TP0605-PENENTUAN UKURAN PIPA BERDASARKAN LAJU ALIR MAKSIMUM TERJADINYA EROSI.PDF

TEKNIK PRODUKSI NO : TP.06.05

JUDUL : PENANGGULANGAN MASALAH PRODUKSI SUB JUDUL : Penentuan Ukuran Pipa Berdasarkan

Laju ALir Maksimum Terjadinya Erosi

Halaman : 1 / 10 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003

Manajemen Produksi Hulu

PENENTUAN UKURAN PIPA BERDASARKAN LAJU ALIR MAKSIMUM

TERJADINYA EROSI

1. TUJUAN

Menentukan kecepatan maksimum aliran liquid, gas dan dua fasa supaya tidak terjadi erosi, korosi

pada pipa salur.

2. PERSYARATAN

Tidak ada persyaratan khusus

3. LANGKAH KERJA

1. Pipa Cairan

a. Siapkan data pendukung

Diameter ID pipa (d), in.

Laju alir/produksi (Ql), bpd

b. Tentukan kecepatan fluida dengan

2012.0 dQV l=

2. Pipa Gas


Temperatur (T), oR

Tekanan (P), psia

SG gas (g)

b. Tentukan kecepatan maksimum gas 2/1

6.0

=

PTCVg

e

3. Pipa Dua Fasa







Specific gravity cairan (merata-ratakan minyak dan air), l

Gas liquid ratio, Rl (cuft/bbl)

Temperatur, T (oR),

Tekanan (P), psia

Specific gravity gas g

b. Tentukan Z factor berdasarkan data P, T dan g

c. Tentukan densitas rata-rata campuran dengan persamaan

ZRTP

PP glm +

+=

7.1987.212409

d. Tentukan kecepatan erosi Ve dengan persamaan

( ) 2/1m

CVe

=

e. Untuk penrancangan pipa, gunakan Ve yang lebih kecil atau batasan Ve yang digunakan untuk

memperkecil kebisingan atau batasan adanya CO2.

f. Tentukan ID pipa minimum dari persamaan

2/1

10007.16

9.11

+

=V

QP

ZRT

dl

g. Cek perhitungan kehilangan tekanan. Apakah dengan kecepatan maksimum yang diperoleh,

tekanan di ujung pipa masih bisa memenuhi criteria.






4. DAFTAR PUSTAKA

1. Arnold, K. And Stewart, M.: Surface Production Operations: Vol. 1, Design of Oil Handling

System and Fasilities, Gulf Publishing Company, 1986.

2. Svademan, S.J. and Arnold, K.E.: Criteria for sizing multiphase flow lines for erisove/corrosive

service, SPE 26569, 1993.

3. Farshad, F.F., LeBlanc, J.L. and Root, P.J.: A predictive model for analyzing erosional velocity

and corrosion effects enhances optimized production of a gas well system, SPE 17719, 1988.

5. DAFTAR SIMBOL

d = Diameter dalam (ID) pipa, in

P = Tekanan, psia

Ql = Laju alir produksi, bpd

T = Temperatur, oR

V = Kecepatan fluida

Ve = Kecepatan maksimum gas

G = Specific gavity gas






6. LAMPIRAN

6.1 EROSIONAL FLOW

Erosi akibat fluida terjadi jika butiran cairan menumbuk dinding pipa, sehingga dapat

menimbulkan erosi yang dapat mengakibatkan korosi. Pada kecepatan aliran yang tinggi,

kecenderungan terjadinya erosi terhadap pipa baja sangat tinggi. Dari percobaan untuk aliran dua

fasa menunjukkan bahwa erosi terjadi jika kecepatan aliran melebihi harga yang diberikan

2/1)( me

CV

= (1)

dimana Ve adalah kecepatan alir erosi (ft/sec), m adalah densitas fluida dan C adalah konstanta

empirik. Beberapa harga C yang dipakai oleh API Recommended Practice 14E adalah 100 untuk

kontinyu dan 125 untuk non-kontinyu. Beberapa harga yang dipakai adalah 160 dan 300.

Erosi di pipa dapat pula terjadi jika ada partikel padatan yang berada dalam fluida.

Persamaan yang mengevaluasi kecepatan erosi metal adalah

gPKWVvol

2

= (2)

dimana vol = volume metal yang tererosi, V = kecepatan partikel, P = kekerasan material, =

harga antara 0.5 1.0 tergantung sudut datang pertikel, K = koefisien erosi, dan W = berat

partikel.

Laju erosi tergantung konsentrasi padatan dalam aliran fluida dan arah partikel nenumbuk

dinding. Untuk mengantisipasi sand production, biasanya pipa dibelokan kekanan dengan radius

yang besar.

6.2 PIPA UNTUK CAIRAN

Kecepatan maksimum yang dipakai untuk menentukan ukuran pipa untuk liquid adalah

15 ft/sec. Pengalaman menunjukkan bahwa batas ini cukup untuk memperkecil kebisingan,

benturan akibat kecepatan air dan erosi. Kecepatan minimum di pipa untuk liquid biasanya

dipakai untuk menentukan tidak terjadinya pengendapan padatan. Dalam praktek kecepatan 3 4

ft/sec cukup untuk menjaga tidak terjadinya pengendapan partikel. Oleh karena itu kecepatan

minimum 3 ft/sec biasa dipakai. Kecepatan fluida dapat ditentukan

2012.0 dQV l= (3)






dimana V = kecepatan fluida, ft/sec, Ql = laju alir liquid, bpd dan d = ID pipa, in.

6.3 PIPA GAS

Seperti pipa cairan, harus ada cukup tekanan supaya gas mengalir dipipa. Biasanya hal ini

menjadi masalah pada sistem transmisi gas yang panjang. Pipa gas harus dijaga pada kecepatan

minimum dan maksimum. Biasanya tetap dijaga pada kecepatan antara 10 - 15 ft/sec untuk

mencegah terjadinya pengendapan cairan di daerah yang rendah. Bisanya kecepatan gas antara 60

80 ft/sec untuk memperkecil kebisingan dan mencegah korosi.

Kecepatan erosi akibat sejumlah sedikit cairan dapat ditentukan dengan 2/1

6.0

=

PTCVg

e (4)

dimana Ve = kecepatan erosi, ft/sec, C konstanta erosi, T temperatur, oR, g specific gravity gas,

P = tekanan, psia.

Untuk pipa transmisi gas bertekanan tinggi, sangat penting untuk mengecek kecepatan

erosi sebelum menentukan ukuran pipa dengan kecepatan maksimum 60 ft/sec. Untuk sistem

dengan CO2 rendah (1 2 %), kecepatan harus lebih rendah dari 50 ft/sec. Pengalaman

dilapangan menunjukkan bahwa terjadi kesulitan mencegah korosi CO2 untuk kecepatan aliran

yang tinggi.

Kecepatan alir gas dapat dinyatakan

=

PdTZQ

V g260

dimana Qg adalah laju alir gas, MMscfd, T adalah temperatur, oR, d adalah diameter ID pipa, inch,

P adalah tekanan, psia, V adalah kecepatan gas, ft/sec, dan Z adalah faktor kompresibilitas gas.

6.4 PIPA DUA FASA

Penentuan laju alir erosi pada flowline dari sumur, manifold dan pipeline dua fasa

ditentukan metoda dua fasa. Sedangkan pipa gas yang keluar dari separator dan lainnya yang

mengandung kadar cairan kecil ditentukan dengan metoda satu fasa. Sama seperti pada pipa

untuk cairan yang keluar dari separator.

Meskipun kebanyakan pipa dua fasa dioperasikan pada tekanan tinggi, kehilangan

tekanan biasanya tidak menjadi batasan terhadap penentuan diameter pipa. Tetapi kehilangan






tekanan harus diperhitungkan untuk pipa dua fasa yang panjang.

Disarankan bahwa kecepatan minimum antara 10 15 ft/sec untuk menjaga aliran fluida

tetap bergerak dan memperkecil slugging di separator atau peralatan lainnya. Hal ini sangat

penting untuk daerah dengan topografi tidak rata. Kecepatan maksimum dijaga 60 ft/sec untuk

menjaga kebisingan, 50 ft/sec untuk mencegah korosi CO2 atau erosi. Untuk aliran dua fasa,

persamaan umum untuk kecepatan erosi adalah

( ) 2/1me

CV

= (5)

dimana m adalah densitas rata-rata campuran pada tekanan dan temperatur alir, lb/cuft.

