PENCEGAHAN KOROSI DAN SCALE PADA PROSES PRODUKSI MINYAK BUMI

disusun oleh: Pendy Patulasa

BAB I

PENDAHULUAN

Minyak bumi adalah suatu senyawa hidrokarbon yang terdiri dari karbon (83-87%), hidrogen (11-14%), nitrogen (0,2-0,5%), sulfur (0-6%), dan oksigen (0-3,5%). Proses produksi minyak dari formasi tersebut mempunyai kandungan air yang sangat besar, bahkan bisa mencapai kadar lebih dari 90%. Selain air, juga terdapat komponen-komponen lain berupa pasir, garam-garam mineral, aspal, gas CO2 dan H2S. Komponen-komponen yang terbawa bersama minyak ini menimbulkan permasalahan tersendiri pada proses produksi minyak bumi. Air yang terdapat dalam jumlah besar sebagian dapat menimbulkan emulsi dengan minyak akibat adanya emulsifying agent dan pengadukan. Selain itu hal yang tak kalah penting ialah adanya gas CO2 dan H2S yang dapar menyebabkan korosi dan dapat mengakibatkan kerusakan pada casing, tubing, sistem perpipaan dan surface fasilities. Sedangkan ion-ion yang larut dalam air seperti kalsium, karbonat, dan sulfat dapat membentuk kerak (scale). Scale dapat menyebabkanm pressure drop karena terjadinya penyempitan pada sistem perpipaan, tubing, dan casing sehingga dapat menurunkan produksi.

BAB II

KOROSI

Korosi adalah suatu proses elektrokimia dimana atom-atom akan bereaksi

dengan zat asam dan membentuk ion-ion positif (kation). Hal ini akan

menyebabkan timbulnya aliran-aliran elektron dari suatu tempat ke tempat yang

lain pada permukaan metal.

Secara garis besar korosi ada dua jenis yaitu :

Korosi Internal

yaitu korosi yang terjadi akibat adanya kandungan CO2 dan H2S pada minyak

bumi, sehingga apabila terjadi kontak dengan air akan membentuk asam yang

merupakan penyebab korosi.

Korosi Eksternal

yaitu korosi yang terjadi pada bagian permukaan dari sistem perpipaan dan

peralatan, baik yang kontak dengan udara bebas dan permukaan tanah, akibat

adanya kandungan zat asam pada udara dari tanah.

2.1. Tempat-tempat Terjadinya Korosi Pada Produksi Minyak

Masalah korosi yang terjadi dilapangan produksi minyak adalah

1. Down Hole Corrosion

High Fluid level pada jenis pompa angguk di sumur minyak dapat

menyebabkan terjadinya stress pada rod bahkan dapat pula terjadi corrosion

fatigue. Pemilihan material untuk peralatan bottom hole pump menjadi sangat

renting. Pompa harus dapat tahan terhadap sifat-sifat korosi dari fluida yang

diproduksi dan tahan pula terhadap sifat abrasi.

2. Flowing well

Anulus dapat pula digunakan untuk mengalirkan inhibitor ke dasar tubing dan

memberikan proteksi pada tabung dari kemungkinan bahaya korosi. Pelapisan

dengan plastik dan memberikan inhibitor untuk proteksi tubing dapat pula

digunakan pada internal tubeing surface.

3. Casing Corrosin .

Casing yang terdapat di sumur-sumur produksi bervariasi dari yang besar

sampai yang cnsentric acid. Diperlukan perlindungan katiodik untuk external

casing. Korosi internal casing tergantung dari komposisi annular fluid.

4. Well Heads .

Peralatan dari well heads, terutama pada well gas tekanan tinggi, sering

mengalami korosi yang disebabkan oleh kecepatan tinggi dan adanya

turbulensi dari gas.

5. Flow Lines

Adanya akuntansi dari deposit di dalam flow line dapat menyebabkan korosi

dan pitting yang akhirnya menyebabkan kebocoran. Internal corrosion di

dalam flow line dapat dicegah dengan inhibitor.

2.2. Tipe korosi di Lapangan Minyak

Tipe-tipe korosi di lapangan minyak pada umumnya diklasifikasikan

sebagai berikut:

1. Uniform Corrosion

yaitu korosi yang terjadi pada permukaan logam yang berbentuk pengikisan

permukaan logam secara merata sehingga ketebalan logam berkurang

sebagai akibat permukaan terkonversi oleh produk karat yang biasanya

terjadi pada peralatan-peralatan terbuka. misalnya permukaan luar pipa.

2. Pitting Corrosion

yaitu korosi yang berbentuk lubang-lubang pada permukaan logam karena

hancurnya film dari proteksi logam yang disebabkan oleh rate korosi yang

berbeda antara satu tempat dengan tempat yang lainnya pada permukaan

logam tersebut.

3. Stress Corrosion Cracking

yaitu korosi berbentuk retak-retak yang tidak mudah dilihat, terbentuk

dipermukaan logam dan berusaha merembet ke dalam. Ini banyak terjadi

pada logam-logam yang banyak mendapat tekanan. Hal ini disebabkan

kombinasi dari tegangan tarik dan lingkungan yang korosif sehingga struktur

logam melemah.

4. Errosion Corrosion

yaitu korosi yang terjadi karena tercegahnya pembentukan film pelindung

yang disebabkan oleh kecepatan alir fluida yang tinggi, misalnya abrasi pasir,

5. Galvanic Corrosion

yaitu korosi yang terjadi karena terdapat hubungan antara dua metal yang

disambung dan terdapat perbedaan potensial antara keduanya.

6. Crevice Corrosion

yaitu korosi yang terjadi di sela-sela gasket, sambungan bertindih, sekrupsekrup

atau kelingan yang terbentuk oleh kotoran-kotoran endapan atau

timbul dari produk-produk karat.

7. Selective Leaching

korosi ini berhubungan dengan melepasnya satu elemen dari Campuran

logam. Contoh yang paling mudah adalah desinfication yang melepaskan zinc

dari paduan tembaga.

2.3. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Laju Korosi

Laju korosi maksimum yang diizinkan dalam lapangan minyak adalah 5

mpy (mils per year, 1 mpy = 0,001 in/year), sedangkan normalnya adalah 1 mpy

atau kurang. Umumnya problem korosi disebabkan oleh air. tetapi ada beberapa

faktor selain air yang mempengaruhi laju korosi) diantaranya:

1. Faktor Gas Terlarut.

Oksigen (02), adanya oksigen yang terlarut akan menyebabkan korosi pada

metal seperti laju korosi pada mild stell alloys akan bertambah dengan

meningkatnya kandungan oksigen. Kelarutan oksigen dalam air merupakan

fungsi dari tekanan, temperatur dan kandungan klorida. Untuk tekanan 1 atm

dan temperatur kamar, kelarutan oksigen adalah 10 ppm dan kelarutannya

akan berkurang dengan bertambahnya temperatur dan konsentrasi garam.

Sedangkan kandungan oksigen dalam kandungan minyak-air yang dapat

mengahambat timbulnya korosi adalah 0,05 ppm atau kurang. Reaksi korosi

secara umum pada besi karena adanya kelarutan oksigen adalah sebagai

berikut :

Reaksi Anoda : Fe Fe2- + 2e

Reaksi katoda : 02 + 2H20 + 4e 4 OH

! Karbondioksida (CO2), jika kardondioksida dilarutkan dalam air maka akan

terbentuk asam karbonat (H2CO2) yang dapat menurunkan pH air dan

meningkatkan korosifitas, biasanya bentuk korosinya berupa pitting yang

secara umum reaksinya adalah:

CO2 + H2O H2CO3

Fe + H2CO3 FeCO3 + H2

FeC03 merupakan corrosion product yang dikenal sebagai sweet corrosion

2. Faktor Temperatur

Penambahan temperatur umumnya menambah laju korosi walaupun

kenyataannya kelarutan oksigen berkurang dengan meningkatnya

temperatur. Apabila metal pada temperatur yang tidak uniform, maka akan

besar kemungkinan terbentuk korosi.

3. Faktor pH

pH netral adalah 7, sedangkan ph < 7 bersifat asam dan korosif, sedangkan

untuk pH > 7 bersifat basa juga korosif. Tetapi untuk besi, laju korosi rendah

pada pH antara 7 sampai 13. Laju korosi akan meningkat pada pH < 7 dan

pada pH > 13.

4. Faktor Bakteri Pereduksi atau Sulfat Reducing Bacteria (SRB)

Adanya bakteri pereduksi sulfat akan mereduksi ion sulfat menjadi gas H2S,

yang mana jika gas tersebut kontak dengan besi akan menyebabkan

terjadinya korosi.

5. Faktor Padatan Terlarut

! Klorida (CI), klorida menyerang lapisan mild steel dan lapisan stainless

steel. Padatan ini menyebabkan terjadinya pitting, crevice corrosion, dan

juga menyebabkan pecahnya alooys. Klorida biasanya ditemukan pada

campuran minyak-air dalam konsentrasi tinggi yang akan menyebabkan

proses korosi. Proses korosi juga dapat disebabkan oleh kenaikan

konduktivity larutan garam, dimana larutan garam yang lebih konduktif,

laju korosinya juga akan lebih tinggi.

! Karbonat (C03), kalsium karbonat sering digunakan sebagai pengontrol

korosi dimana film karbonat diendapkan sebagai lapisan pelindung

permukaan metal, tetapi dalam produksi minyak hal ini cenderung

menimbulkan masalah scale.

! Sulfat (S04), ion sulafat ini biasanya terdapat dalam minyak. Dalam air,

ion sulfat juga ditemukan dalam konsentrasi yang cukup tinggi dan

bersifat kontaminan, dan oleh bakteri SRB sulfat diubah menjadi sulfida

yang korosif.

2.4Pencegahan Korosi

Dengan dasar pengetahuan tentang elektrokimia proses korosi yang dapat

menjelaskan mekanisme dari korosi, dapat dilakukan usaha-usaha untuk

pencegahan terbentuknya korosi. Banyak cara sudah ditemukan untuk

pencegahan terjadinya korosi diantaranya adalah dengan cara proteksi katodik,

coating, dan pengg chemical inhibitor.

Proteksi Katiodik

Untuk mencegah terjadinya proses korosi atau setidak-tidaknya untuk

memperlambat proses korosi tersebut, maka dipasanglah suatu anoda buatan di

luar logam yang akan diproteksi. Daerah anoda adalah suatu bagian logam yang

kehilangan elektron. Ion positifnya meninggalkan logam tersebut dan masuk ke

dalam larutan yang ada sehingga logaml tersebut berkarat.

Terlihat disini karena perbedaan potensial maka arus elektron akan

mengalir dari anoda yang dipasang dan akan menahan melawan arus elektron

dari logam yang didekatnya, sehingga logam tersebut berubah menjadi daerah

katoda. Inilah yang disebut Cathodic Protection.

Dalam hal diatas elektron disuplai kepada logam yang diproteksi oleh

anoda buatan sehingga elektron yang hilang dari daerah anoda tersebut selalu

diganti, sehingga akan mengurangi proses korosi dari logam yang diproteksi.

Anoda buatan tersebut ditanam dalam suatu elektrolit yang sama (dalam

hal ini tanah lembab) dengan logam (dalam hal ini pipa) yang akan diprotekasi

dan antara dan pipa dihubungkan dengan kabel yang sesuai agar proses listrik

diantara anoda dan pipa tersebut dapat mengalir terus menerus.

Coating

Cara ini sering dilakukan dengan melapisi logam (coating) dengan suatu

bahan agar logam tersebut terhindar dari korosi.

Pemakaian Bahan-Bahan Kimia (Chemical Inhibitor)

Untuk memperlambat reaksi korosi digunakan bahan kimia yang disebut

inhibitor corrosion yang bekerja dengan cara membentuk lapisan pelindung pada

permukaan metal. Lapisan molekul pertama yang tebentuk mempunyai ikatan

yang sangat kuat yang disebut chemis option. Corrosion inhibitor umumnya

berbentuk fluid atau cairan yang diinjeksikan pada production line. Karena

inhibitor tersebut merupakan masalah yang penting dalam menangani kororsi

maka perlu dilakukan pemilihan inhibitor yang sesuai dengan kondisinya. Material

corrosion inhibitor terbagi 2, yaitu :

1. Organik Inhibitor

Inhibitor yang diperoleh dari hewan dan tumbuhan yang mengandung unsur

karbon dalam senyawanya. Material dasar dari organik inhibitor antara lain:

! Turunan asam lemak alifatik, yaitu: monoamine, diamine, amida, asetat,

oleat, senyawa-senyawa amfoter.

! Imdazolines dan derivativnya

2. Inorganik Inhibitor

Inhibitor yang diperoleh dari mineral-mineral yang tidak mengandung unsur

karbon dalam senyawanya. Material dasar dari inorganik inhibitor antara lain

kromat, nitrit, silikat, dan pospat.

BAB III

S C A L E

Istilah scale dipergunakan secara luas untuk deposit keras yang terbentuk

pada peralatan yang kontak atau berada dalam air. Dalam operasi produksi

minyak bumi sering ditemui mineral scale seperti CaSO4, FeCO3, CaCO3, dan

MgSO4. Senyawa-senyawa ini dapat larut dalam air. Scale CaCO3 paling sering

ditemui pada operasi produksi minyak bumi. Akibat dari pembentukan scale pada

operasi produksi minyak bumi adalah berkurangnya produktivitas sumur akibat

tersumbatnya penorasi, pompa, valve, dan fitting serta aliran.

Penyebab terbentuknya deposit scale adalah terdapatnya senyawasenyawa

tersebut dalam air dengan jumlah yang melebihi kelarutannya pada

keadaan kesetimbangan. Faktor utama yang berpengaruh besar pada kelarutan

senyawa-senyawa pembentuk scale ini adalah kondisi fisik (tekanan, temperatur,

konsentrasi ion-ion lain dan gas terlarut).

3.1. Petunjuk dan Identifikasi Masalab Scale dan Kemungkinan

Penyebabnya di lapangan Operasi

Di lapangan operasi masalah scale dan kemungkinan penyebabnya dapat

dilihat dari:

1. Untuk warna terang atau putih

a. Bentuk fisik : Keras, padat, dan gambar halus

Penambahan HCL 15%: Tidak Larut

Komposisi : BaSO4, SrSO4, CaSO4 dalam air yang terkontaminasi

b. Bentuk fisik : Panjang, padat kristalnya seperti mutiara

Penambahan HCL 15% : Larut tanpa ada gelembung gas, larutan

menunjukkan adanya SO4 dengan BaCl2

Komposisi: Gipsum, CaSO4 ,2H20 dalam air terkontaminasi dari dalam air

super saturation.

c. Bentuk fisik : Padat, halus, kristal berbentuk penambahan HCL 15%. Mudah

arut dan ada gelembung gas.

Komposisi : CaCO3, campuran CaCO3 dan MgCO3 jika dilarutkan perlahanlahan.

2. Untuk warna gelap dari coklat sampai dengan hitam

a. Bentuk fisik : Padat dan coklat

Penambahan HCL 15%: Residu berwarna putih, pada pemanasan berwarna coklat

Komposisi : Sama dengan 1a dan 1b untuk residu warna putih, yang

berwarna coklat adalah besi oksida yang merupakan

produk korosi atau pengendapan yang disebabkan oleh

oksigen

b. Bentuk fisik :Padat berwarna putih

Penambahan HCL 15%:Logam hitam larut perlahan-lahan dengan perubahan

pada H2S, putih, residu yang tidak larut

Komposisi :Sama dengan 1a. dan 1b. diatas untuk residunya warna

hitam adalah besi sulfida yang merupakan produk

korosi.

3.2. Reaksi-Reaksi Yang Menyebabkan Scale

Reaksi-reaksi terbentuknya padatan deposit antara lain:

1. BaCL2 + Na2S04 BaSO4 + 2 NaCI

Barium sulfat terdapat dalam air terkontaminasi

©2003 Digitized by USU digital library 6

2. CaCl2 + Na2S04 CaSO4 + 2 NaCI

Gipsum terdapat dalam air terkontarninasi atau supersaturation.

3. Ca(HCO3)2 CaCO3 + CO2 + H2O

Kalsium karbonat terdapat dalam supersaturation karena penurunan tekanan,

panas dan agitasi.

3.3 Pencegahan Scale dengan Scale Inhibitor

Scale inllibitor adalah bahan kimia yang menghentikan atau mencegah

terbentuknya scale bila ditambahkan pada konsentrasi yang kecil pada air.

Penggunaan bahwa kimia ini sangat menarik, karena dengan dosis yang sangat

rendah dapat mencukupi untuk mencegah scale dalam periode waktu yang lama.

Mekanisme kerja scale inhibitor ada dua, yaitu:

1. Scale inhibitor dapat teradsorpsi pada permukaan kristal scale pada saat

mulai terbentuk. Inhibitor merupakan kristal yang besar yang dapat menutupi

kristal yang kecil dan menghalangi pertumbuhan selanjutnya.

2. Dalam banyak hal bahan kimia dapat dengan mudah mencegah menempelnya

suatu partikel-partikel pada permukaan padatan.

Tipe Scale Inhibitor

Kelompok scale inhibitor antara lain: inorganik poliphospat, Inhibitor

organik, Phosponat, ester phospat, dan polimer. Inorganik poliphospat adalah

padatan inorganik non-kristalin. Senyawa ini jarang digunakan dalam operasi

perminyakan. Kerugiannya adalah merupakan padatan dan bahan kimia ini

mudah terdegradasi dengan cepat pada pH rendah atau pada temperatur-tinggi.

Inhibitor organik biasanya dikemas sebagai cairan konsentrat dan tidak dapat

dipisahkan sebagai bahan kimia stabil.

Ester phospat merupakan scale inhibitor yang sangat efektif tetapi pada

temperatur diatas 175°C dapat menyebabkan proses hidrolisa dalam waktu

singkat.

Phosponat merupakan scale inhibitor yang baik untuk penggunaan pada

temperatur diatas 3500F. Sedangkan polimer seperti akrilat dapat digunakan

pada temperatur diatas 350°C.

Pemilihan Scale Inhibitor

Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pemilihan jenis inhibitor

untuk mendapatkaIl efektifitas kerja inhibitor yang baik adalah sebagai berikut:

1.  Jenis scale, dengan diketahuinya komposisi scale, dapat dilakukan pemilihan

scale inhibitor yang tepat.

2.  Kekerasan scale.

3.  Temperatur, secara umum, inhibitor berkurang keefektifannya apabila

temperatur meningkat. Setiap inhibitor mempunyai batas maksimum temperatur                                  operasi agar dapat berfungsi dengan baik.

4.   pH, kebanyakan scale inhibitor konvensional tidak efektif pada pH rendah.

5.   Kesesuaian bahan kimia, scale inhibitor yang digunakan harus sesuai dengan

bahan kimia lain yang juga digunakan untuk kepentingan operasi seperti

corrosion inhibitor. Beberapa scale inhibitor ada yang bereaksi dengan

kalsium, magnesium atau barium membentuk scale pada konsentrasi yang

tinggi.

6.  Padatan terlarut, semakin banyak padatan terlarut maka semakin tinggi

konsentrasi inhibitor yang digunakan.

7.   Kesesuaian dengan kondisi air, kandungan ion-ion kalsium, barium, dan

magnesium yang ada dalam air akan menyebabkan terjadinya reaksi dengan

beberapa jenis inhibitor sehingga menimbulkan masalah baru yaitu:

terbentuknya endapan. Sehingga jenis inhibitor harus dipilih sesesuai

mungkin.

8.   lklim, setiap inhibitor mempunyai titik lebur tertentu dan cara menginjeksikan

ke dalam sistem, sehingga untuk menghindari terjadinya pembekuan ataupun

perubahan komposisi dari inhibitor.

Beberapa Jenis Scale Inhibitor

1. Hidrokarbon

Hidrokarbon diperlukan sebagai pelarut hidrokarbon digunakan untuk

menghilangkan minyak, parafin, atau asphaltic materials yang menutupi scale

yang terbentuk, karena apabila digunaka asam sebagai penghilang scale maka

asam ini tidak akan bereaksi dengan scale yang tertutupi oleh minyak (oil coated

scale), oleh sebab itu minyak harus dihilangkan terlebih dahulu dari scale dengan

menggunakan hidrokarbon.

2. Asam klorida

Asam klorida adalah bahan yang banya digunakan untuk membersihkan scale

yang telah terbentuk. Bahan ini dapat digunakan pada berbagai kondisi. Asam

klorida digunakan dengan konsentrasi 5%, 10%, atau 15% Hcl. Reaksi yang

terjadi:

CaCO3 + 2 HCI H2O + CO2 + CaCl2

Corrotion inhibitor harus ditambahkan dalam Hcl untuk menghindari efek

keasaman pada pipa yang dapat menyebabkan korosi.

3. Inorganic Converters

Inorganic converters biasanya merupakan suatu karbonat atau hidroksida

yang akan bereaksi dengan kalsium sulfat dan membentuk acid soluble

calcium carbonate. Kemudian diikuti dengan penambahan asam klorida untuk

melarutkan karbonat atau kalsium hidroksida yang terbentuk.

CaSO4 + (NH4)2CO3 (NH4)2S04 + CaCO3

CaCO3 + 2 Hcl H2O + CO2 + CaCl2

CO2 yang terbentuk dari reaksi dengan asam ini akan membantu

mengeluarkan secara mekanis scale yang mungkin tersisa. Inorganic

converters sebaiknya tidak digunakan pada scale yang keras.

4. Organic Converters

Organic converters seperti natrium sitrat, potassium asetat sering digunakan.

Reaktan ini akan bereaksi dengan scale kalsium sulfat, sehingga scale akan

menjadi lebih lunak dan mudah dibersihkan dengan melewatkan air.

5. Natrium Hidroksida

Larutan 10% natrium hidroksida dapat melarutkan hingga 12,5% berat dari

scale kalsium karbonat.

DAFTAR PUSTAKA

Cowan Jack C., et al, Water Fonned Scale Deposit, Gulf Publishing Company,

Houston, Texas.

Maurice I Stewart, Basic Gas Technology For CPl Engineers and Senior Field

Personnel, International Training and Development, CPl, 1997

NACE, Basic Corrosion Cow-se Ninth Printing, Houston, Texas 1978

Ridwan Fakih, Basic Corrosion Engineering, Petroleum Engineering PT CPl,

Pekanbaru, 1993.

About these ads

About nunulasa
Idealis yang realistis, Selalu Optimis dan Mudah Beradaptasi.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

%d bloggers like this: