Evaluasi Debottlenecking Opportunity Melalu Simulasi ... fileSimulasi dilakukan dalam 3 variasi...

Evaluasi Debottlenecking Opportunity Melalu Simulasi Produksi

Wellbore dan Surface Facilities Untuk Memaksimumkan

Pendapatan di Chevron Geothermal Power and Operation Achmad Ezra Garnida

Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Email: [email protected]

Abstrak

Energi listrik menjadi kebutuhan utama dari kehidupan saat ini. Namun, energi listrik berkaitan

erat dengan bahan bakar. Saat kebutuhan listrik yang terus meningkat di lain hal ketersediaan

bahan bakar terus berkurang. Oleh karena itu, dibutuhkan energi alternatif pengganti bahan bakar

fossil tersebut yaitu, Panas Bumi. Namun, pada kenyataannya produksi Panas Bumi akan terus

mengalami penurunan performa dari reservoirnya. Ada beberapa alternatif yang dapat dilakukan

untuk meningkatkan performa tersebut. Penelitian ini dilakukan untuk mencari peluang

debottlenecking dengan simulasi aliran pada sumur produksi menggunakan simulator Geoflow,

dan mengevaluasi sistem surface facilities. Simulasi dilakukan dalam 3 variasi sumur yaitu As-Is,

5 Years Cycle, dan 10 Years Cycle dan variasi surface facilities constraint dan unconstraint. Hasil

evaluasi menunjukkan bahwa bottleneck terjadi pada Pad 14 Header dan 14/18 Corridor yang

teridentifikasi kecepatan fluida melebihi 40 m/s dan perbedaan tekanan yang signifikan. Sehingga

dapat dilakukan debottlenecking opportunity melalui metode twinning pipe yang memberikan

penurunan pada kecepatan aliran dan perbedaan tekanan dengan nilai WHP yang baru untuk

masing-masing sumur. Hasil perhitungan ekonomi menunjukkan bahwa debottlenecking

opportunity memberikan hasil yang lebih optimis pada variasi sumur As-Is dengan nilai NPV 3,04

$MM, IRR 37% dan payback period 6,87 tahun pada Pad 14 Header dan nilai NPV 1,66 $MM,

IRR 19%, Payback period 7,93 pada 14/18 Corridor.

Kata Kunci : Debottleneck, simulasi Wellbore, Surface facilities

Evaluation Debottlenecking Opportunity With Production Wellbore and

Surface Facilitiessimulation to maximize revenue in Chevron Geothermal

Power and Operation

Abstract

Electricity energy nowdays becoming priority needs and utility for our daily activity. But, to

produce electricity needs fuels. When electricity demand increasing while the availability of fuels

decreasing everyday. So, we need alternative energy to subtitute fuels, One of them are

geothermal. Meanwhile, the production of geothermal will be decreasing each day. There are

alternative to do in term to improving the performance of reservoir geothermal. This research have

goal to find debottlenecking opportunity with simulation in wellbore using Geoflow and evaluate

the system of surface facilities. Simulation have 3 variation of wells they are As-Is, 5 years cycle,

10 years cycle and also the variation of surface facilitie constraint and unconstraint. The result of

evaluation shown the bottleneck occurs in Pad 14 Header and 14/18 Corridor that have velocity

more than 40 m/s and significant pressure different. So, debottlenecking opportunity can be

perform by doing twinning pipe that give decreasing in velocity and pressure different with new

value of WHP for each wells. The result of evaluation economy give solution that debottlenecking

opportunity have more optimistic result in variation wells As-Is with score NPV 3,04 $MM, IRR

37%, Payback Period 6,87 years in Pad 14 Header and NPV 1,66 $MM, IRR 19%, Payback Period

7,93 years in 14/18 Corridor

Keywords : Debottleneck, Wellbore simulation, Surface facilities

Pendahuluan

Kebermanfaatan energi listrik bagi keberlangsung kehidupan menjadi hal

yang sangat vital saat ini. Diperkirakan kebutuhan energi listrik dunia akan

meningkat sebesar 80% pada tahun 2030 (ExxonMobil, 2010). Bagi Indonesia,

bahan bakar fosil masih menjadi sumber penyokong terbesar penghasil energi

listrik. Dengan kapasitas produksi sebesar 0,5 juta barel per tahun, di perkirakan

cadangan minyak sebesar 10 juta barel akan habis pada 20 tahun mendatang

(International Energy Agency, 2011)

Sudah hampir 20-25 tahun, produksi listrik dunia dengan sumber panas

bumi sudah berkembang signifikan. Instalasi kapasitas generator telah

berkembang dari 1300 MWe di 1975 menjadi hampir 10,000 MWe di 2007 (Earth

Policy Institute, 2008). Indonesia memiliki cadangan panas bumi terbesar yang di

dunia, besarnya cadangan tersebut membuat energi panas bumi memiliki beberapa

keuntungan diantaranya; menjaga keamanan energi indonesia, mengurangi emisi

efek gas rumah kaca, memperluas distribusi listrik, dan tentunya mengurangi

konsumsi penggunaan bahan bakar fosil. Namun kendati memiliki potensi panas

bumi terbesar sebanyak 29 GW hanya sebesar 4% yang sudah dimanfaatkan

(International Energy Agency, 2011)

Lambatnya pengembangan panas bumi di Indonesia dikarenakan beberapa

masalah diantaranya harga jual uap yang rendah, rumitnya kebijakan pemerintah,

dampak terhadap hutan, kapasitas jaringan listrik yang sedikit, dan besarnya biaya

pengembangan lapangan panas bumi (International Energy Agency ,2011)Salah

satu alasan lambatnya pengembangan panas bumi Indonesia adalah besarnya

biaya pengembangan. Dalam pengembangan energi panas bumi untuk melakukan

pengeboran satu sumur menghabiskan biaya sebesar 15 – 20 juta euro .Dimana

tidak ada jaminan atau biaya pengembalian jika pengeboran gagal. Untuk

memperkecil resiko terjadinya kegagalan, maka diperlukan interpetasi data

ekplorasi dan data 3G (geologi, geofisika, dan geokimia). Keberhasilkan

interpetasi data tersebut, memberikan sebuah model reservoir yang baik dan

akurat sehingga dapat menjamin pengembangan suatu lapangan.

Pada penelitian kali ini, ditinjau kelanjutan dari distribusi reservoir yang

sudah diketahui, bagaimana simulasi pada sumur hingga menuju kepala sumur

hingga nanti akan menjadi listrik sebelum memasuki turbin. Namun, pada

kenyataannya sistem yang sudah ada masih berproduksi akan terus mengalami

penurunan dalam performa produksinya. Sebenarnya ada berbagai cara untuk

meningkatkan produksi dan mempertahankan produksi dari sebuah reservoir

geothermal. Dari berbagai cara tersebut harus dipertimbangkan beberapa faktor,

yang terutama adalah faktor waktu dan eknominya. debottlenecking opportunity

merupakan salah satu cara yang yang dapat mengatasi hal tersebut. Hal ini

dilakukan apabila teridentifikasi bottleneck pada sistem surface facilities.

bottleneck ini terjadi karena beberapa hal yaitu kecepatan fluida yang melebih

kapasitas dan perbedaan tekanan yang signifikan. Selanjutnya mencari tahu,

bagaimana potensi yang dapat ditinjau dengan adanya peluang debottlenecking

dan seberapa banyak kekurangan steam yang dapat dialihkan untuk

memperpanjang umur sumur yang dimiliki oleh lapangan Chevron Geothermal

Power and Operation. Sehingga, didapat potensi laju alir steam yang paling

optimal dan ekonomis.

Tinjauan Teoritis

Untuk mendapatkan hasil produksi dari daerah subsurface atau sumur, kita

perlu mengalirkan steam yang dihasilkan sumur menuju pembangkit. Pada daerah

ini merupakan tugas dari surface facilities berupa sistem perpipaan untuk

mendeliver steam menuju pembangkit. Untuk evaluasi surface facilities kali ini

akan digunakan HYSYS sebagai surface facilities simulator. Dengan

menggunakan parameter dan spesifikasi yang ada pada di lapangan. Yang akan

ditnjau adalah Unit XX yang terdapat di blok darajat Pad 14 dan Pad 18. Perlu

diperhatikan juga ada beberapa parameter yang harus di perhatikan sebagai

batasan atau constraint dalam surface facilities ini, yaitu ; kecepatan tidak lebih

dari 40 m/s (erosional velocity), dan perbedaan tekanan sebesar 1,5 bar yang

merupakan perbedaan tekanan untuk sistem yang ideal pada lapangan X. Hal ini

berdasarkan perhitungan kalkulasi yang sudah dilakukan beberapa simulasi dalam

sistem lapangan X untuk mendapatkan produksi yang optimal dibutuhkan

perbedaan tekanan sebesar 1,5 bar untuk jarak yang signifikan. Seperti data pada

tabel berikut merupakan data simulasi pipa untuk panjang pipa 1 km. Oleh karena

itu dianggap bahwa untuk keadaan pada unit XX sepanjang 2 km, dikalikan 2

senilai 1,5 bar.

Tabel 1 Nilai simulasi laju alir pada pipa untuk 1 km

Pipe Diameter

(in)

Flowrate (kph) ∆P (bar/km)

24 511 1,17

30 799 0,91

36 1151 0,74

42 1566 0,63

Dengan set point pada Turbine Inlet Pressure sebesar 15,5 bar sesuai

dengan spesifikasi dari turbin yang sudah ada.

Pada bagian ini, akan di identifikasi peluang untuk melakukan optimisasi

sehingga dapat memberikan peluang menghasilkan produksi lebih banyak dan

lebih optimal. Dalam kasus ini disebut, debottlenecking opportunity.

debottlenecking opportunity merupakan identifikasi untuk menghilangkan

fenomena bottleneck yang terjadi karena adanya limitasi sistem perpipaan atau

unit operasi. Pada kasus ini merupakan surface facilities atau perpipaan.

Bottleneck disini merupakan fenomena yang terjadi karena adanya penyempitan

diameter perpipaan karena dalam proses produksi melewati batas constraint sistem

perpipaan, sehingga akan menyebabkan dP yang sangat signifikan yang terjadi

pada sistem. Oleh karena itu, fenomena ini dapat dicegah dengan debottlenecking

opportunity yaitu penghilangan bottleneck yang ada pada sistem dengan cara

twinning pipe. Twinning pipe adalah proses penggandaan pipa dengan tujuan

untuk memperbesar kapasitas pipa yang berakibat terjadinya penurunan perbedaan

tekanan sehingga kecepatan dapat di minimalkan. Fenomena tersebut sesuai

dengan persamaan dasar Bernouli yang akan menjadi fungsi objektif dalam tulisan

ini yaitu :

(2.30)

Persamaan Bernouli diatas merupakan penjelasan dimana pada sistem

surface facilities delta pressure dipengaruhi oleh beberapa faktor. Pada saat

melakukan twinning pipe yaitu memperbesar diameter yang menyebabkan

terjadinya penurunan delta pressure pada sistem yang menyebabkan terjadinya

pembesaran kapasitas unit. Perlakukan penggandaan pipa ini sebenarnya hanya

langkah awal untuk memastikan apakah sistem dapat berjalan jika diasumsikan

diperbesar diameter yang dinamakan fase 1. Fase awal ini dapat ditindak lanjuti

dengan meninjau lebih detail dari kapasitas pipa tersebut, diameter pipa dan lain-

lainnya.

Selain itu, pada analisa segmen-segmen pipa di surface facilities terdapat

nama-nama pipa yang merupakan nama original pipa yang diberikan oleh

perusahaan sepeti; Pad 14 Header, Pad 14 Scrubbing Section, Pad 18 Header,

Pad 18 Scrubbing Section, Pad 18 Cross Country, Pad 14/18 Corridor, Each

Parallel PCV line, Unit 2 Mainstream Line.

Karena tujuan dari penelitian ini adalah memperoleh harga maksimum yang

dapat dihasilkan oleh energi geothermal maka, fungsi objektifnya berupa nilai

NPV yang merupakan keuntungan yang didapat dari keseluruhan operasional

yang ada. Sehingga, fungsi objektifnya menjadi

Dengan revenue merupakan nilai Dayalistrik yang dihasilkan oleh

pembangkit dengan kapasitas jumlah sumur yang sudah ditentukan dan lokasinya.

Metode Penelitian

Gambar 1. Diagram Alir Penelitian

Penelitian diawali dengan simulasi daerah subsurface yang meliputi

resrvoir dan sumur, setelah itu dilakukan simulasi pada surface facilities.

Penelitian ini memiliki dua variabel bebas yaitu jenis kasus pada variabel jumlah

sumur, dan jenis variasi pada modifikasi surface facilities. Sehingga pada

penelitian ini akan menghasilkan 6 hasil yang berbeda.

Dengan simulasi sumur menggunakan Geoflow dan surface facilities

menggunakan Hysys dan memadukan kedua program tersebut menjadi sistem

produksi geothermal yang terintegrasi. Setelah dilakukan simulasi pada tahap

Overlay FCL and

Steam Supply

Building Model of

Hysys

simulatinusing

Toughrunner and

geoflow

Simulation SF using

Hysys

Identification

Debottleneck

Opportunity

Input PI,

Preservoir, Trreservoir,

each Cycle

Output Deliveribility

Curve & Steam Supply

Output FCL

No

V < 40 m/s

v

η dan m

Validation with

Current data

Constraint (Current

Well)

UnConstraint

(Possible Data)

Input Grid

(reservoir)

Yes

Output Steam

Forecast

NPV

As-Is, 5 years, 10 years

Calculate Economic

Toughrunner run w/

Cons and Uncons WHP

Constraint

UnConstraint

surface dan subsurface dilakukan evaluasi ekonomi dengan asumsi-asumsi yang

sudah diberikan.

Hasil Penelitian

a. Hasil Hysys setelah kalibrasi

Tabel 2. Hasil simulasi Hysys kalibrasi

Pad Aktual Hysys

Pad 14 19.73 19.30

Pad 18 19.30 19.00

. Tabel 2. Menunjukka hasil simulasi Hysys dengan data aktual. Pada saat

Hysys di run, kondisi tersebut dapat di aplikasikan dengan masing-masing pad

memiliki perbedaan 3.3 bar. Namun, jika kondisi itu dilakukan pada junction

gathering terjadi tidak balance Pressure. Hal ini disebabkan karena pada kondisi

awal keadaan sumur tidak terbuka 100%, sedangkan untuk Hysys dia

menggunakkan sumur dengan anggapan terbuka 100% oleh karena itu dilakukan

modifikasi sehingga kondisi operasi yang seharusnya berjalan optimal jika sumur

terbuka 100% adalah Pressure Pad 14 19.30 bar dan Pressure Pad 18 19.00 bar.

Dengan hasil ini, terbukti bahwa Surface facilities sudah dapat digunakan untuk

proses-proses selanjutnya.

b. Hasil Deliverability Curves Geoflow

Gambar 2. Deliveribility Curves Pad 14 masing-masing Cycle

Gambar 3. Deliverability Curves Pad 18 masing-masing Cycle

Hasil dari kurva untuk kasus As-Is memiliki hasil yang cukup baik, karena

pada setiap sumur dilakukan pencocokan data untuk kasus yang sebenarnya yang

sudah ada pada data peak Steam. Berhubung data yang didapat tidak semua titik,

oleh karena itu digunakan trendline polinomial untuk mendapatkan persamaan

untuk menjadi input Hysys.

Hal yang sama untuk 5 Years Cycle dan 10 Years Cycle, hasil akhir dari

geoflow adalah kurva deliveribility dari masing-masing Pad 14 dan Pad 18.

Berikut adalah Deliverability curves masing-masing pad untuk masing-masing

kasus.

Dari masing-masing kasus terlihat hasil bahwa potensi supply Steam dari

Pad 14 lebih baik dari pada Pad 18. Dan terlihat pada kurva juga, semakin kecil

nilai Pressure akan semakin besar nilai laju alir Steamnya. Begitu pun sebaliknya.

Oleh karena itu menjelaskan mengapa pada kondisi aktual sumur, Pad 18 lebih

rendah Pressurenya dibandingkan Pressure pada Pad 14. Karena, supply Steam

dari Pad 14 memiliki potensi lebih besar sehingga Pressurenya lebih rendah

dibandingkan Pad 18. Hal ini juga membuktikan bahwa pada titik tertentu kedua

pad memiliki tekanan yang laju alir yang sama pada tekanan yang tinggi yang

menunjukkan bahwa kedua sumur terhubung pada reservoir yang sama, hanya

saja masing-masing sumur memiliki productivity index yang berbeda. Hal ini

berlaku untuk masing-masing kasus.

Dari As-Is, 5 Years Cycle, dan 10 Years Cycle dari Deliverability curves

terdapat perbedaan yang sangat signifikan, yaitu jumlah laju alir Steam. Karena

pada 5 Years Cycle dan 10 Years Cycle terdapat penambahan sumur sebagai

tambahan laju alir, sehingga laju alirnya lebih besar. Sehingga, hal ini jelas

memiliki tujuan untuk memperpanjang umur dari sumur untuk tetap beroperasi.

Jika dilihat dari hasil pada Pad 14 kasus 10 Tahun pada tekanan tertentu

bukan diatas 5 Years Case, hal ini terjadi karena pada kasus 10 Years Case ada

beberapa sumur pada tahun tertentu sudah tidak dapat berfungsi oleh karena itu

dia terdapat di bawah kasus yang sebelum penambahan sumur.

Ada beberapa kendala hasil, yaitu pada kasus 5 Years Cycle dan 10 Years

Cycle. Berhubung pada kasus ini digunakkan beberapa sumur baru sebagai sumur

tambahan. Sehingga beberapa input pada geoflow di seragamkan sebagai

parameter secara typikal dari karakteristik yang diberikan. Seperti kedalaman

sumur, ketebalan sumur, dan daerah produksinya. Sehingga hasil yang diberikan

mungkin tidak sesuai dengan hasil yang akan diberikan. Tapi, memberikan hasil

yang cukup signifikan untuk perencanaan.

Selain itu, pemilihan tahun evaluasi juga perlu diperhatikan, untuk 5 Years

Cycle dilakukan pada tahun 2018.5 dan untuk 10 Years Cycle dilakukan pada

tahun 2021. Hal ini dilakukan karena beberapa pertimbangan, tahun tersebut

diambil beberapa tahun setelah proses drilling sehingga dinyatakan bahwa sumur

telah beroperasi secara stabil dan dalam puncak produksinya. Selain itu, pada

forecast toughrunner untuk memiliki keseragaman hasil antara 10 Years Cycle, 5

Years Cycle, dan As-Is diambil tahun yang memiliki titik produksi yang sama

atau dalam keadaan buffer. Oleh karena alasan itu, tahun tersebut dipilih. Dan dari

hasil yang diberikan, kurang lebih produksi Steam yang dihasilkan memiliki

karakteristik yang hampir sama.

Yang perlu diperhatikan pada tahapan ini adalah, memasukkan input

kedalam geoflow yang harus bertahap. Karena, pada tahapan ini dilakukan

beberapa input pada feedzones dan geometry yang mengandung banyak angka.

Sehingga diperlukan ketelitian dan penalaran. Karena pada beberapa data input

geometry feedzones ada beberapa data yang tidak sesuai. Seperti, penempatan

casing pada daerah produksi harus diubah menjadi liner sehingga bisa produksi,

penempatan kedalaman geometry seperti saat kita menginputkan pada geoflow,

namun pada kenyataannya seharusnya bagian lapisan harus berurutan dari yang

paling atas ke yang paling bawah. Hal-hal kecil tersebut harus diperhatikan. Dan

terkadang, saat kita menggunakkan Productivity Index pada geoflow, dengan

persamaan PI kita bisa tidak mendapatkan hasil dan harus menghitung manual

Productivity Index dengan Q=C1*dP apakah hasilnya dapat sesuai atau tidak. Jika

hasil tidak sesuai geoflow tidak akan berjalan.

c. Hasil Evaluasi Debottlenecking Pada Surfave Facilities

Pada tahap ini tahapan lanjut dari kalibrasi, setelah dikalibrasi melakukan

input Deliverability curves dari geoflow yang berupa persamaan polinomial.

Gambar 4. Hysys setelah Input Deliverability Curves

Terlihat pada Gambar terdapat kotak spreadsheet untuk input

Deliverability curves. Selanjutnya yang dilakukan sama seperti tahap kalibrasi,

yaitu lakukan run hysys hingga keadaan pada steady state.

Dari hasil didapat bahwa secara kesuluruhan sistem tetap sama, hanya saja

Pressure dan flow rate dalam keadaan maksimum untuk mencapai keadaan

Pressure di interface 15.5 bar. Sehingga berbeda dengan keadaan yang aktual, jika

aktual bukaan sumur tidak 100% dan anggapan flowrate juga dikunci seperti

keadaan sekarang. Untuk tahap ini dilakukan tahap seberapa besar potensi yang

dapat dikeluarkan sumur dengan Surface facilities yang ada sekarang. Sehingga

Pressure dari setiap pad paling minimum dan flowrate paling maksimum dengan

mencapai kesetimbangan dalam sistem Surface facilities yang ada.

Dari hasil dari masing-masing kasus, tentu saja 5 Years Cycle dan 10

Years Case memiliki potensi yang lebih besar. Oleh karena itu, mereka memiliki

Pressure lebih rendah. Laju alir lebih besar. Yang perlu ditindak lanjuti pada

tahapan ini, apakah sistem dalam keadaan balance di setiap section atau tidak.

Karena, pada saat iterasi maksimum sistem tidak mendapatkan keadaan stabil.

Oleh karena itu, dibutuhkan beberap variasi data dalam tolerance Pressure yang

ada pada sistem. Pada sistem ini toleransi bisa sampai 0.3 bar. Angkat tersebut

sudah termasuk besar, Pressure balance dalam sistem harus diperhatikan karena

jika perbedaan Pressure terlalu besar, sistem tidak akan berjalan seperti

seharusnya. Terutama pada junction gathering antara Pad 18 dan Pad 14. Apabila

perbedaan Pressure terlalu besar akan terjadi fenomena back Pressure. Dalam

artian sistem bisa tidak akan berjalan atau aliran dari Pad 14 dan 18 tidak

bergabung, tapi sebaliknya aliran dari Pad 14 akan menekan aliran dari Pad 18.

Kemudian, yang perlu diperhatikan lagi ada valve pada section setelah

coridor gabungan Pad 14 dan Pad 18. Parameter pcv sangatlah berpengaruh dalam

sistem operasi Surface facilities. Karena, pada kenyataannya valve ini beroperasi

pada 2-3 bar delta Pressurenya. Karena tujuannya untuk mendapatkan nilai

maksimum maka nilai delta Pressure harus paling minimun yaitu 0.3 bar. Hal ini

sangat berpengaruh untuk operasi supaya perbedaan Pressure dapat di lihat

Setelah melakukan running hysys dilakukan peninjauan dari setiap section

segmen dalam pipa. Seperti hasil dari tahap sebelumnya. Untuk mengidentifikasi

peluang terjadinya bottleneck berikut tabel hasil dari Pressure dan velocity dalam

sistem. Yang pada masing-masing kasus as-is, 5 Years Cycle, dan 10 Years Cycle.

Tabel 3 Identifikasi segmen As-Is- Constraint

No Route OD,in Length,m Velocity, m/s Q, kg/s ∆P, bar

1 Pad 14 Header 30 1314 38,7 119,6 -1,34

2 Pad 14 scrubbing section 36 244,8 27,4 119,6 -0,22

3 Pad 18 Header 42 223,4 13,9 121,85 -0,05

4

Pad 18 Scrubbing Section

(each) 36 132,8 9,4 121,85 -0,03

5 Pad 18 Cross Country 36 156 19,2 121,85 -0,12

6 Pad 14/18 Corridor 36 119 48 241,4591 -0,55

7 Each Parallel PCV line 36 45 24,5 120,7296 -0,69

8 Unit 2 Main Steam line 36 48 48 241,4591 -0,17

Tabel 4 Identifikasi Segmen 5 Years Cycle - Constraint

No Route OD,in Length,m Velocity, m/s Q, kg/s

∆P,

bar

1 Pad 14 Header 30 1314 33,01 127,697 -1,44


3 Pad 18 Header 42 223,4 15,5 119,17 -0,04

4


(each) 36 132,8 8,3 59,58 -0,03


6 Pad 14/18 Corridor 36 119 46,29 246,867 -0,55



Tabel 5 Identifikasi Segmen 10 Years Cycle - Constraint


∆P,

bar

1 Pad 14 Header 30 1314 34,2 125,06 -1,38


3 Pad 18 Header 42 223,4 17,2 116,98 -0,05

4


(each) 36 132,8 8,7 58,49 -0,02


6 Pad 14/18 Corridor (each) 36 119 45 242,04 -0,52



Identifikasi setiap segmen bisa terlihat dari velocity dan perbedaan

tekanan. Batasan yang harus dibolehkan adalah v=40m/s dan dP sekecil

mungkin yaitu 1,5 bar. Pada tabel diketiga kasus diatas terdapat tanda di rute Pad

14 header dan Pad 14/18 corridor karena veloctiy melebihi batas atau mendekati,

serta dP yang tidak sekecil segmen-segmen lainnya. Hal-hal tersebut dapat

menjadi peluang Debottlenecking. Prinsisp Debottlenecking yang dilakukan

sesuai dengan persamaan bernouli yang sudah dijelaskan pada landasan teori.

Oleh karena itu, pada segmen-segmen tersebut dapat dilakukan Twinning

Pipe untuk memperbesar diameter dan ekivalen length dengan tujuan

mengurangi kecepatan dan Pressure drop pada segmen tersebut. Pada gambar

diperlihatkan segmen-segmen yang terdapat peluang un tuk Debottlenecking.

Gambar 5 Hysys Interface Identifikasi

Setelah mengetahui segmen tersebut, dilakukan Twinning Pipe pada

segmen tersebut hingga menjadi modifikasi Surface facilities.