Densitas campuran ditentukan dengan

TZRPPRP

l

lglm +

+=

7.1987.212409

(6)

dimana l adalah specific gravity cairan, Rl adalah gas liquid ratio, cuft/bbl, T adalah temperatur, oR, dan g specific gravity gas.

Perhitungan luas penampang pipa minimum untuk kecepatan maksimum yang diperbolehkan

dinyatakan sebagai :

l

l

QV

PTZR

a

+=

100025.21

35.9 (7)

dimana a = luas penampang pipa minimum, in2, Ql = laju alir liquid, bpd, V = kecepatan

maksimum yang diperbolehkan, ft/sec.

Diameter pipa dapat ditentukan, dengan menggunakan persamaan (8) berikut: 2/1

10007.16

9.11

+

=V

QPTZR

dl

l

(8)

Gambar 1 menunjukkan grafik yang dibuat untuk mempermudah prosedur. Tetapi harus di

perhatikan waktu mempergunakannya, karena berdasarkan asumsi yang tertera pada gambar

tersebut.






6.5 CONTOH SOAL

1. PIPA CAIRAN

Data

Laju produksi:

Kondensat = 800 bpd

Air = 230 bpd

SG kondensat = 0.87

SG air = 1.05

Tentukan diameter pipa minimum

Penyelesaian

Batasan kecepatan (V)

-maksimum = 15 ft/sec

-minimum = 3 ft/sec

Kecepatan

22 d36.12

d230800012.0V =+=

V (ft/sec) ID (in.)

3 2.03

15 0.91

2. PIPA GAS

Data

Pipa gas ke dehidrator dengan tekanan operasi 800 psi.

Laju produksi gas = 23 MMscfd

SG gas = 0.85

Temperatur = 80 oF

Penyelesaian

Batasan kecepatan

Vmax = 60 ft/sec

Vmin = 10 15 ft/sec






Z dihitung dengan grafik didapat Z = 0.67

Kecepatan

22

613)815(

)67.0)(540)(23(60dd

V =

=

V (ft/sec) ID (in.)

10 7.83

15 6.39

60 3.20

3. PIPA DUA FASA

1. Pipa dua fasa menuju separator dengan tekana operasi 800 psi

Laju produksi:

Kondensat = 800 bpd

Air = 230 bpd

Laju produksi gas = 23 MMscfd

Temperatur = 80 oF

SG kondensat = 0.87

SG air = 1.05

SG gas = 0.85

Penyelesaian

Batasan kecepatan

Vmax = 60 ft/sec

Vmin = 10 15 ft/sec

2. Z dihitung dengan grafik didapat Z = 0.67

3. SG liquid rata-rata

91.01030

)87.0)(800()05.1)(230(=

+=

++

=wc

wwccl QQ

QQ






4. Gas liquid ratio

223301030

22000000===

l

gl Q

QR cuft/bbl

5. Desitas campuran

)540)(22330)(67.0()915(7.198)915)(22330)(85.0(7.2)915)(91.0(12409

7.1987.212409

++

=

++

=

m

l

lglm TZRP

PRP

93.6=m lb/cuft

6. Kecepatan erosi

( ) 2/1me

CV

=

C Ve 80 30.4 100 38.0 120 45.6 140 53.2

7. Minimum ID 2/1

10007.16

9.11

+

=V

QPTZR

dl

l

2/1

2/1

251000

1030)815(7.16

)540)(22330)(67.0(9.11

VVd =

+=

V IDmin 10 7.9 15 6.5 38 4.1 46 3.7 53 3.4






6.6 GAMBAR YANG DIGUNAKAN

Gam

bar

1. G

RA

FIK

ER

OSI

ON

AL

VEL

OC

ITY

TP0605-PENENTUAN UKURAN PIPA BERDASARKAN LAJU ALIR MAKSIMUM TERJADINYA EROSI.PDF

Documents

Transcript of TP0605-PENENTUAN UKURAN PIPA BERDASARKAN LAJU ALIR MAKSIMUM TERJADINYA EROSI.PDF