Klasifikasi dan Identifikasi Material terhadap Pengendapan ...

Vol. 2, No.1, Februari (2020) 031-049 p-ISSN 2656-7288 e-ISSN 2656-7334

Tersedia online di http://journal.itsb.ac.id/index.php/JAPPS

31

Klasifikasi dan Identifikasi Material terhadap

Pengendapan Wax pada Sumur Minyak

Aries Prasetyo 1, Sudono

1

1. Teknik Perminyakan, Fakultas Teknik dan Desain, Institut Teknologi Sains Bandung, Cikarang, Indonesia

E-mail: [email protected]

[email protected]

Abstract

The problem in Indonesia, especially for piping problems are generally

caused by blockages that interfere with the flow process, these blockages

are formed due to the presence of scales or minerals deposited to the pipe

wall. Scale formation is due to the alteration of the physical properties of

the oil including pour point, viscosity or others. Many technological

breakthroughs developed to overcome this problem are with the addition

of hot water, the injection of chemical fluids dispersant into crude oil,

which serves to lower the pour point of the crude oil that will be in

production or use surfactant as inhibitors so that the inner pipe wall will

be water wet which can prevent the occurrence of wax deposition on the

pipe surface. In subsequent developments the researchers will review by

replacing or adding pipe materials with certain materials that are able to

inhibit the processing of wax deposits in the pipe walls. By classifying

and identifying materials that are able to inhibit the formation of wax on

the pipe, it is expected to estimate the design of the pipe string so as not

to form wax deposits, such as predicting wax formed at the distance So

that the material application can be optimal. Verification of data on

tubing will result in supporting data for the determination of the crude oil

flow rate with an Excel plot used to determine the rate of wax deposition

in tubing. With some selected material is expected researchers are able to

determine the best material to handle the problem of wax deposits.

Keywords: deposition wax, flow pattern, teflon,

Informasi naskah:

Diterima

15 Desember 2019

Direvisi

16 Januari 2020

Disetujui terbit

14 Februari 2020

Diterbitkan

28 Februari 2020

Aries Prasetyo / Journal of Applied Science, Vol. 2, No. 1, Februari 2020

p-ISSN 2656-7288, e-ISSN 2656-7334

32

1. PENDAHULUAN

Minyak mentah yang umumnya memiliki API gravity dengan kisaran antara 30 – 20

merupakan minyak yang cukup kental untuk diproduksi. Minyak dengan range API gravity

antara 30 – 20 tersebut bila diproduksi mempunyai kecenderungan untuk membeku saat

berada di permukaan bila suhu sekeliling pipa transportasi di bawah suhu titik tuang

minyak. Kondisi minyak tersebut akan menjadikan permasalahan tersendiri di teknologi

produksi, khususnya pada saat minyak diproduksikan. Demi mengejar target produksi

tahunan, banyak perusahaan memproduksikan minyak berat yang mengandung wax.

2. METODE

Diagram pengerjaan wax deposition dimulai dari pengumpulan data di lapangan, lalu

dilakukan pengidetifikasian masalah dan dilakukan perhitungan-perhitungan untuk

memecahkan pemasalahan wax di tubing.

Gambar 1. Skema Pengerjaan


p-ISSN 2656-7288, e-ISSN 2656-7334

33

2.1. Pola Aliran

Pola aliran fluida merupakan salah satu yang mempengaruhi laju pengendapan wax.

Metode perhitungan pola aliran yang digunakan yaitu menggunakan metode Orkiszewski1)

.

Metode Orkizewski merupakan pengembangan dari metode yang dikembangkan oleh

Griffith dan Wallis dan diketahui bahwa metode ini lebih unggul dari lima metode lain

yang telah publikasi. Ketepatan metode ini diverifikasi ketika nilai prediksi dibandingkan

terhadap 148 data yang diukur. Metode ini memiliki kelebihan dibandingkan dengan

metode lainnya, yaitu liquid holdup yang diperhitungkan, gradient tekanan yang

berhubungan dengan flow regimes di dalam pipa, dan metode ini memberikan analogi yang

baik tentang apa yang terjadi di dalam pipa2)

. Berikut ini merupakan tabel pemilihan

metode untuk pola aliran fluida:

Tabel 1. Metode-metode pola aliran3)

Metode Pola Aliran

Griffith Bubble

Griffith & Wallis Slug (density term)

Orkiszewski Slug (friction term)

Duns & Ros Transition

Duns & Ros Annular Mist

Berikut ini merupakan penentuan pola aliran dengan metode Orkizewski:

Tabel 2. Batasan pola aliran pada metode Orkizewski3)

Pola Aliran Batasan Pola Aliran

Bubble qg/(qg+ql) < Lb or Vsg / Vm < LB

Slug qg/(qg+ql) > LB, Nvg < Ls

Transition Lm > Nvg > Ls

Mist Nvg > Lm

Variabel di atas didefinisikan sebagai berikut:

Bubble :

(1)

Slug :

(2)

Mist:

(3)


p-ISSN 2656-7288, e-ISSN 2656-7334

34

dimana

vt = Total kecepatan aliran fluida

qt = Total laju alir

Nvg = Dimensionless velocity influence number

Slug flow

Berat jenis fluida dalam slug flow sangat sulit untuk diketahui dan diasumsikan,

sehingga dilakukan pendekatan yang umum dilakukan untuk berat jenis adalah sebagai

berikut3)

:

(4)

Jika parameter kecepatan fluida tersebut diperhitungkan maka3)

:

(5)

dimana

mt = Massa total / detik

Ap = Luas Penampang pipa

vs = Korelasi faktor, C1C2 (gd)0.5, slip velocity

δ = Koefisien distribusi cairan

C1 dan C2 adalah fungsi dari Reynolds Number3):

C1 ∝ (f)dvsγL/μL, or Reb

dan

C2 ∝ (f)Reb dan Ren =dvtγL/μL

Gambar 2. C2 constant versus bubble Reynold’s number


p-ISSN 2656-7288, e-ISSN 2656-7334

35

Gambar 3. Friction factor

Selanjutnya friction gradient ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut:

(6)

dimana ff diperoleh:

(7)

Total pressure gradient termasuk elevation (static), friction, dan acceleration gradient

diabaikan.

2.2. Wax Deposition

Wax deposition adalah fenomena yang ada dalam sistem produksi minyak (terutama di

sumur yang dalam dengan suhu rendah), yang mana terdapat fraksi padatan hidrokarbon

yang menempel ke dinding pipa, sehingga mengurangi laju aliran fluida sampai akhirnya

tertutup oleh padatan hidrokarbon tersebut4)

. Pemahaman tentang mekanisme yang

mempengaruhi wax deposisi belum sepenuhnya diketahui, dikarenakan tidak adanya teori

yang dapat menjelaskan evolusi dan karakteristik deposit secara lengkap dan detail.

Penurunan produksi yang disebabkan fenomena ini adalah salah satu masalah utama dalam

sistem perpipaan. Dalam sistem aliran, terdapat variasi flow regime dari laminar ke

turbulen yang dipengaruhi banyak faktor. Oleh karena itu pengaruh Reynolds Number

dalam fenomena wax deposition ini masih perlu diselidiki lebih lanjut. Beberapa faktor

yang mempengaruhi flow regime dari laminar ke turbulen antara lain ketebalan endapan,

kecepatan aliran, suhu dan karakteristik fluida.


p-ISSN 2656-7288, e-ISSN 2656-7334

36

Partikel wax dapat terlarut di minyak mentah maupun condensate dalam fase cair.

Kelarutan wax ini sangat dipengaruhi oleh perubahan suhu. Partikel wax dapat berubah

menjadi fase padatan akibat hilangnya fraksi volatil (volatile light end) di minyak mentah,

dimana fraksi ringan di dalam minyak mentah bertindak sebagai pelarut partikel wax.

Ketika suhu fluida turun, maka setiap partikel wax akan terpisah (menjadi tidak terlarut)

sampai akhirnya komponen wax yang memiliki berat molekul tinggi akan memadat.

Peristiwa pertama kali terbentuknya kristal wax (padatan) pada suhu tertentu ini disebut

dengan onset of wax crystallization atau lebih dikenal dengan istilah titik kabut atau wax

appearance suhu (WAT). Ketika suhu fluida reservoir turun sampai suhu di bawah WAT,

maka hidrokarbon (wax) akan cenderung mengendap (precipitate) dan terpisah dari

larutannya.

