Hitung laju alir

TEKNIK PRODUKSI NO : TP.07.05

JUDUL : FASILITAS PERMUKAAN SUB JUDUL : Metering Sistem (Perhitungan Laju

Alir Minyak,Gas dan Air)

Halaman : 1 / 35 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003

Manajemen Produksi Hulu

METERING SISTEM (PERHITUNGAN LAJU ALIR MINYAK,GAS DAN AIR)

1. TUJUAN

Menghitung laju aliran gas, minyak atau air berdasarkan hasil pengukuran di lapangan.

2. METODE DAN PERSYARATAN

Alat pengukur laju aliran adalah :

• Positive Displacement dan Turbine Meter

• Orifice Meter

3. LANGKAH KERJA

3.1 Perhitungan Laju Aliran Gas Berdasarkan Hasil Pengukuran Positive Displacement Meter atau

Turbine Meter.

1. Siapkan hasil pembacaan laju aliran gas dari pengukur (Qd).

2. Siapkan data penunjang berupa :

• Tekanan Pengukuran (Pg)

• Temperatur Pengukuran (Tg)

• Specific Gravity Gas (γG)

• Tekanan Atmosfir (Pa)

3. Hitung faktor koreksi tekanan (Fp) yaitu :

696.14ga

p

PPF

+= (1)

4. Hitung faktor koreksi temperatur (Ft) yaitu :

gt T

F+

=460

520 (2)

5. Berdasarkan harga Pg, Tg dan γg hitung faktor kompresibilitas gas, (Z)

6. Hitung laju aliran gas pada kondisi standar yaitu :

Q =Fp × Ft × Qd × Z1 (3)

3. 2 Perhitungan Laju Aliran Minyak Hasil Pengukuran Positive Displacement atau Turbine Meter.

1. Siapkan hasil pengukuran yang berupa :

• Laju aliran cairan (Qd)






• Temperatur pengukuran (Tf)

• Basic Sediment Water (BSW)

• Tekanan aliran (Pf)

2. Siapkan data penunjang yaitu :

• Specific gravity minyak (γo)

• Konstanta meter (Fm)

3. Berdasarkan Tf dan γo tentukan CTL dengan menggunakan Tabel 1.

4. Tentukan harga Bo pada Tf dan Pf berdasarkan hasil analisa PVT atau korelasi dengan

menggunakan langkah di TR.02.06

5. Hitung laju aliran minyak dengan menggunakan persamaan berikut :

Q =Qd × Fm × CTL × oB

1× (1-BSW) (4)

3.3 Perhitungan Laju Aliran Air Berdasarkan Hasil Pengukuran Positive Diplacement atau Turbine

Meter

1. Siapkan hasil pembacaan laju aliran air Qd, bbl/hari

2. Siapkan data penunjang yaitu :

• Faktor meter (Fm)

• Temperatur pengukuran (Tg)

• Specific gravity air (γw)

• Tekanan pengukuran (Pg)

• Tekanan uap pada 100°F (Pu)

3. Tentukan harga CTL berdasarkan γw dan Tg dengan menggunakan Tabel 1.

4. Tentukan kompresibilitas cairan (F) dengan menggunakan Tabel 2 berdasarkan harga γw dan

Tg.

5. Tentukan tekanan uap (Pv) pada Tg berdasarkan harga tekanan uap Pu pada 100°F dengan

menggunakan Tabel 3.

6. Hitung laju aliran cairan yaitu :

FPPCTLFQ

Qug

md

)(1 −−

= (5)

3.4 Perhitungan Laju Aliran Gas Berdasarkan Hasil Pengukuran Orifice Meter Sistim Terbuka.






1. Siapkan hasil pembacaan tekanan .statik aliran (Pf) dan temperatur pengukuran (Tg).

2. Siapkan data diameter (d) orifice dan diameter pipa (D)

3. Siapkan data Specific gravity gas (γg)

4. Tentukan harga koefisien orifice (C) dengan menggunakan Tabel 4 berdasarkan diameter orifice

dan pipa.

