PRINSIP TENTANG PENGELOLAAN AIR TERPRODUKSI DALAM INDUSTRI HULU MIGAS

Produced water merupakan salah satu limbah terbesar yg dihasilkan oleh sektor hulu migas. Terlebih untuk lapangan marjinal, water cut produksinya saja bisa mencapai 90% (bahkan bisa lebih). Hal tersebut menjadi concern utama untuk pengelolaannya sering bermasalah karena jumlahnya cenderung meningkat dari tahun ke tahun. Opsi pengelolaan produced water ada 2 macam. Kita bisa treatment untuk di buang ke badan air atau di-re-injeksi. Re-injeksi terbagi menjadi dua, yakni untuk enhance oil recovery /EOR (pressure maintenance, water flooding dll) atau berupa sumur disposal. Semua opsi mewajibkan pre-treatment dulu untuk memenuhi baku mutu, kecuali sumur disposal. Semua opsi perlu perijinan dan pemantauan rutin minimal per bulan dari instansi lingkungan, kecuali untuk re-injeksi sebagai EOR. Ref Permen LH 04 thn 2007 dan Permen LH 13 th 2007.

Saat ini re-injeksi merupakan opsi yg paling banyak dipilih karena praktis, tidak ribet bermaslah secara sosial lingkungan terutama juga mempertimbangkan aspek teknis, ekonomi teknologi. Sebagai contoh, beberapa lapangan akan sangat sulit memenuhi kriteria baku mutu TDS < 4.000 dengan teknologi konvensional.

Selain itu ada keuntungan yang didapatkan dari injeksi air terproduksi kedalam formasi yaitu untuk mendorong kandungan crude oil dari dalam formasi kesumur-sumur produksi dan menjaga tekanan fluida didalamnya, namun ada criteria-kriteria tertentu yang harus dipenuhi terlebih dahulu.

Air untuk injeksi proses EOR memang perlu memenuhi kriteria tertentu. Jika tidak, alih-alih mendorong produksi crude oil malah membuat plug formasi. Fasprod pipa, pompa dan lain-lain juga cepat plugging, korosif & rusak. Parameter yang biasa dijadikan indikator diantaranya pH, DO, TSS, MPFT, SRB (Sulfur Reduction Bacteria), oil content, RPI, Fe dan turbidity.

Untuk kualitas air injeksi ke dalam formasi, ada fenomena swelling atau deflocculating clay mineral dari batuan formasi. Clay merespon terhadap kekurangan kation divalent yang terkandung di dalam air injeksi. Ada beberapa tipe clay yang mempunyai korelasi langsung dengan kation divalent ini, yaitu montmorilonite, illite, koalinite, dan mixed layer mont-illite.

Untuk kegiatan water injection, sebagai salah satu strategi EOR, juga digunakan untuk menjaga tekanan dalam formasi, juga bisa digunakan untuk mensiasati limbah produced water yang dihasilkan dari produksi oil/gas.

Namun injeksi produced water ini kedalam formasi, juga harus memenuhi criteria-kriteria yang pada intinya jangan sampai merusak formasi dan fasilitas produksi. Agar tidak merusak formasi, karakteristik air yang di injeksi diusahakan sesuai dengan karakteristik air yang ada di formasi. Air injeksi dan air formasi yang mempunyai komposisi kimia dan konsentrasi sangat berbeda akan mempunyai potensi besar untuk terjadinya kerusakan formasi terutama di zona injeksi. Selain itu, reaksi antara kandungan kimia kedua fluida tersebut dapat menyebabkan terjadi presipitasi endapan scale.

Scale dapat menyebabpan terjadinya penurunan injektivitas sumur, kerusakan formasi dan kerusakan peralatan. Scale yang umum terjadi adalah kalsium karbonat, kemudian yang lainnya seperti : feroksida, ferokarbonat, ferosulfida, kalsium sulfat dan barium sulfat.

Kadang karena volume dari air yang diproduksi dari formasi tidak mencukupi untuk menggantikan volume yang hilang akibat produksi minyak dan gas, maka air tambahan (make up) dapat digunakan untuk meyakinkan bahwa kekosongan dalam reservoir dapat tergantikan.

Beberapa problem yang terkait kegiatan water injection ini adalah terbentuknya scale pada flowline, korosi pada pipa (biasanya disebabkan karena oksigen terlarut), dan adanya bakteri (acid reducing bacteria) yang menyebabkan korosi atau bakteri penyebab bio-fouling.

Untuk itu sebelum diinjeksikan ke dalam formasi, produced water yang sudah terpisahkan dari oil/gas harus dilakukan treatment terlebih dahulu, biasanya menggunakan cara mekanikal dan chemical.

