ANALISA DAN PERKIRAAN KEBUTUHAN DAYA MENGGUNAKAN KOMBINASI PENDEKATAN JUMLAH FLUIDA DAN PENAMBAHAN FASILITAS PADA HEAVY OIL OPERATION UNIT

Transkripsi

1 Makalah Seminar Kerja Praktek ANALISA DAN PERKIRAAN KEBUTUHAN DAYA MENGGUNAKAN KOMBINASI PENDEKATAN JUMLAH FLUIDA DAN PENAMBAHAN FASILITAS PADA HEAVY OIL OPERATION UNIT Rismanto Arif Nugroho ( ) Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Jl. Prof. Soedharto, Tembalang, Semarang rismanto.arif@yahoo.com ABSTRAK Minyak adalah salah satu sumber energi yang belum tergantikan sampai saat ini. Bahkan di saat cadangan minyak di dalam bumi semakin menepis, ketergantungan terhadap sumber daya fosil ini justru meningkat. Untuk itu PT Chevron Pacific Indonesia sebagai perusahaan penyuplai minyak terbesar di Indonesia selalu berusaha untuk mengoptimalkan produksi minyak demi terjaganya ketahanan energi di Indonesia pada khusunya. Untuk itu dilakukan strategi kebijakan dengan melibatkan berbagai department sehingga terciptanya Energy Management yang handal, yaitu terciptanya koordinasi pengadaan, konversi, distribusi dan penggunaan energi yang proaktif, terorganisir dan sistematis. Dalam rangka perwujudan Energy Management yang ada, Heavy Oil Operation Unit sebagai unit produksi minyak mentah terbesar di Sumatera Operation perlu untuk mengkoordinasikan penggunaan energy dalam proses produksinya. Salah satunya adalah Energi listrik Bentuk Energi Management di bidang kelistrikan adalah dengan menganalisa dan memperkirakan kebutuhan daya ke depan sehingga akan terjadi keselarasan antara Power Demand dengan Power Supply. Salah satu pendekatan yang dapat dilakukan adalah dengan menghitung kebutuhan daya di setiap fasilitas pada Heavy Oil Operation Unit serta jumlah fluida sebagai beban motor listrik yang digunakan.pada makalah ini akan dipaparkan mengenai analisa kebutuhan listrik yang sudah ada serta melakukan metode pendekatan yang nantinya dapat dijadikan referensi untuk penentuan besar daya listrik yang disalurkan ke Heavy Oil Operation Unit untuk beberapa tahun ke depan. Kata Kunci : Energy Management, Heavy Oil Operation Unit, Analisa dan Perkiraan Kebutuhan Daya 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Kebutuhan sumber daya fosil berupa minyak semakin hari semakin meningkat. Di sisi lain cadangan minyak di perut bumi semakin menepis. Untuk itu PT Chevron Pacific Indonesia sebagai salah satu perusahaan pertambangan minyak terbesar di Indonesia terus mengupayakan agar produksi minyak ini tetap terjaga khusunya pada Heavy Oil Operation Unit yang merupakan penyumbang minyak berat terbesar di Sumatera Operation, PT Chevron Pacific Indonesia. Dengan demikian perlu dilakukan tindakantindakan strategis seperti pembukaan lahan baru sehingga produksi minyak tetap terjaga. Progamprogam tersebut tentu melibatkan banyak aspek salah satunya adalah mengenai pasokan listrik yang ada. Power Supply harus sesuai dengan Power Demand sehingga terciptalah Energy Management yang baik. Melihat pentingnya kebutuhan listrik dalam proses produksi maka perlu dilakukan analisa dan perkiraan kebutuhan daya ke depan dengan melihat faktor-faktor yang mempengaruhinya. Setidaknya ada dua faktor yang sangat mempengaruhi besar konsumsi daya pada Heavy Oil Operation Unit, yaitu banyaknya fluida yang diproduksi dan banyaknya fasilitas yang digunakan. Untuk itu dibuatlah sebuah analisa dan perkiraan kebutuhan daya berdasarkan pendekatan jumlah fluida dan penambahan fasilitas pada Heavy Oil Operation Unit, Sumatera Operation, PT Chevron Pacific Indonesia. 1.2 Tujuan Tujuan dari Kerja Praktek di PT Chevron Pacific Indonesia adalah : a. Mengetahui proses produksi minyak mentah pada Heavy Oil Operation Unit. b. Mengetahui besar kebutuhan daya listrik hingga Agustus 221 pada Heavy Oil Operation Unit. 1.3 Pembatasan Masalah Adapun batasan masalah dalam laporan ini yaitu sebagai berikut: a. Ruang lingkup pembahasan hanya meliputi Heavy Oil Operation Unit. b. Hanya menganalisa dan memperkirakan kebutuhan daya listrik ke depan tanpa menganalisa tindakan yang dilakukan setelah adanya ramalan kebutuhan daya. c. Perkiraan Daya listrik dilakukan dari Januari 29 sampai Agustus HEAVY OIL OPERATION UNIT 2.1 Proses Produksi Heavy Oil Heavy Oil Operation Unit merupakan keseluruhan system pada Heavy Oil mulai dari proses produksi hingga didapatkan minyak mentah yang disalurkan ke Dumai serta pengolahan air yang nantinya kembali di-inject kembali ke tanah dalam bentuk uap. Proses produksi diawali dengan pengaturan heat management dimana Heat Management adalah pengaturan jumlah panas

2 yang akan dialirkan ke dalam reservoir untuk mengoptimalisasi panas yang dibutuhkan oleh proses produksi. Berikut skema kerja pada Heavy Oil Operation Unit Gambar 2 Pumping Unit Gambar 1 Skema Heavy Oil Operation Unit Minyak mentah untuk pertama kali diangkat adalah sebagai fluida. Dimana minyak mentah bercampur dengan komponen fluida yang lain yaitu gas, air dan pasir. Kemudian gas akan dipisahkan dan terbentuklah liquid dengan komponen penyusun minyak mentah, air dan pasir. Liquid kembali akan diproses sehingga dapat dipisahkan antara minyak mentah, air dan pasir. Minyak mentah akan langsung dikirim ke Dumai sementara air akan diubah ke bentuk uap dan diinjek lagi ke tanah serta pasir akan dikumpulkan pada Plant bernama Sand Removal Plant. 2.2 Fasilitas pada Heavy Oil Operation Unit Dalam keseluruhan prosos Heavy Oil Operation Unit dibutuhkan fasilitas atau perangkat yang lebih kompleks dan terbagi ke dalam satuan kerja masingmasing. Setiap Plant memiliki fungsi khusus dimulai dengan sumur produksi sebagai proses pengangkatan fluida hingga Steam Station sebagai penghasil uap yang nantinya akan di-injectkan ke tanah Producer Unit Secara garis besar, minyak mentah yang mengandung air, gas dan pasir diangkat dari sumur produksi menggunakan pompa seperti pumping unit dan dibantu oleh injeksi uap yang bertujuan mengurangi viskositas minyak sehingga menjadi lebih encer dan mudah diangkat. Setelah diangkat minyak disalurkan melalui pipa produksi menuju Well Test Station untuk di tes atau langsung disalurkan ke stasiun pengumpul yang disebut dengan Central Gathering Station (CGS). Pumping unit merupakan elemen utama dalam unit producer dimana digunakan berbagai jenis pumping unit, seperti Sucker-Rod Pump (Pompa angguk) dan Submersible Pump. Pada Sucker-Rod Pump digunakan pula berbagai jenis motor berdasarkan tipe maupun kapasitas dayanya Well Test Station Well Test station