Leontaritis et.al memberikan review yang menarik tentang teknik pengukuran wax

deposition. Author tersebut juga menyatakan adanya suatu permasalahan yang serius di

lapangan dengan adanya wax saat dilakukan produksi, sehingga sering ditemui adanya

plugging (penyumbatan) di pipeline tubing, serta di beberapa peralatan surface

production5). Dikarenakan terlalu banyaknya wax deposition di sistem perpipaan maka

kegiatan pigging akan lebih sering dilakukan. Kristal wax ketika muncul akan mengubah

perilaku aliran suatu fluida minyak dari kondisi Newtonian menjadi non-Newtonian.

Kristal wax juga akan menyebabkan viskositas dari minyak yang mengalir di pipeline

menjadi lebih tinggi, yaitu dengan meningkatnya konsumsi energi dan menurunnya

kapasitas dari pemompaan. Di samping itu wax deposition juga meningkatkan kekasaran

(roughness) dari pipa serta berkurangnya luas permukaan pipa bagian dalam (cross

sectional area) sehingga mengakibatkan meningkatnya pressure drop di sistem pipeline.

Di dalam studinya, Kuna et.al (2000)6)

menyatakan bahwa aliran minyak yang

mengandung partikel wax, biasanya variabel yang diukur adalah:

1. Suhu Titik Tuang

2. Suhu Titik Kabut

3. Gel strength

Permasalahan partikel wax dalam minyak mentah umumnya merupakan masalah yang

cukup sulit dihadapi dalam dunia migas. Pada umumnya fraksi ringan yang terkandung

dalam minyak mentah akan menguap sehingga jumlah fraksi berat pada minyak mentah

menjadi lebih banyak, hal ini menyebabkan:

1. Penurunan tekanan

2. Kecepatan aliran minyak mentah melambat yang memungkinkan partikel wax

terendapkan di dinding pipa cepat terbentuk4)

.

2.3. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Wax Deposition

Perbedaan suhu antara fluida dan dinding memiliki pengaruh yang besar pada

banyaknya wax yang terendapkan. Namun, ketika wax mulai mengendap, ia memberikan

isolasi antara dinding pipa dan cairan. Sifat wetabilitas dari dinding pipa juga memiliki


p-ISSN 2656-7288, e-ISSN 2656-7334

37

efek signifikan pada jumlah wax yang terendapkan. Semakin water-wet dinding pipa

(sudut kontak rendah), semakin rendah laju pengendapan, dan semakin oil-wet dinding

pipa (sudut kontak tinggi) semakin tinggi laju pengendapan. Jika volume air lebih besar

dari volume minyak yang mengalir di dalam pipa yang bersifat water-wet, laju dan jumlah

endapan wax akan berkurang karena air akan teradsorpsi ke dinding pipa dan mencegah

wax bersentuhan dengan dinding. Kecepatan cairan yang dihasilkan juga mempengaruhi

jumlah wax yang menempel di dinding. Wax yang telah mengendap kadangkala tidak dapat

kembali menjadi liquid, karena sangat sulit untuk larut kembali dalam cairan yang sama,

bahkan setelah suhu dikondisikan seperti awal terbentuk wax. Endapan wax dipengaruhi

oleh banyak faktor. Berikut ini beberapa faktor yang paling dominan dalam pengendapan

wax adalah7)

:

1. Wall-Fluid suhu difference

2. Pola aliran berdasarkan Reynold’s Number

3. Konsentrasi partikel wax

4. Sifat kebasahan dinding pipa

5. Kekasaran dinding pipa

2.4. Perbedaan Suhu dan Laju Penurunan Suhu

Selain laju penurunan suhu, perbedaan suhu antara suhu minyak dan permukaan yang

dingin adalah salah satu penyebab terbentuknya endapan wax. Endapan wax dapat

meningkat akibat dari perbedaan suhu yang semakin bertambah. Cole dan Jessen (1960)

berpendapat bahwa perbedaan suhu antara bulk surface dengan sebuah permukaan yang

dingin tidak jauh lebih utama dari pada perbedaan suhu antara titik kabut minyak dengan

sebuah permukaan yang dingin7)

. Saat suhu permukaan pipa berada di bawah suhu minyak

dan titik kabut minyak, maka endapan wax akan terbentuk.

