LAPORAN PRAKTIKUM ANALISA FLUIDA RESERVOIR
MENENTUKAN KANDUNGAN AIR DENGAN DEAN AND
STARK METHOD
DISUSUN OLEH :
NAMA : La Ode Muhammad Yasis Hasan
N I M : 113160139
PLUG : A
LABORATORIUM ANALISA FLUIDA RESERVOIR
JURUSAN TEKNIK PERMINYAKAN
FAKULTAS TEKNOLOGI MINERAL
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL
“VETERAN”
YOGYAKARTA
2018
BAB II
PENENTUAN KANDUNGAN AIR
DENGAN DEAN & STARK METHOD
2.1. TUJUAN PERCOBAAN
·
Menentukan
kandungan air dalam minyak atau crude oil kaitannya untuk menentukan
apakah suatu sumur layak untuk di produksi dilihat segi keekonomisannya.
·
Menentukan
kandungan air dalam minyak kaitannya
untuk menentukan treatment/perlakuan
apa yang cocok untuk minyak (crude oil)
dari suatu sumur produksi agar memenuhi syarat untuk di jual.
·
Menentukan
kandungan kadar air dalam minyak kaitannya untuk mengidentifikasi kemungkinan
terjadinya problem seperti korosi, scale,
dll.
2.2. DASAR TEORI
Saat minyak mentah akan diproduksi maka akan
terdapat fluida lain disamping minyak itu sendiri, yaitu air ataupun gas.
Terdapatnya air dalam minyak disebabkan karena kandungan air dalam jebakan/reservoir ikut terproduksi kepermukaan.
Air dalam minyak dibedakan menjadi 2 macam, yaitu air bebas dan air emulsi. Air
bebas merupakan air yang terbebaskan dari minyaknya. Air bebas dapat dengan
mudah dipisahkan dari minyak melalui metoda settling
atau pengendapan dalam suatu tempat, dengan cara sentrifugal atau dicampur
dengan toluene, gasoline, ataupun kerosene.
Lain halnya dengan minyak yang mempunyai kandungan air emulsi, yaitu air yang
melayang-layang didalam minyak (dalam bentuk droplet), maka ia (air emulsi) memerlukan cara-cara khusus dalam
penanggulangannya.
Emulsi merupakan suatu sistem yang mengandung dua
fasa cairan dimana fasa yang satu tersebar pada fasa yang lainnya sebagai
butiran-butrian kecil (droplet) dan tidak dapat saling melarut. Menurut C.M.H. Robert, terjadinya emulsi
memerlukan 3 syarat, yaitu:
· Adanya dua zat cair yang tidak saling
larut satu dengan yang lainnya, dalam hal ini adalah antara air dengan minyak.
·
Adanya
emulsifying agent yaitu zat yang
menghambat terjadinya emulsi.
·
Adanya
agitasi.
Setelah mengetahui penyebab atau syarat terjadinya
emulsi, maka hal selanjutnya yang perlu diketahui adalah sifat-sifat dari emulsi itu sendiri, yaitu
antara lain :
·
Umumnya
kadar air emulsi cukup tinggi. Hal ini disebabkan penguapan sejumlah air, gas alam sebelum terjadi
emulsifikasi pada residu airnya.
· Pengemulsian juga dipengaruhi oleh sifat –
sifat minyak. Semakin besar viskositasnya, residu karbon, dan tegangan permukaan
minyak semakin terbentuk emulsi.
· Semakin lama emulsi terbentuk semakin
ketat atau semakin susah untuk dipisahkan.
Setelah memahami syarat-syarat terjadinya emulsi,
kemudian sifat-sifat dari emulsi, maka akan mempermudah kita dalam proses
pencegahan. Adapun cara mencegah terjadinya peristiwa emulsifikasi ini antara
lain :
·
Memperkecil
tingkat agitasi.
·
Penggunaan
zat anti emulsifikasi.
·
Pemisahan
air sebelum terjadinya emulsifikasi.
Disamping cara pencegahan emulsi diatas, kita juga
dapat melakukan pemisahan jika telah terjadi emulsifikasi, yaitu dengan
menggunakan metoda-metoda berikut :
·
Metoda
gravitasi settling (gaya berat);
·
Metoda
pemanasan/ heating (heat treatment);
·
Metoda
electric (electrical dehydration);
·
Metoda
kimiawi (chemistry dehydration);
·
Metoda
sentrifugal;
·
Metoda
destilasi;
·
Metoda
absorbsi.
Untuk mengetahui kadar air dalam minyak ini dapat
dilakukan dengan megujinya dengan salah satu cara/ metoda destilasi yang
disebut dengan istilah Dean & Stark
Method. Prinsip pengujian kadar air ini adalah secara destilasi atau pemanasan fluida sample
pada suhu tertentu hingga terjadi proses penguapan. Dengan adanya condenser, maka akan memungkinkan terjadinya kondensasi dari uap
yang ditimbulkan oleh pemanasan tadi, sehingga akan mengembun, dan akan
tertampung didalam water trap,
sehingga akan dapat diketahui volume air yang terlarut didalam crude oil tersebut.
