Desain Separator

TEKNIK PRODUKSI NO : TP.07.01

JUDUL : FASILITAS PERMUKAAN SUB JUDUL : Desain Separator

Halaman : 1 / 40 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003

Manajemen Produksi Hulu

DESAIN SEPARATOR

1. TUJUAN

Memilih ukuran separator untuk memisahkan gas dan cairan.

2. METODE DAN PERSYARATAN

2. 1 METODE

Metode pemilihan dilakukan dengan perhitungan secara Trial and Error.

2.2 PERSYARATAN

Temperatur kerja di atas titik kabut minyak (cloudpoint) dan titik hidrasi gas. Partikel cairan terkecil yang dapat dipisahkan berdiameter 10 micron. Tidak terjadi foaming.

3. LANGKAH KERJA

1. Siapkan data penunjang, sebagai berikut :

Laju produksi gas, minyak dan air SG gas, minyak dan air Temperatur dan tekanan separator Faktor kompresibilitas separator dan kondisi standar Kadar air

2. Anggap suatu tinggi separator vertikal atau panjang separator horizontal L feet. Tabel 1 sampai

dengan 4 memperlihatkan harga L yang umum di pasaran.

3. Ubah laju produksi gas standar (Qg, SCF/hari) ke laju produksi gas pada kondisi separator (Vg,

cuft/detik) dengan menggunakan persamaan:

scscsep

sepsepscgg ZTP

ZTPQV

=86400

(1)

Bila Tsc = 520 oR atau 60 oF dan Psc = 14.7 psia maka :

scsep

sepsepgg ZP

ZTQ.V

= 710273 (2)

Harga Z dan Zsc dapat dicari dari Gambar 1, walaupun harga Z akan lebih teliti bila dicari dari

TEKNIK PRODUKSI NO : TP.07.01

JUDUL : FASILITAS PERMUKAAN SUB JUDUL : Desain Separator

Halaman : 2 / 40 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003

Manajemen Produksi Hulu

grafik Tekanan Reduced dan Temperatur Reduced (bila tersedia).

4. Ubah API minyak menjadi SG minyak pada kondisi standar, dengan persamaan :

API

SG oo += 5.1315.141

(3)

5. Koreksi SGo pada kondisi standar ke kondisi separator (SGosep), dengan Gambar 2.

6. Hitung SG campuran cairan (SG1s) dengan persamaan :

SG1S = Wc SGw + (1-WC) SGosep (4) 7. Hitung densitas cairan di separator (BD1, Ib/cuft), dengan persamaan :

BD1 = (SG1s)(62.4) (5)

8. Hitung densitas gas pada kondisi separator (BDg, Ib/cuft), dengan persamaan :

sep

sc

sep

sc

sc

sepgg Z

ZTT

PP

.SGBD = 07640 (6)

Bila kondisi standar 14.7 psia dan 60 F atau 520 R, maka :

sepsep

scsepgg ZT

ZPSG.BD

= 72 (7)

9. Hitung kecepatan maskimal gas (V, ft/detik) dengan menggunakan Hukum Stoke yang

dimodifikasi:

g

g

BDBDBD

KV= 1 (8)

K didapat dari Tabel 6, yang merupakan fungsi jenis, panjang dan diameter separator.

10. Hitung luas aliran gas (Ag, ft2) dengan persamaan :

VV

A gg = (9) 11. Hitung diameter-dalam separator berdasarkan kapasitas gas, (Dg, ft) dengan persamaan:

Separator vertikal :

=g

gA

D4

(10)

Separator horizontal single barrel :

TEKNIK PRODUKSI NO : TP.07.01

JUDUL : FASILITAS PERMUKAAN SUB JUDUL : Desain Separator

Halaman : 3 / 40 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003

Manajemen Produksi Hulu

=g

gA

D8

(11)

Separator horizontal double barrel :

=g

gA

D4

(12)

Untuk separator bola:

=g

gA

D4

2 (13)

12. Diameter luar (nominal) dapat dicari dengan menggunakan Gambar 3.

13. Tentukan waktu retensi (retention time) di dalam separator (t, menit):

Untuk aliran 2 fasa, berlaku : API > 35, t = l menit

API 35, t = - 0.058 API + 3.03 (14) Untuk aliran 3 fasa, berlaku :

API > = 50 t = 3 menit

40 < API 50 t = 3 - 4 menit 30 < API 40 t = 4 - 5 menit 20 < API 30 t = 5 - 7 menit Tinggi kolom air minimum 6 in.

Waktu retensi yang paling teliti ditentukan dari pengukuran langsung. 14. Hitung Reduced liquid capacity factor (C).

API 35, C = 1 API < 35, C = 0.029 API 0.015 (15)

15. Tentukan diameter separator berdasarkan volume cairan (D1, ft). Tinggi cairan di dalam separator

vertikal biasanya diambil 2 ft, dan dengan menggunakan faktor keamanan 2 ft untuk heading,

maka luas lingkar penampang separator (A1, ft2) adalah :

CtQA o

=2571

(16)

Diameter Separator vertikal berdasarkan volume cairan :

TEKNIK PRODUKSI NO : TP.07.01

JUDUL : FASILITAS PERMUKAAN SUB JUDUL : Desain Separator

Halaman : 4 / 40 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003

Manajemen Produksi Hulu

=1

14AD (17)

Separator horizontal single barrel :

31 4650 C.tQ

D o = (18)

Separator horizontal double barrel :

31 465021

C.tQ

D o = (19)

Separator bola :

2

51333

1D

tCDL.Q = (20)

atau

28570

104220 .o

CtQ.

