BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang Kebutuhan akan gas bumi di Indonesia adalah sangat penting mengingat hasil pengolahan gas bumi digunakan untuk kebutuhan rumah tangga, industri maupun transportasi. Namun demikian, pemenuhan akan tingginya permintaan pasokan gas belum dapat terpenuhi dengan baik. Berdasarkan data yang diambil dari Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral melalui Peta Neraca Gas Indonesia 2007-2015, terdapat permintaan yang melebihi angka produksi gas di region Sumatera, Jawa, dan Kalimantan bagian timur. Hal tersebut disebabkan antara lain oleh penurunan produksi gas bumi, peningkatan permintaan dalam negeri yang cukup signifikan, belum tersedianya infrastruktur gas bumi secara utuh dan terpadu, dan adanya kesenjangan antara daya beli pasar dengan harga gas bumi. Salah satu upaya untuk mengurangi masalah tersebut adalah melalui peningkatan pasokan gas bumi dalam negeri, seiring dengan peningkatan kehandalan sistem dari perusahaan pemasok gas tersebut. [1] Salah satu perusahaan pemasok gas di Indonesia adalah Pertamina EP (Eksplorasi dan Produksi) Gas Musi Timur Field Pendopo, Sumatera Selatan. Saat ini, perusahaan tersebut sedang dalam tahap pembelian dan pemasangan fasilitas kompresi gas sebagai upaya peningkatan kapasitas produksi gas dari 100 MMSCFD (Million Standard Cubic Feet per Day) ke 150 MMSCFD. Di dalam fasilitas tersebut terdapat separator, scrubber, kompresor, dan perangkat pendukung lainnya. Kompresor berfungsi untuk memampatkan gas sehingga tekanan gas akan meningkat. Scrubber berfungsi untuk memisahkan uap air (vapor) dan cairan (liquid) sebelum fluida memasuki kompresor tingkat pertama. Gas yang masuk ke dalam kompresor harus dalam kondisi kering. Oleh sebab itu dibutuhkan separator untuk proses pemisahan gas sebelum masuk ke kompresor. Separator yang
digunakan adalah Medium Pressure (MP) Separator, yang berfungsi untuk memisahkan gas dari cairan pada tekanan sedang. Seperti yang terlihat pada Gambar 1.1 tekanan gas umpan (feed) yang mengalir dari sumur sebesar 350 psig. Kemudian gas masuk ke MP Separator dan mengalami penurunan tekanan sebesar 10 psig sehingga tekanan gas kering keluar dari MP Separator adalah 340 psig. Gas kering dialirkan melalui pipa trunkline 36 inch sepanjang 9 km. Pada trunkline, gas mengalami penurunan tekanan sebesar 20 psig dan penurunan suhu sebesar 38,624 o F atau 3,68 o C. Penurunan suhu tersebut menyebabkan sebagian kecil gas kering mengalami pengembunan sehingga dibutuhkan MP Scrubber untuk menghilangkan cairan yang masih terdapat dalam kandungan gas. Gas masuk ke MP Scrubber dengan tekanan 320 psig dan mengalami penurunan tekanan sebesar 10 psig sehingga tekanan gas yang keluar dari MP Scrubber dan yang akan masuk ke kompresor adalah 310 psig. Rentang tekanan operasi kompresor adalah 310-780 psig sehingga tekanan gas yang masuk ke kompresor harus dijaga di atas 310 psig. Gas yang dialirkan ke dalam kompresor dimampatkan udara dan ditekan melalui serangkaian putaran bilah kompresor. Jika tekanan gas yang masuk kurang dari 310 psig, maka bilah kompresor yang berputar akan bekerja lebih keras. Untuk menjaga tekanan gas yang masuk ke kompresor, dipasang pengendali tekanan pada keluaran MP Separator. Jika tekanan dan laju aliran masssa gas umpan dari sumur berubah, maka pengendali pada keluaran MP Separator akan menjaga agar tekanan gas yang keluar tidak kurang dari 340 psig.
