Injeksi Uap1

8/13/2019 Injeksi Uap1

1/8

Injeksi Uap (Steam Flooding)I. PENDAHULUAN

Injeksi uap adalah menginjeksikan uap ke dalam reservoirminyak untuk mengurangi viskositas

yang tinggi supaya pendesakan minyak lebih efektif sehingga akan meningkatkan perolehan

minyak.

Proses pelaksanaan Injeksi uap hampir sama dengan injeksi air. Uap diinjeksikan secara terus-

menerus melalui sumur injeksi dan minyak yang didesak akan diproduksikan melalui sumur

produksi yang berdekatan.

I.1. Sifat-Sifat Uap

F) di panaskan pada tekanan konstan Ps (pasia), akan didapat temperatur maksimal ts, yang

disebut temperatur saturasi, sebelum berubah menjadi uap. Jumlah panas yang diserap air, hw,

diberikan dalam persamaan :Jika 1 lb pada temperatur awal ti (

F ..........................................................(1)32 Hw = Cw(tsti), ti

F) dalam range temperatur antara ti sampai ts.Cw adalah panas spesifik air (BTU/lb-

Dengan suplai panas yang kontinyu, temperatur air tidak berubah sampai seluruh air diubah

menjadi uap. Jumlah panas 1 (BTU/lb) yang diperlukan untuk mengubah air dari air cairan pada

temperatur ts dan tekanan Ps menjadi uap pada temperatur dan tekanan yang sama disebut

entalpi penguapan atau panas laten penguapan. Uap pada ts dan Ps disebut uap tersaturasi.

Kandungan panasnya merupakan entalpi uap dan diberikan dalam persamaan : hs = hw + 1

I.2. Mekanisme Pendesakan Uap Dalam Reservoir

Mekanisme injeksi uap merupakan proses yang serupa dengan pendesakan air. Suatu pola

sumur yang baik dipilih dan uap diiinjeksikan secara terus menerus melalui sumur injeksi dan

minyak yang didesak dan diproduksikan melalui sumur lain yang berdekatan. Uap yang

diinjeksikan akan membebtuk suatu zona jenuh uap (steam saturated zone) disekitar sumur

injeksi seperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini.

Temperatur dari zona ini hampir sama dengan temperatur uap yang diinjeksikan. Kemuadian

uap bergerak menjauhi sumur, temperaturnya berkurang secara kontinyu disebabkan oleh

penurunan tekanan. Pada jarak tertentu dari sumur (tergantung dari temperatur uap mula-mula

dan laju penurunan tekanan), uap akan mencair dan membentuk hot waterbank. Pada zona

uap, minyak tergiring oleh distilasi dan pendorongan uap. Pada hot water, perubahan sifat-sifat

fisik minyak dan batuan reservoir mempengaruhi dan menghasilkan perolehan minyak.

Perubahan tersebut adalah ekspansi panas dari minyak, penurunan viskositas dan saturasi

minyak sisa dan merubah permeabilitas relatif.

I.3. Effisiensi Injeksi Uap

Effisiensi injeksi uap dipengaruhi oleh sifat homogenitas reservoir dan pola susunan sumur

injeksi-produksi. Menurut SPE, effisiensi recoverydidefinisikan sebagai perbandingan antara

volume hidrokarbon yang diproduksikan dengan volume hidrokarbon mula-mula sebelum proyek

mulai dilaksanakan. Effisiensi recovery dapat dinyatakan denga hubungan :

ET = Es x Ed x Ei ................................................................................(3.13)

dimana :


2/8

Es = Effisiensi penyapuan pola

Ed = Effisiensi pendesakan mikroskopik

Ei = Effisiensi invasi

Bursel dan Pitman telah melakukan percobaan injeksi uap untuk menentukan besarnya efisiensipenyapuan dari pola five spot. Hasil percobaan menunjukkan, dimana terlihat bahwa sweep

efficiency dipengaruhi oleh viskositas minyak dan temperatur uap. Bila viskositas minyak dan

temperatur uap semakin tinggi maka sweep efficiency-nya akan bertambah kecil.

Farouq Ali juga melakukan percobaan pada model stream-channel untuk pola five spot. Hasil

percobaan menunjukkan dimana harga sweep efficiency dipengaruhi oleh besarnya laju injeksi.

