Air formasi adalah air yang ikut
terproduksi bersama-sama dengan minyak dan gas.
Air ini biasanya mengandung bermacam-macam garam dan asam, terutama NaCl sehingga
merupakan air yang asam bahkan asam sekali. Air formasi biasanya disebut dengan
oil field water atau connate water atau intertial water.
Air formasi hampir selalu ditemukan didalam reservoir hidrokarbon karena
memang dengan adanya air ini ikut menentukan terakumulasinya hidrokarbon
didalam suatu akumulasi minyak, air selalu menempati sebagian dari suatu
reservoir, minimal 10 % dan maksimal 100 % dari keseluruhan pori.
Air formasi selain berasal dari lapisan itu sendiri atau juga berasal
dari air formasi dari lapisan lain yang masuk kedalam lapisan produktif,
biasanya disebabkan oleh :
a.
Penyemenan yang kurang baik.
b.
Kebocoran casing yang disebabkan oleh :
1. Korosi
pada casing.
2. Sambungan
kurang rapat.
3. Pengaruh
gaya tektonik rapat (patahan).
Sifat-sifat yang terkandung dalam air formasi :
1.
Sifat fisika,meliputi :
a. Kompresibilitas
b. Kelarutan gas didalam air
c. Viscositas air.
d. Berat
jenise.
e. Konduktifitas.
2.
Sulfat kimiawi, meliputi :
a. Ion-ion negatif. (Anion)
b. Ion-ion positif. (Kation)
Alkalinitas, CO3, HCO3, dan OH harus ditentukan
ditempat pengambilan contoh, karena ion-ion ini tidak stabil (dapat mengurai)
seiring dengan perubahan waktu dan suhu. Untuk itu, pH perlu diturunkan sampai
1 dengan asam garam. Penentuan kadar barium (Ba) harus dilakukan
segera setelah contoh diterima, karena
unsur BaSO4 terbatas kelarutannya, karena reaksi barium
cepat dengan SO4, akan mengurangi konsentrasi barium dan akan
menimbulkan kasalahan dalam penelitian. Selain dengan barium, SO4
juga cepat bereaksi dengan kalsium menjadi CaSO4 pada saat suhu
turun.
Untuk mengetahui air formasi secara cepat dan praktis digunakan sistem
klasifikasi dari air formasi air, hal ini dapat memudahkan pengerjaan
pengindetifikasian sifat-sifat air formasi. Dimana kita dapat memplot hasil analisa
air formasi tersebut kedalam grafik, hal ini akan memudahkan kita dalam
korelasi terhadap lapisan-lapisan batuan dari sumur secara tepat..
Beberapa kegunaan yang paling penting dari analisa air formasi ini
adalah :
a.
Untuk korelasi lapisan batuan
b. Menentukan kebocoran casing
c.
Menentukan kualitas sumber air untuk proses water floding.
Dampak Air Formasi
Dampak air
formasi merupakan peristiwa dimana air ikut terseret ketika kita mengisolasi
minyak dari dalam reservoir. Air formasi memiliki dua sifat yaitu asam dan basa
sifat asam mengakibatkan korosi yang dapat menyebabkan produksi minyak
terganggu dimana air yang melekatdi pipa yang semakin mengeras dan
mengakibatkan karat. Sedangkan yang basa akn membentuk endapan yang berbentuk pasir
dan sedimen dimana endapan ini dapat merusak prodiksi minyak yang di hasilkkan.
Komposisi:
kandungan utama air formasi kalium, natrium, chor
Yang dijumpai
dalam jumlah yang sangat banyak, keberadaan air formasi menimbulkan gangguan
pada proses produktifitas
Proses pengkaratan pada pipa terjadi karana air formasi yang mengandung
oksigen mampu mengoksidasi pipa,
sehimgga minyak dapat merembes keluar pipa dan poros atau rekahan yang
disebabkan oleh karat
Keuntungan dan
kekurangan
Keuntungan: bukan hanya kerugian saja yang dii hasilkan oleh air formasi,
air formasi ini jiga mempunyai dampak positif yang di gunaka untuk water injeksi,
Produced water merupakan salah satu limbah terbesar yg dihasilkan oleh sektor
hulu migas. Terlebih untuk lapangan marjinal, water cut produksinya saja bisa
mencapai 90% (bahkan bisa lebih). Hal tersebut menjadi concern utama untuk
pengelolaannya sering bermasalah karena jumlahnya cenderung meningkat dari
tahun ke tahun. Opsi pengelolaan produced water ada 2 macam. Kita bisa
treatment untuk di buang ke badan air atau di-re-injeksi. Re-injeksi terbagi
menjadi dua, yakni untuk enhance oil recovery /EOR (pressure maintenance, water
flooding dll) atau berupa sumur disposal. Semua opsi mewajibkan pre-treatment
dulu untuk memenuhi baku mutu, kecuali sumur disposal. Semua opsi perlu
perijinan dan pemantauan rutin minimal per bulan dari instansi lingkungan,
kecuali untuk re-injeksi sebagai EOR. Ref Permen LH 04 thn 2007 dan
Permen LH 13 th 2007.
