IATMI 006-TS-9 PROSIDING, Siosiu Nasional & Kongres IX Ikatan Ahli Teknik Perinyakan Indonesia (IATMI) 006 Hotel The Ritz Carlton Jakarta, 5-7 Noveber 006 APLIKASI NILAI EFISIENSI ALIRAN DAN METODE SEQUENTIAL PROBABILITY RATIO TEST UNTUK IDENTIFIKASI TERBENTUKNYA KONDENSAT PADA PIPA TRANSMISI GAS KONDENSAT STUDI KASUS LAPANGAN X Leksono Muchara, (Presenter), Kuntjoro A. Sidarto,3, Setoratno Siregar,, Daradi, Rizky Maulidy,3, Ayu Putri Wulandari, Nancy Rohani, Endra Siari, Alfin Priabudi 4 ) Research Consortiu OPPINET, Institut Teknologi Bandung ) Progra Studi Teknik Perinyakan, Institut Teknologi Bandung 3) Progra Studi Mateatika, Institut Teknologi Bandung 4) VICO Indonesia ABSTRAK Terbentuknya kondensat ada ia transisi gas ala daat dideteksi dari adanya erubahan ola distribusi tekanan seanjang ia terhada kondisi noral, atau dari efisiensi alirannya. Pada studi ini dikebangkan dua buah odel untuk engidentifikasi kondensat, yaitu nilai efisiensi aliran dan Sequential Probability Ratio Test (SPRT). Hasil validasi dengan data tekanan dan data igging di laangan enunjukkan bahwa etode SPRT daat digunakan untuk engidentifikasi terbentuknya kondensat ada ia transisi gas ala serta untuk enentukan waktu igging dengan hasil yang cuku euaskan. PENDAHULUAN Terjadinya kondensasi eruakan asalah yang sering uncul ada ia transisi gas kondensat. Kondensasi adalah terbentuknya fasa cair akibat erubahan tekanan dan teeratur oerasi ada ia transisi gas kondensat. Masalah kondensasi tersebut daat erugikan kegiatan oerasi industri gas ala karena akan enaikkan biaya oerasi ia, terutaa biaya igging, yaitu roses ebersihan ia dari kondensat. Adanya kondensasi ada ia transisi gas kondensat daat diidentifikasi dari erilaku ola distribusi tekanan seanjang ia atau dari nilai efisiensi alirannya. Penyiangan ola distribusi tekanan terhada kondisi noral eberikan erkiraan awal adanya kondensasi ada ia transisi gas kondensat. Pada studi ini dikebangkan dua buah odel untuk engidentifikasi kondensat, yaitu odel efisiensi aliran dan odel endekatan Sequential Probability Ratio Test (SPRT). Nilai efisiensi aliran eruakan suatu nilai yang enunjukkan keauan ia untuk engalirkan fluida. Pia dikatakan eunyai efisiensi aliran 00% aabila daat engalirkan fluida di dalanya secara seurna tana adanya kerugian-kerugian. Pada kenyatannya tidak ada ia yang eunyai efisiensi aliran 00% karena beberaa hal, salah satunya karena tidak ada ia yang halus seurna, sehingga ada kerugian aliran akibat gesekan antara fluida dengan dinding ia. Pada studi ini dielajari asalah efisiensi aliran ada ia transisi gas kondensat. Penurunan efisiensi aliran yang terjadi diidentifikasi akibat adanya kondensasi ada saat gas kondensat tersebut ditransortasikan elalui ia. Dengan engetahui efisiensi aliran, aka daat dierkirakan kaan igging harus dilakukan. Pada studi ini diasusikan kriteria igging dilakukan adalah aabila nilai efisiensi aliran ia kurang dari atau saa dengan 0,3 atau 30%. Pada odel yang kedua dikebangkan etode SPRT untuk identifikasi terbentuknya kondensat ada ia transisi gas kondensat. Metode SPRT eerlukan beberaa sael data dan bekerja dengan enguji hiotesis secara berurutan. Metode SPRT tidak eerlukan engujian terhada seluruh sael data. Aabila SPRT telah eneukan suatu keutusan, aka roses engujian akan dihentikan. Dengan deikian, roses engujian dengan etode SPRT akan ebutuhkan waktu yang lebih singkat dibandingkan dengan endekatan statistika yang lain. Alikasi etode SPRT ada asalah identifikasi kondensat ada ia transisi gas kondensat
dilakukan dengan cara enguji hiotesis enggunakan sael data erubahan tekanan relatif, yaitu erubahan beda tekanan antara inlet dan outlet terhada tekanan di inlet ia. Pada akalah ini dilakukan siulasi satu contoh kasus laangan enggunakan nilai efisiensi aliran dan etode SPRT. Siulasi ini eruakan ileentasi dari nilai efisiensi aliran dan etode SPRT untuk engidentifikasi terbentuknya kondensat ada ia transisi gas kondensat. PERSAMAAN ALIRAN GAS DALAM PIPA Untuk analisis efisiensi aliran ia berdasarkan data real-tie laangan, digunakan ersaaan aliran gas Panhandle B. Dengan engetahui data erubahan tekanan di inlet dan outlet setia saat, aka efisiensi aliran ia daat dihitung enggunakan ersaaan berikut ini: q E =.0 0.5 Tb 737 P b T z L g diana: Tb = 50 o R Pb = 4,73 sia L = 8,947745 iles D = 36 inches T = 560 o R z = 0,9 g = 0,9 0.49 D.53 () Data laangan dan nilai efisiensi aliran selengkanya daat dilihat ada Gabar.. Gabar.. Grafik efisiensi aliran ia Pada Gabar. terlihat bahwa, dengan enetakan kriteria waktu igging ada nilai efisiensi aliran 30% atau 0,3, aka daat dierkirakan kaan igging dilakukan. Terlihat ula bahwa nilai efiensi aliran encaai uncak ada kisaran 0,6-0,8 dan terjadi setelah igging dilakukan. DESAIN MODEL SPRT Ada beberaa teknik saling untuk enentukan ola distribusi tekanan seanjang ia transisi gas kondensat. Pada studi ini digunakan endekatan statistika yang eanfaatkan teknik Sequential Probability Ratio Test (SPRT). Metode SPRT ada awalnya dikebangkan oleh Abraha Wald [3]. Teknik SPRT daat diterakan untuk berbagai aca distribusi data, terasuk distribusi binoial dan distribusi noral. Sedangkan untuk araeteraraeter yang digunakan dala SPRT adalah sebagai berikut []: " : araeter yang diuji # 0 : nilai # dibawah kondisi H 0 # : nilai # dibawah kondisi H f(x #) : fungsi adat eluang untuk eubah acak x. A : Kriteria besar B : Kriteria kecil I : Peluang ebuat kesalahan tie I (tolak H 0 dibawah kodisi H 0 ) J : Peluang ebuat kesalahan tie II (tolak H 0 dibawah kodisi H ) serta: i j i j= = f( x ) i = 0, () diana adalah julah sael. Pada Grosh [], nilai A dan B diberikan oleh: A = dan B =. Prosedur engujian SPRT daat diaarkan sebagai berikut: a. Aati x, x, K, x, K dan hitung 0 untuk setia langkah engaatan. b. Jika 0 A, hentikan engujian dan teria H. c. Jika 0 B, hentikan engujian dan teria H 0. d. Lanjutkan engujian jika B < < A. 0 - -
SPRT Untuk Distribusi Noral Untuk data berdistribusi noral dengan ean tidak diketahui dan variansi diketahui, isalkan: H0 : µ = µ 0 H : µ = µ aka rasio eluang enjadi: diana: 0 ( x µ ) ( x µ ) ( ) K ( ) ( xµ 0) ( x µ 0) ( ) ( ) ex..ex = ex. K.ex (3) Q = ex ( i µ ) ( i µ 0) i= i= Q = x + x ( ) = µ µ ( µ µ ) 0 0 i i= Proses engujian akan terus berlangsung selaa Q B < ex < A x (4) (5) ln B < ( µ 0 µ ) ( µ 0 µ ) xi < ln A (6) i= Misal µ 0 > µ. Maka, engujian akan terus berlangsung selaa, diana: h + s < x < h + s (7) i i= µ 0 + µ ln A ln B s =, h =, h = µ 0 µ µ 0 µ Ketika ruas sebelah kiri ketaksaaan () tidak dienuhi, hentikan engujian dan tolak H 0. Misal µ 0 < µ. Maka engujian akan terus berlangsung selaa ketaksaaan () dienuhi, dengan seentara batas bawah dari ruas kiri ketaksaaan (). Daerah yang berada di sebelah kiri batas atas dinaakan daerah enolakan H 0, daerah yang berada di sebelah kanan batas bawah dinaakan daerah eneriaan H 0 dan daerah yang berada di antara garis batas atas dan bawah dinaakan daerah tana keutusan, yang berarti sejulah sael tabahan dierlukan untuk elanjutkan roses engujian. Untuk endaatkan keutusan enggunakan SPRT, hal yang harus dilakukan hanya elot sael data yang diuji dan encari tahu ada daerah ana sael data ini berada. Keudian, berdasarkan naa daerah tersebut, dengan udah keutusan daat dieroleh. STUDI KASUS DAN PEMBAHASAN Pada bab ini dibahas siulasi satu contoh kasus enggunakan data laangan salah satu ia transisi gas kondensat di Kaliantan Tiur []. Data yang digunakan adalah data erubahan tekanan relatif di inlet dan outlet ia setia 5 ja selaa eriode waktu 5 Oktober saai Deseber 005, dengan julah data sebanyak 93 buah. Studi ini eelajari tentang asalah identifikasi kondensat ada ia transisi gas kondensat, sebagai uaya untuk enentukan waktu igging yang otial. Pada kasus ini, erubahan tekanan relatif antara inlet dan outlet eruakan araeter yang akan dianalisa. Untuk keerluan analisa SPRT, data erubahan tekanan dibagi enjadi dua kategori, yaitu data belajar dan data validasi. Data belajar diabil dari data ada tanggal 5 Oktober saai Noeber 005. Data ini digunakan untuk engkonstruksi sto line SPRT. Sedangkan, data ada tanggal Noeber saai Deseber 005 digunakan sebagai data validasi, yaitu data yang akan dianalisa dengan SPRT. Melalui uji kenoralan data, diketahui bahwa data erubahan tekanan relatif berdistribusi noral. Hal ini engilikasikan bahwa data erubahan tekanan daat diolah secara langsung dengan etode SPRT untuk data berdistribusi noral, tana harus enoralisasikan data terlebih dahulu. Kenoralan data erubahan tekanan ia transisi gas kondensat tersebut diuji enggunakan noral -lot yang hasilnya dierlihatkan ada Gabar.. µ 0 + µ ln B ln A s =, h =, h =. µ µ 0 µ µ 0 Ketika ruas sebelah kanan ketaksaaan () tidak dienuhi, hentikan engujian dan teria H 0. Garis h + s dan dan garis h + s ada ketaksaaan () ebentuk SPRT sto line. Batas atas dikonstruksikan dari ruas kanan ketaksaaan () - 3 -