5. Tentukan harga Ftf yaitu :

5.0)520(g

tf TF = (6)

6. Tentukan harga Fg yaitu :

5.0)6.0(g

gFγ

= (7)

7. Tentukan faktor kompresibilitas (Z) berdasarkan harga Pf, Tg dan γ g

8. Tentukan 5.0)1(Z

Fpv = (8)

9. Tentukan laju produksi pada keadaan standard :

Q = 0.001 × C × Pf × Ftf × Fg × Fpv (9)

3. 5 Perhitungan Laju Aliran Gas Berdasarkan Hasil Pengukuran Orifice Meter Sistim Tertutup

1. Siapkan data hasil pengukuran, yaitu :

• Tekanan statik aliran, biasanya tekanan “upstream” (Pf).

• Tekanan diferensial pada orifice (hw)

• Temperatur aliran (Tg)

• Tekanan atmosfir (Pa)

• Temperatur atmosfir (Ta)

2. Siapkan data Specific gravity gas (γg)

3. Siapkan data diameter orifice dan diameter pipa.

4. Hitung Fpb yaitu :

)73.14(a

pb PF = (10)

5. Hitung Ftb yaitu :






)520

460(

+= a

tbT

F (11)

6. Hitung Ftf yaitu :

5.0)460

520(+

=g

tf TF (12)

7. Hitung Fg yaitu :

5.0).6.0(g

gFγ

= (13)

8. Tentukan faktor kompresibilitas gas (Z) berdasarkan pada Pf, Tg dan γg.

9. Hitung Fpv yaitu :

5.0)1(Z

Fpv = (14)

10. Tentukan Fb dengan menggunakan Tabel 5 berdasarkan harga diameter orifice dan pipa.

11. Tentukan Fr berdasarkan persamaan :

5.0) (1

fwr Ph

bF += (15)

di mana harga b tetap ditentukan dengan menggunakan Tabel 6 berdasarkan diameter orifice dan

diameter pipa.

12. Tentukan harga Y dengan menggunakan Tabel 7 atau 8.

Harga Y dari Tabel 7 ditentukan berdasarkan harga tekanan “upstream”, sedangkan harga Y dari

Tabel 8 berdasarkan tekanan “downstream”. Parameter yang diperlukan untuk menentukan harga

Y tersebut adalah :

• f

w

Ph

(16)

• Dd (perbandingan diameter orifice dengan diameter pipa).

13. Hitung harga C yaitu :

C = Fb × Fr × Y × Fpd × Ftb × Fg × Fpv (17)

14. Hitung laju aliran gas yaitu :

Q = 24 × 10-6 C (hw Pf)0.5 (MMSCF/hari) (18)

3.6 Perhitungan Laju Aliran Cairan Berdasarkan Hasil Pengukuran Menggunakan Orifice Meter






1. Siapkan hasil pengukuran, yaitu :

• Tekanan diferensial (hw)

• Temperatur aliran (Tf)

2. Siapkan data penunjang sebagai berikut :

• Specific gravity 60°F (γi)

• Diameter pipa (D)

• Diameter orifice (d)

• Viskositas Saybolt pada 100°F (µ100)

3. Tentukan harga Fb dengan menggunakan Tabel 5, berdasarkan harga d dan D

4. Ubah harga µ100 pada temperatur aliran Tf menjadi µt dengan menggunakan Tabel 9. Lakukan

interpolasi apabila diperlukan.

5. Hitung harga (d D hw/γi) bersama dengan harga µt (dari langkah 4) tentukan harga Fr dengan

menggunakan Tabel 10.