1. Pengolahan awal dari air permukaan untuk menghindari terjadinya makro bio-fouling : biasanya menggunakan chlorine. Chlorine adalah pembunuh bakteri yang cepat dan digunakan disemua area produksi minyakbumi untuk pengolahan air baku. Namun kadar chlorine yang terlalu tinggi juga bisa menyebabkan korosi pada pipa.

2. Filtrasi : suspended solid dalam air injeksi mempunya potensi untuk menyumbat formasi disekitar well bore, sehingga mengakibatkan kerusakan formasi.

3. Penghilang gas-gas penyebab korosi, biasanya adalah O2 yang ditangkap dengan hydrazine atau sodium bisulfit.

4. Penambahan bahan kimia (chemical) untuk mempertahankan kualitas air : penambahan chemical pada proses treatment air injeksi ditujukan untuk mempertahankan kualitas air setelah adanya treatment awal.

Bahan kimia yang biasa digunakan seperti :

Oxygen Scavenger : yang biasanya digunakan untuk menangkap oksigen terlarut/terbebas, biasanya natrium bisulfit base.

Scale Inhibitor : untuk mencegah terjadinya presipitasi padatan terlarut yang menyebabkan scale, biasanya phosponium base.

Organic Biocide : untuk membunuh bakteri penyebab bio-fouling atau acid reducing bacteria, biasa digunakan chlorine, THPS base ataupun glutardehyde base.

Corrosion Inhibitor : untuk mencegah terjadinya korosi, biasanya type film forming corrosion

Sumber : hasil bacaan dari berbagai sumber, milis migas dan seuprit pengetahuan saya

Mikha Umarhttp://mu171.wordpress.com/2011/05/30/sedikit-tentang-prinsip-pengelolaan-air-terproduksi-dalam-industri-hulu-migas/ AKSES TGL 02 JULI 2012

PROSES PENGOLAHAN MINYAK BUMI

Minyak bumi biasanya berada 3-4 km di bawah permukaan laut. Minyak bumi diperoleh dengan membuat sumur bor. Minyak mentah yang diperoleh ditampung  dalam kapal tanker atau dialirkan melalui pipa ke stasiun tangki atau ke kilang minyak.Minyak mentah (cude oil) berbentuk cairan kental hitam dan berbau kurang sedap. Minyak mentah belum dapat digunakan sebagai bahan bakar maupun untuk keperluan lainnya, tetapi harus diolah terlebih dahulu. Minyak mentah mengandung sekitar 500 jenis hidrokarbon dengan jumlah atom C-1 sampai 50. Titik didih hidrokarbon meningkat seiring bertambahnya jumlah atom C yang berada di dalam molekulnya. Oleh karena itu, pengolahan minyak bumi dilakukan melalui destilasi bertingkat, dimana minyak mentah dipisahkan ke dalam kelompok-kelompok (fraksi) dengan titik didih yang mirip.

PENGANTAR

Minyak bumi (Crude Oil) dan gas alam merupakan senyawa hidrokarbon. Rantai karbon yang menyusun minyak bumi dan gas alam memiliki jenis yang beragam dan tentunya dengan sifat dan karakteristik masing-masing. Sifat dan karakteristik dasar minyak bumi inilah yang menentukan perlakuan selanjutnya bagi minyak bumi itu sendiri pada pengolahannya. Hal ini juga akan mempengaruhi produk yang dihasilkan dari pengolahan minyak tersebut.

Berdasarkan model OWEM (OPEC World Energy Model), permintaan minyak dunia pada periode jangka menengah (2002-2010) diperkirakan meningkat sebesar 12 juta barel per hari (bph) menjadi 89 juta bph atau tumbuh rata-rata

1,8% per tahun. Sedangkan pada periode berikutnya (2010-2020), permintaan naik menjadi 106 juta bph dengan pertumbuhan sebesar 17 juta bph.

Pengetahuan tentang minyak bumi dan gas alam sangat penting untuk kita ketahui, mengingat minyak bumi dan gas alam adalah suatu sumber eneri yang tidak dapat diperbaharui, sedangkan penggunaan sumber energi ini dalam kehidupan kita sehari-hari cakupannya sangat luas dan cukup memegang peranan penting atau menguasai hajat hidup orang banyak. Sebagai contoh minyak bumi dan gas alam digunakan sebagai sumber energi yang banyak digunakan untuk memasak, kendaraan bermotor, dan industri, kedua bahan bakar tersebut berasal dari pelapukan sisa-sisa organisme sehingga disebut bahan bakar fosil.