Awal mulanya, laju pengendapan wax sangat besar kemudian seiring waktu laju

pengendapan akan melambat ketika semakin banyak wax yang terendapkan di dinding

pipa. Endapan wax yang terbentuk di permukaan pipa dapat bertindak sebagai isolasi pipa,

sehingga kemampuan wax untuk berubah fase menjadi padat akan menurun. Pentingnya

mengetahui distribusi suhu dalam tubing, sehingga kita mampu menentukan posisi wax

akan mengendap dan mengetahui kapan minyak melewati titik tuangnya. Perhitungan

distribusi suhu dapat dihitung dengan menggunakan korelasi Shie dan Beggs8)

, sebagai

berikut:

Suhu aliran pada setiap kedalaman:

(8)

dimana,

(9)


p-ISSN 2656-7288, e-ISSN 2656-7334

38

atau

(10)

Keterangan:

A = konstanta korelasi

Wt = laju masa total aliran, lbm/det

Td = Suhu formasi, F

Gt = gradient geothermal

D = Depth, ft

d = Diameter, in

2.5. Modeling Wax Deposition di Tubing

Efek utama yang menentukan penebalan wax pada dinding internal pipa adalah

molecular diffusion. Pertukaran panas antara sumur dan formasi adalah penyebab

pendinginan tubing. Semakin rendah suhu fluida maka semakin cepat terbentuk kristal-

kristal wax.

Persamaan untuk mass-transfer (Wang et al. 2001; Hernandez et al. 2004; Bruno et al.

2008)9)

:

(11)

Persamaan coefficient of diffusion (Wilke dan Chang 1995):

(12)

Atau menggunakan persamaan (Hayduk dan Minhas 1982):

(13)

Untuk pendekatan pertama, diasumsikan efek dari pembentukan padatan atau endapan

diabaikan, maka:

(14)

Model ini menggambarkan titik equilibrium dari wax deposition. Asumsi equilibrium

model tidak sepenuhnya cocok untuk semua kondisi dari pengendapan wax. Sebagai

alternatif, kita dapat menggunakan mass-transfer model:

(15)


p-ISSN 2656-7288, e-ISSN 2656-7334

39

Perbedaaan konsentrasi wax antara di dinding pipa dan wax di aliran karena adanya

perbedaan suhu merupakan proses diffusion. Efek dari pemadatan wax dapat dihitung

dengan efficient molecular dan diffusion coefficient:

∝

(16)

3. PEMBAHASAN DAN DISKUSI

3.1. Material Pipa

Karakteristik dan sifat material pipa sangat mempengaruhi pola alir dan heat transfer,

sehingga bahan pipa yang digunakan cukup mempengaruhi wax deposition. Berikut ini

beberapa jenis material yang akan digunakan untuk melihat perilaku wax terhadap material

yang berbeda:

Tabel 3. Material pipa9)

Rekomendasi Kekasaran

Absolut

Konduktivitas

Hazen –

Williams

Konduktivitas

Material Pipa kaki inch Harga Nominal BTU/hr ft oF

Riveted steel 0,03 - 0,003 * 0,36 – 0,036 110

** 28.876

Cast iron 0.000 85 * 0.010 2 120

** 28.881

Stainless steel 0.000 15 0.001 8 140 **

9.240

Teflon, PTFE 0.000 005 0.000 06 140 **

0.232

PFA 0.000 005 0.000 06 140 **

0.084

Pada penelitian ini hanya membandingkan kelima material di atas. Berdasarkan sifat

dan karakteristik material di atas, pengendapan wax di tubing diharapkan mampu untuk

diatasi.

3.2. Pola Aliran

Pola aliran sangat mempengaruhi kecepatan pengendapan wax. Dengan pola aliran

laminar laju pengendap wax jauh lebih cepat dibanding dengan aliran turbulen. Dengan

aliran tiga fasa, keberadaan gas terkadang mampu mendorong partikel wax lebih jauh

sehingga tidak terjadi endapan, namun saat pola alirannya sudah annular flow dimana

kecepatan gas sangat tinggi sehingga liquid tidak terdorong sempurna dan bergerak di

dinding pipa dengan kecepatan lebih lambat sehingga kemungkinan terendapan wax lebih

besar. Berikut ini merupakan pola aliran hasil dari perhitungan, sebagai berikut:


p-ISSN 2656-7288, e-ISSN 2656-7334

40

Tabel 4. Pola aliran

Elev.

(ft)

P

(Psia)

T

(F)

Liquid

Flow

(bbl/d)

Free Gas

(mmscfd)

Densities

Liquid

(lb/ft3)

Densities

Gas

(lb/ft3)

f Flow

Pattern

900 388.78 139.1 328.44 0.07603 54.485 1.166 0.00 SLUG

800 372.88 138.4 328.07 0.07672 54.529 1.118 0.07001 SLUG

600 341.30 135.0 326.99 0,07807 54.679 1.027 0.14103 SLUG

400 309.67 129.3 325.54 0,07938 54.882 0.9388 0.14203 SLUG

200 277.50 121.6 323.77 0.08070 55.145 0.8505 0.14271 SLUG

0 244.43 112.3 321.75 0.08207 55.456 0.7595 0.14375 SLUG

Pada perhitungan di atas dilakukan per 200 segment agar hasilnya lebih akurat, dan

didapatkan hasil berupa penurunan tekanan dan suhu di tubing. Selain itu diketahui juga

friksi yang dihasilkan fluida terhadap dinding tubing. Friksi yang dihasilkan dari aliran

fluida pada kedalaman 200 ft hingga 0 ft sebesar 0.14375. Sedangkan untuk pola alirannya

didapatkan pola aliran slug dari kedalaman 900 ft hingga 0 ft, tidak terjadinya perubahan

pola aliran di dalam pipa. Terbentuknya pola aliran slug sendiri selain dipengaruhi tekanan

dan kandungan gas, juga dipengaruhi ukuran pipa, pada sumur ini inner diameter yang

cukup kecil, sehingga pola alir slug lebih mudah terbentuk.

3.3. Prediksi Titik Kabut (WAT)

Penentuan titik kabut fluida (WAT) dilakukan untuk mengetahui saat suhu berapa

kristal wax akan muncul. Dengan menggunakan data composisional, kita dapat

memperkirakan phase envelope dari minyak mentah. Sehingga kita mengetahui

karakteristik fluida terhadap tekanan dan suhu. Selain itu kita mampu memperkirakan atau

mengestimasikan suhu berapa wax akan terbentuk. Berikut ini merupakan phase envelope

dari fluida sumur yang diteliti:


p-ISSN 2656-7288, e-ISSN 2656-7334

41

Gambar 4. Phase envelope

Dari grafik phase envelope di atas, dapat diketahui critical point pada suhu 1250 oF

dengan tekanan 220 psi. Titik kabut (WAT) dari phase envelope wax terbentuk pada suhu

156 oF. Sedangkan suhu reservoir pada sumur ini pada 138

oF, berarti wax sudah tebentuk

saat fluida masih di reservoir. Walaupun di reservoir sudah terbentuk wax, namun minyak

mentah masih bisa mengalir sebelum menyentuh suhu titik tuang. Saat minyak mentah

sudah menyentuh suhu titik tuang, maka minyak mentah tidak dapat dialirkan. Untuk itu

dengan pengaplikasian material pipa yang tepat diharapkan mampu mengurangi friksi dan

heat loss sehingga minyak mentah tidak menyentuh suhu titik tuangnya dan terendapkan di

dinding pipa.

3.4. Prediksi Suhu dalam Tubing

Terdapatnya air (water) dalam aliran memegang peranan penting dalam menjaga suhu

atau mengurangi heat loss, dengan sedikitnya penurunan suhu maka akan semakin baik

untuk aliran fluida yang memiliki wax content. Untuk itu perlu dilakukan perhitungan suhu

minyak mentah dari bottom sampai permukaan (wellhead) dengan menggunakan

persamaan distribusi suhu aliran dalam tubing dengan menggunakan korelasi Shiu dan

Beggs untuk mengatahui distribusi suhu dalam tubing. Sehingga diperoleh kurva distribusi

suhu:


p-ISSN 2656-7288, e-ISSN 2656-7334

42

Gambar 5. Prediksi suhu dalam tubing

Data menunjukan bahwa estimasi distribusi suhu dari bottom 900 ft adalah 138 o

F,

hingga wellhead (0 ft) 112 oF. Berdasarkan data sampel minyak mentah yang telah

dihitung harga titik kabut 156 oF, adapun pertama kali terbentuknya partikel wax disebut

dengan istilah titik kabut atau wax appearance suhu (WAT). Hal ini yang menjadi

pedoman penulis untuk menganalisa masalah kebuntuan pada tubing yang mengadung

minyak mentah wax. Perlu diketahui ambient suhu 60 oF, berarti adanya proses heat loss

yang dialami minyak mentah dalam pipa tubing sepanjang aliran dari bottom hingga

wellhead, sehingga adanya kemungkinan terjadinya masalah kebuntuan pipa. Berdasarkan

grafik distribusi suhu, kristal wax sudah terbentuk di formasi dan pada kedalaman 900 ft

minyak mentah masih dapat mengalir dan belum terjadi pengendapan walaupun kristal wax

sudah terbentuk.

Dengan mengetahui distribusi suhu dalam tubing, kita dapat memastikan bahwa suhu

tidak menyentuh suhu titik tuang, sehingga minyak mentah masih bisa dialirkan. Jika

dalam tubing sudah menyetuh titik tuang, minyak mentah tidak dapat dialirkan dan hal

tersebut sangat dihindari. Dengan titik permasalahan yang telah diketahui, kita dapat

mengujicoba efek setiap material tubing terhadap pengendapan wax.

3.5. Wax Precipitation

Dalam komposisi minyak mentah yang mengandung wax, perlu diketahui seberapa

besar wax content di dalam fluida tersebut. Semakin besar wax content dalam minyak

mentah tersebut semakin banyak kandungan wax pada minyak mentah yang diteliti.

Sebaliknya semakin kecil wax content di dalam fluida semakin kecil kandungan wax di

dalam minyak mentah tersebut. Berikut ini grafik wax precipitation yang didapatkan:

Grafik Penurunan Suhu


p-ISSN 2656-7288, e-ISSN 2656-7334

43

Gambar 6. Wax precipitation

Berdasarkan grafik di atas, didapatkan hasil pada suhu 156 oF wax mulai terbentuk

seberapapun kecilnya persentase wax content. Hasil tersebut sama atau mendekati dengan

suhu WAT dari minyak mentah di mana awal terbentuknya. Pada suhu 32 o

F dengan

tekanan 14.69 psi didapatkan wax content yang cukup tinggi sebesar 25.48 %. Ini berarti

saat suhu aliran sudah di bawah 100 oF, wax content dari minyak mentah akan lebih banyak

terbentuk dan sebuah peringatan untuk melakukan tindakan agar sumur tidak tersumbat

atau bahkan sumur tidak dapat berproduksi kembali. Untuk itu dengan penggunaan

material yang tepat diharapkan mampu menjaga heat loss dan pressure loss agar suhu di

wellhead tidak mendekati atau di bawah 100 oF.

3.6. Wax Deposition

Perhitungan laju pengendapan wax dilakukan pada berbagai material yang berbeda-

beda, sehingga akan didapatkan material terbaik untuk menghambat terjadinya

pengendapan wax. Pada simulasi ini dengan time step satu bulan dan berakhir di 12 bulan

atau satu tahun.

Tabel 5. Awal pengendapan wax

Riveted steel

(ft)

Cast iron

(ft)

Stainless steel

(ft)

PTFE

(ft)

PFA

(ft)

30 Days 672.59 672.59 672.35 673.95 673.40


p-ISSN 2656-7288, e-ISSN 2656-7334

44

Tabel 6. Ketebalan pengendapan wax di kedalaman 673 ft

@673 ft

Riveted steel

(ft)

Cast iron

(ft)

Stainless steel

(ft)

PTFE

(ft)

PFA

(ft)

30 Days 6.8046E-07 6.8046E-07 6.8061E-07 6.7957E-07 6.7993E-07

90 Days 2.0413E-06 2.0413E-06 2.0418E-06 2.0387E-06 2.0398E-06

180 Days 4.0827E-06 4.0827E-06 4.0837E-06 4.0774E-06 4.0796E-06

270 Days 6.1242E-06 6.1242E-06 6.1256E-06 6.1162E-06 6.1194E-06

360 Days 8.1656E-06 8.1656E-06 8.1674E-06 8.1549E-06 8.1592E-06

Tabel 7. Ketebalan pengendapan wax di kedalaman 0 ft

@0 ft

Riveted steel

(ft)

Cast iron

(ft)

Stainless steel

(ft)

PTFE

(ft)

PFA

(ft)

