eksplorasi menemukan minyak atau gas, maka beberapa sumur konfirmasi (confirmation well) akan dibor di beberapa tempat yang berbeda di sekitarnya untuk memastikan apakah kandungan hidrokarbonnya cukup untuk dikembangkan.
* Ketiga, sumur pengembangan (development well) adalah sumur yang dibor di suatu lapangan minyak yang telah eksis. Tujuannya untuk mengambil hidrokarbon semaksimal mungkin dari lapangan tersebut.
Istilah persumuran lainnya:
* Sumur produksi: sumur yang menghasilkan hidrokarbon, baik minyak, gas ataupun keduanya. Aliran fluida dari bawah ke atas.
* Sumur injeksi: sumur untuk menginjeksikan fluida tertentu ke dalam formasi (lihat Enhanced Oil Recovery di bagian akhir). Aliran fluida dari atas ke bawah.
* Sumur vertikal: sumur yang bentuknya lurus dan vertikal.
* Sumur berarah (deviated well, directional well): sumur yang bentuk geometrinya tidak lurus vertikal, bisa berbentuk huruf S, J atau L.
* Sumur horisontal: sumur dimana ada bagiannya yang berbentuk horisontal. Merupakan bagian dari sumur berarah.
Mengapa digunakan lumpur untuk pemboran?
* Lumpur umumnya campuran dari tanah liat (clay), biasanya bentonite, dan air yang digunakan untuk membawa cutting ke atas permukaan. Lumpur berfungsi sebagai lubrikasi dan medium pendingin untuk pipa pemboran dan mata bor. Lumpur merupakan komponen penting dalam pengendalian sumur (well-control), karena tekanan hidrostatisnya dipakai untuk mencegah fluida formasi masuk ke dalam sumur. Lumpur juga digunakan untuk membentuk lapisan solid sepanjang dinding sumur (filter-cake) yang berguna untuk mengontrol fluida yang hilang ke dalam formasi (fluid-loss).
Bagaimana pengerjaan pemboran sumur dilakukan?
* Pemboran sumur dilakukan dengan mengkombinasikan putaran dan tekanan pada mata bor. Pada pemboran konvensional, seluruh pipa bor diputar dari atas permukaan oleh alat yang disebut turntable. Turntable ini diputar oleh mesin diesel, baik secara elektrik ataupun transmisi mekanikal. Dengan berputar, roda gerigi di mata bor akan menggali bebatuan. Daya dorong mata bor diperoleh dari berat pipa bor. Semakin dalam sumur dibor, semakin banyak pipa bor yang dipakai dan disambung satu persatu. Selama pemboran lumpur dipompakan dari pompa lumpur masuk melalui dalam pipa bor ke bawah menuju mata bor. Nosel di mata bor akan menginjeksikan lumpur tadi keluar dengan kecepatan tinggi yang akan membantu menggali bebatuan. Kemudian lumpur naik kembali ke permukaan lewat annulus, yaitu celah antara lubang sumur dan pipa bor, membawa cutting hasil pemboran.
Mengapa pengerjaan logging dilakukan?
* Logging adalah teknik untuk mengambil data-data dari formasi dan lubang sumur dengan menggunakan instrumen khusus. Pekerjaan yang dapat dilakukan meliputi pengukuran data-data properti elektrikal (resistivitas dan konduktivitas pada berbagai frekuensi), data nuklir secara aktif dan pasif, ukuran lubang sumur, pengambilan sampel fluida formasi, pengukuran tekanan formasi, pengambilan material formasi (coring) dari dinding sumur, dsb.