dan SPRT daat digunakan untuk eerkirakan waktu igging yang teat ada suatu ia transisi gas kondensat. Gabar.. Noral P-Plot untuk data erubahan tekanan relatif setia ja selaa eriode 5 Oktober - 3 Deseber 006 Hiotesis yang dibangun untuk asalah kondensat ada studi kasus ini adalah: H0 : µ = 0,0 H : µ = 0,06 H 0 eruakan hiotesis yang enggabarkan bahwa ia transisi gas ala berada di bawah kondisi noral (tidak terbentuk kondensat), sedangkan H eruakan hiotesis tandingan yang enggabarkan adanya kondensat ada ia transisi gas kondensat. Pada kasus ini nilai ean dari data erubahan tekanan relatif ketika terbentuk kondensat bernilai lebih besar dari ada nilai ean dari data erubahan tekanan relatif ada kondisi noral. Alikasi etode SPRT untuk kasus µ 0 < µ, dengan enggunakan = 0,05 dan = 0, 5 eberikan nilai untuk araeter-araeter SPRT sebagai berikut: A= 5; B = 0, 636; s = 0,056;. h = 0, 03538; h = 0, 0746 Pada taha berikutnya dilakukan engujian terhada data erubahan tekanan relatif untuk eriode Noeber - Deseber 005. Hasil dari engujian ini ditailkan ada Gabar. 3b (bawah). Hasil tersebut juga dibandingkan dengan nilai efisiensi alirannya yang disajikan ada Gabar. 3a (atas). Gabar. 3 enunjukkan bahwa igging kedua dilakukan terlalu ceat, karena data asih berada ada daerah eneriaan H 0. Hal ini juga bisa terlihat ada grafik efisiensi yang enunjukkan nilai efisiensi sebesar 38%. Sedangkan igging ketiga dan keeat dilakukan terlabat karena data sebelunya sudah berada di daerah enolakan H 0, dengan nilai efisiensi kurang dari 30%. Berdasarkan hasil siulasi ini terlihat bahwa etode analisa nilai efisiensi aliran SIMPULAN Dari hasil siulasi daat ditarik beberaa siulan sebagai berikut:. Metode analisa nilai efisiensi aliran dan SPRT daat digunakan untuk eodelan erilaku distribusi tekanan gas kondensat dala ia.. Metode analisa nilai efisiensi aliran dan SPRT daat digunakan untuk identifikasi kondensat ada ia transisi gas kondensat dengan cara engaati enyiangan ola distribusi tekanan seanjang ia terhada kondisi noral. Dengan deikian daat dierkirakan waktu igging yang teat. 3. Validasi dengan data tekanan, dan data igging di laangan enunjukkan bahwa hasil siulasi dengan enggunakan nilai efisiensi aliran dan etode SPRT yang dikebangkan dala enelitian ini eberikan hasil yang euaskan. 4. Metode ini daat dialikasikan di laangan secara real-tie untuk endeteksi adanya kondensasi ada ia transisi gas kondensat. DAFTAR PUSTAKA [] Grosh, D.L., A Prier of Reliability Theory, John Wiley & Sons, New York, 989. [] Ikoku, C.U., Natural Gas Production Engineering, John Wiley & Sons Inc., Toronto, 984. [] Sidarto, K.A., Identification of an Unusual Condition of Flowing Fluid in Pieline Using Statistical Modeling, RC-OPPINET 5 th Annual Reort, Bandung, Aril 006. [4] Wald, A., Sequential Analysis, John Wiley & Sons, New York, 959 (5 th rinting). - 4 -
