PIPA : FLOW ASSURANCE (1)

www.neptunems.com/services/engineering.aspx

1. Pendahuluan

Salah satu masalah utama dalam perpipaan adalah risiko yang berkaitan dengan transportasi fluida multi fasa. Ketika air, crude oil, dan gas mengalir secara simultan dalam pipa, terdapat beberapa masalah potensial yang mungkin terjadi : air dan gas membentuk hidrat dan menyumbat pipa; wax dan aspal menempel pada dinding pipa dan menyumbat pipa; air terproduksi dapat menyebabkan korosi; perubahan tekanan dan temperatur sepanjang pipa dan adanya pencampuran dengan air dapat menyebabkan terjadinya kerak yang menempel pada pipa dan menghambat aliran fluida; dan slugging yang terbentuk di dalam pipa dan menyebabkan problem operasional. Aktivitas mengidentifikasi, mengkuantifikasi, dan mencegah risiko berkaitan dengan pipa disebut flow assurance.

Flow assurance merupakan hal yang kritis bagi perpipaan, termasuk perpipaan bawah laut. Temperatur air di bawah laut biasanya lebih rendah dibandingkan temperatur air permukaan. Di bawah laut, jika tidak ada lapisan isolasi termal yang menyelubungi pipa, panas dari fluida dapat hilang (heat loss) dengan cepat ke air laut. Hal ini terjadi jika arus air di sekitar pipa kuat. Jika temperatur fluida di dalam pipa menurun karena terjadi heat loss, air dan hidrokarbon (minyak dan gas) dapat membentuk hidrat dan menyumbat aliran. Lebih jauh, jika temperatur fluida cukup rendah, wax mulai terpresipitasi dan mengendap pada dinding pipa. Oleh karena itu, pemeliharaan panas fluida merupakan parameter yang penting dalam mendesain pipa, khususnya pipa bawah laut.

Flow assurance dapat dikelola dengan desain sistem yang baik, seperti heavy thermal insulation, high grade material, dan sistem mitigasi yang canggih. Flow assurance pun dapat dikelola selama tahap operasi berlangsung, misalnya penggunaan chemical inhibitor, pigging, dan monitoring laju aliran fluida.

2. Efek Air Terproduksi Terhadap Flow Assurance

Air terproduksi berasal dari reservoir. Air merupakan pelarut yang baik, sehingga melarutkan banyak senyawa kimia dan gas di dalam formasi. Air juga mengandung padatan tersuspensi dan pengotor. Di dalam formasi, air dan senyawa kimia biasanya berada dalam kesetimbangan. Ketika air terproduksi berpindah dari formasi ke pipa, karena perubahan temperatur dan tekanan, kesetimbangan menjadi terganggu. Beberapa senyawa menjadi tidak larut, mulai terpresipitasi, dan membentuk kerak (scale). Ketika air kontak dengan dinding pipa yang terbuat dari baja karbon, air dapat melarutkan logam dan menyebabkan masalah korosi pada pipa. Ketika air dan gas mengalir bersama-sama dalam pipa, pada temperatur dan tekanan tertentu, mereka dapat membentuk hidrat yang dapat menyumbat pipa. Keberadaan air terproduksi merupakan masalah flow assurance pada pipa, termasuk pipa bawah laut.

Ion-ion penting terkait flow assurance adalah sebagai berikut :

Anion

• klorida Cl^-
• sulfida HS^-
• sulfat SO₄^2-
• bromida Br^-
• bikarbonat HCO₃^-
• karbonat CO₃^2-

Kation

• natrium Na⁺
• kalium K⁺
• kalsium Ca²⁺
• magnesium Mg²⁺
• strontium Sr²⁺
• barium Ba²⁺
• besi Fe²⁺ dan Fe³⁺
• aluminum Al³⁺

Kation dan anion dapat berkombinasi membentuk berbagai senyawa. Ketika tekanan dan temperatur berubah, kelarutan tiap ion berubah. Ion dapat terpresipitasi dari air dan membentuk padatan, seperti kerak. Sebagai contoh, ion kalsium dan ion karbonat dapat membentuk kerak kalsium karbonat.

Ca²⁺ + CO₃^2- à CaCO_3(s)

Demikian pula halnya, ion barium dan ion sulfat dapat membentuk kerak barium sulfat.

Ba²⁺ + SO₄^2- à BaSO_4(s)

Air dengan garam terlarut juga merupakan elektrolit yang baik, yang dapat menyebabkan korosi. Ketika air membasahi dinding bagian dalam pipa, korosi dapat terjadi. Semakin banyak garam atau ion dalam air, semakin konduktif air tersebut, dan semakin parah korosi yang terjadi.

Ketika gas dan air bercampur pada temperatur dan tekanan tertentu, dapat terbentuk hidrat. Hidrat merupakan padatan yang mirip es. Ketika tekanan dalam pipa tinggi dan / atau temperatur fluida rendah, hidrat dapat terbentuk dan menyumbat pipa. Sekali pipa tersumbat oleh hidrat, diperlukan waktu berminggu-minggu bahkan berbulan-bulan untuk mendisosiasi hidrat. Penyumbatan oleh hidrat merupakan salah satu permasalahan utama pada pipa, khususnya pipa bawah laut.

Air dapat mengubah karakteristik aliran multi fasa dalam pipa dan menyebabkan terjadinya slug. Untuk laju alir liquid yang sama dan rasio gas-minyak yang sama, jumlah gas di dalam pipa lebih sedikit jika kandungan water cut 90% dibandingkan water cut 0%. Jika jumlah gas sedikit, sementara jumlah liquid banyak, sangat berat bagi gas membawa liquid. Karena itu akan terbentuk slug.

Dari uraian di atas, jelas bahwa air terproduksi memiliki pengaruh yang signifikan terhadap flow assurance. Cara yang paling efektif untuk memecahkan masalah ini adalah menyisihkan air terproduksi sehingga tidak masuk ke dalam pipa. Sayangnya, cara efektif tidak berarti ekonomis atau praktis. Pada saat ini cara yang sering digunakan adalah pemberian inhibitor. Pada pipa bawah laut juga diberi insulasi termal.

Sumber : Offshore Pipelines, Boyun Guo, Shanhong Song, Jacob Chacko, Ali Ghalambor, Gulf Professional Publishing, Oxford, 2005