Oleh karen itu sebagai generasi penerus bangsa, kita juga harus memikirkan bahan bakar alternatif apa yang dapat digunakan untuk menggantikan bahan bakar fosil ini, jika suatu saat nanti bahan bakar ini habis.

PROSES PEMBENTUKAN MINYAK BUMI

Minyak bumi (bahasa Inggris: petroleum, dari bahasa Latin: petrus ), dijuluki juga sebagai emas hitam adalah cairan kental, coklat gelap, atau kehijauan yang mudah terbakar, yang berada di lapisan atas dari beberapa area di kerak bumi. Minyak bumi dan gas alam berasal dari jasad renik lautan, tumbuhan dan hewan yang mati sekitar 150 juta tahun yang lalu. Sisa-sisa organisme tersebut mengendap di dasar lautan, kemudian ditutupi oleh lumpur. Lapisan lumpur tersebut lambat laun berubah menjadi batuan karena pengaruh tekanan lapisan di atasnya. Sementara itu, dengan meningkatnya tekanan dan suhu, bakteri anaerob menguraikan sisa-sisa jasad renik tersebut dan mengubahnya menjadi minyak dan gas.Proses pembentukan minyak bumi dan gas ini memakan waktu jutaan tahun. Minyak dan gas yang terbentuk meresap dalam batuan yang berpori seperti air dalam batu karang. Minyak dan gas dapat pula bermigrasi dari suatu

daerah ke daerah lain, kemudian terkosentrasi jika terhalang oleh lapisan yang kedap.Walupun minyak bumi dan gas alam terbentuk di dasar lautan, banyak sumber minyak bumi yang terdapat di daratan. Hal ini terjadi karena pergerakan kulit bumi, sehingga sebagian lautan menjadi daratan.  Dewasa ini terdapat dua teori utama yang berkembang mengenai asal usul terjadinya minyak bumi, antara lain:

1. Teori Anorganik (Abiogenesis)

            Barthelot (1866) mengemukakan bahwa di dalam minyak bumi terdapat logam alkali, yang dalam keadaan bebas dengan temperatur tinggi akan bersentuhan dengan CO2 membentuk asitilena. Kemudian Mandeleyev (1877) mengemukakan bahwa minyak bumi terbentuk akibat adanya pengaruh kerja uap pada karbida-karbida logam dalam bumi. Yang lebih ekstrim lagi adalah pernyataan beberapa ahli yang mengemukakan bahwa minyak bumi mulai terbentuk sejak zaman prasejarah, jauh sebelum bumi terbentuk dan bersamaan dengan proses terbentuknya bumi. Pernyataan tersebut berdasarkan fakta ditemukannya material hidrokarbon dalam beberapa batuan meteor dan di atmosfir beberapa planet lain. Secara umum dinyatakan seperti dibawah ini:

Berdasarkan teori anorganik, pembentukan minyak bumi didasarkan pada proses kimia, yaitu :

a. Teori alkalisasi panas dengan CO2 (Berthelot)

Reaksi yang terjadi:

alkali metal + CO2   karbida

karbida + H2O   ocetylena

C2H2   C6H6   komponen-komponen lain

Dengan kata lain bahwa didalam minyak bumi terdapat logam alkali dalam keadaan bebas dan bersuhu tinggi. Bila CO2 dari udara bersentuhan dengan alkali panas tadi maka

akan terbentuk ocetylena. Ocetylena akan berubah menjadi benzena karena suhu tinggi. Kelemahan logam ini adalah logam alkali tidak terdapat bebas di kerak bumi.

b. Teori karbida panas dengan air (Mendeleyef)

Asumsi yang dipakai adalah ada karbida besi di dalam kerak bumi yang kemudian bersentuhan dengan air membentuk hidrokarbon, kelemahannya tidak cukup banyak karbida di alam.

2.Teori Organik (Biogenesis)

Berdasarkan teori Biogenesis, minyak bumi terbentuk karena adanya kebocoran kecil yang permanen dalam siklus karbon. Siklus karbon ini terjadi antara atmosfir dengan permukaan bumi, yang digambarkan dengan dua panah dengan arah yang berlawanan, dimana karbon diangkut dalam bentuk karbon dioksida (CO2). Pada arah pertama, karbon dioksida di atmosfir berasimilasi, artinya CO2 diekstrak dari atmosfir oleh organisme fotosintetik darat dan laut. Pada arah yang kedua CO2 dibebaskan kembali ke atmosfir melalui respirasi makhluk hidup (tumbuhan, hewan dan mikroorganisme).