Gabar. 3a. Grafik efisiensi aliran 3b. Grafik hasil siulasi SPRT - 5 -
No. P inlet P outlet +P/P inlet q total Ket. 840.0 746.33 0.56 398.5 86.96 734.66 0.6 398. 3 8.04 79.7 0.337 40. 4 830.97 739.9 0.09584 398.7 5 8.0 78.09 0.378 40. 6 88.95 73.7 0.69 407 7 83 74.38 0.306 403 8 84.95 75.84 0.64 49. 9 84.03 74.3 0.597 339. 0 88.95 77 0.4485 385.3 8.04 77 0.7776 397.9 86.05 7.69 0.58 405.7 3 837.03 733.64 0.359 40. 4 848.0 743.6 0.353 393.3 5 837.95 735.8 0.875 408.5 6 845.04 739.76 0.4588 406. 7 844.0 74.39 0.0408 4 8 844.0 74.66 0.7 406.8 9 84.04 749.83 0.0845 358.4 0 856.95 76.37 0.036 354.8 853.06 755.5 0.434 37. 85.03 758.58 0.09673 430.4 3 79.94 776.5 0.0947 35.5 Pigging 4 76.99 743.85 0.05088 353.3 5 784.96 76.67 0.08404 38.8 6 780.96 76.37 0.03795 387.6 7 765.05 748.8 0.03 338. 8 766.99 749.39 0.095 33.5 9 765.05 746.8 0.0466 345.8 30 74.0 7.8 0.05906 36.4 3 76.96 740. 0.08557 377.4 3 75 78.4 0.0360 389.9 33 776.04 745.89 0.038846 368. 34 788.05 750.7 0.047949 384.3 35 77.95 73.6 0.054066 377.9 36 79.03 743. 0.060567 40.9 37 799.04 747.64 0.06436 379. 38 788.05 737.4 0.064609 335.4 39 795.03 74.5 0.06738 337. 40 8.06 75.89 0.0773 375.5 4 84.95 75.87 0.077399 363.4 4 88.95 750.7 0.08387 369. 43 85.98 74.53 0.090005 373 44 800.98 7.8 0.098835 364.4 45 85.98 738.74 0.094653 375.9 46 757.04 746.04 0.04534 333.8 Pigging 47 779.0 765.44 0.0744 378.7 48 775.0 760.77 0.08369 379.8 49 783.0 766.7 0.059 373.6 50 780.96 76.64 0.0479 379.9 5 785.99 764.4 0.0745 365.7 5 794 768.94 0.03567 38.7 53 798.0 773.9 0.0303 378.9 54 80.0 773.9 0.035056 368. 55 803.04 77.3 0.039745 385.7 56 795.95 758.9 0.04734 386.4 57 83 77.3 0.05505 373 58 8.06 764.4 0.057504 37.8 59 803.96 753.33 0.06976 348.3 60 8.97 757.85 0.06665 383. 6 8.97 749.83 0.076533 388.4 6 784.05 740.64 0.055365 383.6 63 779.0 764.4 0.08735 378.4 Pigging 64 77.95 756.54 0.07 399.4 65 799.04 780.03 0.03795 39.4 66 788.05 767.04 0.0666 386.4 67 788.97 766.7 0.089 40. 68 794 769.08 0.03384 384.3 69 787.0 756. 0.03989 388.8 70 785.99 75.7 0.043598 363.4 7 779.0 740.35 0.049634 348 7 773.98 730.8 0.056456 37.3 73 798.0 75 0.05893 369 74 80.0 750. 0.064705 37 75 80.03 756. 0.06657 35.8 76 8.96 765.73 0.069539 37.6 77 8.96 76.79 0.07436 367.3 78 807.97 74.8 0.08885 357. 79 780.96 769.67 0.04455 376.9 Pigging 80 77.95 758.44 0.08773 349.7 8 784.05 765 0.0493 375. 8 779.0 763. 0.004 36.9 83 788.97 768. 0.063 367.3 84 780.96 756.68 0.0308 370. 85 780.96 754.79 0.033508 364.7 86 77 74.37 0.038434 390.7 87 764.0 79.99 0.04454 366.3 88 78.99 74.39 0.050638 44.5 89 788.05 746.04 0.05337 37.5 90 788.97 739.8 0.06306 355.5 9 787.0 73.45 0.07064 347.5 9 803.96 74.68 0.076 360.3 93 799.04 73.8 0.083678 350.6 Tabel.. Data tekanan dan laju alir gas er 5 ja. - -