64 III. METODE PENELITIAN 3.1. Lokasi dan Waktu Penelitian Penelitian dan pengambilan data dilaksanakan pada lapangan migas XT di Kabupaten Indramayu, Propinsi Jawa Barat, yang merupakan tempat pengambilan data primer berupa komposisi gas ikutan, dan data sekunder berupa proses pengolahan migas dan penangkapan CO 2 pada stasiun pengumpul migas. Lokasi tersebut di atas dikelola oleh PT. XS, dan termasuk dalam areal milik salah satu badan usaha milik negara (BUMN), yang bergerak di bidang eksplorasi dan eksploitasi minyak bumi dan gas alam. Waktu penelitian dilaksanakan sekitar 6 bulan, terhitung sejak dimulai pengambilan data primer dan sekunder di lokasi penelitian, termasuk dengan pengolahan data, yaitu dari bulan Oktober 2009 hingga Agustus 2010. Penulisan disertasi dan perbaikan data hasil penelitian dimulai dari bulan September 2010 hingga Maret 2011. Lokasi penelitian seperti ditunjukkan pada Gambar 24. Gambar 24 Lokasi penelitian di lapangan XT.
29
Embed
III. METODE PENELITIAN - repository.ipb.ac.id · penghasil migas, serta hubungan sosial industri migas dengan masyarakat di ... Validasi model simulasi dan sejarah produksi migas.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
64
III. METODE PENELITIAN
3.1. Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian dan pengambilan data dilaksanakan pada lapangan migas XT di
Kabupaten Indramayu, Propinsi Jawa Barat, yang merupakan tempat pengambilan
data primer berupa komposisi gas ikutan, dan data sekunder berupa proses
pengolahan migas dan penangkapan CO2 pada stasiun pengumpul migas. Lokasi
tersebut di atas dikelola oleh PT. XS, dan termasuk dalam areal milik salah satu
badan usaha milik negara (BUMN), yang bergerak di bidang eksplorasi dan
eksploitasi minyak bumi dan gas alam.
Waktu penelitian dilaksanakan sekitar 6 bulan, terhitung sejak dimulai
pengambilan data primer dan sekunder di lokasi penelitian, termasuk dengan
pengolahan data, yaitu dari bulan Oktober 2009 hingga Agustus 2010. Penulisan
disertasi dan perbaikan data hasil penelitian dimulai dari bulan September 2010
hingga Maret 2011. Lokasi penelitian seperti ditunjukkan pada Gambar 24.
Gambar 24 Lokasi penelitian di lapangan XT.
65
3.2. Kajian Penelitian
Penelitian diuraikan dalam tiga tahapan kajian, yaitu :
1. Kajian rancangan proses pengendalian dan penangkapan gas CO2 dalam gas
ikutan dengan metode post combustion capture-chemical absorption.
2. Kajian rancangan proses penyimpanan gas CO2 dalam formasi geologi
dengan metode enhanced oil recovery (EOR)-miscible CO2 flooding.
3. Kajian strategi pemanfaatan dan pengolahan migas hasil recovery dari sumur
EOR dengan metode analisis kelayakan teknologi, ekonomi dan sosial.
3.3. Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sampel gas ikutan yang
berasal stasiun pengumpul migas di lapangan XT. Alat-alat yang digunakan
meliputi: gas chromatography untuk analisis komposisi gas ikutan, program
simulasi komersial Aspen Plus, CMG, dan program analisis kelayakan ekonomi.
3.4. Metode Pengumpulan Data
1. Data kajian pertama, yaitu data primer berupa komposisi gas ikutan yang
berasal dari lapangan XT, diperoleh dari hasil analisis laboratorium, salah
satunya dengan gas chromatography. Proses pengambilan sampel dimulai
dari bulan Oktober hingga Desember 2009 pada pada inlet feed gas absorber
dalam unit amin sebanyak tiga kali (3x) hingga diperoleh komposisi gas
ikutan rata-rata selama proses berlangsung. Data sekunder berupa peralatan
yang digunakan, process flow diagram (PFD), dan komposisi campuran amin,
diperoleh dari hasil survei lapangan dan pengamatan pada proses unit amin
pada stasiun pengumpul migas di lapangan XT.