Saat ini re-injeksi merupakan
opsi yg paling banyak dipilih karena praktis, tidak ribet bermaslah secara
sosial lingkungan terutama juga mempertimbangkan aspek teknis, ekonomi
teknologi. Sebagai contoh, beberapa lapangan akan sangat sulit memenuhi
kriteria baku mutu TDS < 4.000 dengan teknologi konvensional.
Selain itu ada keuntungan yang
didapatkan dari injeksi air terproduksi kedalam formasi yaitu untuk mendorong
kandungan crude oil dari dalam formasi kesumur-sumur produksi dan menjaga
tekanan fluida didalamnya, namun ada criteria-kriteria tertentu yang harus
dipenuhi terlebih dahulu.
Air untuk injeksi proses EOR
memang perlu memenuhi kriteria tertentu. Jika tidak, alih-alih mendorong
produksi crude oil malah membuat plug formasi. Fasprod pipa, pompa dan
lain-lain juga cepat plugging, korosif & rusak. Parameter yang biasa
dijadikan indikator diantaranya pH, DO, TSS, MPFT, SRB (Sulfur Reduction
Bacteria), oil content, RPI, Fe dan turbidity.
Untuk kualitas air injeksi ke
dalam formasi, ada fenomena swelling atau deflocculating clay mineral dari
batuan formasi. Clay merespon terhadap kekurangan kation divalent yang
terkandung di dalam air injeksi. Ada beberapa tipe clay yang mempunyai korelasi
langsung dengan kation divalent ini, yaitu montmorilonite, illite, koalinite,
dan mixed layer mont-illite.
Untuk kegiatan water injection,
sebagai salah satu strategi EOR, juga digunakan untuk menjaga tekanan dalam
formasi, juga bisa digunakan untuk mensiasati limbah produced water yang
dihasilkan dari produksi oil/gas.
Penanggulangan Scale
Istilah scale dipergunakan
secara luas untuk deposit keras yang terbentuk pada peralatan yang kontak atau
berada dalam air. Dalam operasi produksi minyak bumi sering ditemui mineral
scale seperti CaSO4, FeCO3, CaCO3, dan MgSO4. Senyawa-senyawa ini dapat larut
dalam air. Scale CaCO3 paling sering ditemui pada operasi produksi minyak bumi.
Akibat dari pembentukan scale pada operasi produksi minyak bumi adalah
berkurangnya produktivitas sumur akibat tersumbatnya penorasi, pompa, valve,
dan fitting serta aliran.
Penyebab terbentuknya
deposit scale adalah terdapatnya senyawasenyawa tersebut dalam air dengan
jumlah yang melebihi kelarutannya pada keadaan kesetimbangan. Faktor utama yang
berpengaruh besar pada kelarutan senyawa-senyawa pembentuk scale ini adalah
kondisi fisik (tekanan, temperatur, konsentrasi ion-ion lain dan gas terlarut).
Pencegahan Scale dengan Scale Inhibitor
Scale inllibitor
adalah bahan kimia yang menghentikan atau mencegah terbentuknya scale bila
ditambahkan pada konsentrasi yang kecil pada air.Penggunaan bahwa kimia ini
sangat menarik, karena dengan dosis yang sangat rendah dapat mencukupi untuk
mencegah scale dalam periode waktu yang lama.
Mekanisme kerja
scale inhibitor ada dua, yaitu:
1. Scale
inhibitor dapat teradsorpsi pada permukaan kristal scale pada saat mulai
terbentuk. Inhibitor merupakan kristal yang besar yang dapat menutupi kristal
yang kecil dan menghalangi pertumbuhan selanjutnya.
2. Dalam banyak
hal bahan kimia dapat dengan mudah mencegah menempelnya suatu partikel-partikel
pada permukaan padatan.
Tipe
Scale Inhibitor
Kelompok scale
inhibitor antara lain: inorganik poliphospat, Inhibitor organik, Phosponat,
ester phospat, dan polimer. Inorganik poliphospat adalah padatan inorganik
non-kristalin. Senyawa ini jarang digunakan dalam operasi perminyakan.