* Logging tool (peralatan utama logging, berbentuk pipa pejal berisi alat pengirim dan sensor penerima sinyal) diturunkan ke dalam sumur melalui tali baja berisi kabel listrik ke kedalaman yang diinginkan. Biasanya pengukuran dilakukan pada saat logging tool ini ditarik ke atas. Logging tool akan mengirim sesuatu “sinyal” (gelombang suara, arus listrik, tegangan listrik, medan magnet, partikel nuklir, dsb.) ke dalam formasi lewat dinding sumur. Sinyal tersebut akan dipantulkan oleh berbagai macam material di dalam formasi dan juga material dinding sumur. Pantulan sinyal kemudian ditangkap oleh sensor penerima di dalam logging tool lalu dikonversi menjadi data digital dan ditransmisikan lewat kabel logging ke unit di permukaan. Sinyal digital tersebut lalu diolah oleh seperangkat komputer menjadi berbagai macam grafik dan tabulasi data yang diprint pada continuos paper yang dinamakan log. Kemudian log tersebut akan diintepretasikan dan dievaluasi oleh geologis dan ahli geofisika. Hasilnya sangat penting untuk pengambilan keputusan baik pada saat pemboran ataupun untuk tahap produksi nanti.
* Logging-While-Drilling (LWD) adalah pengerjaan logging yang dilakukan bersamaan pada saat membor. Alatnya dipasang di dekat mata bor. Data dikirimkan melalui pulsa tekanan lewat lumpur pemboran ke sensor di permukaan. Setelah diolah lewat serangkaian komputer, hasilnya juga berupa grafik log di atas kertas. LWD berguna untuk memberi informasi formasi (resistivitas, porositas, sonic dan gamma-ray) sedini mungkin pada saat pemboran.
* Mud logging adalah pekerjaan mengumpulkan, menganalisis dan merekam semua informasi dari partikel solid, cairan dan gas yang terbawa ke permukaan oleh lumpur pada saat pemboran. Tujuan utamanya adalah untuk mengetahui berbagai parameter pemboran dan formasi sumur yang sedang dibor.
Mengapa sumur harus disemen?
Penyemenan sumur digolongkan menjadi dua bagian:
* Pertama, primary cementing, yaitu penyemenan pada saat sumur sedang dibuat. Sebelum penyemenan ini dilakukan, casing dipasang dulu sepanjang lubang sumur. Campuran semen (semen+air+aditif) dipompakan ke dalam annulus (ruang/celah antara dua tubular yang berbeda ukuran, bisa casing dengan lubang sumur, bisa casing dengan casing). Fungsi utamanya untuk pengisolasian berbagai macam lapisan formasi sepanjang sumur agar tidak saling berkomunikasi. Fungsi lainnya menahan beban aksial casing dengan casing berikutnya, menyokong casing dan menyokong lubang sumur (borehole).
* Kedua, remedial cementing, yaitu penyemenan pada saat sumurnya sudah jadi. Tujuannya bermacam-macam, bisa untuk mereparasi primary cementing yang kurang sempurna, bisa untuk menutup berbagai macam lubang di dinding sumur yang tidak dikehendaki (misalnya lubang perforasi yang akan disumbat, kebocoran di casing, dsb.), dapat juga untuk menyumbat lubang sumur seluruhnya.
Semen yang digunakan adalah semen jenis Portland biasa. Dengan mencampurkannya dengan air, jadilah bubur semen (cement slurry). Ditambah dengan berbagai macam aditif, properti semen dapat divariasikan dan dikontrol sesuai yang dikehendaki.
Semen, air dan bahan aditif dicampur di permukaan dengan memakai peralatan khusus. Sesudah menjadi bubur semen, lalu dipompakan ke dalam sumur melewati casing. Kemudian bubur semen ini didorong dengan cara memompakan fluida lainnya, seringnya lumpur atau air, terus sampai ke dasar sumur, keluar dari ujung casing masuk lewat annulus untuk naik kembali ke permukaan. Diharapkan seluruh atau sebagian dari annulus ini akan terisi oleh bubur semen. Setelah beberapa waktu dan semen sudah mengeras, pemboran bagian sumur yang lebih dalam dapat dilanjutkan.
