Pengolahan
Minyak Bumi
Minyak mentah mengandung berbagai senyawa
hidrokarbon dengan berbagai sifat fisiknya. Untuk memperoleh materi-materi yang
berkualitas baik dan sesuai dengan kebutuhan, perlu dilakukan tahapan pengolahan
minyak mentah yang meliputi proses distilasi, cracking, reforming,
polimerisasi, treating, dan blending.
1. Distilasi
Distilasi atau
penyulingan merupakan cara pemisahan campuran senyawa berdasarkan pada
perbedaan titik didih komponen-komponen penyusun campuran tersebut. Minyak
mentah mengandung campuran senyawa hidrokarbon yang memiliki titik didih
bervariasi, mulai metana (CH4) yang memiliki titik didih paling rendah hingga
residu yang memiliki titik didih paling tinggi sehingga tidak teruapkan pada
pemanasan. Dengan distilasi ini, minyak mentah dipanaskan pada suhu 370°C,
kemudian uap yang dihasilkan dialirkan dan diembunkan (dikondensasikan) pada
suhu yang sesuai. Cara distilasi dengan menggunakan beberapa tingkat suhu
pendinginan atau pengembunan disebut distilasi bertingkat.
Proses penyulingan
berlangsung sebagai berikut. Mula-mula minyak mentah dipanaskan pada suhu 370°C
sehingga mendidih dan menguap. Fraksi minyak mentah yang tidak menguap menjadi
residu. Residu minyak bumi meliputi paraffin, lilin, dan aspal. Residu-residu
ini memiliki rantai karbon dengan jumlah atom C lebih dari 20 atom. Minyak
mentah yang menguap pada proses distilisasi ini naik ke bagian atas kolom dan
selanjutnya terkondensasi pada suhu yang berbeda-beda. Fraksi minyak bumi yang
tidak terkondensasi terus naik ke bagian atas kolom sehingga keluar sebagai gas
alam.
2. Cracking
Cracking adalah
penguraian (pemecahan)molekul-molekul senyawa hidrokarbon yang besar menjadi
molekul-molekul senyawa yang lebih kecil. Contoh cracking ini adalah pengubahan
minyak solar atau minyak tanah (kerosin) menjadi bensin.
Terdapat dua cara proses cracking.
-
Cara panas (thermal cracking) adalah
proses cracking dengan menggunakan suhu tinggi serta tekanan rendah.
-
Cara katalis (catalytic cracking) adalah
proses cracking dengan menggunakan bubuk katalis platina atau molybdenum
oksida.
Proses pemecahan ini menghasilkan bensin dalam
jumlah besar dan berkualitas lebih baik. Contohnya, pemecahan senyawa n-dekana
menjadi etena dan n-oktana.
3. Reforming
Reforming adalah
pengubahan bentuk molekul bensin yang bermutu kurang baik (rantai karbon lurus)
menjadi bensin yang bermutu lebih baik (rantai karbon bercabang). Kedua jenis
bensin ini memiliki rumus molekul sama, tetapi bentuk strukturnya berbeda
sehingga proses ini disebut juga isomerisasi. Reforming dilakukan dengan
menggunakan katalis dan pemanasan.
4. Polimerisasi
Polimerisasi adalah
proses penggabungan molekul-molekul kecil menjadi molekul besar. Misalnya,
penggabungan senyawa isobutene dengan senyawa isobutana yang menghasilkan
bensin berkualitas tinggi, yaitu isooktana.
5. Treating
Treating adalah proses
pemurnian minyak bumi dengan cara menghilangkan pengotor-pengotornya. Cara-cara
proses treating sebagai berikut.
a) Copper
sweetening dan doctor treating adalah proses penghilangan pengotor yang
menimbulkan bau tidak sedap.
b) Acid
treatment adalah proses penghilangan lumpur dan perbaikan warna.
c)
Desulfurizing (desulfurisasi) adalah proses penghilangan unsure
belerang.
6. Blending
Untuk memperoleh
kualitas bensin yang baik dilakukan blending (pencampuran), terdapat sekitar 22
bahan pencampur (zat aditif) yang dapat ditambahkan ke dalam proses
pengolahannya. Bahan- bahan pencampur tersebut, antara lain tetraethyllead
(TEL), MTBE, etanol, dan methanol. Penambahan zat aditif ini dapat menimgkatkan
bilangan oktan.
Sifat
mekanik pada batuan
Selain daripada
sifat-sifat fisik dari batuan terdapat sifat-sifat mekanik batuan yang
berpengaruh pula dalam penembusan batuan. Sifat-sifat mekanik tersebut meliputi
: strength batuan, drillabilitas batuan, hardness batuan, abrasivitas batuan,
tekanan batuan dan elastisitas batuan.
1. Strength Batuan
Arthur menyatakan bahwa
strength pada batuan merupakan faktor yang sangat penting untuk penentuan laju
pemboran. Strength pada batuan adalah kemampuan batuan untuk mengikat
komponen-komponennya bersama-sama. Jadi dengan kata lain apabila suatu batuan
diberikan tekanan yang lebih besar dari kekuatan batuan tersebut, maka
komponen-komponennya akan terpisah-pisah atau dapat dikatakan hancur. Lebih
lanjut lagi, criteria kehancuran batuan diakibatkan oleh adanya : Stress
(tegangan) dan Strain (regangan).
Tegangan dan regangan
ini terjadi apabila ada suatu gaya yang dikenakan pada batuan tersebut.
Goodman, menyatakan variasi beban yang diberikan pada suatu batuan
mengakibatkan kehancuran batuan. Terdapat empat jenis kerusakan batuan yang
umum, yaitu :
1.1. Flexure Failure
Flexure failure terjadi karena adanya beban pada
potongan batuan akibat gaya berat yang ditanggungnya, karena adanya ruang pori
formasi dibawahnya.
1.2. Shear Failure
Shear failure, kerusakan yang terjadi akibat geseran
pada suatu bidang perlapisan karena adanya suatu ruang pori pada formasi
dibawahnya.
1.3. Crushing dan Tensile Failure
Crushing dan tensile failure merupakan kerusakan
batuan yang terjadi akibat gerusan suatu benda atau tekanan sehingga membentuk
suatu bidang retakan.
1.4. Direct Tension Failure
Direct tension failure, kerusakan terjadi searah
dengan bidang geser dari suatu perlapisan.
2. Drillabilitas
Drillabilitas batuan
(rock drillability) merupakan ukuran kemudahan batuan untuk dibor, yang
dinyatakan dalam satuan besarnya volume batuan yang bisa dibor pada setiap unit
energi yang diberikan pada batuan tersebut. Drillabilitas batuan dapat
ditentukan melalui data pemboran (drilling record).
Selanjutnya dengan pengembangan model pemboran,
drillabilitas batuan dapat ditentukan dengan menggunakan roller cone bit.
3. Hardness
Hardness atau kekerasan
dari batuan, merupakan ketahanan mineral batuan terhadap goresan. Skala
kekerasan yang sering digunakan untuk mendriskripsikan batuan diberikan oleh
Mohs.
SKALA KEKERASAN MOHS
1. Talk
2. Gypsum
3. Calcite
4. Fluorite
5. Apatite
6. Orthoclase Feldspar
7. Quartz
8. Topaz
9. Corondum
10. Diamond
Gatlin, menyatakan batuan diklasifikasikan dalam
tiga kelompok, yaitu :
1. Soft rock (lunak) : clay yang lunak, shale yang
lunak dan batuan pasir yang unconsolidated atau kurang tersemen.
2. Medium rock (sedang) : beberapa shale, limestone
dan dolomite yang porous, pasir yang terkonsolidasi dan gypsum.
3. Hard rock (keras) : limestone dan dolomite yang
padat, pasir yang tersemen padat/keras dan chert.
4. Abrasivitas
Merupakan sifat
menggores dan mengikis dari batuan, sehingga sering menyebabkan keausan pada
gigi pahat dan diameter pahat. Setiap batuan mempunyai sifat abrasivitas yang
berbeda-beda, pada umumnya batuan beku mempunyai tingkat abrasivitas sedang
sampai tinggi, batu pasir lebih abrasif daripada shale, serta limestone lebih
abrasif dari batu pasir atau shale. Ukuran dan bentuk dari partikel batuan
menyebabkan berbagai tipe keausan, seperti juga torsi dan daya tekan pada
pahat.
5. Tekanan Pada Batuan
Merupakan
tekanan-tekanan yang bekerja pada batuan formasi. Tekanan-tekanan tersebut harus
diperhatikan dalam kegiatan pemboran. Karena berpengaruh dalam cepat-lambatnya
laju penembusan batuan formasi. Secara umum, batuan yang berada pada kedalaman
tertentu akan mengalami tekanan :
a. Internal Stress yang berasal dari desakan fluida
yang terkandung di dalam pori-pori batuan (tekanan hidrostatik fluida formasi).
b. Eksternal Stress yang berasal dari pembebanan
batuan yang ada di atasnya (tekanan overburden).
6. elastisitas
Adalah sifat elastis atau kelenturan dari suatu
batuan.
Sifat
fisik batuan
·
Porositas
Porositas dapat didefinisikan sebagai perbandingan
antara volume total pori-pori batuan dengan volume total batuan per satuan
volume tertentu.
Porositas batuan reservoir dapat diklasifikasikan
menjadi dua, yaitu:
·
Porositas absolut, adalah perbandingan
antara volume pori total terhadap volume batuan total.
·
Porositas efektif, adalah perbandingan
antara volume pori-pori yang saling berhubungan terhadap volume batuan total
(bulk volume).
Berdasarkan waktu dan cara terjadinya, maka
porositas dapat juga diklasifikasikan menjadi dua, yaitu :
•Porositas primer, yaitu porositas yang terbentuk
pada waktu yang bersamaan dengan proses pengendapan berlangsung.
•Porositas sekunder, yaitu porositas batuan yang
terbentuk setelah proses pengendapan.
Besar kecilnya porositas dipengaruhi oleh
beberapa faktor, yaitu ukuran butir,susunan butir, sudut kemiringan dan
komposisi mineral pembentuk batuan.
b. Permeabilitas ( k )
Permeabilitas
didefinisikan sebagai ukuran media berpori untuk meloloskan/melewatkan fluida.
Apabila media berporinya tidak saling berhubungan maka batuan tersebut tidak
mempunyai permeabilitas. Oleh karena itu ada hubungan antara permeabilitas
batuan dengan porositas efektif.Sekitar tahun 1856, Henry Darcy seorang ahli hidrologi
dari Prancis mempelajari aliranair yang melewati suatu lapisan batu pasir.
Hasil penemuannya diformulasikan kedalamhukum aliran fluida dan diberi nama
Hukum Darcy.
Besaran permeabilitas
satu darcy didefinisikan sebagai permeabilitas yangmelewatkan fluida dengan
viskositas 1 centipoises dengan kecepatan alir 1 cc/det melaluisuatu penampang
dengan luas 1 cm2 dengan penurunan tekanan 1 atm/cm. Persamaan 4Darcy berlaku
pada kondisi :
1. Alirannya mantap (steady state)
2. Fluida yang mengalir satu fasa
3. Viskositas fluida yang mengalir konstan
4. Kondisi aliran isothermal
5. Formasinya homogen dan arah alirannya horizontal
6. Fluidanya incompressible
Berdasarkan jumlah fasa
yang mengalir dalam batuan reservoir, permeabilitas dibedakanmenjadi tiga,
yaitu :
·
Permeabilitas absolute (Kabs)
Yaitu kemampuan batuan untuk melewatkan fluida
dimana fluida yang mengalir melalui media berpori tersebut hanya satu fasa atau
disaturasi 100% fluida, misalnyahanya minyak atau gas saja.• Permeabilitas
efektif (Keff)Yaitu kemampuan batuan untuk melewatkan fluida dimana fluida yang
mengalir lebih dari satu fasa, misalnya (minyak dan air), (air dan gas), (gas
dan minyak) atauketiga-tiganya. Harga permeabilitas efektif dinyatakan sebagai
ko, kg, kw, dimanamasing-masing untuk minyak, gas dan air.• Permeabilitas
relatif (Krel)Yaitu perbandingan antara permeabilitas efektif pada kondisi
saturasi tertentuterhadap permeabilitas absolute. Harga permeabilitas relative
antara 0 – 1 darcy. Dapat juga dituliskan sebagai berikut:
·
Permeabilitas relative
Yaitu reservoir terbagi berdasarkan jenis fasanya,
sehinggadidalam reservoir akan terdapat Permeabilitas relatif air (Krw),
Permeabilitas relatif minyak (Kro), Permeabilitas relatif gas (Krg).
c.Saturasi
Saturasi adalah
perbandingan antara volume pori-pori batuan yang terisi fluidaformasi tertentu
terhadap total volume pori-pori batuan yang terisi fluida atau jumlah kejenuhan
fluida dalam batuan reservoir per satuan volume pori. Oleh karena didalamreservoir
terdapat tiga jenis fluida, maka saturasi dibagi menjadi tiga yaitu saturasi
air (Sw), saturasi minyak (So) dan saturasi gas (Sg).
Beberapa faktor yang
mempengaruhi saturasi fluida reservoir adalah :a. Ukuran dan distribusi
pori-pori batuan. b. Ketinggian diatas free water level.c. Adanya perbedaan
tekanan kapiler.Didalam kenyataan, fluida reservoir tidak dapat diproduksi
semuanya.
d. Resistiviti
Batuan reservoir
terdiri atas campuran mineral-mineral, fragmen dan pori-pori.Padatan-padatan
mineral tersebut tidak dapat menghantarkan arus listrik kecuali mineralclay.
Sifat kelistrikan batuan reservoir tergantung pada geometri pori-pori batuan
danfluida yang mengisi pori. Minyak dan gas bersifat tidak menghantarkan arus
listrik sedangkan air bersifat menghantarkan arus listrik apabila air
melarutkan garam.Arus listrik akan terhantarkan oleh air akibat adanya gerakan
dari ion-ion elektronik.Untuk menentukan apakah material didalam reservoir
bersifat menghantar arus listrik atau tidak maka digunakan parameter
resistiviti. Resistiviti didefinisikan sebagaikemampuan dari suatu material
untuk menghantarkan arus listrik.
e.Wettabiliti
Wettabiliti
didefinisikan sebagai suatu kemampuan batuan untuk dibasahi oleh fasafluida
atau kecenderungan dari suatu fluida untuk menyebar atau melekat ke permukaan
batuan. Sebuah cairan fluida akan bersifat membasahi bila gaya adhesi antara
batuan dan partikel cairan lebih besar dari pada gaya kohesi antara partikel
cairan itu sendiri.Tegangan adhesi merupakan fungsi tegangan permukaan setiap
fasa didalam batuansehingga wettabiliti berhubungan dengan sifat interaksi
(gaya tarik menarik) antara batuan dengan fasa fluidanya.Dalam sistem reservoir
digambarkan sebagai air dan minyak atau gas yang terletak diantara matrik
batuan
Sudut kontak diukur
antara fluida yang lebih ringan terhadapfluida yang lebih berat, yang berharga
0o – 180o, yaitu antara air dengan padatan,sehingga tegangan adhesi (AT) dapat
dinyatakan dengan persamaan:Dimana :AT = tegangan adhesi, dyne/cmσso = tegangan
permukaan benda padat-minyak, dyne/cm.
f. Wetting-Phase Fluid dan Non-Wetting Phase Fluid
•Wetting-Phase Fluid
Fasa fluida pembasah biasanya akan dengan mudah
membasahi permukaan batuan.Akan tetapi karena adanya gaya tarik menarik antara
batuan dan fluida, maka fasa pembasah akan mengisi ke pori-pori yang lebih
kecil dahulu dari batuan berpori. Fasafluida pembasah umumnya sangat sukar
bergerak ke reservoir hidrokarbon.
•Non-Wetting Phase Fluid
Non-wetting
phase fluid sukar membasahi permukaan batuan. Dengan adanya gayarepulsive
(tolak) antara batuan dan fluida menyebabkan non-weting phase fluid
umumnyasangat mudah bergerak.
g. Imbibisi dan Drainage
Imbibisi adalah proses aliran fluida dimana saturasi
fasa pembasah (water)meningkat sedangkan saturasi non-wetting phase (oil)
menurun. Mobilitas fasa pembasahmeningkat seiring dengan meningkatnya saturasi
fasa pembasah. Misalnya pada proses pendesakan pada reservoir minyak dimana
batuan reservoir sebagai water wet.Drainage adalah proses kebalikan dari
imbibisi, dimana saturasi fasa pembasah menurundan saturasi non-wetting phase
meningkat.
h. Tekanan Kapiler (Pc)
Tekanan kapiler pada
batuan berpori didefinisikan sebagai perbedaan tekananantara fluida yang
membasahi batuan dengan fluida yang bersifat tidak membasahi batuan jika
didalam batuan tersebut terdapat dua atau lebih fasa fluida yang tidak
bercampur dalam kondisi statis.
Hubungan tekanan
kapiler di dalam rongga pori batuan dapat dilukiskan dengan sebuahsistim tabung
kapiler. Dimana cairan fluida akan cenderung untuk naik bila ditempatkandidalam
sebuah pipa kapiler dengan jari-jari yang sangat kecil. Hal ini diakibatkan
olehadanya tegangan adhesi yang bekerja pada permukaan tabung. Besarnya
tegangan adhesidapat diukur dari kenaikkan fluida , dimana gaya total untuk
menaikan cairan samadengan berat kolom fluida. Sehingga dapat dikatakan bahwa
tekanan kapiler merupakankecenderungan rongga pori batuan untuk menata atau
mengisi setiap pori batuan dengan fluida yang berisi bersifat membasahi batuan.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar