Cara Kerja Separator
Gas
dan minyak yang diproduksikan dari sumur tidak didapat dalam keadaan berpisah
secara langsung. Minyak dan gas dari sumur biasanya berupa campuran. Dan
campuran tersebut tidak seluruhnya minyak dan gas. Apa yang ada dalam sumur dan
reservoir sangatlah heterogen dan pada umumnya ada air,minyak,gas serta
partikel padatan.
Dan apa yang dihasilkan dari dalam sumur ketika telah
mencapai surface tidak bisa langsung masuk storage tank dan harus segera
dilakukan treatment. Proses pemisahan tersebut dapat berupa pemisahan minyak,
air dan gas.Apabila tidak dilakukan treatment dapat berakibat korosi dan
plugging dalam flowline/transmission line yang apabila diacuhkan dapat
berakibat shut-in.
1. Masalah yang Dapat
Terjadi dan Solusi
Selama
penggunaan separator dua fasa (separasai minyak dan gas) mungkin saja terjadi
beberapa masalah akibat apa yang diproduksikan. Liquid, gas dan atau solid yang
terproduksikan dapat memberikan hambatan bagi kinerja separator. Beberapa
masalah anatar lain:
a. Foamy Crude
Masalah
terbentuknya foam dalam crude oil karena adanya impurities selain air di mana
impurities tersebut tidak dapat dihilangkan sebelum aliran memasuki separator.
Salah satu pengotor tersebut adalah CO2. Foam juga dapat berasal dari fluida
komplesi atau workover yang tidak sesuai dengan fluida wellbore. Namun foam
dalam separator tidak akan memberikan masalah apabila desain internalnya telah
menjamin waktu yang cukup atau permukaan coalescing (membentuk substance yang
lebih besar) yang cukup untuk “break”.
Beberapa
masalah yang ditimbulkan dengan adanya foam antara lain:
§ Kontrol
dari level liquid menjadi lebih buruk, karena alat control harus mendeteksi tiga
fase liquid daripada yang seharusnya yaitu dua.
§ Foam
memiliki rasio volume/berat yang besar sehingga dapat mengisi ruangan pada
vessel yang seharusnya bisa digunakan untuk ruang liquid collecting atau
gravity settling.
§ Dalam
jumlah foam yang sangat tidak terkontrol, tidak mungkin untuk menghilangkan
separated gas atau oil yang sudah dihilangkan gasnya dari vessel tanpa membawa
foamy material pada gas atau liquid.
Penggunaan
foam depressant akan membuat kapasitas separator lebih besar karena foamnya berkurang.
Namun penggunaan depressant akan menambah biaya lebih, dan lebih baik digunakan
separator ukuran lebih upaya antisipasi crude oil yang mengandung foam. Namun
sekali mengunakan depressant akan membuat jumlah masuk lebih besar daripada
kapasitrasnya.
b. Paraffin
Akumulasi
paraffin akan menyebabkan pengaruh yang buruk terhadap kinerja separator.
Coalescing plates pada liquid section dan mesh pad pada mist extractor pada gas
section akan cenderung terjadi plugging akibat akumulasi partafin. Dan ketika
paraffin dipekirakan yang menjadi penyebab masalah tersebut, maka perlu
dipertimbangkan lagi penggunaan centrifugal mist extractors. Maka perlu lubang
lubang seperti manways, handholes dan nozzle agar steam, solvent atau liquid
pembersih lain masuk ke separator. Temperatur liquid harus juga dijaga di atas
cloud point dari crude oil menghindari pembentukan paraffin.
c. Sand
Partikel
pasir bisa menjadi masalah di separator yaitu membuat berhentinya aliran pada
valve trim, plugging pada bagian dalam separator, dan akumulasi pada bagian
bawah separator. Hard trim khusus dapat meminimalkan efek pasir di valve.
Akumulasi pasir dapat dihilangkan dengan secara teratur menginjeksikan air atau
uap dari bagian bawah vessel sehingga dapat ikut terangkat keluar selama
draining process.