2. Data kajian kedua, yaitu data sekunder berupa karakteristik geologi, batuan
dan fluida reservoir, yaitu permeabilitias, porositas, tekanan, temperatur,
kedalaman, laju produksi minyak, dan sisa cadangan migas dari sumur migas
tidak ekonomis atau tidak produktif, yang teridentifikasi hingga tahun 2004,
diperoleh dari hasil studi pemanfaatan sumur-sumur migas di Propinsi Jawa
Barat, hasil studi pelaksanaan dan pemantauan lingkungan Kabupaten
66
Indramayu dan Majalengka, data cadangan dan produksi migas dari
Direktorat Jenderal Minyak dan Gas. Data geofisik, cadangan dan produksi
migas, serta produksi gas ikutan dan gas CO2 diperoleh dari Lemigas, dan
Institut Teknologi Bandung, dari tahun 2007 hingga 2010.
3. Data kajian ketiga, yaitu data sekunder berupa kelayakan teknologi dan
ekonomi dari pemanfaatan dan pengolahan migas serta kebijakan dan strategi
pengelolaan migas hasil EOR, diperoleh dari hasil kajian pertama dan kedua,
kemudian dilengkapi dengan peraturan dan regulasi yang berlaku dalam
sistem pemerintahan otonomi daerah, yaitu UU. No. 32 Tahun 2004 tentang
Pemerintah Daerah, UU. No. 33 Tahun 2004 tentang Perimbangan Keuangan
antara Pemerintah Pusat dan Pemerintah Daerah, dan UU. No. 22 Tahun 2001
tentang Minyak dan Gas Bumi dan ketentuan perundang-undangan lainnya.
3.5. Metode Analisis Data
Data primer dan sekunder selanjutnya diolah ke dalam beberapa metode
analisis, yaitu sebagai berikut:
1. Data primer dan sekunder untuk kajian I disimulasikan dengan Aspen Plus,
yang bertujuan untuk menganalisis tingkat efisiensi gas CO2 yang dapat
dikembalikan (removal) dari proses unit amin, dan sistem penyaluran gas CO2
melalui compressor hingga penginjeksian gas CO2 ke dalam sumur EOR.
2. Data sekunder untuk kajian II diidentifikasi dengan penyaringan kriteria
lapangan dan sumur EOR, korelasi Holm-Josendal dan Yellig-Metcalfe serta
data nilai tekanan tercampur minimum (TTM) dari hasil pengujan slim-tube,
dan metode rule of thumb. Data-data tersebut kemudian disimulasikan dengan
CMG, yang bertujuan untuk menganalisis potensi pertambahan minyak dan
volume gas CO2 yang bisa disimpan di dalam sumur EOR.
3. Data sekunder untuk kajian III dianalisis dengan analisis kelayakan teknologi,
ekonomi dan sosial, yang bertujuan untuk menghitung investasi proyek EOR,
dan bagi hasil keuntungan penjualan migas dengan pemerintah daerah
penghasil migas, serta hubungan sosial industri migas dengan masyarakat di
sekitarnya sehingga dapat diketahui strategi pengelolaan migas hasil EOR.
67
3.6. Tahapan Penelitian
Penelitian dilaksanakan dalam beberapa tahapan penelitian, yaitu :
1. Tahapan kajian pertama :
a. Analisis komposisi gas ikutan lapangan XT.
b. Identifikasi diagram alir proses unit amin.
c. Identifikasi jenis alat dan model operasi peralatan unit amin.
d. Identifikasi komposisi campuran amin dan air.
e. Rancangan proses penangkapan CO2 dengan Aspen Plus.
f. Simulasi removal gas CO2 dengan larutan amin.
g. Validasi proses removal gas CO2.
h. Penyaluran gas CO2.