Prinsip proses pemisahan
Untuk proses pemisahan suatu campuran heterogen, terdapat empat prinsip utama proses pemisahan, yaitu:
* Sedimentasi
* Flotasi
* Sentrifugasi
* Filtrasi
Proses pemisahan suatu campuran homogen, prinsipnya merupakan pemisahan dari terbentuknya suatu fasa baru sehingga campuran menjadi suatu campuran heterogen yang mudah dipisahkan. Fasa baru terjadi / terbentuk dari adanya perbedaan sifat fisik dan kimiawi masing-masing komponen. Berbagai metode yang digunakan untuk terjadinya suatu fasa baru sehingga campuran homogen dapat dipisahkan adalah:
* Absorpsi
* Adsorpsi
* Kromatografi
* Kristalisasi
* Distilasi
* Evaporasi
* Elektroforesis
* Evaporation
* Ekstraksi
o Leaching
o Ekstraksi cair-cair
o Ekstraksi padat-cair
* Pembekuan fraksional
* Presipitasi
* Rekristalisasi
* Stripping
* [[Sublimasi
* Sedimentasi
* Flotasi
* Sentrifugasi
* Filtrasi
Proses pemisahan suatu campuran homogen, prinsipnya merupakan pemisahan dari terbentuknya suatu fasa baru sehingga campuran menjadi suatu campuran heterogen yang mudah dipisahkan. Fasa baru terjadi / terbentuk dari adanya perbedaan sifat fisik dan kimiawi masing-masing komponen. Berbagai metode yang digunakan untuk terjadinya suatu fasa baru sehingga campuran homogen dapat dipisahkan adalah:
* Absorpsi
* Adsorpsi
* Kromatografi
* Kristalisasi
* Distilasi
* Evaporasi
* Elektroforesis
* Evaporation
* Ekstraksi
o Leaching
o Ekstraksi cair-cair
o Ekstraksi padat-cair
* Pembekuan fraksional
* Presipitasi
* Rekristalisasi
* Stripping
* [[Sublimasi
Proses Pemisahan Gas
Dalam Kimia dan teknik kimia, proses pemisahan digunakan untuk mendapatkan dua atau lebih produk yang lebih murni dari suatu campuran senyawa kimia.
Sebagian besar senyawa kimia ditemukan di alam dalam keadaan yang tidak murni. Biasanya, suatu senyawa kimia berada dalam keadaan tercampur dengan senyawa lain. Untuk beberapa keperluan seperti sintesis senyawa kimia yang memerlukan bahan baku senyawa kimia dalam keadaan murni atau proses produksi suatu senyawa kimia dengan kemurnian tinggi, proses pemisahan perlu dilakukan. Proses pemisahan sangat penting dalam bidang teknik kimia. Suatu contoh pentingnya proses pemisahan adalah pada proses pengolahan minyak bumi. Minyak bumi merupakan campuran berbagai jenis hidrokarbon. Pemanfaatan hidrokarbon-hidrokarbon penyusun minyak bumi akan lebih berharga bila memiliki kemurnian yang tinggi. Proses pemisahan minyak bumi menjadi komponen-komponennya akan menghasilkan produk LPG, solar, avtur, pelumas, dan aspal.
Secara mendasar, proses pemisahan dapat diterangkan sebagai proses perpindahan massa. Proses pemisahan sendiri dapat diklasifikasikan menjadi proses pemisahan secara mekanis atau kimiawi. Pemilihan jenis proses pemisahan yang digunakan bergantung pada kondisi yang dihadapi. Pemisahan secara mekanis dilakukan kapanpun memungkinkan karena biaya operasinya lebih murah dari pemisahan secara kimiawi. Untuk campuran yang tidak dapat dipisahkan melalui proses pemisahan mekanis (seperti pemisahan minyak bumi), proses pemisahan kimiawi harus dilakukan.
