PENGARUH TEMPERATUR DAN KONSENTRASI HCl TERHADAP KECEPATAN REAKSI ACIDIZING SCALE CaCO 3

Transkripsi

1 PENGARUH TEMPERATUR DAN KONSENTRASI HCl TERHADAP KECEPATAN REAKSI ACIDIZING SCALE CaCO 3 Asdineri, Alexandra,,Munas Martynis, Elmi Sundari Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Bung Hatta Jl. Gajah Mada No.19, Olo Nanggalo Padang ASDINER@chevron.com ; Alexandra.budiman@gmail.com ; Abstrak Pengasaman yang dilakukan guna menghancurkan scale (kerak) yang mengendap dalam peralatan downhole equipment (peralatan dalam sumu rminyak) akan mengakibatkan flow ability fluida yang mengalir dari reservoir ke wellbore (sumur bor) akan menurun, dan selanjutnya akan menurunkan produksi suatu sumur. Penelitian ini bertujuan mempelajari hubungan antara temperatur dan konsentrasi asam dengan kecepatan reaksi penghancuran kerak (scale) yang terdapat pada lapangan minyak Duri Steam Flood (DSF) dengan metoda pengambilan contoh (sampel) di sumur 3N-67A.Penelitian dilakukan dengan mengukur pengaruh temperatur (90 o F, 120 o F, 150 o Fdan 180 o F) dan konsentrasi asam klorida (10%, 15%, 20%, 25% dan 30%-b) terhadap kerak (Scale) CaCO 3. Hasil penelitian memperlihatkan bahwa pada konsentrasi HCl 30 %-b dan temperatur 180 o F kerak yang tertinggal paling minimal. Kata kunci: keasaman, kerak, kecepatan reaksi, Abstract Acidification was made to destroy the scale (crust) that settles in downhole equipment whatl flow ability flowing fluid from the reservoir to the wellbore decrease, and it will further reduce the production of a well. This research aims to study the relationship between temperature and acid concentration versus the reaction rate dissapear scale (CaCO 3 ). Research was done by measuring the effect of temperature (90, 120, 150 and 180 o F) and the concentration of hydrochloric acid (10%, 15%, 20%, 25% and 30% -wt) to the scale CaCO3. The results showed that the concentration of HCl 30% -wt and a temperature of 180 o F that remains CaCO 3 minimize. Keyword : Acidizing, scale, rate reaction Pendahuluan Dalam praktek eksplorasi minyak bumi, kadang kala akan timbul scale

2 (kerak) akibat jumlah mineral pembentuk kerak yang terkandung dalam fluida melebihi kelarutannya. Tendensi pembentukan scale (kerak) akan semakin tinggi pada sumur-sumur yang mempunyai temperatur yang relative tinggi. Pada kenyataannya, kadang kala suatu lapangan minyak itu harus diperlakukan dengan penambahan panas. Dalam hal ini sebagai contoh adalah lapangan minyak Duri yang kandungan minyaknya digolongkan ke dalam minyak berat (Heavy Oil), yang mana minyak ini mempunyai viskositas yang tinggi. Jadi diperlukan adanya penambahan panas ke dalam formasi agar terjadi penurunan viskositas yang akan menaikkan kemampuan alir minyak (flow ability). Tapi efek samping yang harus diterima dengan menaikkan temperatur formasi dan wellbore(sumurminyak) adalah tendensi terbentuknya kerak pada formasi dan juga perlengkapan-perlengkapan sumur bawah tanah (sub-surface equipment) yang berteknologi tinggi. Pembentukan scale pada formasi dan liner akan mengakibatkan terhalangnya laju alir minyak yang datang ke wellbore(sumurbor), yang pada akhirnya akan menurunkan laju produksi minyak pada sumur tersebut. Tentunya hal ini sangat tidak diinginkan, untuk itu scale tersebut harus dihancurkan dengan metode-metode tertentu seperti acidizing (pengasaman) yang dilakukan pada liner atau bahkan formasi/reservoir. Dalam pekerjaan acidizing (pengasaman) banyak faktor yang mempengaruhi keberhasilan pekerjaan tersebut, seperti temperatur, konsentrasi campuran asam, volume asam per kaki, karakteristik lapisan formasi yang akan diasami dan juga soaking time (lamanya waktu diam antara tahapan pengerjaan pengasaman) dan jenis acid solution yang digunakan. Untuk itu diperlukan penelaahan yang sangat hati-hati dan teliti dalam pengerjaan pengasaman ini mengingat faktor keberhasilannya dan juga biaya yang sangat tinggi yang akan terbuang jika pengerjaan pengasaman tersebut tidak berhasil. Pada akhirnya kegagalan ataupun keberhasilan pekerjaan pengasaman ini akan sangat berpengaruh terhadap lifting cost (biaya operasi) yang harus dikeluarkan (Penelitian Mario Putra, 2008). Metodologi Percobaan Penelitian ini dlakukan di Environmental & Technology Support Laboratory dengan menggunakan data dari Drilling dan Well work Bahan dan Alat Bahan CaCO, HCl, Solvent (cairanpelarut), Larutan phenol phatelin, NaOH