Dan
terkadang separator vertical dilengkapi dengan bagian bawah berbentuk cone. Di
mana bagian cone tersebut adalah antisipasi bila produksi pasir akan menjadi
maslah utama. Plugging pada internal separator adalah hal yang perlu dipertimbangkan
saat mendesain separator. Desain yang harus menutamakan separasi yang baik
serta akan meminimalkan pemerangkapan pasir dalam separator.
d. Liquid Carryover
Liquid
carryover terjadi ketika free liquid keluar dengan fase gas dan dapat
mengindikasi hi-liquid level, kerusakan pada vessel utama, foam, desain yang
tidak tepat, liquid outlet yang ter-plugged, atau rate yang melebihi desain
dari vessel’s rate. Hal ini bisa dicegah dengan menginstall Level Safety High
(LSH) sensor yang akan menutup inlet ke separator ketika level liquid melebihi
level normalnya.
e. Gas blowby
Terjadi
ketika free gas keluar dengan fase liquid yang menjadi indikasi low-level
liquid atau control liquid yang gagal. Hal ini bisa jadi berbahaya ketika
terjadi kegagalan dalam liquid level control dan liquid dump valve terbuka dan
gas yang masuk dari inlet akan dapat keluar lewat liquid outlet. Yang mana
vessel downstream selanjutnya akan diproses. Apabila vessel downstream
selanjutnya tidak dipersiapkan untuk gas blowby, maka dapat terjadi
over-pressured. Hal ini dapat dicegah dengan memasang low safety low sensor
yang akan menutup inlet atau outlet liquid ketika level liquid turun 10-15%
dari batas minimumnya. Dana pada proses downstream selanjutnya seharusnya
dipasang Pressure safety high sensor dan pressure safety valve untuk memproses
gas blowby.
f. Liquid Slugs
Pada
bagian pipa yang rendah akan cenderung terbentuk akumulasi liquid pada aliran
dua fasa. Ketika level liquid pada bagian tersebut naik cukup tinggi untuk
menghambat gas flow, maka gas akan mendorong liquid sepanajang pipa sebagai
slug. Hal ini tergantung flow rate, property pipa, perubahan elevasi, flow
properties. Keberadaan slug harus diidentifikasi dengan desain separator yang
tepat. Normal operating level dan high-level shutdown harus dipisah cukup jauh
untuk antisipasi volume slug. Slug akan menuju high level shutdown.
2. PENGONTROLAN SEPARATOR
Masalah-masalah yang sering muncul pad proses ini
antara lain:
- Overpressure
Permasalahan ini disebabkan oleh tekanan gas yang
melebihi batas kemampuan yang dapat ditampung tabung separator. Hal ini dapat
diatasi dengan melepaskan gas ke flare.
- Overflow
Kasus overflow dapat menyebabkan air yang akan
dipisahkan dari minyak meluap dan tercampur kembali dengan minyak. Hal ini
dapat diatasi dengan mengendalikan aliran masuk dan aliran keluar tabung
separator.
- Line Plugging
Jenis partikulat yang terbawa oleh minyak kotor dapat
mengendap di pipa proses sehingga menyebabkan penyumbatan aliran. Hal ini
diatasi dengan melakukan pembersihan rutin pipa.
Pengontrolan yang dilakukan pada proses pemisahan ini
adalah pengaturan flow inlet dan outlet, level serta tekanan pada tabung
separator. Pengontrolan dibagi menjadi safety control dan process control.
Keduanya harus menggunakan sensor yang berbeda. Untuk safety control, digunakan
transmitter (sensor) yang tidak memberikan sinyal langsung pada control valve
dan umumnya menggunakan shut down valve. Sedangkan untuk proses kontrol, digunakan transmitter
yang disambungkan pada process control valve. Berikut ini contoh skema P&ID Separator horizontal
tiga fasa.
Sistem control dan
instrumentasi pada separator horizontal tiga fasa.
Variabel kontrol yang digunakan yaitu tekanan dan
level. Tekanan dikendalikan dengan buka-tutup SDV-1, SDV-4, PCV-1, BDV-1. Sedangkan
level dikendalikan dengan buka tutup SDV-1, LCV-1, SDV-3, SDV-2, LCV-2.
Safety Control
Logika berpikir yang digunakan untuk safety (Emergency
Shut Down) control dijelaskan melalui tabel berikut ini:
Transmitter
|
LL
|
HH
|
PT-1
|
SDV-1, SDV-2, SDV-3, SDV-4
|
SDV-1, SDV-4, BDV (open)
|
LT-1
|
SDV-3
|
SDV-1
|
LT-2
|
SDV-2
|
SDV-1
|
Table Emergency shut down control
Jika PT-1 HH, maka SDV-1 aktif dan menutup untuk
menghentikan flow inlet. SDV-4 juga menutup untuk mengisolasi potensi bahaya
agar tidak berlanjut ke proses selanjutnya. BDV-1 akan membuka agar gas
terbuang ke flare. Jika PT-1 LL, maka seluruh valve inlet dan outlet akan
menutup karena kondisi tersebut abnormal dan proses operasi tidak perlu
dilanjutkan.