D

= (21)

15. Tentukan Rm yaitu hasil bagi L (butir 2) terhadap D1 (butir 14) atau L (butir 2) terhadap Dg (butir

10) yang terkecil.

Bila 3 Rm 5 ukuran separator terdapat di pasaran. Bila Rm < 3, maka harga L di langkah 2 harus diperbesar, kemudian ulangi langkah. 8 sampai

dengan 15.

Bila Rm > 5, maka harga L di langkah 2 harus diperkecil, kemudian ulangi langkah 8 sampai dengan 15.

Langkah 15 ini tidak perlu dilakukan untuk perhitungan separator bulat.

TEKNIK PRODUKSI NO : TP.07.01

JUDUL : FASILITAS PERMUKAAN SUB JUDUL : Desain Separator

Halaman : 5 / 40 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003

Manajemen Produksi Hulu

4. DAFTAR BACAAN

1. Burcik, E.J., Properties of Petroleum Reservoir Fluids, Boston : IHRDC, 1979.

2. Campbell. J.M., Know Your Separator, The Oil and Gas Journal. 53, No. 45, hal. 107-111,

March 14, 1955.

3. Campbell, J.M., Gas Conditioning and Processing, Norman J.M., Campbell, 1968, pp. 83-99.

4. Craft, B.C., Holden, W.R., and E.D., Graves, Jr., Well Design Drilling and Production,

Englewood Cliffs: Prentice. Hall, Inc., 1962, pp. 453 - 481.

5. Curfew, J., Johnstone, J. & D, Tolson, Separation and Oil Treatment, Presented at POETS,

AOGC, Dallas, 1980.

6. Frick, T. C., editor, Petroleum Production Handbook, Vol.1, New York: McGraw Hill Book

Co., 1962, pp. 11-1-11-40.

7. GPSA Handbook 1984

8. Katz, D.L. editor, Handbook of natural Gas Engineering, New York: McGraw Hill Book Co.,

1959.

9. Ludwig, E.E., Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants, Vol 1,

Houston: Gulf Publishing Co., 1964.

10. Uren, L.C., Petroleum Production Engineering Exploitation, New York: McGraw Hill Book

Co., Inc., 1953.

11. Rubiandini, Rudi, TM-461 Peralatan Eksploitasi Migas, Penerbit ITB, 2000.

TEKNIK PRODUKSI NO : TP.07.01

JUDUL : FASILITAS PERMUKAAN SUB JUDUL : Desain Separator

Halaman : 6 / 40 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003

Manajemen Produksi Hulu

5. DAFTAR SIMBOL

Ag = luas separator berdasarkan gas, ft2

A1 = luas separator berdasarkan cairan, ft2

BDg = densitas gas, lb/cuft

BD1 = densitas cairan, Ib/cuft

C = Reduce Liquid Capacity Factor

D = Diameter, ft

Dg = Diameter separator berdasarkan gas, ft

D1 = Diameter separator berdasarkan cairan, ft

K = Konstanta berdasarkan disain dan operasi separator.

L = panjang atau tinggi separator

Psep = tekanan separator

Psc = tekanan standard, psia

Qg = laju aliran gas, SCF/hari

Qo = laju aliran minyak, bbl/hari

Q1 = laju aliran cairan : minyak dan air, bbl/hari

SGg = Specific Gravity gas

SGls = Specific Gravity cairan

SGo = Specific Gravity minyak

SGosep = Specific Gravity minyak di separator (Gb.2)

SGw = Specific Gravity air

t = waktu retensi, menit

Tsc = temperatur standard, R

Tsep = temperatur separator, R

TEKNIK PRODUKSI NO : TP.07.01

JUDUL : FASILITAS PERMUKAAN SUB JUDUL : Desain Separator

Halaman : 7 / 40 Revisi/Thn : 2/ Juli 2003

Manajemen Produksi Hulu

V = kecepatan maksimum gas, ft/detik

Vg = laju gas kondisi separator, SCF/hari

Wc = kadar air dalam cairan, fraksi

Zsep = compressibility factor separator (Gambar 1)

Zsc = compressibility factor pada kondisi standar (Gambar 1)

6. LAMPIRAN

6.1 LATAR BELAKANG

6.1.1 Teori

Pemisahan gas dan minyak di lapangan dilakukan dengan separator, yaitu tabung bertekanan dan

bertemperatur tertentu untuk memisahkan fasa gas dengan minyak (dan air untuk 3 fasa) secara

optimum.

6.1.2 Fungsi Utama dari Separator

a. Unit Pemisah utama antara cairan dengan gas.

b. Melanjutkan proses dengan memisahkan gas ikutan dari cairan.

c. Untuk mengontrol penghentian kemungkinan pelepasan gas dari cairan.

d. Memberikan waktu yang cukup pemisahan antara minyak dan air yang ikut

terproduksi.

6.1.3 Jenis - Jenis Separator

Tiga jenis separator, yaitu :

a. Separator vertikal.

b. Separator horizontal.

Single Barrel (satu tabung) Double Barrel (dua tabung)

c. Separator bola (spherical).

Selain itu ada jenis separator filter (Gambar 9) yang tidak dibicarakan di sini. Gambar 5, 6,

7, dan 8, memperlihatkan jenis-jenis separator yang umum di pasaran. Pertimbangan,

penggunaan dari setiap jenis separator dapat dilihat pada Tabel 7.

Jenis separator ini masing-masing dibagi berdasarkan fasa yang dipisahkan, yaitu :

TEKNIK PRODUKSI NO : TP.07.01

JUDUL : FASIL