30 Days 6.88862E-07 6.88862E-07 6.89010E-07 6.8802E-07 6.8836E-07

90 Days 2.06658E-06 2.06658E-06 2.06703E-06 2.0640E-06 2.0650E-06

180 Days 4.13318E-06 4.13318E-06 4.13406E-06 4.0774E-06 4.1301E-06

270 Days 6.19978E-06 6.19978E-06 6.20111E-06 6.1922E-06 6.1952E-06

360 Days 8.26639E-06 8.26639E-06 8.26816E-06 8.2563E-06 8.2603E-06

Berdasarkan hasil simulasi di atas kita dapat mengetahui bahwa kekasaran pipa tidak

terlalu mempengaruhi titik mulainya pengendapan wax. Pada material riveted steel dan

cast iron dengan kekasaran pipa yang berbeda namun dengan conductivity yang sama,

letak terendapkannya wax pada titik yang sama di kedalaman 675.59 ft. Sedangkan pada

conductivity material yang berbeda, terdapat perbedaan titik mulai pengendapan wax. Pada

conductivity material yang cukup besar seperti riveted steel terbentuk pada kedalaman

672.59 ft, sedangkan pada PTFE akan terbentuk pada kedalaman 673.95 ft, berarti wax

terendapkan lebih cepat pada material PTFE dan sedikit lebih lama dengan material

riveted steel. Ini dikarenakan semakin besarnya conductivity maka semakin baik sifat

menghantarkan panas (heat) dan pada akhirnya wax yang terendapkan akan mengendap

lebih lama dari material dengan conductivity rendah.

Pada ketebalan wax yang terendapkan, material PTFE dan PFA berkerja jauh lebih baik

dari pada material lainnya. Ini dipengaruhi dari sifat dan karakteristik material teflon

(PTFA) yang sukar untuk dihinggapi (lengket). Dengan sifat tersebutlah sehingga wax

yang terendapkan lebih sedikit dari material lainnya. Pada tabel di atas wax deposition

pada PTFE lebih sedikit dari PFA, ini dikarenakan sifat conductivity dari PFA yang lebih

kecil dari PTFE.

4. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil simulasi penelitian dan hasil analisis data serta landasan teori yang

digunakan, maka kesimpulan yang dapat ditarik yaitu:

1. Pola aliran fluida sangat mempengaruhi pengendapan wax, pada sumur x ini memiliki

pola alir slug, dimana pola alir slug cukup baik untuk mendorong kristal wax yang

terbentuk. Adapun air (water) yang terproduksi juga mampu menjaga suhu di tubing

lebih baik, karena air merupakan konduktor panas yang baik sehingga heat loss yang

dari aliran lebih kecil.


p-ISSN 2656-7288, e-ISSN 2656-7334

45

2. Dari hasil perhitungan dan analisa phase envelope kristal wax mulai terbentuk pada

suhu 156 oF, dan sudah terbentuk di reservoir, namun wax mulai terdeposit di tubing

pada kedalaman 637 ft.

3. Dari hasil wax precipitation, wax terbentuk pada suhu 156 oF, sedangkan suhu reservoir

sebesar 138 oF, artinya di reservoir sudah terbentuk kristal-kristal wax sebesar 0.23 wax

mass % of liquid. Sedangkan dalam proses aliran tubing, suhu fluida tidak menyentuh

suhu titik tuangnya, artinya minyak tetap akan mengalir di dalam tubing hingga

wellhead.

4. Perbedaan kekasaran pipa antar material yang tidak terlalu besar, tidak terlalu

mempengaruhi laju pengendapan wax yang signifikan, namun pada pipa-pipa yang

berumur lebih tua dengan nilai kekasaran yang besar pasti laju pengendapan wax akan

besar.

5. Pemilihan material pipa harus memperhitungkan sifat conductivity materialnya agar

heat loss dapat dikurangi dan wax tidak cepat terendapkan. Selain itu harus juga

memperhatikan jenis material tubing seperti karakteristik Teflon yang sukar dihinggapi

wax.

6. Dari kelima material yang diteliti, PTFE menjadi bahan yang paling direkomendasikan

untuk menanggulangi permasalahan wax, selain dikarenakan wax yang terendapkan

lebih sedikit, ada juga kelebihan Teflon PTFE yaitu tahan terhadap suhu tinggi dan

tahan korosi.

5. UCAPAN TERIMA KASIH

Ucapan terima kasih kami berikan kepada teman-teman dosen di ITSB dan kedua

asisten peneliti yaitu Kresno Bri H. dan Mahyar Kurnianto yang telah membantu

pelaksanaan kegiatan penelitian ini, sehingga terlaksana dengan lancar dan sukses.