Gambar 1. 1. Sistem Kompresi Gas Pada MP Separator, campuran gas-cairan dipisahkan sehingga dihasilkan gas yang murni. Gas keluaran MP Separator yang masih mengandung cairan dalam jumlah di luar batas aman dapat merusak bilah kompresor. Kandungan campuran yang berwujud gas adalah metana, etana, propana, butana, pentana, nitrogen, dan CO2, sedangkan kandungan yang berwujud cairan adalah air, heksana, heptana, oktana, nonana, dan dekana. Kandungan cairan hasil pemisahan akan jatuh ke bagian bawah separator dan tertampung sampai batas ketinggian tertentu. Batas normal ketinggian cairan tersebut adalah 1,35 m sementara tinggi bejana separator adalah 3,75 m. Untuk kebutuhan pengendalian, batas perubahan ketinggian cairan yang diperbolehkan adalah sebesar 0,52 m atau 38,5 % dari batas normal. Perubahan ketinggian melebihi batas tersebut berada di luar kendali sistem pengendalian dan masuk ke ranah sistem keamanan. Jika ini terjadi, maka gas yang berasal dari sumur akan dibuang menuju ke Flare Header. Oleh karena itu, diperlukan pengendali ketinggian pada MP Separator agar ketinggian cairan terjaga tidak lebih dari 1,87 m dan tidak kurang dari 0,83 m.
I.2. Perumusan Masalah Berdasarkan penjelasan latar belakang, maka perumusan masalah adalah sebagai berikut : 1. Bagaimanakah caranya memodelkan fenomena fisis yang terjadi pada MP Separator sehingga terbentuk persamaan matematis yang menggambarkan proses? 2. Apakah sistem kendali fuzzy (pengendalian berdasarkan logika fuzzy) dapat digunakan untuk mengendalikan ketinggian cairan dan tekanan gas pada MP Separator? I.3. Tujuan Adapun tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Membuat pemodelan matematis untuk fenomena fisis pada MP Separator di Pertamina EP Gas Musi Timur Field Pendopo. 2. Merancang sistem kendali ketinggian air dan tekanan gas berbasis logika fuzzy pada MP Separator berdasarkan model yang telah diperoleh. I.4. Batasan Masalah 1. Plant yang digunakan masih berupa Detail Engineering Design (DED). 2. Sistem yang ditinjau adalah sistem MP Separator V-010 seperti pada Lampiran B Diagram Pemipaan dan Instrumentasi (P&ID), dengan aktuator Level Control Valve 0101 dan Pressure Control Valve 0101. 3. Parameter parameter yang digunakan diambil dari Diagram Aliran Proses (PFD) dan simulasi HYSYS seperti pada Lampiran B Parameterparameter tersebut dibuat oleh pihak yang berwenang dari Pusat Studi Ilmu Teknik (PSIT) Universitas Gadjah Mada.
4. Perubahan suhu pada MP Separator sangat kecil sehingga suhu diasumsikan konstan, yaitu 102,2 o F. Karena tidak ada perubahan suhu, maka tidak terjadi penguapan dan pengembunan di dalam separator sehingga fluida kerja campuran gas-cairan dapat terpisah sempurna. 5. Tidak ada kerugian panas yang terjadi ke lingkungan karena separator sudah bersifat isolated thermal dengan material ASME SA-516 Grade 70 Carbon Steel. I.5. Manfaat Manfaat dari penelitian ini adalah : 1. Mengetahui pengaruh pemberian beban (load) terhadap perubahan nilai ketinggian cairan dan tekanan gas pada MP Separator. 2. Mengetahui pengaruh perubahan nilai ketinggian cairan dan tekanan gas pada MP Separator terhadap sistem kompresi gas secara keseluruhan. 3. Mengetahui besar pengaruh logika fuzzy dalam sistem kendali ketinggian cairan dan tekanan gas. 4. Dapat menjadi masukan bagi pihak Pertamina untuk menentukan desain kendali ketinggian cairan dan tekanan gas. 5. Dapat menjadi wawasan tambahan bagi mahasiswa yang akan melakukan penelitian di bidang kendali khususnya kendali ketinggian dan tekanan dan menggunakan logika fuzzy sebagai pengendali.