KESELAMATAN KILANG (Safety for Refinery PDF

Preview

Summary

KESELAMATAN KILANG (Safety for Refinery) Oleh : SULARDI Program Studi K3 Universitas Balikpapan Bagian 1 PEMBENTUKAN MINYAK BUMI (CRUDE OIL) Oleh : SULARDI Program Studi K3 Universitas Balikpapan PEMBENTUKAN MINYAK BUMI (CRUDE OIL) Minyak bumi (Crude Oil) dan gas alam merupakan senyawa hidrokarbon. ...

Description

KESELAMATAN KILANG (Safety for Refinery) Oleh :

SULARDI Program Studi K3 Universitas Balikpapan

Bagian 1 PEMBENTUKAN MINYAK BUMI (CRUDE OIL)

Oleh :

SULARDI Program Studi K3 Universitas Balikpapan

PEMBENTUKAN MINYAK BUMI (CRUDE OIL) Minyak bumi (Crude Oil) dan gas alam merupakan senyawa hidrokarbon. Rantai karbon yang menyusun minyak bumi dan gas alam memiliki jenis yang beragam dan tentunya dengan sifat dan karakteristik masingmasing. Sifat dan karakteristik dasar minyak bumi inilah yang menentukan perlakuan selanjutnya bagi minyak bumi itu sendiri pada pengolahannya. Berdasarkan model OWEM (OPEC World Energy Model), permintaan minyak dunia pada periode jangka menengah (2010-2020) diperkirakan meningkat sebesar 12 juta barel per hari (bph) menjadi 89 juta bph atau tumbuh rata-rata 1,8% per tahun. Sedangkan pada periode berikutnya (2020-2030), permintaan naik menjadi 106 juta bph dengan pertumbuhan sebesar 17 juta bph.

Minyak bumi terbentuk dari penguraian senyawa-senyawa organik dari jasad mikroorganisme jutaan tahun yang lalu di dasar laut atau di darat. Sisa-sisa tumbuhan dan hewan tersebut tertimbun oleh endapan pasir, lumpur, dan zat-zat lain selama jutaan tahun dan mendapat tekanan serta panas bumi secara alami.

Bersamaan dengan proses tersebut, bakteri pengurai merombak senyawa-senyawa kompleks dalam jasad organik menjadi senyawa-senyawa hidrokarbon. Proses penguraian ini berlangsung sangat lamban sehingga untuk membentuk minyak bumi dibutuhkan waktu yang sangat lama. Itulah sebabnya minyak bumi termasuk sumber daya alam yang tidak dapat diperbarui, sehingga dibutuhkan kebijaksanaan dalam eksplorasi dan pemakaiannya.

Hasil peruraian yang berbentuk cair akan menjadi minyak bumi dan yang berwujud gas menjadi gas alam. Untuk mendapatkan minyak bumi ini dapat dilakukan dengan pengeboran.

Beberapa bagian jasad renik mengandung minyak dan lilin. Minyak dan lilin ini dapat bertahan lama di dalam perut bumi. Bagian-bagian tersebut akan membentuk bintik-bintik, warnanya pun berubah menjadi cokelat tua. Bintink-bintik itu akan tersimpan di dalam lumpur dan mengeras karena terkena tekanan bumi. Lumpur tersebut berubah menjadi batuan dan terkubur semakin dalam di dalam perut bumi. Tekanan dan panas bumi secara alami akan mengenai batuan lumpur sehingga mengakibatkan batuan lumpur menjadi panas dan bintin-bintik di dalam batuan mulai mengeluarkan minyak kental yang pekat.

Semakin dalam batuan terkabur di perut bumi, minyak yang dihasilkan akan semakin banyak. Pada saat batuan lumpur mendidih, minyak yang dikeluarkan berupa minyak cair yang bersifat encer, dan saat suhunya sangat tinggi akan dihasilkan gas alam. Gas alam ini sebagian besar berupa metana.