Proses pemisahan suatu campuran dapat dilakukan dengan berbagai metode. Metode pemisahan yang dipilih bergantung pada fasa komponen penyusun campuran. Suatu campuran dapat berupa campuran homogen (satu fasa) atau campuran heterogen (lebih dari satu fasa). Suatu campuran heterogen dapat mengandung dua atau lebih fasa: padat-padat, padat-cair, padat-gas, cair-cair, cair-gas, gas-gas, campuran padat-cair-gas, dan sebagainya. Pada berbagai kasus, dua atau lebih proses pemisahan harus dikombinasikan untuk mendapatkan hasil pemisahan yang diinginkan.
Sebagian besar senyawa kimia ditemukan di alam dalam keadaan yang tidak murni. Biasanya, suatu senyawa kimia berada dalam keadaan tercampur dengan senyawa lain. Untuk beberapa keperluan seperti sintesis senyawa kimia yang memerlukan bahan baku senyawa kimia dalam keadaan murni atau proses produksi suatu senyawa kimia dengan kemurnian tinggi, proses pemisahan perlu dilakukan. Proses pemisahan sangat penting dalam bidang teknik kimia. Suatu contoh pentingnya proses pemisahan adalah pada proses pengolahan minyak bumi. Minyak bumi merupakan campuran berbagai jenis hidrokarbon. Pemanfaatan hidrokarbon-hidrokarbon penyusun minyak bumi akan lebih berharga bila memiliki kemurnian yang tinggi. Proses pemisahan minyak bumi menjadi komponen-komponennya akan menghasilkan produk LPG, solar, avtur, pelumas, dan aspal.
Secara mendasar, proses pemisahan dapat diterangkan sebagai proses perpindahan massa. Proses pemisahan sendiri dapat diklasifikasikan menjadi proses pemisahan secara mekanis atau kimiawi. Pemilihan jenis proses pemisahan yang digunakan bergantung pada kondisi yang dihadapi. Pemisahan secara mekanis dilakukan kapanpun memungkinkan karena biaya operasinya lebih murah dari pemisahan secara kimiawi. Untuk campuran yang tidak dapat dipisahkan melalui proses pemisahan mekanis (seperti pemisahan minyak bumi), proses pemisahan kimiawi harus dilakukan.
Proses pemisahan suatu campuran dapat dilakukan dengan berbagai metode. Metode pemisahan yang dipilih bergantung pada fasa komponen penyusun campuran. Suatu campuran dapat berupa campuran homogen (satu fasa) atau campuran heterogen (lebih dari satu fasa). Suatu campuran heterogen dapat mengandung dua atau lebih fasa: padat-padat, padat-cair, padat-gas, cair-cair, cair-gas, gas-gas, campuran padat-cair-gas, dan sebagainya. Pada berbagai kasus, dua atau lebih proses pemisahan harus dikombinasikan untuk mendapatkan hasil pemisahan yang diinginkan.
Dasar-Dasar Pemisahan Fasa
Dasar pemisahan fasa liquid dan gas
Pada proses produksi hidrokarbon, pemisahan fasa antara air, minyak, dan gas terjadi di dalam separator.
Metode pemisahan fasa ada beberapa jenis. Yang akan dibahas di sini adalah dengan metode gravitasi, yang terdiri atas settling dan raising.
1.
Settling /pengendapan
Settling dapat diartikan sebagai proses turunnya butiran liquid di dalam fasa gas pada separator, atau proses mengendapnya fasa yang lebih berat di dalam fasa ringan, misal air dalam minyak. Ketika fluida dari sumur masuk ke separator, gas dan liquid tidak akan langsung terpisah secara sempurna. Di fasa gas masih ada butiran-butiran minyak (droplet) yang akan turun akibat gravitasi dan bergabung dengan fasa minyak yang ada di bagian bawah yang berarti akan terjadi proses pemisahan fasa secara sempurna. Proses turunnya butiran minyak dari fasa gas dapat dipahami dengan melihat diagram gaya sebagai berikut :
Pada proses settling, berlaku gaya-gaya sebagai berikut:
*
Drag force/gaya gesek yang terjadi antara butiran minyak dengan fasa gas, yang besarnya
Di mana CD = koefisien drag, A = luas cross section dari butir, vt = kecepatan terminal, dan ρ = densitas dari fasa kontinu, dalam hal ini adalah gas.