P.G. Mackuire yang pertama kali mengemukakan pendapatnya bahwa minyak bumi berasal dari tumbuhan. Beberapa argumentasi telah dikemukakan untuk membuktikan bahwa minyak bumi berasal dari zat organik yaitu:- Minyak bumi memiliki sifat dapat memutar bidang polarisasi,ini disebabkan oleh adanya kolesterol atau zat lemak yang terdapat dalam darah, sedangkan zat organik tidak terdapat dalam darah dan tidak dapat memutar bidang polarisasi.- Minyak bumi mengandung porfirin atau zat kompleks yang

terdiri dari hidrokarbon dengan unsur vanadium, nikel, dsb.- Susunan hidrokarbon yang terdiri dari atom C dan H sangat mirip dengan zat organik, yang terdiri dari C, H dan O. Walaupun zat organik menggandung oksigen dan nitrogen cukup besar.- Hidrokarbon terdapat di dalam lapisan sedimen dan merupakan bagian integral sedimentasi.- Secara praktis lapisan minyak bumi terdapat dalam kambium sampai pleistosan.- Minyak bumi mengandung klorofil seperti tumbuhan.

Proses pembentukan minyak bumi terdiri dari tiga tingkat, yaitu:1. Pembentukan sendiri, terdiri dari:- pengumpulan zat organik dalam sedimen- pengawetan zat organik dalam sedimen- transformasi zat organik menjadi minyak bumi.2. Migrasi minyak bumi yang terbentuk dan tersebar di dalam lapisansedimen terperangkap.3. Akumulasi tetes minyak yang tersebar dalam lapisan sedimen hingga berkumpil menjadi akumulasi komersial.

Proses kimia organik pada umumnya dapat dipecahkan dengan percobaan di laboratorium, namun berbagai faktor geologi mengenai cara terdapatnya minyak bumi serta

penyebarannya didalam sedimen harus pula ditinjau. Fakta ini disimpulkan oleh Cox yang kemudian di kenal sebagai pagar Cox diantaranya adalah:Minyak bumi selalu terdapat di dalam batuan sedimen dan umumnya pada sedimen marine, fesies sedimen yang utama untuk minyak bumi yang terdapat di sekitar pantai.Minyak bumi memeng merupakan campuran kompleks hidrokarbon.Temperatur reservior rata-rata 107°C dan minyak bumi masih dapat bertahan sampai 200°C. Diatas temperatur ini forfirin sudah tidak bertahan.Minyak bumi selalu terbentuk dalam keadaan reduksi ditandai adanya forfirin dan belerang.Minyak bumi dapat tahan pada perubahan tekanan dari 8-10000 psi.Proses transformasi zat organik menjadi minyak bumi.

Ada beberapa hal yang mempengaruhi peristiwa diatas, diantaranya:1. Degradasi thermalAkibat sedimen terkena penimbunan dan pembanaman maka akan timbul perubahan tekanan dan suhu. Perubahan suhu adalah faktor yang sangat penting.2. Reaksi katalisAdanya katalis dapat mempercepat proses kimia.3. RadioaktivasiPengaruh pembombanderan asam lemak oleh partikel alpha dapay membentuk hidrokarbon parafin. Ini menunjukan pengaruh radioaktif terhadap zat organik.4. Aktifitas bakteri. Bakteri mempunyai potensi besar dalam proses pembentukan hidrokarbon minyak bumi dan memegang peranan dari sejak matinya senyawa organik sampai pada waktu diagnosa, serta menyiapkan kondisi yang memungkinkan terbentuknya minyak bumi.

Zat organik sebagai bahan sumberJenis zat oragink yang dijadikan sumber minyak bumi menurut para ahli dap[at disimpulkan bahwa jenis zat organik yang merupakan zat pembentuk utama minyak bumi adalah lipidzat organik dapat terbentuk dalamkehidupan

laut ataupun darat dan dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu: yang berasal dari nabati dan hewani.

KOMPOSISI PENYUSUN MINYAK BUMI dan GAS ALAM

Minyak bumi dan gas alam adalah campuran kompleks hidrokarbon dan senyawa-senyawa organik lain. Komponen hidrokarbon adalah komponen yang paling banyak terkandung di dalam minyaak bumi dan gas alam. Gas alam terdiri dari alkana suku rendah, yaitu metana, etana, propana, dan butana. Selain alkana juga terdapat berbagai gas lain seperti karbondioksida (CO2) dan hidrogen sulfida (H2S), beberapa sumur gas juga mengandung helium.