Untuk laju injeksi yang semakin besar didapatkan sweep efficiency yang semakin besar pula.

I.4. Peramalan Recovery

Performance dalam injeksi uap terantung dari konsep pendesakan fluida yang digunakan,

keseragaman media berpori dan geometri dari susunan sumur injeksi produksi. Pendekatan

untuk mendapatkan solusi atau performance adalah memilih suatu bagian dari reservoir yang

akan dikembangkan dengan pola injeksi tertentu (pilot injeksi). Performance dari pilot injeksi ini

digunakan untuk mengevaluasi performance dari seluruh reservoir bila diinjeksi dengan pola

yang sama.

Dalam segi pendesakan fluida umumnya dibagi dalam dua konsep yaitu prinsip desaturasi dan

prinsip kerja torak. Prinsip desaturasi oleh Bucley dan Laverett (1942). Gerakan fluida pendesak

dan fluida yang didesak (minyak) di dalam reservoir dipisahkan oleh suatu bidang batas (front)

antar fasa diantara kedua fluida tersebut. Dalam prinsip ini fluida yang mengalir didepan front

terdiri atas satu fasa, sedangkan di belakang front fluida pendesak dan yang didesak mengalirbersama-sama dengan kecepatan yang berbeda sesuai dengan mobilitasnya. Pendesakan ini

berlangsunghingga mencapai harga residunya. Anggapan-anggapan dalam prinsip desaturasi

adalah :

Keadaan aliran mantap.

Sistem pendesakan dari dua macam fluida yang tidak saling larut.

Fluida reservoir tidak dapat dimampatkan.

Aliran terjadi pada media berpori yang homogen.

Prinsip kerja torak dikembangkan oleh Stiles (1949) serta Dykstra dan Parsons (1950). Dalam

prinsip ini fluida pendesak mengalir dibelakang front, sedangkan didepan front mengalir fluida

yang didesak. Pendesakan ini berlangsung hingga mencapai saat breakthrough. Anggapan

anggapan dalam prinsip kerja torak adalah :

Aliran terjadi pada media berpori yang homogen.

Geometri media berpori linier dengan ketebalan konstan.

Kecepatan fluida pendesak dan didesak adalah sama.

Selama berlangsungya proses pendesakan tidak ada perubahan mobilitas.

Pada proyek injeksi uap, dalam prinsip desaturasi maupun prinsip kerja torak diambil anggapan

bahwa setelah steam breakthrough tidak ada lagi produksi minyak. Peramalan recovery dihitung

dengan persamaan Volek dan Pryor yang menyatakan bahwa minyak yang diproduksikan sama

dengan volume zone uap sampai saat breahthrough yang diekivalenkan dengan bulk volume

pattern (pola) berbentuk radial dikalikan dengan sweep efisiensi-nya. Anggapan-anggapan yang


3/8

digunakan dalam persamaan Volek dan Pryor adalah :

Reservoir homogen dan isotropik.

Ketebalan lapisan merata.

Perkembangan zone uap berbentuk radial.

II. TEORI PENDUKUNG

II. :

II.1. Model Marx dan Langenheim

Anggapan-anggapan dalam model Marx dan Langenheim adalah :

Cap rock dan base rock merupakan batuan yang homogen dan isotropik dengan ketebalan tidak

terhingga

Mekanisme panas konduksi dalamarah radial diabaikan

Uap mendesak minyak tanpahotwaterbank

Minyak yang didesak adalah tidak kompresibel.

Laju injeksi dan kualitas uap konstan

Pada zona uap temperatur uap seragam

Kehilangan panas ke cap rock dan base rock hanya oleh makanisme konduksi

Tidak ada kehilangan panas ke dalan zone liquid di depan front kondensasi

II.2. Model Willman et al

Hampir sama dengan model Marx dan Langenheim. Model ini menghitung ukuran daerah

penyapuan pada suatu waktu sejak permulaan injeksi uap. Untuk memprediksi perolehan minyak

digunakan model saturasi Buckley-Leverett.

Willman juga melakukan studi percobaan untuk memperkirakan kelakuan lapangan pada prosesinjeksi panas. Kesimpulan yang didapat adalah :

Injeksi uap memiliki perolehan minyak yang lebih banyak dibandingkan dengan injeksi air

biasa.