Sementara itu, saat lempeng kulit bumi bergerak, minyak yang terbentuk di berbagai tempat akan bergerak. Minyak bumi yang terbentuk akan terkumpul dalam pori-pori batu pasir atau batu kapur. Oleh karena adanya gaya kapiler dan tekanan di perut bumi lebih besar dibandingkan dengan tekanan di permukaan bumi, minyak bumi akan bergerak ke atas. Apabila gerak ke atas minyak bumi ini terhalang oleh batuan yang kedap cairan atau batuan tidak berpori, minyak akan terperangkap dalam batuan tersebut. Oleh karena itu, minyak bumi juga disebut petroleum. Petroleum berasal dari bahasa Latin, petrus artinya batu dan oleum yang artinya minyak.

Daerah di dalam lapisan tanah yang kedap air tempat terkumpulnya minyak bumi disebut cekungan atau antiklinal. Lapisan paling bawah dari cekungan ini berupa air tawar atau air asin, sedangkan lapisan di atasnya berupa minyak bumi bercampur gas alam. Gas alam berada di lapisan atas minyak bumi karena massa jenisnya lebih ringan daripada massa jenis minyak bumi. Apabila akumulasi minyak bumi di suatu cekungan cukup banyak dan secara komersial menguntungkan, minyak bumi tersebut diambil dengan cara pengeboran. Minyak bumi diambil dari sumur minyak yang ada di pertambangan-pertambangan minyak. Lokasi-lokasi sumur-sumur minyak diperoleh setelah melalui proses studi geologi analisis sedimen karakter dan struktur sumber.

Langkah-langkah proses pembentukan minyak bumi beserta gamar ilustrasi: 1. Ganggang hidup di danau air tawar dan juga di laut, Mengumpulkan energi dari matahari dengan fotosintesis.

2. Setelah ganggang-ganggang ini mati, maka akan terendapkan di dasar cekungan sedimen dan membentuk batuan induk (source rock). Batuan induk adalah batuan yang mengandung karbon (High Total Organic Carbon). Batuan ini bisa batuan hasil pengendapan di danau, di delta, maupun di dasar laut. Proses pembentukan karbon dari ganggang menjadi batuan induk ini sangat spesifik. Itulah sebabnya tidak semua cekungan sedimen akan mengandung minyak atau gas bumi. Jika karbon ini teroksidasi maka akan terurai dan bahkan menjadi rantai karbon yang tidak mungkin dimasak.

3. Batuan induk akan terkubur di bawah batuan-batuan lainnya yang berlangsung selama jutaan tahun. Proses pengendapan ini berlangsung terus menerus. Salah satu batuan yang menimbun batuan induk adalah batuan reservoir atau batuan sarang. Batuan sarang adalah batu pasir, batu gamping, atau batuan vulkanik yang tertimbun dan terdapat ruang berpori-pori di dalamnya. Jika daerah ini terus tenggelam dan terus ditumpuki oleh batuanbatuan lain di atasnya, maka batuan yang mengandung karbon ini akan terpanaskan. Semakin kedalam atau masuk amblas ke bumi, maka suhunya akan bertambah. Minyak terbentuk pada suhu antara 50 sampai 180 derajat Celsius. Tetapi puncak atau kematangan terbagus akan tercapai bila suhunya mencapat 100 derajat Celsius. Ketika suhu terus bertambah karena cekungan itu semakin turun dalam yang juga diikuti penambahan batuan penimbun, maka suhu tinggi ini akan memasak karbon yang ada menjadi gas.

4. Karbon terkena panas dan bereaksi dengan hidrogen membentuk hidrokarbon. Minyak yang dihasilkan oleh batuan induk yang telah matang ini berupa minyak mentah. Walaupun berupa cairan, ciri fisik minyak bumi mentah berbeda dengan air. Salah satunya yang terpenting adalah berat jenis dan kekentalan. Kekentalan minyak bumi mentah lebih tinggi dari air, namun berat jenis minyak bumi mentah lebih kecil dari air. Minyak bumi yang memiliki berat jenis lebih rendah dari air cenderung akan pergi ke atas. Ketika minyak tertahan oleh sebuah bentuk batuan yang menyerupai mangkok terbalik, maka minyak ini akan tertangkap dan siap ditambang

