PIPA : FLOW ASSURANCE (6)

http://www.cee.vt.edu/ewr/environmental/teach/wtprimer/corrosion/corrosion.html

7. Kerak

Wax dan aspal terpresipitasi dari crude oil, sedangkan kerak dari air formasi. Seperti halnya pengendapan wax dan aspal, kerak dapat menyebabkan masalah serius dengan menyumbat fasilitas produksi, control valve, dan menghambat aliran fluida dalam tubing dan pipa. Kerak juga dapat terbentuk di dalam formasi dan mereduksi produktivitas dengan menyumbat formasi.

Kerak yang sering terdapat dalam industri minyak adalah kalsium karbonat, barium sulfat, strontium sulfat, dan kalsium sulfat.

Kalsium karbonat (CaCO₃) disebut juga kerak calcite. Kalsium karbonat terbentuk ketika ion kalsium bersenyawa dengan ion karbonat atau ion bikarbonat.

Ca²⁺ + CO₃^2- --> CaCO_3(s)

Ca²⁺ + 2 HCO₃^- --> CaCO_3(s) + CO₂ + H₂O

Barium sulfat terbentuk ketika ion barium bersenyawa dengan ion sulfat.

Ba²⁺ + SO₄^2- --> BaSO_4(s)

Strontium sulfat terbentuk ketika ion strontium bersenyawa dengan ion sulfat.

Sr²⁺ + SO₄^2- --> SrSO_4(s)

Kalsium sulfat dapat terpresipitasi jika kalsium bersenyawa dengan ion sulfat.

Ca²⁺ + SO₄^2- -->CaSO_4(s)

Kerak kalsium sulfat mencakup anhidrit (CaSO₄) dan gipsum (CaSO₄.2H₂O).

Kerak karbonat cenderung terbentuk pada tekanan rendah, temperatur tinggi, dan/atau pH tinggi. Kerak sulfat cenderung terbentuk ketika air formasi bercampur dengan air laut karena air laut biasanya memiliki kandungan sulfat yang tinggi.

Kelarutan merupakan parameter untuk memperkirakan apakah suatu senyawa akan berada dalam larutan tanpa terpresipitasi. Kelarutan didefinisikan sebagai jumlah maksimum zat terlarut (solute) yang dapat larut dalam pelarut pada kondisi fisik tertentu (tekanan, temperatur, pH, dan lain-lain). Semakin tinggi kelarutan suatu senyawa, semakin banyak jumlah senyawa yang dapat larut dalam larutan tersebut. Kelarutan senyawa dapat berubah jika tekanan, temperatur, dan/atau komposisi berubah. Senyawa yang berbeda memiliki kelarutan yang berbeda. Kelarutan kalsium karbonat, barium sulfat, strontium sulfat, dan kalsium sulfat dalam air relatif kecil. Karena itulah senyawa-senyawa tersebut cenderung terpresipitasi dari air membentuk kerak.

Faktor yang Mempengaruhi Presipitasi Kerak

Faktor utama yang mempengaruhi presipitasi kerak dari air adalah tekanan, temperatur, pH, dan padatan yang terlarut (dissolved solid) dalam air.

Penyebab utama kerak karbonat terbentuk dalam wellbore adalah pressure drop di dalam tubing dan tingginya temperatur downhole. Sedangkan penyebab utama terbentuknya kerak sulfat adalah pencampuran air : air dari field berbeda, dari sumur yang berbeda di field yang sama, dari perbedaan lateral di sumur yang sama, dan pencampuran air formasi dengan air laut.

Pencegahan dan Pengontrolan Kerak

Masalah pembentukan kerak ditanggulangi dengan scale inhibitor. Bahan kimia ini dapat mencegah pengendapan kerak, tetapi tidak dapat melarutkan endapan kerak yang telah terbentuk. Dengan demikian fungsi utama scale inhibitor adalah pencegahan, bukan remediasi.

Scale inhibitor mesti memiliki sifat-sifat sebagai berikut :

• Ia bisa mencegah pembentukan kerak pada rentang temperatur, tekanan, dan brine tertentu.
• Ia mesti compatible dengan air terproduksi untuk mencegah pembentukan padatan dan/atau suspensi. Beberapa scale inhibitor bereaksi dengan ion kalsium, magnesium, atau barium membentuk senyawa yang dapat terpresipitasi membentuk kerak, sehingga menimbulkan masalah baru.
• Ia mesti compatible dengan material valve, wellbore, dan flowline, yaitu korosivitasnya rendah.
• Ia mesti compatible dengan bahan kimia lain, seperti corrosion inhibitor, wax inhibitor, dan hydrate inhibitor, sehingga tidak ada padatan yang terbentuk dan performansi individu tidak bertentangan. Kan (2001) melaporkan bahwa hydrate inhibitor (metanol dan glikol) dapat mempengaruhi kelarutan sulfat, sehingga keefektifan scale inhibitor terpengaruh.
• Ia mesti memiliki kestabilan termal pada temperatur operasi dan waktu tinggal (residence time).
• Residunya pada air terproduksi mesti dapat dideteksi untuk keperluan monitoring.

Jika kerak sulfat berkaitan dengan injeksi air laut, alternatif kontrolnya adalah dengan penyisihan ion sulfat dari air laut. Penyisihan sulfat dapat mengurangi kandungan sulfat dari 2.700 – 3.000 ppm menjadi 40 – 120 ppm.

Penghilangan kerak. Kerak yang terbentuk pada fasilitas produksi dapat dihilangkan dengan cara mekanik, seperti pigging, atau melarutkannya menggunakan bahan kimia. Ketika pig diluncurkan ke dalam pipa, ia dapat menghilangkan endapan kerak pada dinding pipa.

Asam dapat bereaksi dengan kerak dan melarutkan endapan kerak pada dinding pipa. Untuk menghilangkan kerak kalsium karbonat digunakan asam klorida. Kerak kalsium sulfat tidak larut dalam asam klorida. Inorganic converter, seperti amonium karbonat ((NH₄)₂CO₃), dapat mengubah kalsium sulfat menjadi kalsium karbonat, yang selanjutnya dilarutkan dengan asam klorida.

Agar asam tidak melarutkan dinding pipa, perlu ditambahkan corrosion inhibitor.

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