2. Tahapan kajian kedua :
a. Identifikasi lapangan migas dan sebaran sumur tidak produktif.
b. Identifikasi kandidat lapangan EOR dan sumur EOR potensial.
c. Identifikasi karakteristik sumur EOR potensial.
d. Identifikasi potensi cadangan migas sumur EOR.
e. Identifikasi tekanan reservoir dan tekanan rekah formasi.
f. Perhitungan tekanan tercampur minimum korelasi dan CO2.
g. Rancangan proses penyimpanan CO2 dengan CMG.
h. Prakiraan potensi perolehan minyak dengan rule of thumb.
i. Validasi model simulasi dan sejarah produksi migas.
3. Tahapan kajian ketiga :
a. Identifikasi sumur EOR potensial.
b. Identifikasi kelayakan teknologi proyek EOR.
c. Uji kelayakan ekonomi proyek EOR.
d. Peramalan produksi migas lapangan EOR.
e. Perhitungan investasi proyek EOR.
f. Perhitungan cash flow investasi proyek EOR.
g. Uji sensitivitas cash flow investasi proyek EOR.
h. Estimasi bagi hasil migas lapangan EOR.
i. Strategi pengelolaan migas hasil EOR.
68
Gambar 25 Diagram alir tahapan penelitian.
Pengamatan dan pengambilan data
Persiapan
Pendataan alat & proses diunit amin
Survei lapangan
Sumber dan komposisi gas ikutan, dansifat fisika dan kimia gas CO2
Karakteristik geologi, batuan danfluida reservoir di lapangan migas
Idenfitikasi teknologi pengolahanmigas dan estimasi ekonomi investasi
Pendataan lapangan, sumurmigas dan formasi geologi
Pendataan kelayakanteknologi & ekonomi EOR
Kajian I pengendalian dan penangkapan gas CO2
Simulasi Aspen Plus
Validasi model simulasi dansejarah produksi
Kajian II penyimpanan gas CO2 pada formasi geologi
Simulasi CMG
Kajian III strategi pengelolaan migas hasil EOR
Uji Laboratorium
Validasi proses removal CO2
Analisis kelayakan ekonomi
Uji sensitivitas cash flow investasi
Rancangan proses pengendalian dan pemanfaatan gas CO2
69
3.7. Metode Identifikasi Data Sekunder
3.7.1. Tahapan Rancangan Proses Penangkapan CO2
a. Identifikasi Diagram Alir di Stasiun Pengumpul
Tahap awal sebelum proses simulasi adalah identifikasi terhadap diagram
alir proses removal gas CO2 di stasiun pengumpul migas PT. XS., dengan
menggunakan visualisasi Aspen Plus. Proses identifikasi disesuaikan dengan hasil
identifikasi Ali (2007), seperti ditunjukkan pada Gambar 26.
Gambar 26 Process flow diagram unit amin (Ali 2007).
Gas ikutan masuk ke dalam absorber melalui stream feed dan campuran
larutan amin dan air (H2O) masuk melalui stream make up, sedangkan stream
sweet merupakan keluaran gas murni dari gas asam, dan stream CO2 merupakan
output dari gas CO2. Heatx (heat exchanger) berfungsi untuk memanaskan rich
amine (stream 4) dari absorber dan mendinginkan lean amine (stream 7) dari
stripper. Cooler berfungsi untuk menurunkan temperatur lean amine (stream 8)
dari heatx, sedangkan mixer berfungsi sebagai tempat pencampuran antara lean
amine dari cooler dan make up. Pemisahan CO2 dengan pelarut amin
membutuhkan peralatan tambahan, yaitu pump 1 sebagai pompa rich amine
(stream 3) dari absorber, reboiler di dalam stripper berfungsi sebagai alat
pemanas fluida lean amine yang keluar melalui stream 5 menuju heat exchanger,
dan pump 2 sebagai pompa lean amine (stream 6) dari stripper. (Ali 2007).
70
b. Identifikasi Unit Operation Model (UOM)
Tahap selanjutnya adalah identifikasi terhadap jenis peralatan (block) dan
jenis operasi (unit operation model) yang dapat digunakan dalam proses simulasi
removal gas CO2. Proses identifikasi disesuaikan dengan hasil identifikasi Ali
(2007), Erik (2007), Greer et al. (2008), seperti ditunjukkan pada Tabel 6.
Tabel 6 Jenis alat dan UOM (Ali 2007)
No. Block UOM
1. Absorber Radfrac
2. Absorber pump Pump
3. Heat exchanger Heatx
4. Stripper Radfrac
5. Stripper pump Pump
6. Cooler Heater
7. Mixer Mixer
c. Identifikasi Komposisi Campuran Amin dan Air
Tahap selanjutnya adalah identifikasi komposisi campuran amin dan air
(%wt), berdasarkan hasil penelitian Arnold dan Stewart (1999), Kidnay dan
Parrish (2006), dan Ali (2007), seperti ditunjukkan pada Tabel 7.
Tabel 7 Konsentrasi solvent dan air (Kidnay dan Parrish 2006)
Solvent MEA DEA DIPA MDEA
(% mass) *15 - 30 **25 - 35 ***30 – 50 ***30 - 50
*Ali (2007), Arnold dan Stewart (1999), **Maddox (1982).
d. Identifikasi Proses Unit Amin
Tahap selanjutnya adalah identifikasi terhadap proses absorpsi dan
removal gas CO2 dalam proses unit amin di stasiun pengumpul lapangan XT.
Proses identifikasi disesuaikan dengan hasil identifikasi Rangkuti (2009) terhadap
proses unit amin di lokasi yang sama di lapangan XT, yaitu sebagai berikut:
71
a. Gas alam yang berasal dari compressor dialirkan ke bawah absorber,
digunakan untuk memisahkan cairan hidrokarbon atau air dari aliran gas
sekaligus, agar cairan tersebut tidak ikut ke bagian atas absorber, untuk
mencegah terbentuknya busa yang berasal dari hasil reaksi dengan MDEA.
b. Gas yang telah bebas dari cairan dialirkan dari bagian bawah absorber ke
bagian atas, melalui pipa yang menghubungi bagian bawah dan atas absorber.
Gas dialirkan ke atas melalui tray sedang campuran MDEA dan air mengalir ke
bawah. Larutan amin ini mengabsorpsi gas CO2 dan larutan rich amine (larutan
yang mengandung CO2) keluar dari bagian bawah absorber.
c. Gas yang mengalir dari atas absorber selanjutnya bergabung dengan cairan
yang dikeluarkan dari bawah absorber dan dialirkan ke separator. Larutan rich
amine selanjutnya dialirkan ke heat exchanger, hingga larutan ini dipanaskan
oleh larutan lean amine dari stripper atau dari pemanas kolom. Larutan rich
amine selanjutnya dimasukkan ke bagian atas dari stripper dan dialirkan
kembali ke bawah melalui tray. Larutan rich amine ini selanjutnya dipanaskan
oleh uap air yang dihasilkan oleh reboiler.
d. Larutan amin dari bawah stripper dipompakan ke heater tempat larutan amin
dipanaskan dan dialirkan kembali ke bawah stripper, sedangkan untuk
keperluan tersebut digunakan pompa yang berguna untuk mensirkulasikan
larutan amin menuju dan kembali ke heater. Larutan ini berfungsi untuk
menjaga turbulensi dan mengurangi korosi yang disebabkan oleh CO2 yang
terlepas di heater dan sebagian dialirkan ke heat exchanger.
e. Pada rancangan ini larutan rich amine yang masuk dari bagian atas stripper,
diupayakan agar turun ke bawah melalui tray, dan selanjutnya diupayakan
menjadi panas, sehingga CO2 dilepaskan dari larutan. CO2 ini selanjutnya
dialirkan ke bagian atas, dan keluar dari atas stripper. Gas selanjutnya dialirkan
ke condenser sehingga aliran ini dapat mendinginkan gas sehingga suhunya
dapat menjadi 100 - 110oF dan selanjutnya terjadi kondensasi uap air.