Kerugiannya adalah merupakan padatan dan bahan kimia ini ymudah terdegradasi
dengan cepat pada pH rendah atau pada temperatur-tinggi. Inhibitor organik
biasanya dikemas sebagai cairan konsentrat dan tidak dapat dipisahkan sebagai
bahan kimia stabil. Ester phospat merupakan scale inhibitor yang sangat efektif
tetapi pada temperatur diatas 175°C dapat menyebabkan proses hidrolisa dalam
waktu singkat.
Phosponat
merupakan scale inhibitor yang baik untuk penggunaan pada temperature diatas
3500F. Sedangkan polimer seperti akrilat dapat digunakan pada temperatur diatas
350°C.
Pemilihan
Scale Inhibitor
Beberapa hal
yang perlu diperhatikan dalam pemilihan jenis inhibitor untuk mendapatkaIl
efektifitas kerja inhibitor yang baik adalah sebagai berikut: Jenis scale,
dengan diketahuinya komposisi scale, dapat dilakukan pemilihan scale inhibitor
yang tepat. Kekerasan scale. Temperatur, secara umum, inhibitor berkurang
keefektifannya apabila Temperature meningkat. Setiap inhibitor mempunyai batas
maksimum temperatur operas agar dapat berfungsi dengan baik. pH, kebanyakan
scale inhibitor konvensional tidak efektif pada pH rendah. Kesesuaian bahan
kimia, scale inhibitor yang digunakan harus sesuai dengan bahan kimia lain yang
juga digunakan untuk kepentingan operasi seperti corrosion inhibitor. Beberapa
scale inhibitor ada yang bereaksi dengan kalsium, magnesium atau barium
membentuk scale pada konsentrasi yang tinggi. Padatan terlarut, semakin banyak padatan terlarut maka semakin tinggi
konsentrasi inhibitor yang digunakan. Kesesuaian
dengan kondisi air, kandungan ion ion kalsium, barium, dan magnesium yang ada
dalam air akan menyebabkan terjadinya reaksi dengan beberapa jenis inhibitor
sehingga menimbulkan masalah baru yaitu terbentuknya endapan. Sehingga jenis
inhibitor harus dipilih sesesuai mungkin. lklim, setiap inhibitor mempunyai
titik lebur tertentu dan cara menginjeksikan ke dalam sistem, sehingga untuk
menghindari terjadinya pembekuan ataupun perubahan komposisi dari inhibitor.
Beberapa Jenis Scale Inhibitor
1.
Hidrokarbon
Hidrokarbon diperlukan sebagai pelarut
hidrokarbon digunakan untuk menghilangkan minyak, parafin, atau asphaltic
materials yang menutupi scale yang terbentuk, karena apabila digunaka asam
sebagai penghilang scale makaasam ini tidak akan bereaksi dengan scale yang
tertutupi oleh minyak (oil coated scale), oleh sebab itu minyak harus
dihilangkan terlebih dahulu dari scale dengan menggunakan hidrokarbon.
2.
Asam klorida
Asam klorida adalah bahan yang banya
digunakan untuk membersihkan scale yang telah terbentuk. Bahan ini dapat
digunakan pada berbagai kondisi. Asam klorida digunakan dengan konsentrasi 5%,
10%, atau 15% Hcl. Reaksi yang terjadi: CaCO3 + 2 HCI H2O + CO2 + CaCl2 Corrotion
inhibitor harus ditambahkan dalam Hcl untuk menghindari efek keasaman pada pipa
yang dapat menyebabkan korosi.
3.
Inorganic Converters
Inorganic converters biasanya merupakan
suatu karbonat atau hidroksida yang akan bereaksi dengan kalsium sulfat dan
membentuk acid soluble calcium carbonate. Kemudian diikuti dengan penambahan
asam klorida untuk melarutkan karbonat atau kalsium hidroksida yang terbentuk.
CaSO4 + (NH4)2CO3 (NH4)2S04 + CaCO3
CaCO3 + 2 Hcl H2O + CO2 + CaCl2
CO2 yang terbentuk dari reaksi dengan asam
ini akan membantu mengeluarkan secara mekanis scale yang mungkin tersisa.
Inorganic converters sebaiknya tidak digunakan pada scale yang keras.
4.
Organic Converters
Organic converters seperti natrium sitrat, potassium
asetat sering digunakan. Reaktan ini akan bereaksi dengan scale kalsium sulfat,
sehingga scale akan menjadi lebih lunak dan mudah dibersihkan dengan melewatkan
air.
5.
Natrium Hidroksida
Larutan 10% natrium hidroksida dapat melarutkan
hingga 12,5% berat dari scale kalsium karbonat.