6. DAFTAR PUSTAKA

1) Lyons, W. C. (2010). Working Guide to Petroleum and Natural Gas Production

Engineering; Gulf Pub./Elsevier: Boston, MA.

2) Abd El Moniem, Mohamed. A.; El-Banbi, A. H. Proper Selection of Multiphase Flow

Correlations. In SPE North Africa Technical Conference and Exhibition; Society of

Petroleum Engineers: Cairo, Egypt, 2015. https://doi.org/10.2118/175805-MS.

3) Carrascal, J. F. MULTIPHASE FLOW APPLICATION TO ESP PUMP DESIGN

PROGRAM. 134.

4) Wibowo, R.; Es, I. UPAYA PENINGKATAN PRODUKSI SUMUR BERMASALAH

SCALE DAN WAX DI LAPANGAN TANJUNG. 2008, 10.

5) Leontaritis, K. J.; Geroulis, E. Wax deposition Correlation-Application in Multiphase

Wax deposition Models. In Offshore Technology Conference; Offshore Technology

Conference: Houston, Texas, USA, 2011. https://doi.org/10.4043/21623-MS.

6) Becker, J. R. (1997). Minyak mentah Waxes, Emulsions, and Asphaltenes; Pennwell

Books: Tulsa, Okla.


p-ISSN 2656-7288, e-ISSN 2656-7334

46

7) Huang, Z. Wax deposition: Experimental Characterizations, Theoretical Modeling, and

Field Practices, 1st ed.; CRC Press, 2016. https://doi.org/10.1201/b18482.

8) TP0103-PERHITUNGAN SUHU ALIRAN DALAM TUBING.PDF.

9) Andrey, S. Wax-Deposition Forecast. November 2012 No. Wax deposition, 5.

10) Nayyar, M. L. (1992). Piping Handbook, 7th ed.; McGraw-Hill, Inc. New York.

LAMPIRAN

1. Data Fluida


p-ISSN 2656-7288, e-ISSN 2656-7334

47

2. Data Sumur

Depth = 900 ft

OD Tubing = 2,875”

ID Tubing = 2,441”

Casing = 13.375”

Casing = 7”

Angle = 0


p-ISSN 2656-7288, e-ISSN 2656-7334

48

Wax deposition Riveted steel

Cast iron

Stainless steel

Time Step 1 of 12 Time Step 2 of 12 Time Step 3 of 12 Time Step 4 of 12Time Step 5 of 12 Time Step 6 of 12 Time Step 7 of 12 Time Step 8 of 12Time Step 9 of 12 Time Step 10 of 12 Time Step 11 of 12 Time Step 12 of 12

0.0000e+000

1.0000e-006

2.0000e-006

3.0000e-006

4.0000e-006

5.0000e-006

6.0000e-006

7.0000e-006

8.0000e-006

9.0000e-006

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Wax L

ay, ft

Wax Lay vs PositionWax Lay vs Position

SUMUR XSUMUR X

Position, ft


0.0000e+000

1.0000e-006

2.0000e-006

3.0000e-006

4.0000e-006

5.0000e-006

6.0000e-006

7.0000e-006

8.0000e-006

9.0000e-006

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Wax L

ay, ft


SUMUR XSUMUR X

Position, ft


0.0000e+000

1.0000e-006

2.0000e-006

3.0000e-006

4.0000e-006

5.0000e-006

6.0000e-006

7.0000e-006

8.0000e-006

9.0000e-006

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Wax L

ay, ft


SUMUR XSUMUR X

Position, ft


p-ISSN 2656-7288, e-ISSN 2656-7334

49

PTFE

PFA


0.0000e+000

1.0000e-006

2.0000e-006

3.0000e-006

4.0000e-006

5.0000e-006

6.0000e-006

7.0000e-006

8.0000e-006

9.0000e-006

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Wax L

ay, ft


SUMUR XSUMUR X

Position, ft


0.0000e+000

1.0000e-006

2.0000e-006

3.0000e-006

4.0000e-006

5.0000e-006

6.0000e-006

7.0000e-006

8.0000e-006

9.0000e-006

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Wax L

ay, ft


SUMUR XSUMUR X

Position, ft

Klasifikasi dan Identifikasi Material terhadap Pengendapan ...

Documents

Transcript of Klasifikasi dan Identifikasi Material terhadap Pengendapan ...