Air mempunyai kemampuan untuk melarutkan kebanyakan zat-zat organik. Sifat-sifat fisika air adalah :
Titik didih = 100 oC
Densitas = 1 gram/ml
Berat molekul = 18
Air permukaan dan air produksi mengandung sejumlah zat yang dihasilkan
oleh kontak air dengan tanah dan batuan formasi sehingga air melarutkan
sejumlah komponen dari tanah dan batuan formasi tersebut. Selain itu air
mengandung padatan yang tersuspensi dari gas yang terlarut.
Air sering terkandung didalam minyak
mentah atau crude oil sebagai fasa
cair bersama-sama dengan minyak atau gas yang terlarut didalamnya. Elemen
minyak bumi atau crude oil antara
lain : Karbon, Hidrogen, Belerang, Nitrogen, dan Oksigen, dimana elemen-elemen
ini akan membentuk minyak bumi maupun air. Kandungan air yang terdapat didalam
minyak bumi atau crude oil akan
menyebabkan viskositas minyak bumi berbeda-beda satu tempat dengan lainnya.
Disamping itu gas juga mempengaruhi terhadap kekentalan minyak bumi.
Kandungan air ini perlu ditentukan
agar bisa diketahui berapa prosentase kandungan air ini didalam minyak bumi
melalui percobaan di laboratorium. Biasanya minyak bumi yang ditentukan
kandungan airnya dengan cara ini berasal dari crude oil yang sudah ada didalam tangki. Salah satu fungsi dari
penentuan kandungan air ini yaitu bisa dipakai untuk melihat kualitas crude oil yang nantinya akan dapat
berhubungan dengan harga jualnya.
Jika
kandungan airnya banyak maka mutu dari crude
oil tersebut adalah jelek sehingga harga jualnya semakin rendah ataupun
sebaliknya.
Perubahan temperatur dan tekanan menyebabkan beberapa zat yang terlarut
kedalam air mungkin menjadi tidak terlarut lagi sehingga memisahkan diri dan
membentuk scale atau padatan yang
tersuspensi. Jumlah dan kombinasi yang mungkin timbul pada penanganan masalah
ini sangat banyak, diantaranya yaitu :
· Penghantaran aliran produksi didalam flowline, tubing, maupun pada formasi.
· Terjadinya
koreksi pada alat bawah permukaan ataupun dipermukaan.
· Penambahan kerja pada roda Sucker Rod Pump.
Pada proses penginjeksian air kedalam
formasi maka kita harus melakukan operasi tersebut dengan tujuan untuk
memperkecil kesulitan yang mungkin timbul pada operasi tersebut. Operasi
penginjeksian ini dapat menggunakan air buangan atau air produksi atau dapat
juga menggunakan air sisa dari industri.
Tujuan utama dari operasi penampungan
air adalah :
· Menghindari plugging pada formasi, pipa-pipa aliran dan juga pada peralatan permukaan.
· Untuk mencegah korosi pada alat-alat permukaan
maupun alat-alat bawah permukaan.
Hal
yang perlu kita lakukan untuk mengatasi masalah air ini adalah dengan
menentukan komposisinya, untuk itu kita perlu melakukan suatu analisa tentang
air dari formasi tersebut. Pengambilan contoh air yang kita analisa tersebut
harus dapat mewakili air yang terdapat pada sistem tersebut.
Pada pengambilan contoh air di lapangan, biasanya dilakukan pada wellhead atau kepala sumur, dan bukan trater pada tangki penampungan air
tersebut. Air yang diambil tersebut sebaiknya ditempatkan pada suatu jerigen
atau botol plastik. Namun apabila contoh yang digunakan tersebut unutuk
menentukan oil content atau kandungan
dari suatu minyak maka yang kita gunakan adalah botol gelas.
2.3. ALAT & BAHAN
2.3.1. Alat :
1. Condenser
2. Receiver
3. Ground
Flask Joint
4. Elektrical
Oven
5. Gelas Beker
2.3.2. Bahan :
1.
Sampel
Minyak Mentah (Crude Oil)
2. Solvent (toluena)
3. Kerikil
4. Air
2.6
PEMBAHASAN
Dalam praktikum analisa fluida reservoir, percobaan Dean & Stark Method bertujuan untuk
menentukan kandungan air dalam crude oil.
Penentuan kandungan air dalam minyak ini perlu dilakukan untuk menentukan
kualitas minyak, dimana semakin banyak kandungan air yang terdapat di dalam
minyak maka kualitasnya akan semakin akan semakin buruk, dan begitu pun
sebaliknya. Minyak dapat dikatakan baik jika kandungan airnya berada 2–5%.
Dengan metode ini nantinya akan di dapat presentase (%) kandungan air dari
minyak.