Kondisi Yang Mendukung Terjadinya Scale
§ Perubahan
tekanan dan temperatur
§ Larutan
lewat jenuh (supersaturated solution)
§ Terjadinya
perubahan komposisi air formasi
§ Perubahan
derajat keasaman (pH)
§ Bercampurnya
air formasi dari lapisan yang berbeda
Kerugian Akibat Masalah Scale
§ Kerusakan
formasi batuan disekitar lubang bor (kehilangan tekanan / potensi formasi)
§ Penurunan
produksi
§ Kerusakan
alat – alat produksi
§ Meningkatnya
biaya produksi
Dasar
dari mekanisme scale inhibitor yakni usaha pencegahan sedini mungkin akan
terjadinya scale dengan cara menginjeksikan bahan kimia ke dalam sumur untuk
mencegah terjadinya reaksi kimia antara ion dan kation yang bisa mengendap.
Jenis – jenis Scale Inhibitor yang memiliki kemampuan mencegah terjadinya Scale
:
§ Phospate
ester
§ Polymers
(polyacramides)
§ Phosphonates
Faktor yang
sangat penting dalam pemilihan inhibitor, sbb ;
§ Harga
bahan kimianya
§ Kestabilan
inhibitor terhadap perubahan tekanan dan temperatur yang besar
§ Keefektifannya
§ Kompabilitas
terhadap fluida produksi, fluida workover / routine service dan bahan kimia
lain
Penanggulangan
Korosi
Dengan dasar pengetahuan tentang
elektrokimia proses korosi yang dapat menjelaskan mekanisme dari korosi, dapat
dilakukan usaha-usaha untuk pencegahan terbentuknya korosi. Banyak cara sudah
ditemukan untuk pencegahan terjadinya
korosi diantaranya adalah dengan cara proteksi katodik, coating, dan pengg
chemical inhibitor.Proteksi Katiodik Untuk mencegah terjadinya proses
korosi atau setidak-tidaknya untuk memperlambat proses korosi tersebut, maka
dipasanglah suatu anoda buatan di luar logam yang akan diproteksi. Daerah anoda
adalah suatu bagian logam yang kehilangan elektron. Ion positifnya meninggalkan
logam tersebut dan masuk ke dalam larutan yang ada sehingga logaml tersebut
berkarat. Terlihat disini karena perbedaan potensial maka arus elektron akan mengalir
dari anoda yang dipasang dan akan menahan melawan arus electron dari logam yang
didekatnya, sehingga logam tersebut berubah menjadi daerah katoda. Inilah yang
disebut Cathodic Protection. Dalam hal diatas elektron disuplai kepada logam
yang diproteksi oleh anoda buatan sehingga elektron yang hilang dari daerah
anoda tersebut selalu diganti, sehingga akan mengurangi proses korosi dari
logam yang diproteksi. Anoda buatan tersebut ditanam dalam suatu elektrolit
yang sama (dalam hal ini tanah lembab) dengan logam (dalam hal ini pipa) yang
akan diprotekasi dan antara dan pipa dihubungkan dengan kabel yang sesuai agar
proses listrik diantara anoda dan pipa tersebut dapat mengalir terus menerus.Coating
Cara ini sering dilakukan dengan melapisi logam (coating) dengan suatu bahan
agar logam tersebut terhindar dari korosi.
Pemakaian Bahan-Bahan Kimia (Chemical
Inhibitor)
Untuk memperlambat reaksi korosi digunakan
bahan kimia yang disebut inhibitor corrosion yang bekerja dengan cara membentuk
lapisan pelindung pada permukaan metal. Lapisan molekul pertama yang tebentuk
mempunyai ikatan yang sangat kuat yang disebut chemis option. Corrosion
inhibitor umumnya berbentuk fluid atau cairan yang diinjeksikan pada production
line. Karena inhibitor tersebut merupakan masalah yang penting dalam menangani
kororsi maka perlu dilakukan pemilihan inhibitor yang sesuai dengan kondisinya.
Material corrosion inhibitor terbagi 2, yaitu :
1. Organik Inhibitor
Inhibitor yang diperoleh dari hewan dan
tumbuhan yang mengandung unsure karbon dalam senyawanya. Material dasar dari
organik inhibitor antara lain:
Turunan asam lemak alifatik, yaitu:
monoamine, diamine, amida, asetat, oleat, senyawa-senyawa amfoter. Imdazolines
dan derivativnya
2. Inorganik Inhibitor
Inhibitor yang diperoleh dari
mineral-mineral yang tidak mengandung unsur karbon dalam senyawanya. Material
dasar dari inorganik inhibitor antara lain kromat, nitrit, silikat, dan pospat.