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

                                         Table Proses control

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