Penentuan kandungan air dalam minyak menggunakan dua prinsip dasar,
yaitu kondensasi dan destilasi. Toluen sebagai katalisator yang berfungsi untuk
mempercepat reaksi tanpa ikut bereaksi. Langkah kerja dan penggunaan alatnya
yaitu dimulai dengan mencampurkan sampel minyak berat sebanyak 50 ml dengan
toluen sebanyak 10 ml dan masukkan campuran tersebut ke dalam ground flask joint. Kemudian campuran
sampel dan toluen ditambahkan kerikil secukupnya, dimana kerikil berfungsinya
sebagai konduktor (meratakan panas). Lalu ground
flask joint yang berisi sample, toluena dan kerikil dipasangkan pada electrical oven untuk dipanaskan. Ground flask joint kemudian disambungkan
dengan ghoose neck yang satu
rangkaian dengan condenser dan water trap dan diberi grease pada setiap sambungan agar tidak
bocor. Setelah dihubungkan dengan arus listrik, electrical oven dihidupkan dan set pada angka 3 untuk memanaskan
sample minyak. Pada tahap ini terjadi proses destilasi yaitu pemisahan campuran
zat berdasarkan titik didihnya. Karena toluen memiliki titik didih yang lebih
tinggi dari air maka air akan menguap terlebih dahulu daripada toluena. Pada 15
menit pertama baru sedikit sekali uap yang naik lalu set nya diubah dari angka
3 menjadi angka 4. Pada set ke 4 ini penguapannya menjadi banyak, uapnya naik
melewati ghoose neck dan menuju
kondenser dimana dimana pada kondenser ini terjadi proses kondensor yaitu
pendinginan yang mendinginkan uap tadi kembali berubah menjadi fase cair lagi
dan akan tertampung di water trap. Di
water trap ini dapat dilihat seberapa
banyak kandungan air yang terdapat pada sampel minyak berat yang di pancarkan
selama 20 menit.
Penyebab banyaknya kandungan air pada crude oil disebabkan karena mekanisme pendorongnya menggunakan Water Drive Reservoir. Selain itu
penyebab kedua ialah dimana Qo > Qkritis yang akan menyebabkan water coning. Sementara penyebab ketiga
ialah karena jarak antara komplesi dan Water
Oil Contact (WOC) teralalu dekat. Bila jarak komplesi terlalu dekat dengan
WOC, maka ketika minyak diproduksikan air juga akan ikut terproduksi.
Penerapan aplikasi di lapangan dari dari percobaan ini yaitu untuk
mengetahui kandungan air dari crude oil dimana jumlah kandungan air akan
mempengaruhi kualitas minyak. Selain itu mengurangi korosi/pengikisan peralatan
yang terjadi apabila mengandung air yang berlebih pada pipa-pipa yang mengalami
pembelokan atau sambungan. Dengan begitu juga dijadikan salah satu pertimbangan
dalam menentukan rancangan peralatan produksi.
Kandungan air dalam minyak jika terlalu besar maka dapat bersifat
korosif, sehingga dapat menimbulkan karat pada peralatan produksi. Korosi dapat
dicegah dengan corrosion inhibitor,
perlindungan katodik, dan perlapisan (coating).
Dari hasil percobaan ini diperoleh kandungan air sebesar 6,8% dari
sampel minyak yang telah dipanaskan. Kandungan air yang cukup besar tersebut
diduga karena adanya kesalahan set, pada
electrical oven dimana seharusnya electrical oven selama 30 menit tetap di
set pada angka 3. Tetapi setelah
menit ke 15, set electrical oven
dinaikkan ke angka 4. Dapat dianalisa bahwa kandungan air yang besar tersebut
sudah tercampur dengan toluena yang ikut terpanaskan karena melebihi titik
didih toluena yaitu sekitar 110,60C. Padahal seharusnya pada proses
destilasi, temperatur harus tetap
dijaga konsisten yaitu pada titik didih air saja sekitar 1000C dan
tidak boleh lebih apalagi mendekati titik didih toluena untuk menghindari
toluena ikut teruapkan, sehingga tidak bercampur dengan air untuk mendapatkan
kandungan air yang sebenarnya. Minyak akan tergolong baik jika kandungan airnya
diantara 2-5% sehingga pada percobaan ini dapat digolongkan minyak yang kurang
baik karena dimungkinkan juga adanya Human
Error.
2.7. KESIMPULAN
Pada Percobaan kali ini dapat diambil kesimpulan yaitu
:
1. Percobaan
dengan Dean & Stark Method
bertujuan untuk menentukan kandungan air dari minyak (crude oil).
2. Hasil
percobaan menunjukkan
kandungan air dalam minyak yaitu 6,8%. Berarti minyak tersebut tergolong minyak
yang kurang baik.
3. Problem
yang ditimbulkan :
a. Korosi,
b. Problem scale,
c. Coning.
4. Penyebab
banyaknya kandungan air pada crude oil
disebabkan karena :
a. Mekanisme pendorongnya menggunakan Water Drive Reservoir.
b. Qo
> Qkritis yang akan menyebabkan water
coning.
c. Jarak antara komplesi dan Water Oil Contact (WOC) teralalu dekat.
5. Aplikasi
lapangan dari percobaaan ini yaitu dapat mengetahui kualitas minyak (jenis
minyak), mencegah terjadinya korosi dan terbentuknya scale dengan diketahuinya
kadar air serta dapat mencegah terjadinya emulsi antara minyak dan air.