Perolehan meningkat karena adanya penurunan viskositas dan ekspansi panas minyak.

Injeksi digunakan khususnya untuk minyak kental karena dapat menurunkan perbandingan

viskositas minyak-air dengan tajam.

Perolehan dengan injeksi uap lebih tinggi dibandingkan dengan injeksi air panas.

Minyak terproduksi sesaat sebelum uap breakthrough memiliki API yang lebih rendah

dibandingkan dengan OOIP karena distilasi uap.

Prosentase peningkatan dalam perolehan minyak dengan tekanan dan temperatur uap tinggi

lebih rendah dibandingkan dengan prosentase peningkatan dalam panas yang diperlukan untuk

meningkatkan temperatur uap tersaturasi tekanan tinggi

Saturasi minyak sisa setelah injeksi uap tidak tergantung saturasi minyak awal.

Massa air yang dibutuhkan dalam bentuk uap untuk memanasi reservoir lebih kecil daripada jika

air diinjeksikan dalam bentuk cairan.

Untuk meminimalkan panas yang dibutuhkan, laju injeksi harus tinggi, pola injeksi harus kecil

dan formasi harus tebal.

Jika saturasi minyak awal tinggi, perolehan minyak tiap bbl uap yang diinjeksi juga akan tinggi.

III. PEMBAHASAN


4/8

III.1. POLA SUMUR INJEKSI-PRODUKSI

Pola sumur injeksi-produksi dibedakan sesuai dengan proyeksi di permukaan dari titik sumur

menembus reservoir. Susunan sumur injeksi-produksi dapat merupakan pola teratur dan pola

tidak teratur. Keteraturan pola sumur injeksi-produksi dipengaruhi oleh keteraturan kedudukan

sumur yang dibor. Penempatan sumur injeksi relatif terhadap sumur produksi dipengaruhi olehgeometri reservoir, jenis natural drive, kemiringan formasi dan arah permeabilitas utama.

3.1.1. Central Flooding

Central flooding adalah pola sumur injeksi-produksi dimana sumur-sumur injeksi terletak di

tengah-tengah reservoir sedangkan sumur-sumur produksi mengelilinginya.

Pola ini digunakan pada kasus dimana permeabilitas pada zona luar batas reservoir rendah,

reservoir dengan tudung gas atau reservoir stratigrafi.

3.1.2. Peripheral Flooding

Peripheral flooding adalah pola sumur injeksi-produksi dimana sumur-sumur injeksi terletak di

luar batas pengeringan (oil bearing contour) sedangkan sumur-sumur produksi terletak di

tengah-tengah reservoir.

Pola ini digunakan pada reservoir dengan jebakan struktur natural drive yang bekerja adalah

water drive. Keunggulan peripheral flooding adalah dapat memberikan recovery maksimal

dengan produksi air yang minimum.

3.1.3. Pattern Flooding

Pattern flooding adalah pola sumur injeksi-produksi dengan penempatan sumur-sumur injeksi

dan produksi mengikuti pola-pola tertentu.

Macam-macam pattern flooding : Four-spot

Skewed four spot

Five spot

Nine spot

Inverted nine spot

Seven spot

Inverted seven spot

Direct line spot

Staggered line drive

Dalam proyek injeksi uap, pada umumnya digunakan pola five spot dan inverted five spot yaitu

satu sumur injeksi dan empat sumur produksi.

Menurut Taberg, luas tiap pola berkisar 10 acre. Lebih besar dari 10 acre kemungkinan akan

mengakibatkan damage pada generator uap atau pada reservoirnya sendiri. Hal ini disebabkan

luas pola yang semakin besar akan diperluas tekanan injeksi yang semakin besar pula.

III.2. FASILITAS INSTALASI INJEKSI UAP

3.2.1. Generator Uap

Menurut konvensi ASME, generator uap mencakup instalasi furnace, superheater, reheater,

economizer dan pemanas mula udara (air preheater) serta peralatan pembakaran lainnya.


5/8

Pada generator uap, energi kimia yang terkandung dalam bahan bakar diubah menjadi energi

panas yang dipindahkan ke air hingga air yang masuk ke generatotr uap diubah menjadi uap

pada tekanan dan temperatur yang spesifik.