Minyak bumi, gas alam, dan batu bara berasal dari pelapukan sisa-sisa makhluk hidup, sehingga disebut bahan bakar fosil. Proses pembentukannya memerlukan waktu yang sangat lama sehingga termasuk sumber daya alam yang tidak dapat diperbarui. Minyak bumi sering disebut dengan emas cair karena nilainya yang sangat tinggi dalam peradaban modern. Pertanian, industri, transportasi, dan sistem-sistem komunikasi sangat bergantung pada bahan bakar ini, sehingga berpengaruh pada seluruh kegiatan kehidupan suatu bangsa. Minyak bumi dan gas alam merupakan sumber utama energi dunia, yaitu mencapai 65,5%, selanjutnya batubara 23,5%, tenaga air 6%, serta sumber energi lainnya seperti panas bumi (geothermal), kayu bakar, cahaya matahari, dan energi nuklir.

Negara yang mempunyai banyak cadangan minyak mentah (crude oil), menempati posisi menguntungkan, karena memiliki banyak persediaan energi untuk keperluan industri dan transportasi, disamping pemasukan devisa negara melalui ekspor minyak. Minyak bumi disebut juga petroleum (bahasa Latin: petrus = batu; oleum = minyak) adalah zat cair licin, mudah terbakar dan sebagian besar terdiri atas hidrokarbon. Kandungan hidrokarbon dalam minyak bumi berkisar antara 50% sampai 98%. Sisanya terdiri atas senyawa organik yang mengandung oksigen, nitrogen, dan belerang.

Ada tiga macam teori yang menjelaskan terbentuknya minyak dan gas bumi, yaitu:

proses

(1) Teori Biogenetik (Teori Organik) Menurut Teori Biogenitik (Organik), disebutkan bahwa minyak bumi dan gas alam terbentuk dari beraneka ragam binatang dan tumbuh-tumbuhan yang mati dan tertimbun di bawah endapan Lumpur.

Endapan Lumpur ini kemudian dihanyutkan oleh arus sungai menuju laut, akhirnya mengendap di dasar lautan dan tertutup Lumpur dalam jangka waktu yang lama, ribuan dan bahkan jutaan tahun. Akibat pengaruh waktu, temperatur tinggi, dan tekanan lapisan batuan di atasnya, maka binatang serta tumbuhtumbuhan yang mati tersebut berubah menjadi bintikbintik dan gelembung minyak atau gas

(2) Teori Anorganik Menurut Teori Anorganik, disebutkan bahwa minyak bumi dan gas alam terbentuk akibat aktivitas bakteri. Unsur-unsur oksigen, belerang, dan nitrogen dari zatzat organik yang terkubur akibat adanya aktivitas bakteri berubah menjadi zat seperti minyak yang berisi hidrokarbon.

(3) Teori Duplex Teori Duplex merupakan perpaduan dari Teori Biogenetik dan Teori Anorganik. Teori Duplex yang banyak diterima oleh kalangan luas, menjelaskan bahwa minyak dan gas bumi berasal dari berbagai jenis organisme laut baik hewani maupun nabati. Diperkirakan bahwa minyak bumi berasal dari materi hewani dan gas bumi berasal dari materi nabati.

Akibat pengaruh waktu, temperatur, dan tekanan, maka endapan Lumpur berubah menjadi batuan sedimen. Batuan lunak yang berasal dari Lumpur yang mengandung bintik-bintik minyak dikenal sebagai batuan induk (Source Rock). Selanjutnya minyak dan gas ini akan bermigrasi menuju tempat yang bertekanan lebih rendah dan akhirnya terakumulasi di tempat tertentu yang disebut dengan perangkap (Trap). Dalam suatu perangkap (Trap) dapat mengandung (1) minyak, gas, dan air, (2) minyak dan air, (3) gas dan air. Jika gas terdapat bersama-sama dengan minyak bumi disebut dengan Associated Gas. Sedangkan jika gas terdapat sendiri dalam suatu perangkap disebut Non Associated Gas. Karena perbedaan berat jenis, maka gas selalu berada di atas, minyak di tengah, dan air di bagian bawah.

Karena proses pembentukan minyak bumi memerlukan waktu yang lama, maka minyak bumi digolongkan sebagai sumber daya alam yang tidak dapat diperbarui (unrenewable).

Secara umum dinyatakan seperti dibawah ini: Berdasarkan teori anorganik, pembentukan minyak bumi didasarkan pada proses kimia, yaitu : a. Teori alkalisasi panas dengan CO2 (Berthelot) Reaksi yang terjadi: Alkali metal + CO2 karbida

karbida + H2O ocetylena C2H2 C6H6 komponen-komponen lain

Didalam minyak bumi terdapat logam alkali dalam keadaan bebas dan bersuhu tinggi. Bila CO2 dari udara bersentuhan dengan alkali panas tadi maka akan terbentuk ocetylena. Ocetylena akan berubah menjadi benzena karena suhu tinggi.

b. Teori karbida panas dengan air (Mendeleyef) Asumsi yang dipakai adalah ada karbida besi di dalam kerak bumi yang kemudian bersentuhan dengan air membentuk hidrokarbon, kelemahannya tidak cukup banyak karbida di alam.

2.Teori Organik (Biogenesis) Berdasarkan teori Biogenesis, minyak bumi terbentuk karena adanya kebocoran kecil yang permanen dalam siklus karbon.

Siklus karbon ini terjadi antara atmosfir dengan permukaan bumi, yang digambarkan dengan dua panah dengan arah yang berlawanan, dimana karbon diangkut dalam bentuk karbon dioksida (CO2). Pada arah pertama, karbon dioksida di atmosfir berasimilasi, artinya CO2 diekstrak dari atmosfir oleh organisme fotosintetik darat dan laut. Pada arah yang kedua CO2 dibebaskan kembali ke atmosfir melalui respirasi makhluk hidup (tumbuhan, hewan dan mikroorganisme).

Menurut P.G. Mackuire : Bahwa minyak bumi berasal dari tumbuhan. Beberapa argumentasi pembuktikannya : 1.Minyak bumi mengandung porfirin atau zat kompleks yang terdiri dari hidrokarbon dengan unsur vanadium, nikel, dsb. 2.Susunan hidrokarbon yang terdiri dari atom C dan H sangat mirip dengan zat organik, yang terdiri dari C, H dan O. Walaupun zat organik menggandung oksigen dan nitrogen cukup besar. 3.Hidrokarbon terdapat di dalam lapisan sedimen dan merupakan bagian integral sedimentasi. 4.Secara praktis lapisan minyak bumi terdapat dalam kambium sampai pleistosan. 5.Minyak bumi mengandung klorofil seperti tumbuhan.

Proses pembentukan minyak bumi terdiri dari tiga tingkat, yaitu: 1. Pembentukan sendiri, terdiri dari: a.Pengumpulan zat organik dalam sedimen b.Pengawetan zat organik dalam sedimen c.Transformasi zat organik menjadi minyak bumi. 2. Migrasi minyak bumi yang terbentuk dan tersebar di dalam lapisansedimen terperangkap. 3. Akumulasi tetes minyak yang tersebar dalam lapisan sedimen hingga berkumpil menjadi akumulasi komersial.

Proses kimia organik pada umumnya dapat dipecahkan dengan percobaan di laboratorium, namun berbagai faktor geologi mengenai cara terdapatnya minyak bumi serta penyebarannya didalam sedimen harus pula ditinjau.

Fakta ini disimpulkan oleh Cox yang kemudian di kenal sebagai pagar Cox diantaranya adalah: Minyak bumi selalu terdapat di dalam batuan sedimen dan umumnya pada sedimen marine, fesies sedimen yang utama untuk minyak bumi yang terdapat di sekitar pantai. Minyak bumi merupakan campuran kompleks hidrokarbon. Temperatur reservior rata-rata 107°C dan masih dapat bertahan sampai 200°C. Diatas temperatur ini forfirin sudah tidak bertahan. Minyak bumi selalu terbentuk dalam keadaan reduksi ditandai adanya forfirin dan belerang. Minyak bumi dapat tahan pada perubahan tekanan dari 810000 psi.

Beberapa hal yang mempengaruhi peristiwa diatas : 1. Degradasi thermal Akibat sedimen terkena penimbunan dan pembanaman maka akan timbul perubahan tekanan dan suhu. 2. Reaksi katalis Adanya katalis dapat mempercepat proses kimia. 3. Radioaktivasi Pengaruh pembombanderan asam lemak oleh partikel alpha dapat membentuk hidrokarbon parafin. Ini menunjukan pengaruh radioaktif terhadap zat organik. 4. Aktifitas bakteri. Bakteri mempunyai potensi besar dalam proses pembentukan hidrokarbon minyak bumi dan memegang peranan dari sejak matinya senyawa organik sampai pada waktu diagnosa, serta menyiapkan kondisi yang memungkinkan terbentuknya minyak bumi.

Zat organik sebagai bahan sumber : Jenis zat oragink yang dijadikan sumber minyak bumi menurut para ahli dapat disimpulkan bahwa jenis zat organik yang merupakan zat pembentuk utama minyak bumi adalah lipidzat organik dapat terbentuk dalamkehidupan laut ataupun darat dan dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu berasal dari nabati dan hewani.

Ada 3 Faktor utama dalam pembentukan minyak & Gas bumi, yaitu : 1. Adanya “bebatuan asal” (source rock) yang secara geologis memungkinkan terjadinya pembentukan minyak dan gas bumi. 2. Adanya perpindahan (migrasi) hidrokarbon dari bebatuan asal menuju ke “bebatuan reservoir” (reservoir rock), umumnyasandstone ataulimestone yang berpori-pori (porous) dan ukurannya cukup untuk menampung hidrokarbon tersebut. 3. Adanya jebakan (entrapment) geologis. Struktur geologis kulit bumi yang tidak teratur bentuknya, akibat pergerakan dari bumi sendiri (misalnya : gempa bumi dan erupsi gunung api) dan erosi oleh air dan angin secara terus menerus, dapat menciptakan suatu “ruangan” bawah tanah yang menjadi jebakan hidrokarbon.

KONDISI YANG MEMPENGARUHI PEMBENTUKAN MINYAK BUMI : 1. Temperatur bawah tanah, yang semakin dalam semakin tinggi, merupakan faktor penting lainnya dalam pembentukan hydrocarbon 2. Hydrocarbon jarang terbentuk pada temperatur kurang dari 65 deC dan umumnya terurai pada suhu di atas 260 degC. 3. Hidrokarbon kebanyakan ditemukan pada suhu moderat, dari 107 ke 177 deg C.

KOMPONEN PEMBENTUKAN MINYAK BUMI : 1. Minyak bumi merupakan campuran rumit dari ratusan rantai hidrokarbon, pada umumnya tersusun dari 85% karbon (C) dan 15% hydrogen (H). 2. Terdapat pula bahan organik dalam jumlah kecil dan mengandung oksigen (O), sulfur (S) atau nitrogen (N). 3. Minyak digolongkan dalam 4 macam menurut umur dan letak kedalamannya, yaitu : a. Young-shallow b. Old-shallow c. Young-deep d. Old-deep.

WAKTU PEMBENTUKAN MINYAK BUMI : 1. Diperlukan waktu sekitar 30-juta tahun di pertengahan jaman Cretaceous, pada akhir jaman dinosaurus, lebih dari 50% dari cadangan minyak dunia yang sudah diketahui terbentuk. 2. Dari fosil yang diketemukan bersamaan dengan minyak bumi dari jaman Cambrian, diperkirakan umurnya 544-505 juta tahun yang lalu, termuda adalah 1 juta tahun lalu. 3. Para geologis berpendapat, minyak bumi terbentuk selama jutaan tahun dari organisme, tumbuhan dan hewan, berukuran sangat kecil yang hidup di laut. Begitu organis me laut ini mati dan terkubur didasar lautan lalu tertimbun pasir dan lumpur, membentuk lapisan yang kaya zat organik yang akhirnya akan menjadi batuan endapan (sedimentary rock) 4. Proses ini berulang terus, satu lapisan menutup lapisan sebelumnya. Lalu selama jutaan tahun berikutnya, lautan di bumi ada yang menyusut atau berpindah tempat.

CARA MENEMUKAN MINYAK BUMI : 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Observasi geologi, Survei gravitasi, Survei magnetik, Survei seismik, Pemboran sumur uji, Educated guess Faktor keberuntungan.

CARA MENEMUKAN MINYAK BUMI : 1. Survei Gravitasi : metode ini mengukur variasi medan gravitasi bumi yang disebabkan perbedaan densitas material di struktur geologi kulit bumi. Survei magnetik : metode ini mengukur variasi medan magnetik bumi yang disebabkan perbedaan properti magnetik dari bebatuan di bawah permukaan. Kedua survei ini biasanya dilakukan di wilayah yang luas seperti misalnya suatu cekungan (basin). Dari hasil pemetaan ini, baru metode seismik umumnya dilakukan. Survei seismik menggunakan gelombang kejut (shock-wave) buatan yang diarahkan untuk melalui bebatuan menuju target reservoir dan daerah sekitarnya. Oleh berbagai lapisan material di bawah tanah, gelombang kejut ini akan dipantulkan ke permukaan dan

CARA MENEMUKAN MINYAK BUMI : Aplikasi metode seismik : Aplikasi metode seismik : 1.Tahap eksplorasi : untuk menentukan struktur dan stratigrafi endapan dimana sumur nanti akan digali. 2.Tahap penilaian dan pengembangan : untuk mengestimasi volume cadangan hidrokarbon dan untuk menyusun rencana pengembangan yang paling baik. 3.Pada fase produksi : untuk memonitor kondisi reservoir, seperti menganalisis kontak antar fluida reservoir (gas-minyak-air), distribusi fluida dan perubahan tekanan reservoir. Setelah mengevaluasi reservoir, selanjutnya tahap mengembangkan reservoir. Yang pertama dilakukan adalah membangun sumur (wellconstruction) meliputi pemboran (drilling),

Istilah Sumur Minyak Bumi : • Sumur produksi : sumur yang menghasilkan hidrokarbon, baik minyak, gas ataupun keduanya. Aliran fluida dari bawah ke atas. • Sumur injeksi : sumur untuk menginjeksikan fluida tertentu ke dalam formasi (lihat Enhanced Oil Recovery di bagian akhir). Aliran fluida dari atas ke bawah. • Sumur vertikal : sumur yang bentuknya lurus dan vertikal. • Sumur berarah (deviated well, directional well) : sumur yang bentuk geometrinya tidak lurus vertikal, bisa berbentuk huruf S, J atau L. • Sumur horisontal : sumur dimana ada bagiannya yang berbentuk horisontal. Merupakan

Apakah rig ? Apa saja jenis-jenisnya ? Rig adalah serangkaian peralatan khusus yang digunakan untuk membor sumur atau mengakses sumur. Ciri utama rig adalah adanya menara yang terbuat dari baja yang digunakan untuk menaik- turunkan pipa-pipa tubular sumur. Umumnya, rig dikategorikan menjadi dua macam menurut tempat beroperasinya : 1.Rig darat (land-rig) : beroperasi di darat. 2.Rig laut (offshore-rig) : beroperasi di atas permukaan air (laut, sungai, rawa-rawa, danau atau delta sungai).

Bagian 2 Sistim Operasi Pemboran Minyak Bumi

Oleh :

SULARDI Program Studi K3 Universitas Balikpapan

PEMBORAN PENGERTIAN Pengeboran adalah usaha secara teknis membuat lubang dengan aman sampai menembus lapisan formasi yang kaya akan minyak atau gas. Lubang tersebut kemudian dilapisi dengan casing dan disemen, dengan maksud untuk menghubungkan lapisan formasi tersebut dengan permukaan bumi yang memungkikan penambangan minyak atau gas secara komersial. Secara umum tujuan pemboran adalah : 1. Membuktikan bahwa adanya minyak atau gas dalam suatu reservoir yang ditembus. 2. S...