Gambar 6. Hysys Interface Identifikasi Setelah Debottlenecking

Gambar diatas menampilkan tampilan Surface facilities setelah di

Twinning Pipe untuk kondisi As-Is. Untuk kondisi 5 Years Cycle, dan 10 Years

Cycle memiliki tipikal yang sama, karena segmen yang memiliki peluang identik

sama. Untuk Twinning Pipe disini membutuhkan pipa yang sama spesifikasinya

hanya saja perlu diatur pembagian alirannya. Karena ini contoh simulasi maka

dilakukan perbandingan masuk keluar antara pipa 0.5:0.5. setelah itu hasil setelah

Twinning Pipe dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel 6 Identifikasi Segmen As-Is - Unconstraint


∆P,

bar

1 Pad 14 Header 30 1314 20,62 146,2 -0,46


3 Pad 18 Header 42 223,4 21,4 130,6 -0,08

4


(each) 36 132,8 23,3 130,6 -0,03


6 Pad 14/18 Corridor (each) 36 119 28 276,8 -0,18


8 Unit 2 Main Steam line 36 48 13,5 241,4591 -0,22

Tabel 7 Identifikasi segmen 5 Years Cycle - Constraint


∆P,

bar

1 Pad 14 Header (each) 30 1314 21,59 146,2 -0,64


3 Pad 18 Header 42 223,4 20,34 130,6 -0,09

4


(each) 36 132,8 23,5 130,6 -0,04


6 Pad 14/18 Corridor (each) 36 119 30,72 276,8 -0,23



Tabel 8 Identifikasi Segmen 10 Years Cycle - Unconstraint


∆P,

bar

1 Pad 14 Header (each) 30 1314 24 87,78 -0,85


3 Pad 18 Header 42 223,4 18,73 149,03 -0,09

4


(each) 36 132,8 24,7 74,515 -0,05


6 Pad 14/18 Corridor (each) 36 119 32,71 236,81 -0,26



Terlihat setelah dilakukan Twinning Pipe, velocity dan dP pada segmen-

segmen bersangkutan mengalami penurunan dan sudah masuk ke range

diperbolehkan. Karena terjadi perubahan Surface facilities maka berpengaruh

terhadap WHP dari masing-masing sumur yang mempengaruhi flow rate dari

masing-masing sumur. Sehingga didapat WHP dan Q untuk sistem yang baru

yang akan di run back ke dalam ToughRunner untuk mendapatkan forecast yang

baru untuk overlay. Berikut nilai WHP dan Q yang baru

Tabel 9 Well Head Pressure Masing-masing Cycle

As-Is 5 Years Cycle 10 Years Cycle

Unit Pad 14 Pad 18 Pad

14 Pad 18

Pad

14 Pad18

WHP Constraint 19,3 19,00 19,73 18,69 19,82 18,81

WHP Unconstraint 16,5 15,65 17,38 16,5 17,82 16,86

e. Analisa Overlay

Seperti yang sudah diceritakan sebelumnya, bahwa dalam proses ini

dilakukan dalam 3 kasus yang berbeda yaitu, As-is, 5 Years Cycle, dan 10

Years Cycle yang masing-masing memiliki input masing-masing. Dan

masing-masing kasus di identifikasi dalam keadaan constraint dan keadaan

unconstraint.

Gambar 4. 1 Hasil Overlay antara Steam Supply dengan Steam Demand

Dari hasil Overlay Forecast as-is terlihat jika pada saat forecast sebelum

melakukan optimisasi identifikasi bottleneck, produksi Steam tidak akan

mencukupi Steam demand pada tahun 2019. Apabila dilakukan Debottlenecking

Opportunity perlakuan tersebut akan memperpanjang umur seumur hingga tahun

2024. Perlu diperhatikan, bahwa pada produksi panas bumi memiliki tujuan bukan

untuk memproduksi sebanyak-banyaknya Steam. Namun, yang dilakukan adalah

untuk memperpanjang umur produksi Steam dari sumur yang bersangkutan.

Dari grafik terdapat tiga komponen yaitu garis Steam demand, Garis

produksi Constraint, dan garis produksi unconstraint. Steam demand merupakan

kebutuhan maximum dari pembangkit untuk menghasilkan listrik sesuai dengan

kapasitasnya yaitu 95MW yang membutuhkan 161,5 kg/s Steam dari sumur.

Steam demand dari pembangkit dari setiap tahunnya dianggap sama, karena tidak

adanya penambahan pembangkit. Selanjutnya, garis produksi constraint adalah

produksi yang dapat dihasilkan sumur tanpa adanya fasilitas upgrade. Oleh karena

itu, terlihat bahwa produksi ratenya lebih bawah. Yang terakhir adalah garis

produksi unconstraint merupakan garis produksi setelah dilakukan upgrade. Satu

hal kesimpulan dari ketiga grafik diatas adalah, walaupun untuk unconstraint

memiliki daerah produksi yang lebih tinggi sehingga dalam jangka waktu pendek

produksi akan terlihat lebih lama. Namun semakin panjang time scale yang

digunakan, akan terlihat bahwa produksi unconstrain memiliki gradien yang lebih

tinggi dibandingkan garis produksi constraint. Hal ini disebabkan karena potensi

sumur yang akan semakin menurun setiap tahunnya. Dan pada akhirnya produksi

setelah upgrade fasilitas tidak begitu terlihat berbeda.

Hal yang sama berlaku untuk kasus 5 Years Cycle dan 10 Years Cycle.

