SISTEM GATHERING DAN BLOCK STATION

SISTEM GATHERING DAN BLOCK STATION

DASAR TEORI

Peralatan produksi berdasarkan sistem gathering dan block sistem merupakan pola atau sistem jaringan alat transportasi, fasilitas peralatan pemisah fluida produksi dan fasilitas peralatan penampung fluida hasil pemisahan.

Berdasarkan pada jumlah, tata letak sumur dan letak tangki pengumpul serta kondisi laju produksi sumur, gathering system dapat dibedakan atas Radial Gathering System dan Axial Gathering System.

Pada radial gathering system, semua flowline menuju header dan langsung berhubungan dengan fasilitas pemisah. Sedangkan pada axial gathering system, beberapa kelompok sumur mempunyai satu header yang kemudian dari tiap-tiap header akan dialirkan menuju pemisah-pemisah Trunk Line (jenis flowline yang mempunyai diameter relatif lebih besar dari flowline biasa, yang berfungsi untuk menyatukan aliran dengan volume besar).

 

Peralatan Transportasi

Merupakan komponen dari gathering system untuk mengalirkan fluida (minyak, air, dan gas bumi) dari well-head / x-mas tree menuju peralatan pemisah termasuk perlengkapan keamanan, manometer, dan lain-lain.

1. Flowline

Untuk industri migas, flowline dapat dibedakan berdasarkan :

a)  Fluida yang dialirkan : seperti minyak, gas, atau uap

b)  Material pipa stell pipe : non metallic, plastic, wood

c)  Tekanan kerja                : pipa bertekanan tinggi, sedang, rendah

d)  Fungsinya                     : sebagai pipa lateral, gathering, pipa utama

e)  Penggunaannya             : surface pipa, sub-surface pipa

 

Di lapangan, penempatan flowline tidak selalu terletak pada bidang datar tetapi disesuaikan dengan topografi daerah walaupun tetap diusahakan agar menempati posisi horizontal.

2. Manifold

Merupakan akhir / pertemuan flowline yang berasal dari beberapa sumur, terdiri dari rangkaian susunan katup yang berfungsi untuk :

f)  Mengendalikan aliran fluida produksi dari tiap sumur yang ada (satu manifold mampu menampung hingga 20 sumur)

g)  Memisahkan aliran dari berbagai grade yang ada

h)  Mengisolasi   suatu   bagian   dari sistem  jaringan       flowline guna melakukan perawatan atau perbaikan

i)   Memisahkan setiap sistem tangki penampung dengan Mainlines (jaringan utama)

j)   Membagi mainlines menjadi beberapa segmen (bagian)

k)  Mengarahkan / membelokkan aliran fluida produksi dari setiap sumur menuju Testline atau Mainheader

l)   Mencegah terjadinya tekanan dari separator menuju lubang sumur

3. Header

Merupakan pipa berukuran lebih besar dari flowline yang berfungsi untuk menyatukan fluida produksi dari beberapa sumber produksi (setelah melalui manifold) dan mengalirkannya ke fasilitas pemisah. Terdapat dua macam header yaitu : Test-header dan Main-header dengan arah header dapat berupa vertikal, horizontal, dapat pula menyudut (Deviated-header).

 

Fasilitas Peralatan Pemisah

1. Separator

Separator adalah tabung bertekanan yang digunakan untuk memisahkan fluida produksi menjadi air, minyak, dan gas (tiga fasa) atau cairan/liquid dan gas (dua fasa) dimana pemisahannya dapat dilakukan dengan beberapa cara, yaitu :

·      prinsip penurunan tekanan

·      gravity setling

·      turbulensi aliran atau perubahan arah aliran

·      pemecahan atau tumbukan fluida

Untuk mendapatkan efisiensi dan kerja yang stabil dengan kondisi yang bervariasi, gas-liquid separator harus mempunyai komponen pemisah sebagai berikut :

m)  Bagian pemisah pertama, berfungsi untuk memisahkan cairan dari aliran fluida yang masuk dengan cepat berupa tetes minyak dengan ukuran besar

n)  Bagian pengumpul cairan, berfungsi untuk memisahkan tetes cairan kecil dengan prinsip gravity settling

o)  Bagian pemisah kedua, berfungsi untuk memisahkan tetes cairan kecil dengan prinsip gravity settling

p)  Mist Extractor, berfungsi untuk memisahkan tetes cairan berukuran sangat kecil (kabut)

q)  Peralatan kontrol, berfungsi untuk mengontrol kerja separator terutama pada kondisi over-pressure

Di dalam block station, disamping terdapat separator pemisah gabungan terdapat juga separator uji (Testing Separator) yang berfungsi untuk melakukan pengujian produksi suatu sumur dan dari separator uji ini laju produksi sumur (Qo, Qw dan Qg) bisa didapat dimana Qo dan Qw diperoleh dari Barrel Meter sedangkan Qg diperoleh dari pencatatan Orifice Flow Meter (Orifice Plate) ataupun dari alat pencatat aliran gas lainnya. Disamping itu jika ditinjau dari tekanan kerja, separator dapat dibagi tiga, yaitu separator tekanan tinggi, tekanan sedang, dan tekanan rendah.

Dalam industri perminyakan dikenal beberapa jenis separator berdasarkan bentuk, posisinya dan fungsinya.

a)  Jenis separator berdasarkan bentuk dan posisinya.

i.             Separator tegak (Vertical Separator)

Biasanya digunakan untuk memisahkan fluida produksi yang mempunyai GLR rendah dan atau kadar padatan tinggi. Separator ini mudah dibersihkan serta mempunyai kapasitas cairan dan gas yang besar.

ii.              Separator datar (Horizontal Separator)

Sangat baik untuk memisahkan fluida produksi yang mempunyai GLR tinggi dan cairan berbusa. Separator ini dibedakan menjadi dua jenis, yaitu Single Tube Horizontal Separator dan Double Tube Horizontal Separator. Karena bentuknya yang memanjang, separator ini banyak memakan tempat dan sulit dibersihkan, namun demikian kebanyakan fasilitas pemisahan di lepas pantai menggunakan separator ini dan untuk fluida produksi yang banyak mengandung pasir, separator ini tidak menguntungkan.

iii.               Separator bulat (Spherical Separator)

Separator jenis ini mempunyai kapasitas gas dan surge terbatas sehingga umumnya digunakan untuk memisahkan fluida produksi dengan GLR kecil sampai sedang namun separator ini dapat bekerja pada tekanan tinggi. Terdapat dua tipe separator  bulat, yaitu tipe untuk pemisahan dua fasa dan tipe untuk pemisahan tiga fasa.

b)  Jenis separator berdasarkan fungsinya

Berdasarkan fungsi atau jenis penggunaan, separator dapat dibedakan atas: Gas-Scrubber, Knock-Out, Flash-Chamber, Expansion Vessel, Chemical Electric, dan Filter.

i.              Gas Scrubber

Jenis ini dirancang untuk memisahkan butiran cairan yang masih terikut dengan gas hasil pemisahan tingkat pertama, karenanya alat ini ditempatkan setelah separator ataupun sebelum Dehydrator, Extraction Plant maupun kompressor untuk mencegah masuknya cairan ke dalam alat tersebut

ii.       Knock-Out

Jenis ini dapat dibedakan menjadi dua, yaitu Free Water Knock- Out (FWKO) yang digunakan untuk memisahkan air bebas dari hidrokarbon cair dan Total Liquid Knock-Out (TLKO) yang digunakan untuk memisahkan cairan dari aliran gas bertekanan tinggi (> 125 psi)

iii.        Flash Chamber

Alat ini digunakan pada tahap lanjut dari proses pemisahan secara kilat (flash) dari separator. Flash chamber digunakan sebagai separator tingkat kedua dan dirancang untuk bekerja pada tekanan rendah (< 125 psi)

iv.       Expansion Vessel

Alat ini digunakan untuk proses pengembangan pada pemisahan bertemperatur rendah yang dirancang untuk menampung gas hidrat yang tebentuk pada proses pendinginan dan mempunyai tekanan kerja antara 100-1300 psi

v.       Chemical Electric

Merupakan jenis separator tingkat lanjut untuk memisahkan air dan cairan hasil separasi tingkat sebelumnya yang dilakukan secara electris (menggunakan prinsip anoda-katoda) dan pada umumnya untuk memudahkan pemisahan.

2. Oil Skimmer

Merupakan peralatan pemisah yang direncanakan untuk menyaring tetes-tetes minyak dalam air yang akan dibuang sebagai hasil proses pemisahan sebelumnya untuk mencegah turbulensi aliran, air yang mengandung tetes minyak dimasukkan melalui pembagi aliran yang berisi batubara / batu arang tipis, sedangkan proses pemisahan berdasarkan gravity settling.

Kapasitas oil skimmer tergantung pada beberapa faktor, terutama pada densitas minyak-air yang dapat ditentukan berdasarkan hukum intermediate yang berhubungan dengan kecepatan settling dari partikel.

3. Gas Dehydrator

Gas dehydrator adalah alat yang digunakan untuk memisahkan partikel air yang terkandung di dalam gas. Peralatan ini merupakan bagian akhir dari pemisahan gas hidrokarbon terutama pada lapangan gas alam. Ada dua cara pemisahan air dari gas, yaitu :

a.  Solid Desiccant, misalnya Calcium Chloride (Calcium Chloride Gas Dehydrator)

Komponen peralatan ini merupakan kombinasi dari separator tiga tingkat, yaitu Gas-Liquid Absorbtion Tower dan Solid Bad Desiccant Unit. Pemisahan partikel air dari gas dilakukan dengan cara mengontakkan aliran gas dengan calsium chloride di dalam chemical bad section

b.  Liquid Desiccant, misalnya Glycol (Glycol Dehydrator)

Liquid desiccant yang sering digunakan adalah Triethylene Glycol. Penyerapan partikel air tejadi karena adanya kontak antara glycol dengan gas yang mengandung air pada tray di dalam Absorber (kontraktor), proses regenerasi glycol yang mengandung air dilakukan dengan cara pemanasan sehingga air terbebaskan dari glycol

 

Penampung Hasil Pemisahan

Setelah fluida produksi dipisahkan, minyak hasil pemisahan diharapkan hanya mengandung air / solid yang sangat kecil (< 0,2 %) dialirkan ke dalam penampung sementara di dalam kompleks block-station, kemudian melalui sistem pipa, minyak dan gas dialirkan menuju pusat penampungan / penimbun (PPM), untuk kemudian pada waktu tertentu dikirim kepada Refinery, Gas Plant, ataupun terminal melalui Sale-Line.

DESKRIPSI ALAT

Nama Alat : Storage Tank.

Fungsi :  Berfungsi  untuk  menampung  minyak  yang  telah dipisahkan.

Mekanisme : Fluida tiga fasa dengan crude dominant akan masuk ke FWKO untuk dipisahkan sesuai dengan fasanya. Minyak akan masuk ke heater teater dan keluar menuju wash tank. Setelah masuk ke wash tank minyak akan dipisahkan dari tetesan-tetesan air,seingga setelah keluar dari wash tank minyak benar-benar bersih dari air, kemudian minyak akan menuju ke storage tank dari wash tank.

 

Nama Alat : Flowline.

Fungsi   : Untuk  mengalirkan  fluida  (minyak,  air,  dan  gas  bumi) dari wellhead maupun x-mast tree ke peralatan pemisah.

Mekanisme : Fluida produksi yang diproduksikan melalui tubing di sumur dilanjutkan ke wellhead. Dari wellhead, Fluida produksi mengalir menuju manifold dan header sabelum mencapai fasilitas pemisah. Pipa untuk mengalir ini yang disebut flowline.

Nama Alat : Header.

Fungsi  : Menyatukan   fluida   produksi   dari   sumber-sumber  produksi (setelah melalui manifold) dan mengalirkannya ke fasilitas pemisah.

Mekanisme : Setelah fluida melalui manifold kemudian dialirkan ke fasilitas pemisah.

Nama Alat : Manifold.

Fungsi  :  1)   Mengendalikan aliran fluida produksi dari tiap sumur yang ada.

2)   Memisahkan aliran dari beberapa gradien minyak yang ada.

3)   Membagi mainlines menjadi beberapa bagian.

4)   Mencegah terjadinya tekanan balik dari separator ke sumur.

5)   Memisahkan setiap tangki penampungan dengan mainlines.

Mekanisme : Merupakan akhir pertemuan flow line yang berasal dari berbagai sumur yang terdiri dari rangkaian susunan katup sebagai pemisah aliran dari beberapa gradient minyak dan sebagai pengendali aliran fluida dari beberapa sumur yang ada.

Nama Alat : Gas Scrubber.

Fungsi  : Untuk  memisahkan  butir  cairan  yang masih  terikut  gas hasil pemisahan tingkat pertama, karenanya alat ini ditempatkan setelah separator, atau sebelum dehydrator, extraction plant atau kompressor untuk mencegah masuknya cairan ke dalam alat tersebut.

Mekanisme : Alat ini dipasangkan setelah separator atau sebelum dehydrator atau kompressor untuk mencegah masuknya cairan kedalam alat tersebut.

Nama Alat : Pig Receiver.

Fungsi : Menangkap pig yang telah meluncur melewati sistem perpipaan.

Mekanisme : Pig yang telah didorong dengan tekanan tinggi akan bergerak di dalam pipa hingga ke pig receiver. Pada pig receiver, pig kemudian dikeluarkan beserta dengan kotoran – kotoran yang didorongnya.

Nama Alat : Pig Launcher.

Fungsi : Sebagai  fasilitas  launching  pig  untuk  cleaning,  maintenance, dan inspeksi pipa.

Mekanisme : Alat ini akan meluncurkan pig masuk ke dalam flow line untuk membersihkan pipa dari benda-benda yang menghalangi aliran minyak.

 

Nama Alat : Heater Treater.

Fungsi : Untuk memisahkan air yang tercampur dalam minyak.

Mekanisme : Alat ini bekerja dengan metode panas, dimana panas membantu memisahkan minyak dan memperlemah tegangan permukaan antar minyak dan air.

 

Nama Alat : Free Water Knock Out.

Fungsi : Untuk memisahkan air bebas dari hidrokarbon cair.

Mekanisme : Alat ini terdiri dari beberapa komponen pemisah yang digunakan untuk memisahkan 2 fluida yang immiscible dalam gas stream.

 

Nama Alat : Total Liquid Knock Out.

Fungsi : Digunakan untuk memisahkan cairan dari aliran gas  bertekanan tinggi ( > 125 psi ).

Mekanisme : Alat ini terdiri dari beberapa komponen pemisah yang digunakan untuk memisahkan 2 fluida yang immiscible dalam gas stream.

 

 

PEMBAHASAN

Sistem gathering dan block station merupakan pola atau sistem jaringan alat trnsportasi, fasilitas peralatan pemisah fluida produksi dan fasilitas peralatan penampungan fluida hasil pemisahan.

Berdasarkan pada jumlah, tata letak sumur dan letak tangki pengumpul serta kondisi laju produksi sumur, gathering system dapat dibedakan atas radial gathering system dan axial gathering system. Pada peralatan transportasi dapat dibagi menjadi beberapa peralatan berdasarkan letak dan fungsinya yaitu flowline, manifold, header, dan trunkline.

Salah satu peralatan pemisah disini yaitu separator yang artinya oil dan gas separator yang digunakan untuk memisahkan fluida produksi menjadi minyak, air, dan gas ataupun cairan / liquid dan gas (dua fasa) dengan tanpa adanya pembakaran, oleh karena itu separator harus dirancang, dikonstruksi dan diset menurut ‘ASME Code for Unfired Vessels’ yaitu untuk semua tabung bertekanan tanpa pembakaran yang dirancang guna tekanan kerja diatas 300 psig.

Separator bekerja berdasarkan prinsip penurunan tekanan, gravity setling, turbulensi aliran atau perubahan arah aliran, dan pemecahan atau tumbukan fluida. Dan dari beberapa prinsip tersebut diharapkan fungsi dari separator sebagai pemisah fluida dapat bekerja optimal. Yaitu menghasilkan pemisahan fluida yang sempurna sampai batas tekanan atmosfer.

Peralatan pada sistem pengumpul (gathering system) dan block station terdiri dari fasilitas transportasi, fasilitas pemisah, dan fasilitas penampung. Tiap-tiap peralatan pada masing-masing fasilitas yang tersedia diperlukan perhitungan yang cermat dalam mempersiapkannya. Ada tiga hal yang sangat mendasar dan perlu diperhatikan dalam perencanaan fasilitas pengumpul (Gathering Facilities), antara lain :

1.        Fasa fluida dan sifat-sifatnya (Phase and Properties of Fluid)

2.        Performance dari laju produksi (Production Performance)

3.        Cadangan hidrokarbon dari sumur yang ada (Reservoir Life Time)

Pada proses perencanaan juga perlu diperhitungkan pressure drop dan heat loss dengan tujuan agar ketika fluida yang mengalir melalui flowline tidak mengalami kemacetan. Secara sederhana, pengaturan tekanan pada Stock Tank adalah 1 atm, sehingga tekanan di daerah sebelum masuk stock tank haruslah > 1atm, agar fluida bisa terus mengalir. Demikian juga pada pengaruh temperatur, ketika suhu fluida yang hilang dalam flowline itu besar, hingga mencapai titik beku dari fluida yang ada, maka besar kemungkinan akan menghambat aliran dari fluida akibat dari fluida mengalami pembekuan. Salah satu penanggulanganya yakni bisa dengan memasangakan compressor (untuk menjaga cukup tekanan) ataupun melapisi / mengisolasi flowline agar panas yang hilang tidak terlalu berlebih. Oleh karena itu perlu pemantauan berkelanjutan pada tiap-tiap fasilitas yang ada. Masalah lain yang mungkin terjadi pada sistem ini antara lain, ketika terjadi kebocoran pipa pada salah satu rangkaian flowline dari salah satu sumur yang ada, maka yang perlu dilakukan adalah dengan memanfaatkan separator test. Caranya, dengan mencoba mengalirkan satu demi satu, secara bergantian, aliran fluida dari sumur tertentu, kemudian dikorelasikan dengan data laju alir fluida yang tercatat pada x-mas tree dengan laju fluida yang tercatat pada separator test tersebut. Ketika didapatkan hasil yang sangat berbeda, dipastikan sistem rangkaian flowline tersebut mengalami kebocoran dan perlu dilakukan tindakan penanganan segera.

Ketika fluida telah melalui separator, maka tahap selanjutnya adalah mengalirkan fluida menuju tempat penampungan. Untuk gas, ada dua alternatif yakni dibakar atau hendak dialirkan menuju compressor untuk dimampatkan selanjutnya langsung digunakan. Sedangkan crude oil yang telah dipisahkan dari pengotor, akan dialirkan menuju oil tank. Begitu juga air yang telah dipisahkan setelah melalui separator, akan dialirkan menuju water tank.

KESIMPULAN

1. Pada jenis radial gathering system semua flowline menuju header dan langsung berhubungan dengan fasilitas pemisah.

2. Di lapangan penempatan flowline tidak selalu terletak pada bidang yang datar tetapi disesuaikan dengan topografi daerah.

3. Separator berdasarkan bentuk dan posisinya dapat dibagi menjadi tiga, antara lain :

a.        Separator tegak (Vertical Separator)

b.        Separator datar (Horizontal Separator)

c.        Separator bulat (Spherical Separator)

4. Setelah fluida dipisahkan, minyak hasil pemisahan diharapkan hanya mengandung air atau solid sangat kecil (< 0,2%) dialirkan menuju penampung sementara dalam komplek block station.

5. Header merupakan salah satu peralatan transportasi berupa pipa berukuran lebih besar dari flowline yang berfungsi menyatukan fluida produksi dan mengalirkannya menuju fasilitas pemisah.