Untuk pilot injeksi umumnya digunakan generator uap tipe drum. Selain tipe drum, bisa juga

digunakan tipe satu saluran. Generator uap tipe drum dapat menghasilkan uap dari 15000 bbl airtiap hari. Efisiensi generator uap ditentukan oleh kandungan panas uap, kadar air, kadar

hidrogen dalam bahan bakar dan faktor kelebihan udara. Untuk kondisi yang sama, kualitas uap

yang dihasilkan generator tipe drum lebih tinggi daripada tipe saluran satu. Bagian terpenting

dari generator uap tipe satu saluran adalah saluran tabung yang membentuk coil. Pada satu

bagian saluran, air masuk dan dipanasi hingga mencapai temperatur tertentu. Kemudian fluida

panas ini masuk ke dalam bagian boiler yang lain dimana pemanasan dilanjutkan hingga

mencapai kandungan panas yang diinginkan.

Untuk pembakaran pada generator uap dapat digunakan minyak berat, gas alam atau batu bara.

Minyak berat jarang digunakan sebagai bahan bakar karena mudah terjadi plugging sehingga

aliran tidak konstan dan terjadi gangguan nyala api.

Pengukuran kualitas uap umumnya digunakan orifice meter. Kualitas uap dapat dihitung

berdasarkan laju aliran massa uap dibagi dengan massa air umpan (feedwater). Tekanan

generator uap ditentukan berdasarkan pendekatan terhadap tekanan retak formasi. Untuk

menghindari kerusakan formasi maka tekanan generator ditentukan di bawah tekanan retak

formasi.

Uap bercampur air panas yang keluar dari generator kemudian masuk ke dalam manifold yang

akan membagi ke tiap-tiap sumur injeksi. Distribusi ke tiap sumur injeksi menggunakan pipa

yang diisolasi untuk menghindari hilangnya panas.

3.2.2. Pipa Uap

Perencanaan instalasi pipa uap di permukaan didasarkan atas laju kehilangan panas yang

terjadi. Karena itu kehilangan panas diiusahakan sekecil mungkin dengan cara mengambil jarak

untuk sistem didstribusi yang paling optimal.

Pada generator uap dan weelhead sumur injeksi dilengkapi dengan checkvalve. Fungsi dari

cehck valve adalah untuk memulai, memberhentikan dan mengatur aliran uap.

Instalasi pipa uap dilengkapi dengan sambungan-sambungan yang memungkinkan adanya

pengembangan dari bahan yang digunakan. Sambungan ini terdapat pada tiap dua ujung pipa

sehingga adanya ekspansi termal akan dinetralkan oleh sambungan ini.

3.2.3. Kelengkapan Sumur Injeksi

Akibat adanya ekspansi termal maka komplesi sumur injeksi perlu dilengkapi dengan suatu

gantungan yang akan menopang terjadinya pengembangan material sehingga hanya akan

terjadi pengembangan yang arahnya ke bawah. Pipa casing yagn disemen pada bagian atas dari

lapisan produktif secara normal akan mengembang ke atas. Adanya dua bradenhead akan

memberikan kelonggaran tubing, casing maupun konduktor untuk bergerak relatip satu dengan

yang lain.

Sumur produksi juga akan mengalami kenaikan temperatur akibat ekspansi termal. Pada

wellhead sumur produksi hanya dilengkapi satu bradenhead yaitu di antara tubing dan casing.

Hal ini disebabkan kenaikan temperatur pada sumur produksi sudah jauh di bawah temperatur


6/8

uap yang diinjeksikan.

III.3. TREATMENT TERHADAP AIR YANG DIGUNAKAN

Beberapa sumber air yang dapat digunakan dalam injeksi uap :

Air perolehan (produced water)

Air tawar (subsurface source water)

Air permukaan : kolam, sungai, danau, laut

Air alluvial

Bila suatu sumber air tidak mencukupi maka seringkali dilakukan dengan mencampur air dari

beberapa sumber. Masing-masing sumsber air mempunyai karakteristik berbeda.

Karakteristik air perolehan :

Biasanya mengandung H2S dan atau CO2 yang terlarut, korosivitasnya bervariasi.

Kadang-kadang mengandung padatan tersuspensi.

