BAB II INJEKSI UAP PADA EOR Enhanced Oil Recovery (EOR) adalah istilah dari kumpulan berbagai teknik yang digunakan untuk meningkatkan produksi minyak bumi dan saat ini banyak digunakan pada banyak reservoir yang terdapat di Indonesia. Target yang ingin dicapai dalam EOR adalah mengangkat minyak yang masih tertinggal dalam reservoir setelah proses produksi minyak secara alami selesai. Secara umum, proses dalam EOR adalah menginjeksikan suatu fluida ke dalam reservoir untuk meningkatkan energi dan membentuk suatu keadaan yang lebih mendukung perolehan produksi minyak. Selain meningkatkan energi, sifat fisis dari setiap fluida juga turut mendukung proses produksi minyak. Berdasarkan sifat fisis fluida yang digunakan untuk injeksi, proses EOR diklasifikasikan menjadi beberapa kategori, yaitu: proses kimia, proses tercampur, proses tak tercampur, proses panas, dan proses-proses lainnya. a) Proses Kimia (Chemical Process) Proses kima adalah metode-metode EOR menggunakan fluida kimia yang sacara efektif mendesak minyak karena sifat fasanya. Contoh dari proses kimia ini adalah injeksi surfaktan. b) Proses Tercampur (Miscible Process) Proses tercampur adalah metode-metode EOR yang bertujuan untuk mendesak minyak menggunakan fluida yang mampu tercampur dengan minyak. Proses pencampuran yang terjadi membentuk suatu kondisi yang mendukung peningkatan produksi minyak. Contohnya injeksi CO 2, injeksi gas inert, injeksi N 2. 5
c) Proses Tak Tercampur (Immiscible Process) Proses tak tercampur adalah metode-metode EOR yang bertujuan mendesak minyak dalam reservoir menggunakan fluida yang tidak dapat bercampur dengan minyak. Misalnya injeksi air dan injeksi gas. d) Proses Panas (Thermal Process) Proses panas adalah metode-metode EOR yang memiliki tujuan meningkatkan perolehan produksi minyak dengan menginjeksikan panas ke dalam reservoir sehingga dapat menurunkan viskositas (kekentalan) minyak atau fase minyak berubah menjadi fase uap. Dengan demikian minyak akan lebih mudah terangkat. Contoh dari proses panas ini adalah injeksi uap, injeksi air panas, dan In-situ Combustion. e) Proses-proses lainnya Proses ini adalah metode EOR yang sedang berkembang dan mulai digunakan di berbagai reservoir yang terdapat di Indonesia yaitu injeksi mikroba. Mikroba-mikroba yang diinjeksikan ke dalam reservoir mampu memproduksi asam, gas, pelarut (solvent), surfaktan, dan polimer. Semua hasil produksi dari penginjeksian mikroba tersebut diharapkan dapat meningkatkan perolehan minyak bumi. 2.1 Proses Panas Proses panas dalam metode EOR sudah banyak digunakan di reservoirreservoir di seluruh dunia. Saat ini di Indonesia, lapangan minyak di Duri, Riau adalah lapangan minyak yang menggunakan proses panas terbesar di dunia. Di lapangan ini proses panas yang digunakan adalah injeksi uap. Pemilihan injeksi uap untuk meningkatkan perolehan produksi minyak harus disesuaikan dengan kondisi reservoir dan minyak yang terkandung di dalamnya. Proses panas biasanya dilakukan di lapangan-lapangan minyak yang memiliki kekentalan 6
minyak yang sangat tinggi atau memiliki oil gravity yang rendah. Di sinilah peran panas yang dihasilkan, yaitu menurunkan viskositas minyak sehingga minyak lebih mudah terdesak atau terangkat. Pada dasarnya, proses panas dalam metode EOR terbagi menjadi tiga, yaitu: injeksi air panas (hot water flood), injeksi uap (steam injection), dan in-situ combustion. Injeksi uap lebih mudah untuk dikontrol dibandingkan dengan in-situ combustion. Selain itu, waktu respon dari injeksi uap lebih cepat jika dibandingkan dengan metode in-situ combustion. Tidak hanya itu, proses injeksi uap in tidak merusak minyak dan air yang terproduksi tidak bersifat korosif sehingga tidak begitu berbahaya terhadap lingkungan. Bila dibandingkan dengan injeksi air panas, jumlah minyak yang tertinggal di dalam reservoir lebih sedikit jika menggunakan injeksi uap. Ilustrasi perbedaan injeksi air panas dan injeksi uap dapat dilihat pada Gambar 1 Gambar-1 Perbedaan Proses Injeksi Air dengan Proses Injeksi Uap. Injeksi uap dibagi menjadi dua, yaitu: injeksi uap (steamflood) dan stimulasi uap (steam stimulation). Injeksi uap (steam flood) adalah metode EOR yang menginjeksikan uap ke dalam sebuah sumur minyak. Panas yang dihasilkan 7
