BAB VII

PERALATAN KHUSUS UNTUK PRODUKSI GEOTHERMAL

7.1. Teori Dasar

Geothermal merupakan energi alternative baru sebagai pembangkit tenaga

listrik dengan prinsip mengubah mekanis penggerak turbin, menjadi energi listrik

hasil putaran turbin penggerak generator. Adapun peralatan khusus untuk

produksi geothermal tang digunakan untuk mengubah energi panas dari uap panas

bumi menjadi energi listrik (watt) adalah sebagai berikut:

7.1.1. Orifice flow meter

Orifice adalah plat berlubang yang disisipkan pada laluan aliran fluida

yang diukur, juga merupakan alat primer yang berfungsi untuk mendapatkanbeda

tekanan antara aliran pada upstream dan downsream dari pipa orifice itu sendiri.

Orifice merupakan salah satu alat ukur yang digunakan dilapangan geothermal

dan umumnya orifice diletakkan sebelum separator.

Prinsip kerja Orifice meter, adalah:

Fluida yang diukur aliranya, dialirkan melaui plat orifice

Perbedaan atau selisih tekanan fluida yang melalui orifice, antara up-

stream dan down-stream dicatat

Suhu dan tekanan fluida pada up-stream juga dicatat untuk mengetahui

densitasnya

Adapun perangkat alat ukur orifice flow meter, terdiri dari:

Plat orifice dengan diameter tertentu

Sepasang lubang/titik, sebuah di up-stream dan sebuah lagi di down-

stream

Manometer dan thermometer.

294

7.1.1.1. Plat Orifice

Plat orifice merupakan bagian dari orifice flow meter yang berfungsi

mengalirkan fluida yang akan diukur harga mass flownya. Plat orifice hanya dapat

dipakai untuk menentukan aliran fluida dalam pipa berdiameter tidakkurangdari

satu inch. Plat orifice ada tiga jenis sesuai dengan fungsinya, yaitu:

Square edge, untuk menakar aliran uap dan air

Conical Entrance, untuk mengukur fluida kental (minyak)

Quarter Cicle, juga untuk mengukur fluida kental

7.1.1.2. Lubang Tekanan

Lubang tekanan atau titik tekanan yang sering disebut juga pressure

tapping (PT), letaknya tidak sembarangan.lubang pengambilan beda tekanan

biasanya ditemapatkan dalam bidang horizontal dengan garis disambung denagn

considering terjadi pada alat ukur sekunder.

Dikenal 3 posisi pressure tapping, yaitu:

Corner Tapping, jenis ini akan menghasilkan perbedaan tekanan yang

terkecil dari ketiga jenis ini

Dinamo dan D/2 Tapping, jenis ini mengahsilkan perbedaan tekanan yang

besar

Flange Tapping, jenis ini menghasilkan perbedaan tekanan diantara kedua

jenis tapping pressure diatas

7.1.1.3. Manometer dan Thermometer

Manometer diperlukan untuk mengetahui tekanan fluida pada up-stream

dalam menentukan densitas fluida tersebut. Metode yang diperlukan dalam

mengukur dan menunjukkan besaran tekanan adalah tekanan atau gaya per satuan

luas bidang, terlebih dahulu diubah kedalam bentuk gerakan mekanik, kemudian

gerak ini dikalibrasikan kedalam skala angka. Manometer ini diletakkan setelah

separator (pada liquid dominated reservoir), sebelum orifice meter. Disamping itu

diperlukan pula sebuah manometer Hg (raksa) untuk mengetahui selisih tekanan

fluida diantara dua sisi plat orifice.

Temperature pada pressure tapping up-stream perlu diketahui dalam

kaitannya untuk mengetahui densitas dan untuk koreksi plat orifice dan diameter

295

pipa kerena adanya ekspansi panas. Prinsip pengukuran dari thermometer ada 2,

yaitu dengan metode pemuaian dan metode elektris. Dalam metode memuaian

yang diukur menghasilkan pemuaian. Pemuaian dirubah kedalam bentuk-bentuk

gerak mekanik, kemudian dikalibrasikan kedalm skala angka-angka yang

menunjukkan nilai panas yang diukur. Dari kedua metode tersebut yang umumnya

digunakan dilapangan geothermal adalah metode pemuaian, tetapi thermometer

tidak dipasang tepat pada up-stream pressure tapping, karena dapat mengganggu

sifat aliran fluida yang masuk atau melalui orifice, oleh karena itu thermometer

harus ditempatkan di up-stream pada jarak minimal 25kali diameter pipa dari plat

orifice.