Campuran gas CO2 dan air kemudian dipompakan sehingga dapat bergabung
dengan larutan rich amine yang menuju stripper, dan selanjutnya CO2 yang
mengalir dari stripper reflux accumulator ini dijaga tekanannya.
72
e. Identifikasi Rancangan Proses Removal Gas CO2
Tahap selanjutnya adalah identifikasi rancangan proses removal gas CO2
dengan Aspen Plus. Proses identifikasi disesuaikan dengan hasil simulasi Aliabad
dan Mirzaei (2009), Bimark et al. (2008), dan Erik (2007), pada variasi jumlah
stage dalam absorber dan stripper, seperti ditunjukkan pada Tabel 8.
Tabel 8 Variasi jumlah stage (Erik 2007)
Kolom Absorber Stripper
Number of Stage *7 - 12 *0 - 20 **6 ***0 - 25
*Aliabad dan Mirzaei (2009), **Erik (2007), ***Bimark et al. (2008).
Spesifikasi proses dan kondisi operasi yang digunakan dalam proses
simulasi ini disesuaikan dengan hasil simulasi Erik (2007), yaitu sebagai berikut:
Inlet gas temperature = 40 ºC
Inlet gas pressure = 1,1 bar
Inlet gas flow = 85.000 kmol/hr
CO2 in inlet gas = 39,73 fraksi mol (%)
Lean amine temperature = 40 ºC
Lean amine pressure = 1,1 bar
Lean amine rate = 120.000 kmol/hr
MEA content in lean amine = 20 mole flow (%)
DEA content in lean amine = 30 mole flow (%)
DIPA content in lean amine = 40 mole flow (%)
MDEA content in lean amine = 40 mole flow (%)
Number of stages in absorber = 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17.
Reflux ratio in absorber = 0,5
Rich amine pump pressure = 2 bar
Heat exchanger temperature = 100 ºC
Number of stages in stripper = 6
Reflux ratio in stripper = 0,3
Lean amine pump pressure = 2 bar
73
3.7.2. Tahapan Rancangan Proses Penyimpanan CO2
a. Identifikasi Kriteria Sumur dan Lapangan EOR Potensial
Tahap awal sebelum proses simulasi adalah identifikasi terhadap kriteria
yang dapat digunakan dalam pemilihan sumur dan lapangan EOR potensial.
Proses identifikasi disesuaikan dengan hasil identifikasi Syahrial dan Bioletty
(2007), yang menunjukkan bahwa setiap reservoir seharusnya memenuhi
beberapa persyaratan untuk memastikan penyimpanan CO2 yang aman dan
optimal dengan menggunakan metode penyimpanan EOR. Beberapa persyaratan
tersebut diantaranya adalah sebagai berikut:
a. Berdasarkan cadangan reservoir > 5 MMstb.
b. Kedalaman > 2.500 ft atau 762 m.
c. Berat jenis (BJ) API gravity fluida > 35 API.
d. Tekanan reservoir > 1.800 psi.
e. Tekanan rekah formasi < 0,8 psi.
Proses identifikasi selanjutnya disesuaikan dengan hasil identifikasi DPE-
LPPM (2003), yang menunjukkan cara penentuan kriteria untuk sumur-sumur
tidak produktif berdasarkan pada :
a. Laju produksi minyak < 3 barrel per hari, atau < 10.000 barrel per tahun.
b. Sisa cadangan minyak lapangan < 1 juta barrel.
