Mengenal Gas Reinjection Compressor: Turbin Driven

Memahami fungsi Gas Reinjection Compressor, alasan penggunaan gas turbine sebagai penggerak, prinsip kerja, komponen, anti-surge protection, hingga aplikasinya pada fasilitas migas.

Industri minyak dan gas bumi (migas) menggunakan berbagai peralatan berkapasitas besar untuk menjaga produksi tetap berlangsung secara aman dan efisien. Salah satunya adalah Gas Reinjection Compressor, yaitu kompresor yang digunakan untuk menaikkan tekanan gas sebelum gas tersebut diinjeksikan kembali ke reservoir.

Pada fasilitas produksi, tidak seluruh gas yang dihasilkan harus langsung digunakan sebagai fuel gas atau dikirim sebagai produk. Sebagian gas dapat dimanfaatkan kembali melalui proses gas reinjection untuk membantu mempertahankan tekanan reservoir, mendukung produksi, serta mengurangi kebutuhan pembakaran gas melalui flare.

Untuk aplikasi dengan kebutuhan daya besar, Gas Reinjection Compressor dapat menggunakan gas turbine sebagai driver. Konfigurasi ini banyak digunakan pada fasilitas produksi migas berkapasitas besar, termasuk offshore platform, FPSO, dan fasilitas onshore tertentu.

Apa Itu Gas Reinjection Compressor?

Gas Reinjection Compressor adalah kompresor yang digunakan untuk menaikkan tekanan gas sehingga gas dapat dialirkan kembali ke reservoir melalui sumur injeksi.

Gas dari separator atau fasilitas pemrosesan dapat berada pada tekanan yang belum cukup tinggi untuk kebutuhan reinjection. Kompresor kemudian meningkatkan tekanan tersebut hingga mencapai kondisi yang dibutuhkan sistem injeksi.

Secara sederhana, prosesnya:

Production Gas → Suction Compressor → Compression → Cooling → Injection Well → Reservoir

Gas reinjection dapat digunakan dalam strategi pengelolaan reservoir untuk membantu mempertahankan tekanan dan mendukung produksi hidrokarbon.

Tujuan Gas Reinjection

Ada beberapa alasan mengapa gas hasil produksi dapat dikompresi dan diinjeksi kembali.

1. Mempertahankan Tekanan Reservoir

Tekanan reservoir dapat menurun seiring produksi berlangsung. Injeksi gas dapat digunakan sebagai salah satu metode reservoir pressure maintenance sesuai strategi pengembangan lapangan.

2. Meningkatkan Recovery

Gas yang diinjeksikan dapat membantu mendorong hidrokarbon menuju sumur produksi. Efektivitasnya bergantung pada karakteristik reservoir dan desain injeksi.

3. Mengurangi Gas Flaring

Gas yang masih memiliki nilai guna dapat dimanfaatkan kembali melalui reinjection daripada langsung dibakar di flare, apabila konfigurasi fasilitas dan kondisi operasinya memungkinkan.

4. Meningkatkan Fleksibilitas Pengelolaan Gas

Gas produksi dapat dialokasikan ke fuel system, export system, processing system, atau reinjection system sesuai kebutuhan fasilitas.

Mengapa Menggunakan Gas Turbine sebagai Penggerak?

Gas Reinjection Compressor membutuhkan daya yang besar, terutama ketika digunakan untuk tekanan discharge tinggi dan kapasitas gas yang besar.

Beberapa jenis driver dapat digunakan, seperti motor listrik, diesel engine, dan gas turbine. Pada aplikasi migas tertentu, gas turbine menjadi salah satu pilihan karena karakteristiknya sesuai untuk kebutuhan daya dan kondisi fasilitas.

1. Memanfaatkan Gas sebagai Fuel

Gas turbine dapat menggunakan fuel gas yang tersedia dari fasilitas produksi. Hal ini dapat mengurangi ketergantungan terhadap sumber energi eksternal, tergantung konfigurasi fasilitas.

2. Kapasitas Daya Besar

Gas turbine tersedia dalam berbagai kapasitas sehingga dapat digunakan untuk menggerakkan compressor train dengan kebutuhan daya yang besar.

3. Ringkas untuk Aplikasi Berkapasitas Tinggi

Power density gas turbine membuatnya menarik untuk fasilitas yang memiliki keterbatasan ruang dan berat, terutama pada instalasi offshore.

4. Cocok untuk Continuous Duty

Gas turbine dapat dirancang untuk operasi berkelanjutan apabila seluruh sistem driver, compressor, lubrication, cooling, dan maintenance dirancang sesuai kebutuhan operasi.

5. Potensi Pemanfaatan Exhaust Heat

Gas buang turbin memiliki temperatur tinggi. Dalam konfigurasi tertentu, panas tersebut dapat dimanfaatkan untuk kebutuhan proses atau sistem pemulihan panas.

Prinsip Kerja Gas Reinjection Compressor Turbin Driven

Secara umum, sistem bekerja melalui beberapa tahapan.

1. Gas Produksi Masuk ke Suction

Gas dari separator atau fasilitas pemrosesan dialirkan menuju sisi suction compressor.

Tekanan suction bergantung pada kondisi proses dan desain fasilitas. Gas kemudian masuk ke compressor stage untuk dinaikkan tekanannya.

2. Gas Dikompresi

Compressor menaikkan tekanan gas melalui satu atau beberapa stage.

Untuk centrifugal compressor, energi mekanis dari driver diubah menjadi energi tekanan pada gas melalui rotating impeller dan diffuser.

Gas turbine menghasilkan daya mekanis yang diteruskan melalui shaft atau gearbox menuju compressor.

3. Gas Mengalami Kenaikan Temperatur

Compression menyebabkan temperatur gas meningkat.

Pada multi-stage compression, gas dapat melewati intercooler atau aftercooler untuk menurunkan temperatur sebelum masuk ke tahap berikutnya atau sebelum menuju sistem injection.

4. Gas Menuju Injection Well

Setelah mencapai kondisi tekanan dan temperatur yang sesuai, gas dialirkan menuju injection well.

Gas kemudian masuk ke reservoir sebagai bagian dari strategi gas reinjection lapangan.

5. Control dan Monitoring

Parameter operasi utama terus dipantau, antara lain:

• Suction pressure
• Discharge pressure
• Suction temperature
• Discharge temperature
• Flowrate
• Compressor speed
• Vibration
• Lubrication pressure
• Turbine parameters

Sistem seperti DCS, ESD, dan turbine control system dapat digunakan sesuai arsitektur fasilitas.

Jenis-Jenis Kompresor untuk Reinjection

Dua konfigurasi compressor yang umum adalah centrifugal compressor dan reciprocating compressor.

Centrifugal Compressor

Centrifugal compressor menggunakan rotating impeller untuk meningkatkan energi gas.

Jenis ini cocok untuk aplikasi dengan kapasitas aliran besar dan dapat digunakan dalam compressor train yang digerakkan oleh gas turbine.

Pada aplikasi multi-stage, beberapa impeller dapat digunakan untuk mencapai pressure ratio yang dibutuhkan.

Reciprocating Compressor

Reciprocating compressor menggunakan piston yang bergerak secara bolak-balik.

Karakteristiknya membuat jenis ini sesuai untuk aplikasi yang membutuhkan tekanan tinggi dengan kapasitas aliran yang lebih rendah dibanding aplikasi centrifugal tertentu.

Pemilihan compressor bergantung pada suction pressure, discharge pressure, flowrate, gas properties, efficiency, turndown requirement, dan kebutuhan fasilitas.

Komponen Utama Sistem

Sebuah Gas Reinjection Compressor turbin driven tidak hanya terdiri dari compressor dan turbine.

Gas Turbine

Berfungsi sebagai driver utama compressor.

Gas turbine memiliki sistem pendukung seperti:

• Fuel gas
• Lubrication
• Starting system
• Air intake
• Exhaust
• Control system

Compressor

Berfungsi menaikkan tekanan gas hingga memenuhi kebutuhan injection system.

Compressor dapat berupa centrifugal maupun reciprocating sesuai hasil engineering study.

Gearbox

Pada konfigurasi tertentu, gearbox digunakan untuk menyesuaikan kecepatan putar antara driver dan compressor.

Coupling dan Shaft

Komponen ini meneruskan daya mekanis dari driver ke compressor.

Lubrication dan Seal System

Lubrication system mengurangi gesekan pada rotating equipment, sementara seal system membantu mengendalikan kebocoran gas pada bagian yang memerlukannya.

Control System

Control system mengatur start, stop, speed, load, anti-surge, serta berbagai protective function.

Cooling System

Cooling system menurunkan temperatur gas setelah proses compression sesuai kebutuhan proses.

Sistem Kontrol: Anti-Surge Protection

Salah satu fungsi penting pada centrifugal compressor adalah anti-surge protection.

Surge merupakan kondisi tidak stabil ketika aliran compressor turun terlalu rendah sehingga dapat terjadi osilasi aliran dan tekanan, termasuk kemungkinan aliran berbalik arah.

Kondisi tersebut dapat memberikan beban mekanis dan aerodinamis yang berbahaya bagi compressor.

Karena itu, compressor biasanya memiliki anti-surge control system.

Sistem ini memantau parameter seperti:

Flow + Pressure + Temperature + Compressor Speed

Kemudian controller menentukan posisi recycle valve agar operating point compressor tetap berada di area operasi yang aman.

Secara sederhana:

Low Flow Detected

↓

Anti-Surge Controller

↓

Recycle Valve Opens

↓

Flow Through Compressor Increases

↓

Compressor Moves Away From Surge Region

Anti-surge control berbeda dari shutdown protection. Anti-surge berfungsi mengendalikan kondisi operasi agar compressor tetap berada pada area yang dapat dioperasikan, sedangkan protective shutdown digunakan ketika kondisi telah memenuhi kriteria trip yang ditentukan.

Kelebihan Gas Reinjection Compressor Turbin Driven

Mendukung Reservoir Pressure Management

Gas reinjection dapat menjadi salah satu metode untuk mempertahankan tekanan reservoir sesuai strategi pengembangan lapangan.

Memanfaatkan Fuel Gas yang Tersedia

Gas turbine dapat menggunakan fuel gas dari fasilitas sehingga dapat sesuai untuk lokasi yang memiliki akses terbatas terhadap sumber listrik eksternal.

Mendukung Pengurangan Flaring

Sebagian gas produksi dapat dimanfaatkan kembali melalui reinjection apabila kondisi fasilitas memungkinkan.

Cocok untuk Kapasitas Besar

Kombinasi gas turbine dan compressor dapat digunakan untuk compressor train dengan kebutuhan daya tinggi.

Mendukung Operasi Berkelanjutan

Dengan desain, operasi, maintenance, dan monitoring yang sesuai, compressor package dapat digunakan untuk continuous operation.

Fleksibilitas

Konfigurasi compressor dan turbine dapat dipilih berdasarkan kondisi lapangan, kapasitas gas, pressure ratio, dan kebutuhan proses.

Aplikasi di Industri Migas

Offshore Platform

Gas reinjection dapat digunakan sebagai bagian dari strategi pengelolaan reservoir pada lapangan offshore.

FPSO

Pada FPSO, reinjection dapat membantu memanfaatkan gas produksi ketika export atau utilization route tertentu tidak tersedia atau kapasitasnya terbatas.

Onshore Production Facility

Gas reinjection juga dapat digunakan pada fasilitas produksi darat sesuai karakteristik reservoir dan kebutuhan pengembangan lapangan.

Gas Processing Facility

Compressor dapat menjadi bagian dari sistem pengelolaan gas bertekanan tinggi, termasuk untuk recycling atau reinjection sesuai desain fasilitas.

Hal yang Perlu Diperhatikan dalam Pengoperasian

Gas Reinjection Compressor merupakan rotating equipment berenergi tinggi, sehingga pengoperasiannya membutuhkan monitoring dan protective system yang memadai.

Parameter yang penting diperhatikan antara lain:

Pressure
Memastikan suction dan discharge berada dalam operating envelope.

Temperature
Memantau temperatur gas dan rotating equipment.

Vibration
Mendeteksi indikasi mechanical problem seperti imbalance, misalignment, atau masalah bearing.

Lubrication
Memastikan tekanan, temperatur, dan kondisi lubrication berada pada batas yang ditentukan.

Seal System
Memastikan tidak terjadi kondisi seal yang dapat menyebabkan kebocoran atau gangguan operasi.

Anti-Surge
Memastikan compressor tidak beroperasi terlalu dekat dengan surge region.

Trip dan Shutdown System
Memastikan protective functions tersedia dan dapat merespons kondisi abnormal sesuai desain.

Kesimpulan

Gas Reinjection Compressor turbin driven merupakan salah satu konfigurasi penting dalam fasilitas produksi minyak dan gas ketika gas perlu dikompresi hingga tekanan yang sesuai untuk proses reinjection.

Gas turbine digunakan sebagai driver karena mampu menyediakan daya mekanis yang besar dalam konfigurasi yang relatif compact dan dapat menggunakan fuel gas yang tersedia di fasilitas.

Sistemnya terdiri dari beberapa bagian yang saling terintegrasi:

Gas Production → Compressor → Cooling → Injection System → Reservoir

Sementara dari sisi equipment:

Gas Turbine → Gearbox/Coupling → Compressor

Keandalan sistem tidak hanya bergantung pada compressor. Anti-surge control, lubrication, seal system, vibration monitoring, DCS, ESD, dan protective functions memiliki peran penting dalam menjaga operasi.

Pada aplikasi aktual, pemilihan compressor dan driver harus didasarkan pada kondisi proses, kapasitas, tekanan, karakteristik gas, kebutuhan turndown, reliability, maintenance philosophy, serta persyaratan keselamatan fasilitas.

Dengan integrasi desain mekanikal, process control, instrumentation, dan safety system yang tepat, Gas Reinjection Compressor dapat menjadi bagian penting dari strategi pengelolaan gas dan reservoir pada fasilitas migas.