7.1.2. Cone atau Kerucut

Cone atau kerucut merupakan suatu alat yang berfungsi untuk mengukur

besar aliran dari uap kering (dry steam) dengan menyemburkan uap pada sonic

velocity ke atmosfer melalui sebuah cone atau kerucut yangdimensinya sebagian

telah ditentukan ukuranya. Metode pengukuran dengan kerucut kurang akurat,

tetapi untuk tekanan minimum 2.0 atau sudah cukup baik untuk perhitungan

kasar. Cone terletak setelah separator (pada liquid dominated reservoir).

Walaupun diameter pipa up-stream dan panjang kerucut sudah ditentukan untuk

cone taper (P) yang diinginkan.

Cara lain untuk mengukur besar aliran fluida untuk uap kering dapat

dilakukan dengan sharp-edge orifice meter, dengan panjang pipa up-stream yang

lurus sekurang-kurangnya 25 kali diameter pipa dan dari down-stream 10 kali

diameter dalam pipa tersebut, agar tidak terjadi turbulensi.

7.1.3. Separator

Dalam produksi minyak dan gas, separator juga digunakan, hanya

separator yang digunakan di geothermal berfungsi memisahkan uap dari air panas,

fluida yang telah terpisahkan ini diukur dengan menggunakan orifice. Separator

yang paling efisien untuk produksi geothermal adalah cyclone separator. Cyclone

separator menggunakan gaya sentrifugal untuk memisahkan air dari uapnya. Gaya

296

sentrifugal menyebabkan air menempel pada dinding dan karena gaya beratnya

akan bergerak kebawah secara spiral dan keluar dari separator melalui pipa

tengensial.

Sedangkan uap secara spiral masuk kedalam pipa yang berada ditengah-

tengah separator dan mengalir keluar. Pada suatu lapangan geothermal yang

bertekanan cukup tinggi, bias dibuat rangka separator bertingkat dua atau

bertingkat tiga.

7.1.4. Silincer

Sesuai dengan namanya silencer adalah alat untuk meredam suara

disamping itu juga berfungsi sebagai pemisah antara air dan uap yang akan

dibuang. Air perlu dipisahkan dari uap akan mengendap seperti hujan gerimis dan

bila air tersebut mengandung unsur kimia tertentu dapat mematikan tumbuhan

disekitarnya. Weir box terletak setelah silencer. Bagian utama dari weir box terdiri

dari plat weir dan saluran air.

7.1.5. Weir Box

Besar volume air yang mengalir pada tekanan atmosfer dapat pula

ditentukan dengan suatu peralatan yang disebut weir box terletak silencer. Bagian

utama dari weir box terdiri dari plat weir dan saluran air.

7.1.5.1. Plat Weir

Suatu plat weir harus memenuhi syarat-syarat sbb:

Sudut yang terbentuk dari puncak plat kebawah pada bagian outside harus

45o dan lebar horizontal pada puncak plat 2 mm

Bidang bagian dalam plat harus benar-benar datar dan halus, terutama

pada daerah sampai 100 mm dari puncak atau bibit plat.

Berdiri tegak dari puncak atau bibit plat

Menurut bentuknya plat weir dibedakan menjadi 3 jenis, yaitu:

1. Rigth angle triangular weir (V-notch)

2. Rectangular weir

3. Full-width weir

297

7.1.5.2. Saluran Air

Saluran air terdiri dari 3 bagian, yaitu:

1. Driving section (pengarah aliran)

2. Flow straightening section (pelurus aliran)

3. Straightened flow section (aliran yang lurus)

Panjang setiap bagian saluran telah ditentukan. Bila saluran tidak memiliki flow

straightening section, maka panjang straightening flow section minimal 10 kali

lebar saluran.

Tinggi permukaan air yang meluap pada plat weir diukur dengan tabung

ukur yang saling berhubungan dengan weir box pada bagian straightening floe

section, pada jarak minimum 3 h (h = tinggi luapan maksimal) dan minimal b (b =

lebar weir box) dari plat weir, minimal 50 mm dibawah titik terendah pelimpah

dan minimal 50 mm diatas dasar saluran (dasar weir box) dan diameter dalam

lubang penghubung antara weir box dan tabung ukur antara 10-30 mm.

7.1.6. Peralatan lainnya

Peralatan ini merupakan peralatan panunjang dalam produksi geothermal

dan peralatan yang berfungsi untuk memanfaatkan uap, yaitu:

Menara pendingin (water cooler)

Turbin dan Generator

Kondensor

Peralatan-peralatan tersebut merupakan bagian dari power plant.

298

7.2. Deskripsi Alat

7.2.1. Cyclone Separator

Fungsi :

Memisahkan uap menjadi air dan uap kering.

Mekanisme kerja :

Steam dari sumur akan masuk ke separator lewat wet steam inlet dan akan

dipisahkan di dalam separator dengan gaya sentrifugal. Air akan menempel di

dinding bagian dalam dari separator dan akan turun hingga keluar melalui water

outlet, sedangkan dry steam akan keluar melalui steam outlet di bawah separator.

Letak :

Berada pada unit pemisahan di permukan setelah melaui beberapa flow line.

Spesifikasi:

Table 7.1. Specifikasi Cyclone Separator

No. Of Cyclones in Manifold Capacity BPD m3/hr

1

16

10

16

30

1.000-1.700

6.000-10.000

10.000-17.000

16.500-27.000

31.000-51.000

7-11

41-68

68-144

109-122

209-341

299

300

Gambar 7.1. Cyclone Separator

7.2.2. Condensor

Fungsi :

Mendinginkan hot steam yang keluar dari turbin.

Mekanisme kerja :

Steam dari tubing yang telah dimanfaatkan tekanannya akan dialirkan ke

kondensor dan akan keluar dalam bentuk vapour dan liquit.

Letak :

Berada dekat dengan turbin.

Spesifikasi :

Tabel 7.2.Spesifikasi Condensor

Item No. Description Part No. No. Req’d

1

2

3

4

5

Pump Governor

Assembly

Globe Valve

Air Lubricator

Air Regular

Air Filter

Pump Governor

250-308

107-750

106-003

105-754

105-503

250-166

3

1

1

1

1

301

302

Gambar 7.2. Condensor

7.2.3. Cooling Tower

Fungsi :

Mendinginkan liquit agar dapat dimanfaatkan lagi.

Mekanisme kerja:

Liquit condensated yang keluar dari condensor akan dimasukkan ke dalam

cooling tower dan hasilnya adalah cool water yang siap untuk diinjeksikan ke

sumur lagi dan atau dibuang ke sungai.

Letak :

Berada dekat atau di sekitar condensor.

Spesifikasi :

Tabel 7.3. Spesifikasi Cooling Tower

Capacity,

MMBTU/hr

Varians Weigth of Gas

fired

(lb)

Size

(ft)

1,5 Eigth passes

upstream and 10

downstream

14.660 22 x 7 x 11

303

304

Gambar 7.3. Cooling Tower

7.2.4. Geothermal Flow Line

Fungsi :

Mengalirkan steam ke peralatan – peralatan geothermal yang lain.

Mekanisme kerja :

Flow line ini dipasang dengan berbagai kelokan untuk mengurangi velocity steam,

mencegah aliran balik, dan mencegah pemuaian pipa.

Letak :

Di permukaan dimana menghubungkan antara kepala sumur dengan unit pemisah

(separator unit).

Spesifikasi :

Tabel 7.4. Spesifikasi Geothermal Flow Line

Working Pressure,psi Size of baker,inchi

10.000

25.000

43

26

305

306

Gambar 7.4. Geothermal Flow Line

7.2.5. Orifice Flange Fitting

Fungsi:

Untuk mendapatkan beda tekanan antara aliran pada up – stream dan down –

stream dari orifice itu sendiri.

Mekanisme kerja :

Fluida yang akan diukur alirannya dialirkan melalui plat orifice, beda tekanan

yang melalui orifice akan dicatat suhu dan tekanannya, pada up – stream juga juga

dicatat untuk mengetahui densitas.

Letak:

Umumnya orifice diletakkan sebelum separator.

Spesifikasi :

Tabel 7.5. Spesifikasi Orifice Flange Fitting

Model Pressure

(psi)

No. Product

B-1

D

E

10.000

10.000

10.000

598-33

598-35

598-41

307

308

Gambar 7.5. Orifice Flange Fitting

7.2.6. Tubing Anchor

Fungsi :

Anchor berfungsi untuk menyekat annulus antara tubing dan casing.

Mekanisme Kerja :

Anchor ini akan menyekat ruang annulus antara tubing dan casing sehingga fluida

tidak mengalir melalui annulus.

Letak/Posisi :

Diletakkan di antara casing dan tubing.

Specifikasi :

Table. 3.9. Specifikasi Tubing Anchor

Casing size Anchor spec. Approximate

Part

number

O.D.

(inc)

Weight

(lbs/ft)

Tubing thread O.D. (inc) I.D. (inc) Weight

(pounds)

Length

(inc)

RAT 52500

RAT 53500

RAT 54000

RAT 54500

RAT 55520

RAT 55525

RAT 57020

RAT 57250

RAT 57350

RAT 58525

2 7/8

3 ½

4

4 ½

5 ½

5 ½

7

7

7

8 5/8

9.5

9.30-10.20

9.25-11.6

9.50-12.6

13-23

13-23

17-32

17-32

17-32

24-40

1 ½ 10RD EUE

1 ½ 10RD EUE

1 ½ 10RD EUE

2 3/8 8RD EUE

2 3/8 8RD EUE

2 7/8 8RD EUE

2 3/8 8RD EUE

2 7/8 8RD EUE

3 ½ 8RD EUE

2 7/8 8RD EUE

2.250

2.850

3.250

3.750

4.500

4.500

5.875

5.875

5.875

7.500

1.000

1.625

1.625

2.000

2.000

2.500

2.000

2.500

3.000

2.500

25

25

40

45

70

70

125

125

125

200

23

23

35

35

38

38

43

43

45

45

309

310

Gambar 7.6. Tubing Anchor

7.2.7. Tubing Heads Adapter

Fungsi:

Tubing Heads berfungsi untuk menahan semua jenis tubing hangers.

Mekanisme kerja:

Tubing Heads dikunci oleh screw-screw yang cukup kuat untuk menahan semua

jenis tubing hangers. Screw-screw ini juga memberikan kompressi tambahan pada

packing annulus.

Letak :

Dipasang diatas permukaan dibawah X - Mastree

Spesifikasi :

Tabel 7.7. Spesifikasi Tubing Heads Adapter

Top

Flange

Bottom

Threaded

Inches

Outlet A B C Part No.

6-2000 7 2 12 3/8 6 ¼ 6 3/8 83-020-207

6-3000 5 1/2 2 12 5/8 6 13/16 5 83-020-438

311

312

Gambar 7.7. Tubing Heads Adapter

7.2.8. Manifold

Fungsi:

1. Mengendalikan aliran fluida produksi dari tiap sumur yang ada.

2. Memisahkan aliran dari beberapa gradien minyak yang ada.

3. Membagi mainlines menjadi beberapa bagian.

4. Mencegah terjadinya tekanan balik dari separator ke sumur.

5. Memisahkan setiap tangki penampungan dengan mainlines.

Mekanisme kerja:

Merupakan akhir pertemuan flow line yang berasal dari berbagai sumur yang

terdiri dari rangkaian susunan katub.

Letak :

Setelah x-matree.

Spesifikasi:

Tabel 5.13. Spesifikasi Manifold

Type Assembly

Number

No.of Station

GKHE-MI

GKHE-2MI

GKHE-3MI

37416-Y

39027-Y

38343-Y

1

2

1

313

314

Gambar 7.8. Manifold

7.2.9. Casing Spool

Fungsi :

Untuk tempat pemasangan Choke Line dan Kill Line

Mekanisme Kerja :

Spool yang dipasang diantara preventer.

Letak :

Dipasang pada rangkaian X-mastree pada kepala sumur.

Specifikasi :

Table. 7.9. Specifiksi Casing Spool

Nominal Flanges Max Csg Size

Dimention(inch)

Part Number Nom Bowl Size

Nom Bushing

SizeStudded bottom TopSize W.P Size W.P A B C 10” 2000 10” 2000 7 5/8 20 5 1/8 6 13/16 400675-10 10” 10”10” 3000 10” 3000 7 5/8 20 5 1/8 6 13/16 400644-10 10” 10”10” 3000 10” 3000 7 5/8 18 5/8 5 1/8 6 13/16 400700-10 10” 10”10” 5000 10” 5000 7 5/8 20 5 1/8 6 13/16 400636-10 10” 10”

315

316

Gambar 7.9. Casing Spool

7.2.10. Casing Hangers

Fungsi

1. Meredusir tekanan gas yang timbul diantara casing string.

2. Mengalirkan fluida di annulus.

Mekanisme

Casing Hangers merupakan fitting (sambungan) tempat menggantungkan casing.

Di antara casing string pada casing head terdapat seal untuk menahan fluida

keluar.

Letak

Terletak dibawah rangkaian X-mastree, tepatnya dibawah well head.

Spesifikasi

Table 2.10. Spesifikasi Type “CH-1” Casing Hangers

Nom. Bowl Size Casing Size

Part Numbers

CH-1

Casing Hangers

RCH-1

Running Tools

10” 7” 400185-10 400198-10

10” 7 5/8” 400186-10 400199-10

12” 7” 400359-10 400360-10

12” 7 5/8” 400376-10 400372-10

12” 8 5/8”’ 400398-10 400402-10

12” 9 5/8” 400187-10 400121-10

12” 10 ¾” 400188-10 400201-10

16” 9 5/8” 400393-10 400368-10

16” 10 ¾” 400401-10 400383-10

16” 13 3/8” 400363-10 400397-10

20” 10 3/8” 400382-10 400364-10

20” 13 3/8” 400189-10 400202-10

317

318

Gambar 7.10. Casing Hangers

7.2.11. Gate Valve

Fungsi :

Gate valve berfungsi untuk membuka dan menutup sumur.

Mekanisme Kerja :

Gate valve dioperasikan seperti halnya seperti mengoperasikan sebuah keran.

Jumlahnya satu atau tergantung pada kapasitas dan tekanan kerja sumur.

Letak/Posisi :

Terletak di X-mastree.

Specifikasi :

Table. 7.11. Specifikasi Gate Valve

Size A B C D E F

2 x 1 ¾

2

2 ½

3

4

6

1 13/16

2 1/16

2 9/16

3 1/8

4 1/16

6 5/8

6 3/8

6 3/8

7 ½

8

10

23

24

24

27

29 5/16

36 7/8

54

14

14

16

16

20

18

14 5/8

14 5/8

16 5/8

18 5/8

21 5/8

28

11 ½

11 ½

13

13 ¼

14 1/8

319

320

Gambar 7.11. Gate Valve

7.2.12. Well Head

Fungsi :

Sebagai alat pengontrol sumur di permukaan.

Mekanisme Kerja :

Tersusun atas tubing hanger dan casing head yang berguna sebagai dudukan atau

tempat menggantung bagi casing dan tubing. Terbuat dari besi baja membentuk

suatu sistem seal/penyekat untuk menahan semburan atau kebocoran fluida sumur

ke permukaan.

Letak:

Terletak di bawah X-mastree.

Specifikasi :

Table.7.12. Specifikasi Well Heads (Micro Mini)

Type 71 Micro mini Casing Tubing HeadsTop

Flange

(Inch)

Working

Pressure

(psi)

Casing

Size

(In) A B C D E

Part

Number

8

2000

75/8 16 ¾ 5 21/32 14 1/8 6 7/8 9 1/32 364272

8 5/8 16 ¾ 5 21/32 14 1/8 7 7/8 9 1/32 364273

3000

75/8 16 ¾ 5 21/32 14 1/8 6 7/8 9 1/32 364274

8 5/8 16 ¾ 5 21/32 14 1/8 7 7/8 9 1/32 364275

10

9 5/8 18 ¾ 6 21/32 15 17/32 8 7/8 11 1/32 364276

10 ¾ 18 ¾ 6 21/32 15 17/32 10 11 1/32 364277

9 5/8 18 ¾ 6 21/32 15 17/32 9 1/8 11 1/32 364060

10 ¾ 18 ¾ 6 21/32 15 17/32 10 11 1/32 364246

12

11 ¾ 18 ¾ 6 21/32 15 17/32 11 13 5/8 364278

13 3/8 18 ¾ 6 21/32 15 17/32 12/58 13 5/8 364279

11 ¾ 18 ¾ 6 21/32 15 17/32 11 13 5/8 364280

13 3/8 18 ¾ 6 21/32 15 17/32 12/58 13 5/8 364170

321

322

Gambar 7.12. Well Head

7.3. Pembahasan

Geothermal merupakan energi alternative baru sebagai pembangkit tenaga

listrik dengan prinsip mengubah mekanis penggerak turbin menjadi energi listrik

hasil putaran turbin penggerak generator. Adapun peralatan khusus untuk

produksi geothermal yang digunakan untuk mengubah energi panas bumi menjadi

energi listrik yaitu: Orifice flow meter, Cone atau kerucut, Separator, dan Meir

Box.

Dalam produksi minyak dan gas, separator juga digunakan, hanya

separator yang digunakan di geothermal berfungsi memisahkan uap dari air panas,

fluida yang telah terpisahkan ini diukur dengan menggunakan orifice. Salah satu

separator yang digunakan dalam geothermal adalah cyclone separator dimana

menggunakan prinsip gaya sentrifugal untuk memisahkan air dari uapnya. Adanya

silencer selain sebagai alat untuk meredam suara, juga berfungsi sebagai pemisah

antara air dan uap yang akan dibuang. Sejumlah air yang telah berhasil diredaman

oleh silencer harus pula ditentukan besar volumenya setelah keluar dari silencer.

Sedangkan peralatan penunjang dalam produksi geothermal dan peralatan yang

berfungsi untuk memanfaatkan uap yaitu: water cooler, turbin dan generator, serta

kondensor.

Peralatan pada lapangan geothermal sangat rawan dengan adanya bahaya

korosif dan gas beracun apabila terjadi kebocoran, oleh karena itu pemilihan

material yang tepat serta penangannya harus benar-benar diperhitungakan.

7.4. Kesimpulan

1. Peralatan pada geothermal didasarkan pada optimalisasi terhadap keadaan

suhu, tekanan dan fasa fluida produksi

2. Peralatan pada lapangan geothermal sangat rawan dengan adanya bahaya

korosif dan gas beracun apabila terjadi kebocoran.

3. Syarat adanya geothermal adalah:

Adanya sumber panas

323

Adanya fluida (uap dan air)

Adanya trap (perangkap)

Serta adanya rekahan

4. Adapun peralatan khusus untuk produksi geothermal yaitu:

Orifice flow meter

Cone atau kerucut

Separator

Silincer

Weir Box

Dan peralatan lainnya, meliputi: water cooler, turbin dan generator,

serta kondensor.

5. Cyclone separator merupakan salah satu jenis separator yang digunakan

pada lapangan geothermal, dimana dalam beroperasinya menggunakan

pinsip gaya sentrifugal.

6. Yang membedakan antara lapangan migas dengan geothermal adalah bila

pada lapangan migas, fracture sangat kurang menguntungkan karena

dapat mengakibatkan loss circulation pada fluida pemboran. Sedangkan

pada lapangan panas bumi, fracture sangatlah potensial mengingat steam

terjebak di sana.

324

7.5. Daftar pustaka

1. ______________, “Buku Pedoman Peragaan Peralatan Produksi”,

Studio Peragaan Peralatan Produksi, Jurusan Teknik Perminyakan

Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Yogyakarta 2004.

2 Mc Cain, William D. Jr., “Properties of Petroleum”, Publishing

Company, Tulsa Oklahoma, USA, 1983.

325