*
Bouyancy force/gaya apung, terjadi akibat perbedaan densitas antara 2 fasa, yang besarnya
Vd = volume butir
*
Gravity force/gaya gravitasi, yang besarnya
Pada kondisi setimbang, akan berlaku persamaan gaya sebagai berikut:
Dengan d=diameter butir
Nilai vt (terminal velocity) menjadi dasar dalam desain separator, yaitu yang menentukan nilai settling time (waktu yang diperlukan oleh kedua fasa untuk berpisah). Dengan mengetahui kecepatan terminal, dan settling time ditentukan, maka dimensi separator dapat dihitung. (ralat, untuk Vterminal seharusnya bukan 2/3x...., tapi 4/3x....)
2.
Raising /pengangkatan (tapi mas Leks nulisnya rising yang artinya terbit. Aku juga sempat bingung)
Raising adalah proses naiknya gelembung gas dari fasa minyak di dalam separator. Diagram gaya yang berlaku terhadap gelembung gas hampir sama dengan yang terjadi pada proses settling.
Sedangkan persamaan gaya yang terjadi adalah :
Dari persamaan di atas, juga didapatkan nilai terminal velocity untuk naiknya bubble gas di dalam fasa liquid.
Pada proses produksi hidrokarbon, pemisahan fasa antara air, minyak, dan gas terjadi di dalam separator.
Metode pemisahan fasa ada beberapa jenis. Yang akan dibahas di sini adalah dengan metode gravitasi, yang terdiri atas settling dan raising.
1.
Settling /pengendapan
Settling dapat diartikan sebagai proses turunnya butiran liquid di dalam fasa gas pada separator, atau proses mengendapnya fasa yang lebih berat di dalam fasa ringan, misal air dalam minyak. Ketika fluida dari sumur masuk ke separator, gas dan liquid tidak akan langsung terpisah secara sempurna. Di fasa gas masih ada butiran-butiran minyak (droplet) yang akan turun akibat gravitasi dan bergabung dengan fasa minyak yang ada di bagian bawah yang berarti akan terjadi proses pemisahan fasa secara sempurna. Proses turunnya butiran minyak dari fasa gas dapat dipahami dengan melihat diagram gaya sebagai berikut :
Pada proses settling, berlaku gaya-gaya sebagai berikut:
*
Drag force/gaya gesek yang terjadi antara butiran minyak dengan fasa gas, yang besarnya
Di mana CD = koefisien drag, A = luas cross section dari butir, vt = kecepatan terminal, dan ρ = densitas dari fasa kontinu, dalam hal ini adalah gas.
*
Bouyancy force/gaya apung, terjadi akibat perbedaan densitas antara 2 fasa, yang besarnya
Vd = volume butir
*
Gravity force/gaya gravitasi, yang besarnya
Pada kondisi setimbang, akan berlaku persamaan gaya sebagai berikut:
Dengan d=diameter butir
Nilai vt (terminal velocity) menjadi dasar dalam desain separator, yaitu yang menentukan nilai settling time (waktu yang diperlukan oleh kedua fasa untuk berpisah). Dengan mengetahui kecepatan terminal, dan settling time ditentukan, maka dimensi separator dapat dihitung. (ralat, untuk Vterminal seharusnya bukan 2/3x...., tapi 4/3x....)
2.
Raising /pengangkatan (tapi mas Leks nulisnya rising yang artinya terbit. Aku juga sempat bingung)
Raising adalah proses naiknya gelembung gas dari fasa minyak di dalam separator. Diagram gaya yang berlaku terhadap gelembung gas hampir sama dengan yang terjadi pada proses settling.
Sedangkan persamaan gaya yang terjadi adalah :
Dari persamaan di atas, juga didapatkan nilai terminal velocity untuk naiknya bubble gas di dalam fasa liquid.
Langganan:
Postingan (Atom)
.jpg)