berperan menurunkan viskositas dan mendesak minyak berproduksi di sumur lainnya atau sering disebut sumur produksi. Stimulasi uap berbeda dengan injeksi uap. Pada stimulasi uap ini proses terdiri dari menginjeksikan uap ke dalam reservoir dengan waktu injeksi tertentu, menutup reservoir dan membiarkan uap berproses selama membentuk daerah panas dan menurunkan viskositas minyak selama beberapa hari, lalu membuka kembali reservoir dan memulai masa produksi. Semua proses tersebut dilakukan pada sumur yang sama. Pada reservoir-reservoir umumnya dilakukan stimulasi uap terlebih dahulu setelah itu dilakukan injeksi uap. 2.2 Injeksi Uap (Steamflood) Injeksi Uap menggunakan dua sumur yang terpisah, satu untuk injeksi unap dan yang lain untuk produksi minyak. Uap diinjeksikan secara kontinu sampai prosesnya menjadi lebih ekonomis atau bisa dilakukan oleh proses lainnya. Uap yang diinjeksikan memanaskan wellbore dan akhirnya membentuk zona uap (steam zone) yang terus meningkat dengan injeksi yang kontinu. Uap menurunkan saturasi minyak di zona uap ke nilai terendah dan kemudian mendesak minyak keluar dari zona uap menuju daerah yang tidak terpanaskan (unheated zone) yang berada di depan zona uap. Disanalah minyak terakumulasi dan membentuk kantung minyak. Kondensasi air panas juga bergerak melewati steam front, memanasakan miyak dan menggantikan posisi akumulasi minyak. Minyak yang sudah diturunkan viskositasnya bergerak ke arah sumur produksi dan diproduksi oleh artificial lifting. 8
Panas yang hilang Zona Uap Minyak Komponen sulingan Kondensasi uap Gambar-2 Ilustrasi Proses Injeksi Uap di Reservoir. Jika minyak berada dalam gravitsi tinggi dan mudah menguap, pecahan dan residu minyak di zona uap berubah menjadi fase uap dan ditransportasikan menuju steam front oleh aliran uap disana. Uap hidrokarbon mengembun dan kemudian membentuk kantung sulingan hidrokarbon (distilled hydrocarbon bank). Penguapan, transportasi, dan kondensasi dari pecahan hidrokarbon adalah proses dinamis yan digantikan oleh pecahan hidrokarbon yang lebih ringan dan mempertahankan kantung sulingan tersebut. Kantung sulingan menggantikan insitu oil yang tidak berubah. Proses ini membantu perpindahan uap dari minyak jika minyak tersebut cukup ringan dan mudah menguap. Proses injeksi uap akan meningkatkan produksi minyak yang tidak dapat dilakukan oleh proses yang lain. Karena perpindahan panas dapat terjadi pada arah yang tegak lurus terhadap aliran fluida, panas dari uapnya akan mempengaruhi minyak yang tidak bersentuhan dengan uap tersebut. 9
Zona Uap Daerah Larutan Daerah Air Panas Daerah Minyak Injeksi Uap Produksi Penyulingan Kondensasi dan pencampuran Injeksi Uap Penyulingan Kondensasi dan pencampuran Produksi Gambar-3 Ilustrasi Perubahan Larutan Pada Injeksi Uap. Pada proses injeksi uap yang lebih lanjut, panas dihasilkan dengan minyak, air, dan bypassing steam. Produksi panas ini dapat didaur ulang, menjamin kelangsungan, ketinggian dan produksi minyak lebih efisien. Efisiensi produksi dengan menggunakan injeksi uap bisa mencapai 50-70 % OIP. Kesuksesan peningkatan produksi minyak pada injeksi uap disebabkan oleh besarnya pengaruh suhu pada minyak berat yang terkandung di dalam reservoir. Peningkatan suhu pada daerah panas yang terbentuk dalam reservoir mengakibatkan penurunan viskositas minyak secara tajam pula. Dalam injeksi uap, efek yang diperhatikan secara istimewa adalah energi panas yaitu bagaimana efek panas memepengaruhi reservoir dan kondisinya serta bagaimana pula efek perpindahan panas setelah masa injeksi uap selesai. 10
2.3 Perpindahan Panas Perpindahan panas didefinisikan sebagai perpindahan atau penyaluran energi karena adanya perbedaan temperatur. Proses perpindahan panas dapat terjadi secara rambatan atau konduksi, aliran atau konveksi, dan pancaran yang sering disebut radiasi. Pada proses konduksi, perpindahan panas terjadi karena terjadinya aktifitas molekuler. Konduksi pada umumnya dipandang sebagai transfer energi dari suatu partikel penyusun zat atau material yang berenergi rendah ke partikel yang berenergi lebih tinggi karena adanya interaksi diantara partikel tersebut. Pada proses konveksi, proses perpindahan panas terjadi karena adanya fluida yang bergerak yang berperan sebagai perantara karena adanya perubahan temperatur. Radiasi merupakan perpindahan panas dalam bentuk pancaran/emisi energi dari suatu sumber tertentu. Meskipun fokus utama sumber radiasi berasal dari permukaan solid tetapi emisi dapat juga terjadi dari zat cair dan gas. Energi panas dari sumber radiasi dipancarkan melalui gelombang elektromagnetik. Berbeda dengan konduksi dan konveksi, perpindahan panas melalui radiasi tidak memerlukan zat media tertentu. Gambar -4 Transfer Panas dan Panas yang Hilang pada Injeksi Uap. 11
Penginjeksian uap ke dalam reservoir berkaitan dengan fenomena perpindahan panas secara konduksi dan konveksi. Pada umumnya, para peneliti berpendapat bahwa perpindahan panas antara uap dan minyak terjadi secara konveksi sedangkan kehilangan panas terjadi secara konduksi. 12