3 PeralatanPenelitian Water bath, gelas piala, Neraca, Stopwatch, buret Prosedur Kerja Pengujian % acid (acid strength): a. Ukur berat jenis larutan asam yang telah dibuat dengan menggunakan piknometer b. Masukkan air murni 50 cc ke dalam botol titrasi c. Masukkan 1 cc larutan asam yang telah dibuat ke dalam botol titrasi d. Tambahkan larutan indikator phenol phatelin ke dalam botol titrasi e. Titrasi larutan tersebut dengan menggunakan larutan NaOH f. Hitung % acid (acid strength) dengan rumus : Vol % Acid = NaOH x Normalitas Vol x ρ sample NaOH x 0,001 x BM laru tan asam Proses Pengasaman dengan HCl a. Timbang sampel scale(kerak) dan cuci dengan menggunakan solvent solution selama 15 menit dan bersihkan/larutkan minyak yang menempel pada permukaan sampel scaletersebut. b. Keringkan sampeldidalam ovendengan temperatur 150 o C dan kemudian timbang kembali setelah dikeringkan didalam desicator/oven untuk mengetahui berapa banyak minyak, asphalt dan parafin yang larut didalam solvent. acid c. Persiapkan larutan acid(asam) HClsesuai dengan konsentrasi yang diinginkan (10%, 15%, 20%, 25% dan 30%). d. Masukkan 50 cc HClyang telah dipersiapkan ke dalam Beaker Glass (gelaspiala). e. Timbang sampel yang sudah dicuci sebanyak 50 gram, kemudian masukkan dalam beaker glass (gelaspiala) yang sudah terisi oleh larutan acid(asam) HCl. f. Masukkan gelaspiala kedalam water bath dan atur temperatur water bath sesuai dengan temperatur reaksi yang dinginkan (90 o F, 120 o F, 150 o Fdan 180 o F). g. Ambil sampel sebanyak 1 ml setiap 5 menit dan ukur konsentrasi HCl yang tertinggal didalam reaktor dengan melakukan titrasi NaOH. Hasil dan Pembahasan Pengaruhtemperature terhadap kecepatan reaksi acidizing Bertambahnya konsentrasi HCl dan temperatur,cenderung meningkatkan laju reaksi penghancuran scale. Hal ini sesuai dengan rumus laju reaksi yaitu : r HCl = k 0 A -e R/T C HCl

4 Pengaruh konsentrasi HCl terhadap kecepatan reaksi dan solubility scale pada pekerjaan acidizing Konsentrasi merupakan hal yang sangat krusial pada pekerjaan acidizing. Hal ini karena biasanya peralatan bawah tanah (subsurface equipment) suatu sumur terbuat dari Gambar 1.Pengaruh temperatur terhadap kecepatan reaksi acidizing logam, tentu kuatnya suatu asam akan mempengaruhi kerusakannya. Pada penelitian ini didapat, semakin tinggi konsentrasi asam, maka kecepatan reaksi akan semakin cepat dan sebagai contoh pada konsentrasi 30%, hanya memerlukanwaktu 30 menit dan kecepatanreaksi 0 detik, bila dibandingkan dengan konsentrasi yang lain seperti 10%, 15%, 20% dan 25% dengan Gambar 2. Grafik waktu terhadap kecepatan reaksi dengan konsentrasi HCl 15% pada berbagai temperatur waktu yang sama. Hal ini terlihatpada gambar 4. di bawah ini. Pengaruh konsentrasi terhadap kecepatan reaksi 0.12 Kec. reaksi [mol/l/det] % 15% 20% 25% 30% Waktu [menit] Gambar 4. Hubungan waktu terhadap kecepatan reaksi pada berbagai konsentrasi Gambar 1. Grafik waktu terhadap scale tersisa Dengan dinaikkannya temperature, kecepatan reaksi semakin bertambah, solubility scale yang akan di hancurkanpun akan semakin baik karena kecepatan reaksi berbanding terbalik dengan waktu. Hal inidapatterlihatpadagambar 2 di atas.

5 Time VS Scale Remain 1. Semakin tinggi temperatur reaksi, Scale Remain [gram] % 15% 20% 25% 30% Time maka kecepatan reaksi acidizing akan semakin cepat. 2. Semakin tinggi konsentrasi asamhcl, maka semakin cepat pula kecepatan reaksi acidizing. 3. Konsentrasi asam HCl yang lebih tinggi mempunyai kemampuan Gambar.2. Hubungan waktu terhadap scale tersisa pada berbagai konsentrasi Semakin tinggi konsentrasiasamhcl, maka semakin baik pula kemampuannya untuk menghancurkan scale.hal ini terlihat pada gambar 5. Hal lain yang perlu dipertimbangkan dalam hal menentukan konsentrasi asam HCl dalam pekerjaan acidizing adalah kemampuan peralatan bawah tanah (sub surface equipment) sumur dan peralatan pengolahan fluida sumur untuk menahan asam HCl. Karena jika konsentrasi asam terlalu rendah atau terlalu tinggi dapatmenyebabkan kerusakan padaperalatanperalatan sumur dan peralatan-peralatan pengolah fluida sumur. Batasan ph dari konsentrasi asam HCl pada sumur agar tidak cepat merusak peralatan-peralatan sumur berkisar > 6 - < 8 (sumber, PT Clariant). Kesimpulan Berdasarkanhasilpercobaandanperhitu nganmakadapatdiambilbeberapakesimpula nyaitusebagaiberikut: mengahancurkan kerak (scale) yang lebihb aik. Solubility scale akan lebih baik jika direaksikan dengan asam HCl dengan konsentrasi yang lebih tinggi. 4. Solubility scale akan lebih baik jika direaksikan pada temperatur yang lebih tinggi. 5. Konsentrasi keasaman pada sumur minyak berkisar antara 6 s/d 8, dan jika kurang dari 6 atau lebih dari 8 maka akan lebih mudah terbentuk kerak (scale) yang akan mempercepat kerusakan pada peralatan dan akan menambah biaya perawatan serta dapat mengurangi produksi. 6. Frekuensi atau schedule untuk acidizing pada sumur 3N-67A estimasinya dilaksanakan setiap 6 bulan sekali. DaftarPustaka, Ali, Syed A., 1999, Sandstone Acidizing, Chevron ChevronPetroleum Technology Company., San Ramon. Hill, Alfred D., DR., 1991, Well Stimulation, Acidizing and Fracturing

6 Volume I, The university of Texas in Austin. Hill, Alfred D., DR., 1991, Well Stimulation, Acidizing and Fracturing Volume II, The university of Texas in Austin. Hill, Alfred D., DR., 1991, Well Stimulation, Acidizing and Fracturing Volume II, The university of Texas in Austin. Patton C. C., 1995, Applied Water Technology, 2 nd edition, Campbell Petroleum Series, Oklahoma. Tiratsoo J. N. H., 1992, Pipeline Pigging nd Technology, 2 edition, Gulft Publishing Company, Houston. Warta Caltex, 1999, Pengelolaansumur nd lama untukmeningkatkanproduksi, 2 edition, PT Caltex Pacific Indonesia, Rumbai-Pekanbaru. Jone L. W., 1988, Corrossion and Water Technology for Petroleum Procedures, OGCI Publication, Tulsa-Oklahoma. Levenspiel, O., 1972, Chemical Reaction Engineering, 2 nd edition, Jhon Wiley & Sons, Inc., New York. Ott, W. K.,1989, Acidizing and Other Chemical Treatment, IHRDC, Publishers, Boston, USA.