Kandungan minyak dalam air merupakan problem utama

Sering dijumpai sulfate reducing bacteria

Kadang-kadang dapat membentuk scale

Karakteristik air tawar :

Ada yang bersifat korosif, tergsntung komposisinya

Kadang-kadang dapat membentuk scale

Bila betul-betul tawar dapat menimbulkan clay swelling

Harus diperhatikan kompatibilitasnya dengan air formasi

Kadang-kadang dijumpai sulfate reducing bacteria

Karakteristik air permukaan (kolam, sungai dan danau)

Banyak mengandung oksigen, krosivitasnya bervariasi, tergantung komposisinya. Mengandung padatan tersuspensi yang normal.

Sering dijumpai bakteri aerobik.

Jarang membentuk scale, tetapi dapat menyumbat bila mengandung padatan tersuspensi yang

cukup tinggi.

Dapat menyebabkan clay swelling.

Karakteristik air laut

Jewnuh dengan oksigen, sangat korosif.

Mengandung padatan tersuspensi dan organisme laut.

Mengandung bakteri aerobik, kadang-kadang mengandung bakteri anaerobik.

Perlu treatment yang intensif untuk padatan tersuspensi

Kalsium karbonat sering terbentuk pada sumur injeksi alat pemanas

Banyak mengandung ion-ion sulfat

Sebelum air mentah dari sumber dipanaskan dalam generator uap maka terlebih dahulu

dilakukan treatment untuk menghilangkan kotoran yang terkandung didalamnya. Pada umunya

air mentah mengandung kotoran yang dapat berupa butiran-butiran keras, gas terlarut, besi,

mangan, aluminium, silika, bakteri, minyak dan lumpur. Butiran-butiran keras biasanya dijumpai

sebagai kalsium karbonat, kalsium sulfat, kalsium silikat, magnesium hidroksida dan magnesium

silikat.

Butiran-butiran keras ini dapat dihilangkan melalui proses zeolite yang secara populer dikenal

sebagai sodium cation exchange. Cara ini juga menghilangkan butiran-butiran karas seperti besi,


7/8

barium, mangan dan aluminium. Selain proses zeolite, terutama untuk air payau butiran-butiran

keras dapat dihilangkan dengan line-soda softening yaitu proses dimana butiran-butiran keras

yang terdapat dalam air dihilangkan dengan line (kalsium hidroksida) dan soda ash (natrium

karbonat). Secara tidak langsung cara ini juga yang dapat menghilangkan padatan tersuspensi

seperti besi, aluminium, karbon dioksida bebas, berapa macam silika dan minyak. Untukgenerator uap bersuhu tinggi, digunakan line-soda softening dengan temperatur opersi antara

212 o F250o F sehingga akan menghasilkan air dengan butiran-butiran keras kurang dari 5

ppm kalsium karbonat. Bila dalam air ini ditambahkan EDTA (ethylene diamine tetraacetic acid)

maka bisa diperoleh air dengan zero hardnees.

Gas terlarut seperti oksigen, hidrogen sulfida, karbon diaoksida mengakibatkan terjadinya korosi

dan pengkaratan.

Oksigen dapat dihilangkan dengan daeration dan oxigen scavenger. Dalam oksigen scavenger

kebanyakan memakai sodium sulfite dengan katalisator kobal. Selain itu bisa juga digunakan

hydrazine. Untuk menghilangkan hidrogen sulfida umumnya dengan deaeration dan chlorination.

Sedangkan karbondioksida dihilangkan dengan deaeration dan netralisasi.

Bakteri dapat dibunuh dengan chlorination, harganya murah dan mudah diperoleh di lapangan.

Air yang mengandung minyak tersuspensi akan mengurangi efisiensi generator uap. Minyak

akan membentuk lapisan tipis sehingga mengurangi perpindahan panas dari metal boiler ke air.

Minyak ini dapat dihilangkan dengan skinner tank yang berisi filter antrasit.

Lumpur yang terdapat dalam air dihilangkan dengan pengendapan dan penyaringan.