Terdapat perbedaan anatara ketiga grafik tersebut, yaitu panjang umurnya. Seperti

yang sudah dijelaskan diliteratur bahwa evaluasi jangka waktu setiap kasus yang

memberikan perbedaan. Terlihat bahwa, dari ketiga grafik tersebut semakin

panjang umurnya, upgrade Surface facilities yang dilakukan perbedaan semakin

tidak terlalu signifikan. Dari sini dapat terlihat bahwa Debottlenecking merupakan

tindakan jangka pendek yang dapat dilakukan untuk memperpanjang umur

produksi. Jika ingin melakukan untuk jangka waktu yang sudah lama, lebih baik

mencari alternatif sumur lain, atau menambah sumur untuk produksi. Karena pada

akhirnya produksi akan bergantung terhadap potensi reservoir yang sudah

berproduksi.

f. Analisa Ekonomi Cash Flow

Perhitungan dengan menghubungkan hasil dari overlaying Steam

production rate sehingga menghasilkan komponen ekonomi seperti yang sudah

ditulis di teori dan metodologi. Berikut hasil perhitungan untuk masing-masing

kasus dengan perhitungan merubah dari energi termal menjadi energi listrik.

Dari perhitungan yang dilakukan adalah hasil konversi dari termal menjadi

listrik. Konversi yang dilakukan dengan kriteria yang sudah diberikan didapat

hasil bahwa sebelum dimodifikasi energi listrik yang dihasilkan mampu bertahan

hingga beberapa tahun, namun selanjutnya mengalami kekurangan suplai dari

steam yang menyebabkan listrik yang tergenerasi tidak 100%. Sedangkan hasil

unconstraint memiliki kemampuan memberikan kekuatan generasi lebih lama

dibandingkan constraint. Hal ini menunjukkan bahwa unconstraint memiliki

keuntangan yang lebih banyak dibandingkan constraint. Selanjutnya, hasil listrik

pembangkit setiap tahunnya di kalikan dengan load factor dari pembangkit yaitu

pembangkit yang beroperasi yang dalam keadaan sesungguhnya sesuai dengan

asumsi yang sudah digunakan pada bab 3. Sehingga hasil yang didapat adalah

listrik yang dapat dijual kepada pembeli dengan harga yang ketentuan yang sudah

ditentukan pertahunnya.

Perlu diperhatikan, bahwa perhitungan keuntungan yang dilakukan adalah

incremental listrik yang dihasilkan dari unconstrain dengan constraint. Jadi

seberapa keuntungan yang didapat setelah melakukan modifikasi pada surface

facilities. Sebelum mendapatkan hasil bahwa perlu diperhatikan peraturan regulasi

yang sudah ditetapkan dengan batasn net kapasitas sebesar 90%. Dengan begitu

perhitungan cashflow dapat dilakukan untuk masing-masing variasi pada surface

facilities. Dengan investasi pada Pad 14 Header sebesar 0,6 $MM dan pada 14/18

Corridor sebsar 2,3 $MM. Capex yang digunakan merupakan capex setelah

penambahan operasi yang dilakukan. Didapat hasil bahwa keuntungan pada Pad

14 Header mulai muncul pada tahun 2018. Dan keuntungan pada 14/18 corridor

terjadi pada tahun 2019.

Sehingga hasil evaluasi yang dapat dirangkum dari cashflow dalam NPV,

IRR, dan Payback adalah

Tabel 4. 12 Evaluasi Ekonomi Pad 14 Header

Value Measures Unit Score

NPV $MM 3,04

IRR Fraction 37%

POT Years 6,87

Tabel 4. 13 Evaluasi Ekonomi 14/18 Corridor


NPV $MM 1,66

IRR Fraction 19%

POT Years 7,93

4.6.1 5 Years Cycle

Dengan perhitungan yang sama seperti kasus sebelumnya dengan

asumsi yang ada dan penambahan investasi sumur untuk setiap tahunnya

didapat hasil :

Tabel 4. 14 Evaluasi Ekonomi 14 Header


NPV $MM 4,03

IRR Fraction 22%

POT Years 9,8



NPV $MM 2,66

IRR Fraction 15%

POT Years 10,29

4.6.2 10 Years Cycle

Tabel 4. 16 Evaluasi Ekonomi 14 Header


NPV $MM 6,55

IRR Fraction 14%

POT Years 15,09



NPV $MM 5,07

IRR Fraction 13%

POT Years 15,91

Dari hasil yang didapat dari ketiga kasus terlihat bahwa masing-masing

terdapat keuntungannya. Terbukti bahwa evaluasi peluang Debottlenecking dari

setiap segmen dapat mempengaruhi produksi listrik tiap tahunnya dengan cara

mengurain delta Pressure dari whp menuju turbin. Keuntungan yang didapat pada

corridor 14/18 lebih banyak dibandingkan 14 header dikarenakan jumlah panjang

dari segmen tersebut, sehingga yang perlu dilakukan lebih sedikit tapi hasilnya

sama menguntungkan. Secara akumulatif 10 Years Cycle lebih baik dibandingkan

5 Years Cycle dan As-Is dikarenakan jumlah tahun yang digunakan. Sehingga

secara ekonomi ketiga kasus ini tidak dapat dibandingkan. Namun, hal ini terlihat

dari grafik overlay, terdapat penambahan tahun yang dalam arti produksi listrik

panas bumi disitulah keuntungan yang dapat diambil. Kesempatan untuk

menutupi keadaan kekurangan Steam rate. Selain itu, time value of money juga

berperan dalam hal ini.

Pada As-Is dengan evaluasi ekonomi Pad 14 Header NPV 3,04 $MM, IRR

37% dan payback period 6,87 tahun. Kemudian, 14/18 Corridor dengan NPV 1,66

$MM, IRR 19% dan payback period 7,93 tahun. Pada 5 Years Cycle dengan

evaluasi ekonomi Pad 14 Header NPV 4,03 $MM, IRR 22% payback period

9,87 tahun. Kemudian, dengan evaluasi ekonomi 14/18 Corridor NPV 1,97 $MM,

IRR 15%% dan payback period 10,29 tahun. Pada 10 Years Cycle dengan

evaluasi ekonomi Pad 14 Header NPV 6,55 $MM, IRR 14% payback period

15,09 tahun. Kemudian, dengan evaluasi ekonomi 14/18 Corridor NPV 5,07

$MM, IRR 13% dan payback period 15,19 tahun.

Untuk evaluasi ekonomi, dalam keadaan sebenarnya hanya dari beberapa

divisi, sehingga perhitungan ekonomi hanya keberuntungan yang didapat dalam

ruang lingkup proyek tersebut, bukan keuntungan yang didapat secara

menyeluruh. Secara keseluruhan aplikasi proyek ini dapat diaplikasikan dan

terbukti memiliki hasil yang optimis secara hasil teoritikal dan secara hasil

ekonomi.

Perlu diperhatikan juga, bahwa workflow yang digunakan masih dapat

diubah, dan dapat berkembang setiap saatnya. Yang dilakukan merupakan

percobaan workflow yang paling optimis dari segi hasil. Namun, secara realistik

masih belum bisa dipastikan. Karena , pada kasus ini, banyak asumsi-asumsi yang

digunakan untuk mencapai hasil seperti kali ini. Untuk kedepannya lebih baik

mencari segi perspektif secara realistik dan mencari potensi lain untuk

memperpanjang umur produksi tanpa membutuhkan cost yang lebih banyak

DAFTAR PUSTAKA

Brennen, C. E., 2005. Fundamentals of Multiphase Flow. Cambridge: Cambridge

University Press.

ExxonMobil, 2010. The Outlook For Energy: A View to 2030, Texas:

ExxonMobil.

Freeston, D. H. and Hadgu, T. (1987) Modelling of Geothermal Wells with

Multiple feed points : a preliminary study. 9th New Zealand Geothermal

Workshop. Auckland, Newzealand.

Grant, M. A. & Bixley, P. F., 2011. Geothermal Reservoir Engineering. Oxford:

Elsevier.

Hasan dan Kabir, 2010. “Modeling two-phase fluid and heat flows in geothermal

wells”,

Hariawan, T., 2013. Saatnya Potensi Geotermal Jawa Timur Dieksplorasi.

[Online]

Available at: http://regional.kompasiana.com/2013/10/02/saatnya-potensi-

geotermal-jawa-timur-di-eksplorasi-597792.html

[Diakses 22 Oktober 2013].

International Energy Agency, 2011. Technology Roadmap: Geothermal Heat and

Power - Foldout, Paris: International Energy Agency.

Kholisoh, S. D., 2014. Optimasi Numerik, Yogyakarta: Program Studi Teknik

Kimia UPN "Veteran" Yogyakarta

KESDM, 2010. Indonesia Energy Outlook 2010, Jakarta: Pusat Data dan

Informasi Energi dan Sumber Daya Mineral.

Miller, C. W. (1980) Wellbore user's manual. Report LBL-10910, Lawrence

Berkeley Laboratory, Berkeley, CA, U.S.A

Nuqramadha, W. A., 2012. Pemodelan Sistem Panasbumi dengan Metode

Magnetotelurik di Daerah Arjuno-Welirang, Jawa Timur, Depok:

Universitas Indonesia.

Pruess, K., 2002. Mathematical Modeling of Fluid Flow and Heat Transfer in

Geothermal Systems-An Introduction in Five lectures, Earth Sciences

Division, Lawrance Berkeley National Laboratory, University of California.

Pruess, K. & Curt Oldenburg, G. M., 2012. TOUGH2 User's Guide, Version 2.

California: University of California.

Sigurdsson, H. et al., 1999. Encyclopedia of Volcanoes. New York: Academic

Press.

Sunaryo, 2012. Identification of Arjuno-Welirang Volcano-Geothermal Energy

Zone by Means of Density and Susceptibility Contrast Parameters.

International Journal of Civil & Environmental Engineering IJCEE-IJENS,

XII(01).

Siregar, P. H. H., 2004. Optimization of Electrical Power Production Process for

The Sibayak Geothermal Field, Indonesia. Geothermal Training

Programme,.

Wahyuningsih, R., 2005. Potensi dan Wilayah Kerja Pertambangan Panas Bumi

di Indonesia, Bandung: Pusat Sumber Daya Geologi Kementrian ESD

Evaluasi Debottlenecking Opportunity Melalu Simulasi ... fileSimulasi dilakukan dalam 3 variasi...

Documents

Transcript of Evaluasi Debottlenecking Opportunity Melalu Simulasi ... fileSimulasi dilakukan dalam 3 variasi...