Sedangkan hidrokarbon yang terkandung dalam minyak bumi terutama adalah alkana dan sikloalkana, senyawa lain yang terkandung didalam minyak bumi diantaranya adalah Sulfur, Oksigen, Nitrogen dan senyawa-senyawa yang mengandung konstituen logam terutama Nikel, Besi dan Tembaga. Komposisi minyak bumi sangat bervariasi dari satu sumur ke sumur lainnya dan dari daerah ke daerah lainnya.

Perbandingan unsur-unsur yang terdapat dalam minyak bumi sangat bervariasi. Berdasarkan  hasil analisa, diperoleh data sebagai berikut :

Karbon : 83,0-87,0 % Hidrogen : 10,0-14,0 %

Nitrogen : 0,1-2,0 %

Oksigen : 0,05-1,5 %

Sulfur : 0,05-6,0 %

Struktur hidrokarbon yang ditemukan dalam minyak mentah:1. Alkana (parafin)      CnH2n + 2 , alkana  ini  memiliki rantai  lurus  dan  bercabang,  fraksi  ini  merupakan  yang terbesar di dalam minyak mentah.

2. Sikloalkana (napten)      CnH2n , Sikloalkana ada yang memiliki cincin 5 (lima) yaitu siklopentana ataupun cincin 6 (enam) yaitu sikloheksana.

siklopentana sikloheksana

3. Aromatik   CnH2n -6

aromatik memiliki cincin 6

Aromatik  hanya  terdapat  dalam  jumlah  kecil,  tetapi sangat  diperlukan  dalam bensin karena :- Memiliki harga anti knock yang tinggi - Stabilitas penyimpanan yang baik - Dan kegunaannya yang lain sebagai bahan bakar (fuels)Proporsi  dari  ketiga  tipe  hidrokarbon  sangat  tergantung pada  sumber  dari minyak bumi. Pada umumnya alkana merupakan hidrokarbon yang terbanyak tetapi kadang-kadang (disebut sebagai crude napthenic) mengandung sikloalkana sebagai komponen  yang  terbesar,  sedangkan aromatik  selalu  merupakan  komponen  yang paling sedikit.

Zat-Zat Pengotor yang sering terdapat dalam minyak bumi:

1. Senyawaan SulfurCrude oil yang densitynya lebih tinggi mempunyai kandungan Sulfur yang lebih tinggu pula. Keberadaan Sulfur dalam minyak bumi sering banyak menimbulkan akibat, misalnya dalam gasoline dapat menyebabkan korosi (khususnya dalam keadaan dingin atau berair), karena terbentuknya asam yang dihasilkan dari oksida sulfur (sebagai hasil pembakaran gasoline) dan air.

2. Senyawaan OksigenKandungan total oksigen dalam minyak bumi adalah kurang dari 2 % dan menaik dengan naiknya titik didih fraksi. Kandungan oksigen bisa menaik apabila produk

itu lama berhubungan dengan udara. Oksigen dalam minyak bumi berada dalam bentuk ikatan sebagai asam karboksilat, keton, ester, eter, anhidrida, senyawa monosiklo dan disiklo dan phenol. Sebagai asam karboksilat berupa asam Naphthenat (asam alisiklik) dan asam alifatik.

3. Senyawaan NitrogenUmumnya kandungan nitrogen dalam minyak bumi sangat rendah, yaitu 0,1-0,9 %. Kandungan tertinggi terdapat pada tipe Asphalitik. Nitrogen mempunyai sifat racun terhadap katalis dan dapat membentuk gum / getah pada fuel oil. Kandungan nitrogen terbanyak terdapat pada fraksi titik didih tinggi. Nitrogen klas dasar yang mempunyai berat molekul yang relatif rendah dapat diekstrak dengan asam mineral encer, sedangkan yang mempunyai berat molekul yang tinggi tidak dapat diekstrak dengan asam mineral encer.

4. Konstituen MetalikLogam-logam seperti besi, tembaga, terutama nikel dan vanadium pada proses catalytic cracking mempengaruhi aktifitas katalis, sebab dapat menurunkan produk gasoline, menghasilkan banyak gas dan pembentukkan coke. Pada power generator temperatur tinggi, misalnya oil-fired gas turbine, adanya konstituen logam terutama vanadium dapat membentuk kerak pada rotor turbine. Abu yang dihasilkan dari pembakaran fuel yang mengandung natrium dan terutama vanadium dapat bereaksi dengan refactory furnace (bata tahan api), menyebabkan turunnya titik lebur campuran sehingga merusakkan refractory itu.

By : risky Septiadevana, http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kuliah_web/2008/Riski%20Septiadevana%200606249_IE6.0/halaman_10.html diakses tgl 02 juli 2012