Untuk mengatasi LT-1 HH, maka SDV-1 akan menutup agar
air tidak bercampur dengan hasil separasi minyak. Jika LT-1 LL, maka SDV-3 akan
menutup dan proses dihentikan karena level minyak yang terlalu rendah.
Untuk kondisi LT-2 HH, SDV-1 akan menutup agar level
tidak terus bertambah sehingga menyebabkan bercampurnya air ke hasil separasi
minyak. Sedangkan jika LT-2 LL, maka SDV-2 akan menutup untuk mencegah
terbawanya minyak ke dalam line air.
Process Control
Logika berpikir untuk process control dijelaskan pada
tabel berikut:
Transmitter
|
Actuator
|
HH
|
LL
|
PT-2
|
PCV-1
|
Open
|
Close
|
LT-3
|
LCV-1
|
Open
|
Close
|
LT-4
|
LCV-2
|
Open
|
Close
|
3. Shutdown system
sistem shutdown adalah
bagian keselamatan yang bertanggung jawab untuk mematikan seluruh proses atau
bagian dari itu untuk menjaga kondisi abnormal dari merusak plant atau
setidaknya meminimalkan kerusakan.
1.
Tujuan sistem shutdown di separator adalah: mencegah peristiwa yang tidak
diinginkan yang dapat menyebabkan pelepasan hidrokarbon, lebih baik untuk
menghentikan rantai peristiwa buruk dalam tahap awal
2. menutup dalam proses atau bagian yang
terkena proses untuk menghentikan aliran hidrokarbon bocor atau over flow. jika
Anda tidak dapat mencegah kegagalan, setidaknya menguranginya
3. mencegah terbakarnya hidrokarbon
4. menutup dalam proses di saat kebakaran
untuk mencegah membesarnya api
Shutdown system terjadi bisa terjadi
karna dalam proses produksi terjadi kondisi abnormal. Kondisi abnormal di
separator menerjemahkan dalam beberapa parameter, khususnya parameteer
khusus seperti Pressure dan level. Mempertahankan
parameter, shutdown separator bisa di klasifikasikan dalam beberapa
kasus,seperti:
1. Abnormal
level shutdown
2. Abnormal
pressure shutdown
Proses
snormal hutdown itu sendiri mempunyai fungsi untuk menutup aliran ke sepaator jika
kondisi abnormal terjadi seperti:
1. Pressure
melebihi batas tertinggi
2. Liquid
melebihi batas tertinggi
3. Liquid
level turun di bawah batas terendah
Ketika
salah satu kejadian itu terjadi di separator, operasi separator akan di
shutdown untuk menghindari kerusakan lainya di separator dan proses
selanjutnya.
4. Prosedur Mematikan
( Shut Down ) prodution separator
- Tutup inlet stream ( valve -1)
- Tutup valve liquid outlet (v-2) untuk mencegah Cairan bocor keluar
- Jika bejana harus di kosongkan, buka saluran by pass ( valve-4) sehingga level control valve - 2 dan 4 setelah cairan dalam benjana habis
- Jika tekanan separator perlu di kosongkan maka tutup block valve pada pipa outlet gas ( valve-5)
- Mengurangi tekanan-tekanan benjana dengan membuka vent valve
- Jika tidak ada rencana perbaikan separator sisakan tekanan sedikit dalam separator, sehingga apabila ingin menghidupkan ( start up ) tidak perlu melakukan purging
5. EMERGENCY
SHUTDOWN
Di level ini, semua
proses akan di shutdown. Semua fasiitas akan di matikan dan pompa kebakaraan
akan akan aktif. Level ini terjadi karna terjadinya ledakan, kebocoraan gas,
dan menyuruh operator untuk mengatifkan ESD
Di kondisi yang normal tekanan di
blokir di pipa. Di kondisi emergency, pegangan ditarik maka kontrol tekanan mengalir
ke atmosfer melalaui pembuangan, jika tekanan terbuang ke udara, sinyal ke
three way valve akan hilang dan three way valve akan tertutup untuk memblokir
sinyal untuk SDV
Skema Proses Shutdown sistem