merupakan station antara sumur produksi dengan CGS di mana pengetesan sumur produksi dilakukan. Tujuan dari pengetesan ini untuk mengevaluasi kuantitas fluida dan performance dari sumur secara berkelanjutan sejak sumur berproduksi. Selain itu, Well Test juga berfungsi untuk mengecek produksi individual tiap sumur, sehingga semua fasilitas lain seperti CVC, CGS, dll dapat mengetahui sebab saat terjadinya penurunan produksi. Ada 2 macam pengetesan sumur yang dilakukan di Duri, yaitu Manual Well Test dan Automatic Well Test Casing Vapor Collection (CVC) CVC merupakan suatu unit produksi yang umumnya terletak di test station yang berfungsi mengumpulkan fluida yang tersalurkan melalui casing line sumur produksi dengan jalur pipa sendiri. Di mana dalam CVC ini dilakukan proses pemisahan antara uap cairan gas dan pasir. Semua fluida yang terproduksi dari casing line dialirkan ke dalam Casing Vapor Collection separator untuk diproses Central Gathering Station (CGS) CGS adalah stasiun pengumpul fluida dari sumur produksi yang akan bergabung untuk dipisahkan minyak dan airnya. Fluida yang diproduksi dari sumur melalui pipa produksi dan pipa CVC akan bergabung menuju ke CGS (Central Gathering Station). Di CGS fluida tersebut akan di proses sebelum disalurkan ke Dumai untuk dijual. Proses-proses yang terjadi di CGS meliputi Pengolahan minyak (Oil Treatment Process/OTP). 1. Pengolahan Air (Water Treatment Process/WTP). 2. Slop Oil Plant dan Foul Fluid Production. 3. Condensate Treatment Facilities. 4. Sand Removal Facility (SRF).

3 Jan-9 Jun-9 Nov-9 Apr-1 Sep-1 Feb-11 Jul-11 Dec-11 May-12 Oct-12 Mar-13 Aug-13 Jan-14 Jun-14 Nov-14 Apr-15 Sep-15 Feb-16 Jul-16 Dec-16 May-17 Oct-17 Mar-18 Aug-18 Jan-19 Jun-19 Nov-19 Apr-2 Sep-2 Feb-21 Jul-21 Barrel Jan-9 Apr-9 Jul-9 Oct-9 Jan-1 Apr-1 Jul-1 Oct-1 Jan-11 Apr-11 Jul-11 Oct-11 Jan-12 Apr-12 Jul-12 Oct-12 Jan-13 Apr-13 Jul-13 Power (KW) Steam Station Metode peningkatan produksi minyak yang dilakukan di lapangan Duri menggunakan penginjeksian uap (steam flooding). Steam flooding adalah suatu metode untuk mengurangi viskositas minyak berat. Panas dari injeksi uap mengurangi viskositas minyak saat uap mendorong minyak dari sumur injektor ke sumur produksi. Steam flooding adalah suatu metode peningkatan perolehan (tertiary recovery). Untuk memenuhi kebutuhan akan uap panas (steam) ini, diperlukan suatu sistem pembangkit uap (steam generator). Steam generator menghasilkan uap panas yang dibutuhkan untuk proses produksi. Uap panas yang dihasilkan akan diinjeksikan ke dalam sumur injeksi (well injector). 2.3 Produksi Fluida Produksi fluida sangat dipengaruhi oleh ketersediaan minyak pada recervoir. Kecenderungannya pun semakin hari minyak pada recervoir akan semakin menipis. Jumlah fluida tidak selamanya berbanding lurus dengan jumlah produksi minyak yang didapatkan. Terkadang kandungan air pada fluida sangatlah besar. Sehingga ketika diproses lebih lanjut hasil minyak yang didapatkan tidak begitu signifikan. Berikut prediksi cadangan minyak berupa fluida pada Heavy Oil Operation Unit hingga Agustus ,6, 1,4, 1,2, 1,, 8, 6, 4, 2, Jumlah Fluida Bulan Gambar 3 Produksi Fluida (Januari 29-Agustus 221) 3. ANALISA DAN PERKIRAAN KEBUTUHAN DAYA PADA HEAVY OIL OPERATION UNIT 3.1 Penggunaan Daya saat ini Berdasarkan data penggunaan daya aktual di Heavy Oil pada periode bulan Januari 29 - Agustus 213, didapatkan nilainya rata-rata konsumsi daya per bulannya sangat fluktuatif. Hal ini terjadi karena konsumsi daya pada bagian produksi di Duri Field maupun Kulin juga naik turun. Adapun penyebab naik turunnya kebutuhan daya ini antara lain karena adanya sumur yang dimatikan karena sudah tidak memproduksi lagi, ataupun penambahan fasilitas tiap tahunnya sebagai pelaksanaan dari Well Program di Operating Engineering. Berdasarkan data produksi di Duri Field dan Kulin, dapat disajikan grafik konsumsi daya di Heavy Oil pada setiap bulannya, yakni: 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, POWER CONSUMPTION ACTUAL (KW) in Jan 29-Aug 213 Month Gambar 4 Grafik Kebutuhan Daya Aktual (KW) periode Januari 29 Agustus Metode Forecast Pada forecast berdasarkan Fluid dan Facilities ini, perkiraan kebutuhan daya diperoleh dengan memperhitungkan aspek fluida dan fasilitas, dimana hal ini menjadi suatu faktor yang digunakan sebagai basis dalam metode forecast ini. Berikut tahapan dari proses forecast ini : a. Menentukan besarnya fluida yang diangkat di tiap well. Pada metode forecast ini, kita menghitung beban rata-rata yang ditanggung tiap well. Nilai tersebut diperoleh dari membagi jumlah fluida dengan jumlah well yang ada pada bulan tersebut. Contoh: Pada bulan Januari 29, Fluida = ,86 Barrel Jumlah Sumur = Maka didapat nilai fluida yang ditanggung tiap well adalah F/W = Fluid / Well = ,86 / = 327,35 Barrel b. Menentukan klasifikasi arus per motor. Arus motor didapat dari perhitungan berdasarkan rumus orde dua yang diperoleh dari pendekatan hasil pengukuran lapangan

4 Current Draw (A) Current Draw (A) pada 1 sumur yang diukur secara acak di area 4, Duri Field. Berikut ini adalah data pengukuran lapangan: Untuk motor 3 HP: Tabel 4.9 Hasil Pengukuran Lapangan untuk Motor 3 HP Fluid Current Draw (A) No. Location (Barrel) P-76B P-75A P-44B P-72A N-73D P-36A Dari tabel diatas, dapat dibuat grafik dan dapat dilakukan pendekatan untuk menentukan persamaan arus yang digunakan sebagai dasar klasifikasi, yakni: y = -1E-6x x Fluid (barrel) Gambar 5 Grafik Pengukuran Motor 3 HP Dari grafik tersebut, terlihat nilainya sangat tidak linier. Sehingga sulit untuk dilihat bagaimana hubungan antara fluida dan arus tarikan motor. Oleh karena itu dilakukan pendekatan secara polynomial, sehingga dihasilkan garis yang lurus naik dengan persamaannya yaitu: y =, 1x 2 +, 87x + 18, 48 Dimana x adalah nilai fluid/well. Maka, bila kita masukkan nilai fluid/well pada bulan Januari 29 (x = 327,35 barrel) diperoleh hasil sebagai berikut: y =,1x 2 +,87x + 18,48 =,1(327,35) 2 +,87(327,35) + 18,48 = 19,82 Ampere Untuk motor 2 HP: Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Lapangan untuk Motor 2 HP No. Location Fluid (Barrel) 1 4P-76A P-76C Current Draw (A) Dari tabel diatas, dapat dibuat grafik dan dapat dilakukan pendekatan untuk menentukan persamaan arus yang digunakan sebagai dasar klasifikasi, yakni: y =.9x Fluid (Barrel) Gambar 6 Grafik Pengukuran Motor 2 HP Dari grafik tersebut, terlihat nilainya linier. Dari data tersebut kita bisa menarik rumus persamaan untuk menentukan arus pada motor 2 HP, yakni: y =, 99x + 11, 189 Dimana x adalah nilai fluid/well. Maka, bila kita masukkan nilai fluid/well pada bulan Januari 29 (x = 327,35 barrel) diperoleh hasil sebagai berikut: y =,99x + 11,189 =,99(327,35)+ 11,189 = 14,13 Ampere c. Menghitung penggunaan daya di tiap well dan konsumsi daya total pada producer. Setelah didapat nilai arus, kita bisa menghitung daya di tiap motor pada sumur produksi, dengan asumsi bahwa 5% sumur produksi menggunakan motor 2 HP dan 5% menggunakan motor 3 HP. Asumsi tersebut dapat dijabarkan dalam perhitungan sebagai berikut:

5 Jan-9 Aug-9 Mar-1 Okt-1 Mei-11 Des-11 Jul-12 Feb-13 Sep-13 Apr-14 Nov-14 Jun-15 Jan-16 Aug-16 Mar-17 Oct-17 May-18 Dec-18 Jul-19 Feb-2 Sep-2 Apr-21 POWER (KW) P usage = (, V. I 2 HP. cos ɸ. eff) + (, V. I 3 HP. cos ɸ. eff) Dimana, P usage = Daya per well V = Tegangan input (V) I 2HP = Arus 2 HP (A) I 3HP = Arus 3 HP (A) cos ɸ = Faktor daya eff = Efisiensi Contoh perhitungan: Pada bulan Januari 29, P usage = (,5. 3. V. I 2HP. cos ɸ. eff) + (,5. 3. V. I 3HP. cos ɸ. eff) = (, ,13.,89.,85) + (, ,82.,89.,85) = 1.231,31 W = 1,23 KW Maka untuk daya total producer pada bulan Januari didapat dengan mengalikan nilai P usage dengan jumlah sumur pada bulan tersebut, yakni: P producer = P usage. Well Count = 1, = KW d. Menghitung Total Power Consumption. Nilai Total Power Consumption diperoleh dengan menjumlahkan semua daya pada fasilitas yang menggunakan listrik, seperti Producer, AWT- MWT, CVC, CGS, dan Steam Station. Berdasarkan data bulan Januari 29, maka diperoleh nilai Total Power Consumption adalah sebagai berikut: P total = P Producer + P AWT-MWT + P CVC + P CGS + P Steam Station = , , , ,74 = ,41 KW e. Menentukan faktor pengali. Nilai faktor pengali digunakan untuk mendapatkan nilai daya forecast. Faktor pengali diperoleh dari perbandingan antara daya aktual dengan Total Power Consumption, atau dapat diekspresikan dengan rumus: faktor pengali = P actual P total Sebagai contoh, pada bulan Januari 29: faktor pengali = P actual / P total = ,89 / ,41 =,6 Dengan cara yang sama hingga bulan Agustus 213, maka kita bisa mendapatkan faktor pengali rata-rata dari bulan Januari 29 hingga bulan Agustus 213 adalah,54. Faktor inilah yang digunakan untuk mendapatkan nilai daya forecast berdasarkan fluida dan fasilitas. f. Menghitung nilai daya forecast. Faktor pengali yang sudah didapat digunakan untuk menghitung daya forecast berdasarkan faktor fluida dan fasilitas, dan dapat diekspresikan dengan rumus sebagai berikut: P forecast = faktor pengali rata rata. P total Contoh perhitungan pada bulan Januari 29: P forecast = faktor pengali rata-rata. P total =, ,41 = ,54 KW 3.3 Hasil Forecast Dari pendekatan yang dilakukan, didapatkan ramalan kebutuhan daya pada Heavy Oil Operation Unit sebagai berikut : 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, POWER CONSUMPTION FORECAST BASED ON FLUID AND FACILITIES HEAVY OIL OPERATION UNIT (JAN 29 - AUG 221) MONTH Gambar 7 Forecast kebutuhan daya Heavy Oil Operation Unit (Jan 9-Aug 21) Grafik di atas menunjukkan kecenderungan peningkatan kebutuhan daya dari Januari 29 hingga Maret 217 dan akan cenderung stabil hingga Agustus 221. Meskipun fasilitas terus ditambah, namun fluida yang diangkat pada unit producer semakin sedikit. Sehingga bila kedua factor digabungkan maka akan mendapatkan nilai konsumsi daya yang relative stabil. Penurunan nilai pada tengah tahun 217 dan tengah tahun 218 adalah imbas dari proyek konsolidasi dimana dilakukan pengurangan jumlah fasilitas yang berakibat turunnya konsumsi daya pada Heavy Oil Operation Unit. Berdasarkan jumlah konsumsi daya dari Januari 29 hingga saat ini (Agustus 213) dapat dibandingkan antara forecast dengan power actual yang ada sesuai grafik berikut :

6 Jan-9 Aug- Mar- Okt-1 Mei- Des- Jul-12 Feb-13 Sep-13 Apr-14 Nov- Jun-15 Jan-16 Aug- Mar- Oct-17 May- Dec- Jul-19 Feb-2 Sep-2 Apr-21 POWER (KW) 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, POWER CONSUMPTION FORECAST BASED ON FLUID AND FACILITIES HEAVY OIL OPERATION UNIT (JAN 29 - AUG 221) MONTH Gambar 7 Perbandingan Forecast dengan power actual Power actual sulit dipakai sebagai acuan karena nilainya yang cenderung fluktutif. Namun, jika dilihat sebagai sebuah trendline maka kecenderungan power actual adalah naik. Hal ini juga terlihat pada power forecast dimana kebutuhan daya akan naik dari tiap tahunnya. VI.PENUTUP 4.1 Kesimpulan 1. Manajemen energi adalah proses perencanaan serta operasi dari unit produksi yang mengkonsumsi energi dengan tujuan untuk konservasi sumber daya perlindungan iklim dan penghematan biaya produksi. 2. Heavy Oil Operation Unit merupakan keseluruhan system pada Heavy Oil mulai dari proses produksi hingga didapatkan minyak mentah yang disalurkan ke Dumai serta pengolahan air yang nantinya kembali di-inject kembali ke tanah dalam bentuk uap. 3. Skema kerja dari Heavy Oil Operation Unit meliputi Producer Unit, AWT&MWT, CVC, CGS, SS. 4. Forecast kebutuhan daya pada Heavy Oil Operation PT. Chevron Pacific Indonesia adalah salah satu bentuk manajemen energi dimana koordinasi energi listrik dapat disinergikan antara Power Demand dengan Power Supply. 5. Forecast kebutuhan daya Heavy Oil Operation dapat dilakukan dengan menggabungkan antara pendekatan jumlah fluida dan juga penambahan fasilitas. 6. Berdasarkan hasil forecast, kebutuhan daya pada Heavy Oil Oeration Unit akan cenderung naik pada peride Januari 29 Agustus 221. DAFTAR PUSTAKA [1] Karrasik, J. Igor and Roy Carter Centrifugal Pumps, Selection, Operation, and Maintenance. New York : McGraw-Hill. [2] Mustaqim, Hanif Condition Monitoring Turbin Gas di Central Gas Turbin Power Generation & Trannsmission Duri. Duri : PT CPI [3] Ngawir, Wendy Critical Surface Facility Monitoring Test Station 6 Ne Di Pt. Chevron Pacific Indonesia. Duri : PT. CPI [4] Team O&TC-Human Resources. 24. Dasar-dasar Keselamatan & Operasi. Duri : PT. Caltex Pacific Indonesia. [5] Wildi, Theodore. 22. Electrical Machines, Drives, and Power Systes. Ohio : Prentice Hall. [6] [7] nsf/home/home.html BIODATA Rismanto Arif Nugroho Dilahirkan di Kabupaten Semarang, pada tanggal 11 Februari Riwayat pendidikan: SD Negeri Kleppu 4, SMP N 1 Ungaran, SMA N 1 Salatiga. Penulis melanjutkan studi di Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Semarang, Konsentrasi Ketenagaan dan sampai saat ini masih menempuh pendidikan Strata-1 (S-1). Mengetahui, Dosen Pembimbing Agung Nugroho, Ir. Mkom NIP. NIP