Air Formasi adalah

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 SO_4, 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.

Share this