Proses identifikasi oleh DPE-LPPM (2003), berdasarkan pada klasifikasi
bahwa sebuah lapangan bernilai marjinal atau bukan, baru bisa ditentukan setelah
analisis keekonomian dilakukan, namun demikian nilai ekonomi suatu lapangan
dapat ditentukan dari laju produksi dan sisa cadangannya. Laju produksi dan sisa
cadangannya yang semakin besar, dapat menjadikan nilai ekonomi lapangan
tersebut semakin besar pula, dan sebaliknya jika laju produksi dan sisa
cadangannya semakin sedikit, maka lapangan tersebut adalah lapangan marjinal.
Proses identifikasi selanjutnya disesuaikan dengan hasil identifikasi Green
dan Willhite (1998), yang menunjukkan penentuan kriteria dalam penyaringan
reservoir untuk memilih lokasi dapat didasari oleh data yang sesuai, pengujian
laboratorium dan simulasi reservoir. Data yang sesuai dan karakterisktik lokasi
yang baik penting untuk model yang realistis. Tiga langkah penting dalam
74
memilih reservoir untuk menentukan kecocokan reservoir yang dapat
mempertemukan kebutuhan untuk injeksi CO2 dan penyimpanan, yaitu:
1. Sebelum penyaringan reservoir dan minyak pada kandidat lapangan, petunjuk
dasar yang perlu diikuti adalah sebagai berikut:
Kedalaman : > 2.500 feet (762 meter).
Komposisi minyak : % C5 - C12 yang tinggi.
Viskositas minyak : < 10 cP.
Temperatur reservoir : sekitar 28 - 120oC.
Tekanan reservoir > TTM dan < tekanan rekah (Pf).
Laju saturasi minyak : > 20% pore volume.
Ketebalan formasi tidak kritis.
Nilai porositas tidak kritis.
Nilai permeabilitas > 5mD.
Jenis formasi : batuan pasir atau karbonat.
2. Penyaringan terhadap apakah aliran CO2 tercampur (miscible) atau tidak
tercampur (immiscible) sangat dibutuhkan. Injeksi fluida yang tidak tercampur
harus sering mencukupi gravitasi minyak yang tinggi ke menengah (oil gravity
12 - 25 API). Aliran tercampur besar yang diinginkan dapat dipakai untuk
menjelaskan viskositas minyak yang rendah (oil gravity 25 - 48 API).
3. Langkah selanjutnya adalah memperkirakan nilai tekanan tercampur minimum
(TTM) pada setiap reservoir dengan menggunakan beberapa korelasi standar
industri. Dalam mengerjakan hal ini, dua jenis korelasi Yellig-Metcalfe dan
Holm-Josendal sering digunakan untuk memperkirakan dasar TTM pada
temperatur reservoir. TTM sangat tergantung pada komposisi dan gravitasi
minyak, temperatur reservoir dan kemurnian (purity) CO2.
b. Identifikasi Lapangan Migas di Kabupaten Indramayu dan Majalengka
Tahap selanjutnya adalah identifikasi data terhadap profil cadangan dan
sejarah produksi lapangan minyak bumi di Kabupaten Indramayu dan Majalengka
per 1 Januari 2004, seperti ditunjukkan pada Tabel 9.
75
Tabel 9 Profil lapangan minyak bumi (DPE-LPPM 2003)
No. Nama Lapangan
Minyak Bumi + Kondensat
IOIP
(Mstb)
Cadangan
Terambil
(Mstb)
Produksi
/ Tahun
(Mstb)
Produksi
Kumulatif
(Mstb)
Sisa
Cadangan
(Mstb)
1. Cemara Selatan 44.561,8 12.037,4 61,9 7.783,8 3.758,4
2. Cemara Barat + Timur 42.825,5 16.098,6 479,4 8.611,1 3.652,3