6. Berdasarkan Tf dan Specific gravity cairan tentukan harga Fgt dengan menggunakan:

- Tabel 11 untuk Orifice Meter menggunakan bellows

- Tabel 12 untuk Orifice Meter menggunakan mercury

7. Hitung laju aliran cairan :

Q = Fb × Fgt × Fr (hw)0.5 (gal/jam) (19)

Q = 0.5114 × Ft × Fgt × Fr (hw)0.5 (bbl/hari) (20)

4. DAFTAR PUSTAKA

1. ————————— : “Engineering Data Book”, Gas Processors Suppliers Association, Ninth

Edition, 1972, Tulsa, Oklahoma.

2. Dononue, David A. T. dan Ertekin, Turgay : “GasWell Testing - Theory, Practice & Regulation”,

International Human Resources Development Corporation, Boston.






5. DAFTAR SIMBOL

BSW = Basic Sediment and Water, fraksi

Bo = faktor volume formasi minyak, bbl/STB

CTL = faktor koreksi volume sebagai fungsi temperatur

d = diameter orifice, inch.

D = diameter pipa, inch.

F = faktor kompresibilitas cairan

Fg = faktor Specific gravity

Fm = faktor meter

Fp = faktor tekanan

Ft = faktor temperatur

Fpb = faktor tekanan atmosfir

Fpv = faktor tekanan untuk aliran gas

Ftb = faktor temperatur untuk aliran gas

hw = tekanan diferensial pada orifice, inch

Pa = tekanan atmosfir, psi

Pf = tekanan aliran, psi

Pg = tekanan pengukuran, psi

Pu = tekanan uap pada 100 F, psi

Pv = tekanan uap, pada temperatur kerja, °F

Q = volume per satuan waktu telah dikoreksi

Qd = volume per satuan waktu dari pengukuran

Tg = temperatur pengukuran, °F

Y = faktor ekspansi

γg = specific gravity gas

γo = specific gravity minyak

γw = specific gravity air

µ100 = viskositas Saybolt pada 100 °F, detik






6. LAMPIRAN

6. 1 LATAR BELAKANG DAN RUMUS

Dua macam alat pengukur aliran gas atau cairan, yaitu:

1. Positive Displacement meter dan Turbine Meter

2. Orifice Meter

Masing-masing alat tersebut memerlukan cara perhitungan hasil pengukuran yang berbeda, sehingga

perlu diuraikan secara terpisah.

6. 1. 1 Positive Displacement dan Turbine Meter

6. 1. 1. 1 Pengukuran laju aliran gas

Hasil pembacaan volume gas per satuan waktu dari alat pengukur perlu dikoreksi untuk

memperoleh volume gas per satuan waktu pada kondisi standar. Persamaan yang

digunakan untuk perhitungan tersebut adalah :

Q =Fp × Ft × Qd × Z1

(1)

di mana :

696.14ga

p

PPF

+= (2)

gt T

F+

=460

520 (3)

Faktor kompresibilitas ditentukan dari harga Pg, Tg dan γg

6. 1.1.2 Pengukuran laju aliran minyak

Persamaan yang digunakan untuk menentukan laju aliran minyak adalah :

Q =Qd × Fm × CTL × oB

1 x(1-BSW) (4)

Harga BSW diperoleh dari pemisahan contoh fluida sumur dan ditentukan dengan

persamaan berikut :

sumurfluidacontoh volume volume BSWBSW = (5)

Harga CTL diperoleh dari Tabel 1 dan Fm diperoleh pada waktu kalibrasi alat pengukur.






Bo diperkirakan dari korelasi atau ditentukan berdasarkan hasil analisa PVT.

6. 1. 1. 3 Pengukuran laju aliran air

Seperti halnya perhitungan koreksi pada pengukuran laju aliran gas yaitu dengan

mengalikan hasil pembacaan pada alat pengukur dengan faktor meter (Fm). Harga Fm ini

diperoleh pada waktu alat pengukur tersebut ditera.

Persamaan yang digunakan untuk menghitung laju aliran cairan sebenarnya adalah :

FPPCTLFQ

Qug

md

)(1 −−

= (6)

Harga CTL diperoleh dari Tabel l dan F ditentukan dari Tabel 2 masing-masing

berdasarkan harga Specific gravity cairan dan temperatur aliran. Sedangkan Pu diperoleh

dari Tabel 3 berdasarkan data tekanan uap pada 100°F dan temperatur aliran.

6. 1. 2 Orifice Meter

Orifice Meter merupakan alat pengukur laju aliran yang paling banyak digunakan di industri.

Apabila dipasang secara tepat Orifice Meter akan menghasilkan ketelitian pengukuran ± 2%.

Orifice Meter terdiri dari :

1. Pengukur tekanan statik dan tekanan diferensial

2. Orifice Meter tube (meter run) yaitu :

Pipa yang dipasang di “downstream” dan “upstream” dari alat pengukur,

3. Orifice plate yang terletak di dalam alat pengukur, dipasang tegak lurus (90°) arah aliran.

6. 1. 2. 1 Pengukuran laju aliran gas.

Dua Jenis Orifice Meter yang digunakan untuk mengukur laju aliran gas adalah :

1. Orifice Meter sistim terbuka (lihat Gambar 1) disebut juga Critical Prover. Pada

pengukur ini gas mengalir melalui orifice dan langsung ke luar ke atmosfir.

2. Orifice Meter sistim tertutup.

Pada alat pengukur ini gas mengalir melalui orifice plate seperti ditunjukkan pada

Gambar 2.

Persamaan untuk menentukan laju aliran gas pada kondisi standar untuk masing-masing

jenis Orifice Meter adalah sebagai berikut :






• Orifice Meter Sistim terbuka

Q = 0.001 × C × Pg × Ftf × Fpv (7)

di mana :

5.0)520(g

tf TF = (8)

5.0)6.0(g

gFγ

= (9)

5.0)1(Z

Fpv = (10)

C = koefisien orifice, yang tercantum dalam Tabel 4.

• Orifice Meter sistim tertutup

Q = 24 x 10-6 C (hw Pf)0.5 (11)

C = Koefisien orifice

C = Fb × Fr × Y × Fpd × Ftb × Fg × Fpv (12)

Harga Fb,Fr dan Y masing-masing ditentukan dengan menggunakan Tabel 5, 6 dan 7.

Sedangkan

Fpb = 14.73/Pa (13)

)520

460(

+= a

pbT

F (14)

5.0)460

520(+

=g

tp TF (15)

5.0).6.0(g

gFγ

= (16)

5.0)1(Z

Fpv =

6. 1. 2. 2 Pengukuran laju aliran cairan,

Orifice Meter dapat pula digunakan untuk mengukur laju aliran cairan. Tekanan

diferensial dapat diukur dengan menggunakan “Bellows” ataupun “Mercury”.

Persamaan yang digunakan untuk menghitung laju aliran cairan adalah sebagai berikut :

Q = Fb × Fgt × Fr × (hw)0.5 (17)

atau






Q = 0.5714 Fb × Fgt × Fr × (hw)0.5 (18)

6.2 CONTOH SOAL

6.2.1 Perhitungan Laju Aliran Gas Dari Hasil Pegukuran Positive Displacement Meter atau Turbine

Meter.

Diketahui :

• Pembacaan laju aliran gas alat = 159 cuft/hari

• Tekanan pengukuran = 120 psi

• Temperatur pengukuran = 80 °F

• Specific gravity gas = 0.65

• Tekanan atmosfir = 15 psi

Tentukan: laju aliran gas dalam SCF/hari

Perhitungan :

• Hitung faktor koreksi tekanan (Fp) yaitu :

1862.9)696.1412015( =

+=pF

• Hitung faktor koreksi temperatur (Ft) yaitu :

963.0)80460

520( =+

=tF

• Untuk P = 120 psi, T = 80 °F dan Specific gravity gas = 0.65 diperoleh Z =0.9833

• Laju aliran gas pada kondisi standard adalah :

Q = (9.1862) (0.9630) (1591) (1/0.9833) = 1430.45 SCF/hari

6. 2. 2 Perhitungan Laju Aliran Minyak Hasil Pengukuran Positive Displacement / Turbine Meter

Diketahui :

• Laju aliran cairan = 252 bbl/hari


• BSW = 0.15

• Tekanan aliran = 150 psi

• Specific gravity minyak = 0.85

• Konstanta meter = 1.0125






Tentukan : Laju aliran minyak pada kondisi standar

Perhitungan :

1. Pada Tf = 90 °F dan γo = 0.85dengan menggunakan Tabel 1 dapatkan 1,

CTL = 0.9911.

2. Pada Pf = 150 psi dan Tf = 80 °F diperoleh Bo = 1.054

3. Laju aliran minyak :

Q = 252 × 1.0125 × 0.9911 × 054.11 (1 - 0.15)

= 203.93 STB/hari

6. 2. 3 Perhitungan Laju Aliran Air dari hasil pengukuran dengan menggunakan Positive Displacement

Atau Turbine Meter

Diketahui :

• Pembacan laju aliran air = 124.35 bbl/hari

• Faktor meter, Fm = 1.0123


• Tekanan pengukuran = 500 psi

• Tekanan uap pada 100 °F = 185 psi

Tekanan : laju aliran minyak

Perhitungan :

• Tentukan CTL dengan menggunakan Tabel 1 yaitu untuk Specific gravity = 1.0 dan

temperatur aliran = 80 °F diperoleh : CTL = 0.9927

• Tentukan kompresibilitas cairan (F) dengan menggunakan Tabel 2 yaitu untuk Specific

gravity 1.0 dan temperatur = 80 °F diperoleh : F = 0.0000033

• Gunakan Tabel 3 untuk menentukan tekanan uap (Pv) yaitu untuk tekanan uap pada 100 °F

sebesar 185 psi maka tekanan uap pada 80 °F adalah : Pv = 30 psi

Hitung laju aliran minyak :

STB/hari 15.1250000033.0)30500(1

927).0123)(0.9(124.35)(1=

−−=Q

6. 2. 4 Perhitungan Laju Aliran Gas dari basil Pengukuran Orifice Meter Sisim terbuka.






Diketahui :

Pembacaan pada Orifice Meter adalah sebagai berikut :

• Tekanan diferensial = 500 psi

• Temperatur aliran = 50 inch H2O

• Diameter orifice = 100 oF

• Diameter pipa = 1.5 inch

• Specific gravity gas = 4.026 inch

• Tekanan statik aliran = 0.65

Tekanan : laju aliran gas (Qg, MMSCF/hari)

Perhitungan :

1. Berdasarkan d = 1.50 ” dan D = 4.026 ” tentukan C dengan menggunakan Tabel 4.

C = 49.106

2. Hitung harga Ftf :

9636.0)460100

520( 5.0 =+

=tfF

3. Hitung harga Fg :

9608.0)65.06.0( 5.0 ==gF

4. Hitung harga Z pada Pf = 500 psi, Tg = 100 °F dan γg = 0.65

Dengan menggunakan koreksi diperoleh Z = 0.9321

5. Hitung harga Fpv :

0358.1)9321.01( 5.0 ==pvF

6. Hitung laju produksi gas pada keadaan standard :

Qg = 0.001 × 49.106 × 500 × 0.9636 × 0.9606 × 1.0356

Qg = 23.55 MMSCF/hari

6.2. 5 Perhitungan Laju Aliran Gas Hasil Pengukuran Orifice Meter Sistim Tertutup,

Diketahui :

• Tekanan statik aliran (Pf) = 500 psi (tekanan upstream)

• Tekanan differential hw = 50 inch






• Temperatur aliran Tg = 100 °F

• Temperatur atmosfir Ta = 62 oF

• Tekanan atmosfir Pa = 14.5

• Specific gravity gas, γg = 0.70

• Diameter orifice, d = 2.0 inch

• Diameter pipa, D = 4.026

Tentukan : laju produksi gas

Perhitungan :

1. Hitung Fpb

0159.150.1473.14

==pbF

2. Hitung Ftb :

0038.1)520

46062( =+

=tbF

3. Hitung Ftf :

9636.0)460100

520( 5.0 =+

=tfF

4. Hitung Fg :

9258.0)7.06.0( 5.0 ==gF

5. Berdasarkan Pf = 500 psi, Tg = 100 °F dan γg = 0.70 dengan menggunakan korelasi diperoleh :

Z = 0.9206

6. Hitung Fpv :

0421.1)1( 5.0 ==Z

Fpv

7. Gunakan Tabel 5 untuk menentukan Fb dan diperoleh :

Fp = 642.12 (untuk d = 2.0" dan D = 4.026")

8. Tentukan harga Fr dari persamaan (15) dengan harga b dari Tabel 6 dan diperoleh :

b = 0.0336. maka :

0002125.1(50x500)

0.03361 0.5 =+=rF

9. Hitung :






f

w

Ph

= 1.050050

=

5.0026.40.2

==Dd

Dari Tabel 7 diperoleh Y = 0.9988.

10. Hitung harga C, yaitu :

C = 842.12 × 1.0002125 × 0.9988 × 1.0159 ×1.0038 × 0.9636 × 0.9256 ×1.0421

= 797.5654.

11. Hitung laju aliran gas, yaitu :

Q = 24 × 10-6 (797.5654)(50 × 500)0.5

= 3.0265 MMSCF/hari.

6.2.6 Perhitungan Laju Aliran Cairan dari Hasil Pengukuran Orifice Meter.

Diketahui :

Tekanan differential, hw = 50 inch

Temperatur aliran , Tf = 17 oF

Specific gravity pada 60 °F, γi = 0.85

Diameter pipa, D = 4.026 inch

Diameter orifice, d = 1.5 inch

Viskositas Saybolt pada 100 °F, µ100 = 15° detik

Orifice menggunakan tipe bellows

Tentukan : laju aliran

Perhitungan :

1. Dengan menggunakan Tabel 5, tentukan Fb, berdasarkan d = 1.5” dan D = 4.026”. Fb = 460.79

2. Tentukan µT dengan menggunakan Tabel 9.

Pada µ100 =150 detik dan Tf = 170 °F diperoleh : µT = 56 detik = 355.24

3. Hitung harga d D hw/γi :

24.35585.0

50026.45.1=

××=

i

w

γd D h

4. Tentukan harga Fr dengan menggunakan Tabel 10 Fr = 1.0311






5. Untuk type bellows pada γi = 0.05 dan Tf = 170 °F diperoleh :

Fgt = 1.0639

6. Laju aliran cairan :

Q = 0.5714 × 460.79 × 1.0639 × 1.0311 (50)1/2

= 2042.31 STB/hari.






6.3 GAMBAR YANG DIGUNAKAN

GAMBAR 1. ORIFICE METER SISTEM TERBUKA (CRIFICIAL FLOW PROVER)

GAMBAR 2. ORIFICE METER SISTEM TERTUTUP






TABEL 1






TABEL 2






TABEL 3






TABEL 4






TABEL 5






TABEL 5 SAMBUNGAN






TABEL 5 SAMBUNGAN






TABEL 6






TABEL 6 SAMBUNGAN






TABEL 6 SAMBUNGAN






TABEL 7






TABEL 7 SAMBUNGAN






TABEL 8






TABEL 8 SAMBUNGAN






TABEL 9






TABEL 10






TABEL 11






TABEL 12






TABEL 12 SAMBUNGAN

Hitung laju alir

Documents