Mula-mula minyak yang terdapat dalam air mentah dipisahkan dengan oil trap. Dengan pompa

sentrifugal, air kemudian dimasukkan ke dalam perforated mixer dimana air dicampur dengan

coagulation agent dan lime (kalsium hidroksida). Coagulation agent dimasukkan dari seal tank ke

dalam tangki larutan yang dilengkapi dengan dosimeter.Lime disalurkan dengan pompa sentrifugal ke dalam perforated mixer dari unit instalasi hidrolik

dimana dilakukan agitasi hidrolik. Banyaknya lime yang ditambahkan dikontrol dengan

dosimeter. Campuran air dan reagent kemudian masuk ke reaktor melalui tangki pemisah udara.

Dalam reaktor dilakukan agitasi untuk mempercepat penggumpalan dari padatan-padatan.

Setelah melalui deaerator, gumpalan-gumpalan dan kotoran yang terdapat daalm air dihilangkan

dalam clarifier. Udara dihilangkan untuk mencegah pengendapan dari gumpalan-gumpalan

dalam clarifier. Akumulasi lumpur dihilangkan secara periodik dari sludge trap. Suatu zona air

bersih mengalir melalui filter ke tangki air bersih.

Tipe generator pada proyek injeksi uap umumnya dibatasi oleh :

Butiran-butiran keras tidak melebihi 10 ppm

Oksigen yang terlarut tidak melebihi 1 ppm

Padatan yang terlarut tidak melebihi 2500 ppm

Silika yang terlarut tidak melebihi 5 ppm

Ph larutan berkisar antara 9-10

III.4. LAJU INJEKSI

Penentuan laju injeksi optimal dalam operasi injeksi uap dimaksudkan untuk menghasilkan

peningkatan recovery yang maksimum dengan biaya yang serendah mungkin. Laju injeksi

berhubungan dengan efisiensi panas dalam zona uap pada proses pendesakan minyak.

Chu dan Trimble melakukan studi simulasi numerik injeksi uap di Kern River Field. Yaitu variasi


8/8

laju uap optimal dengan ketebalan untuk spasi 2,5 dan 5,0 acre dimana laju injeksi dipengaruhi

oleh variabel-variabel ketebalan reservoir dan luas pola. Laju injeksi optimal lebih banyak

tergantung dari ukuran pola dari pada ketebalannya.

Injeksi uap dalam lapisan yang tipis akan mempunyai efisiensi yang rendah dibandingkan pada

lapisan dengan ketebalan besar.

IV. KESIMPULAN

A. Mekanisme injeksi uap merupakan proses yang serupa dengan pendesakan air

B. Tujuan injeksi uap adalah untuk mengurangi viskositas yang tinggi supaya pendesakan

minyak lebih efektif sehingga akan meningkatkan perolehan minyak.

C. Effisiensi injeksi uap dipengaruhi oleh sifat homogenitas reservoir dan pola susunan sumur

injeksi-produksi.

D. Performance dalam injeksi uap tergantung dari konsep pendesakan fluida yang digunakan,

keseragaman media berpori dan geometri dari susunan sumur injeksi produksi.

E. Dalam segi pendesakan fluida umumnya dibagi dalam dua konsep yaitu prinsip desaturasi

dan prinsip kerja torak.

F. Keuntungan

1. Uap mempunyai kandungan panas yang lebih besar dari pada air, sehingga efisiensi

pendesakan lebih efektif.

2. Recovery lebih besar dibandingkan dengan injeksi air panas untuk jumlah input energi yang

sama.

3. Didalam formasi akan berbentuk zone steam dan zone air panas, dimana masing-masing

zone ini akan mempunyai peranan terhadap proses pendesakan minyak ke sumur produksi.4. Efisiensi pendesakan sampai 60 % OOIP.

G. Kerugian

1. Terjadinya kehilangan panas di seluruh transmisi, sehingga perlu pemasangan isolasi pada

pipa.

2. Spasi sumur harus rapat, karena adanya panas yang hilang dalam formasi.

3. Terjadinya problem korosi, scale maupun emulsi.

4. Karena adanya perbedaan gravitasi, formasi pada bagian atas akan tersaturasi steam,

sehingga efisiensi pendesakan pada formasi bagian atas sangat baik. Oleh karena itu secara

keseluruhan, efisiensi pendesakan vertikalnya kurang baik.

5. Kecenderungan terjadinya angket oil sangat besar, tergantung pada faktor heterogenitas

batuan.

III. PEMBAHASAN

IV. GJHG

V. PEMBAHASAN

VI.

Injeksi Uap1

Documents

Transcript of Injeksi Uap1