Sampling Gas Bumi

Dalam analisis kualitas gas bumi, tahap awal yang harus diperhatikan adalah pengambilan sample (sampling). Kontaminan yang terbawa pada saat sampling tentunya akan mempengaruhi hasil analisis. Tujuan utama dari proses sampling yaitu untuk mendapatkan sampel yang representatif yang mewakili produk dari sumber/titik pengambilan, yang diperlukan untuk keperluan analisa fisika dan kimia produk tersebut di laboratorium, dengan parameter dan metoda uji yang ditentukan.

Ilustrasi Sumur Gas

BEBERAPA METODE STANDAR YANG DIGUNAKAN

A. ASTM D 1145 : Test Method for Sampling Natural Gas

1. Prosedurnya dibedakan berdasarkan pada kandungan di dalam gas yang akan dianalisis
2. Diperlukan metoda sampling yang berbeda-beda untuk karakteristik gas bumi yang berbeda, yaitu:

• Gas bumi dengan kandungan utama hidrokarbon dan nitrogen,
• Gas bumi yang mengandung hidrogen sulfida dan organik sulfur atau kontaminan sulfur lainnya,
• Gas bumi yang mengandung CO2,
• Gas bumi yang mengandung gasoline dan kondensat

B. GPA 2166 : Obtaining Natural Gas Samples for Analysis by Gas Chromatography

Metoda sampling ini didasarkan pada kondisi temperatur, tekanan sumber sampel gas dan peralatan yang tersedia. Prosedur sampling dengan standar GPA dilakukan untuk memperoleh sampel spot yang reperesentatif dalam kontainer untuk dianalisis dilaboratorium. Beberapa prosedur sampling yang ada, sesuai untuk sampling gas bumi basah (wet/rich Natural Gas) pada tekanan 1100 psig, sedangkan untuk (dry/lean Natural Gas) tidak ada batasan tertentu untuk tekanannya.

Gas bumi kering (dry gas) didefinisikan sebagai gas yang tidak mengalami kondensasi akibat pendinginan oleh ekspansi yang cepat dari tekanan pada sumber ke tekanan atmosfir atau tekanan intermediet lainnya.

Gas bumi basah (wet gas) didefinisikan sebagai gas yang terkondensasi sebagian karena pendinginan atau adanya perubahan tekanan pada tekanan sumber. Adanya sedikit penurunan suhu atau perubahan pada tekanan sumber yang dapat menyebabkan kondensasi sebagian.

Prosedur Sampling Standard GPA 2166 dibedakan berdasarkan pada jenis gas yang akan dianalisis terdiri dari:

1. Metoda purge-fill & empty (Metoda ini dapat digunakan jika suhu kontainer/tabung sampel sama atau lebih besar dari pada suhu sumber sumber. Tekanan sumber harus lebih besar dari tekanan atmofir atmofir)
2. Metoda evacuated container (Metoda ini dapat digunakan bila tekanan sumber 1100 psig atau kurang. Suhu sumber lebih besar atau lebih kecil dari suhu kontainer/tabung sampel)
3. Metoda reduced pressure (Metoda ini dapat digunakan pada kondisi kondisiyang yang sama dengan metoda evacuated container. Tekanan pengisian pengisiandibatasi dibatasi hingga 1/3 dari tekanan sumber, dimana tekanan sumber tersebut berkisar antara 100-1100 psig).
4. Metoda helium pop (Metoda sampling non-purge ini, terlebih dahulu menggunakan helium untuk membuat silinder bebas udara. Hal ini kadang-kadang digunakan setelah sampling vakum sehingga memberikan tekanan percontoyang cukup untuk membersihkan sampling loop pada kromatografi. Tekanan pengisian helium tidak lebih dari 5 –10 psig. Metoda ini sama dengan metoda evacuated container, tetapi tekanan sumber harus lebih besar dari tekanan pengisian helium).
5. Metoda water displacement (Metoda ini dapat digunakan pada kondisi yang sama dengan metoda evacuated container, tetapi tekanan sumber harus lebih besar dari tekanan atmosfir).
6. Metoda glycol displacement (Metoda ini dapat digunakan pada kondisi yang sama dengan metoda water displacement).
7. Metoda floating piston cylinder (Metoda ini dapat digunakan bila tekanan sumber 1100 psig atau kurang. Suhu sumber lebih besar atau lebih kecil dari suhu kontainer/tabung sampel. Metoda ini tidak disarankan untuk gas bumi basah, kecuali jika silinder yang digunakan dilumasi dengan gemuk non-absorbing).
8. Metoda purge-controlled rate

PERTIMBANGAN PEMILIHAN METODE

• Untuk gas yang gas tidak diketahui sama sekali sifat-sifatnya, sebaiknya dikategorikan sebagai gas bumi basah.
• Untuk yang gas tidak diketahui komposisinya pada tekanan lebih tinggi dari 400 psig, harus diasumsikan sebagai gas bumi basah.

PERALATAN UTAMA YANG DIGUNAKAN

1. Tabung Sampel (Sampling Cylinder / Sampling Bomb)

• Jenis tabung sampel terbuat dari logam dengan tingkat keselamatan maksimum dan tahan terhadap korosi.
  

  Sampling Cylinder
• Material yang dianjurkan adalah dari stainless steel.
• Ukuran tabung tergantung dari banyaknya sampel yang diperlukan untuk analisis di laboratorium.
• Di ujung tabung, lubang keluaran sebaiknya dipasang pressure gauge untuk memastikan tabung telah terisi dengan sampel.
• Untuk menganalisis senyawaan sulfur, gunakan tabung dari Sulfinert Material, untuk menghindari dekomposisi sampel.

 2. Pipa Transfer (Flexible Hose)

• Pipa transfer sampel terbuat dari material stainles steel, steel, tembaga atau logam lain yang flexibel yang tidak reaktif dengan produk yang disampling.
• Material stainles steel lebih baik karena tahan untuk tekanan 1000 psig atau gas yang mengandung H2S.
• Pipa aliran yang paling baik dilengkapi dengan 2 valve penutup container
• Tahan terhadap reaksi produky ang diambil sampelnya.

 3.  Separator

• Penggunaan separator dilakukan untuk memperoleh sampel yang representatif (Adanya suatu cairan pada saat sampling gas bumi basah, mengakibatkan sampel kurang representatif)
• Adanya cairan dalam gas bumi, dapat dieliminasi dengan cara pemasangan sampel probe yang benar atau penggunaan sampling separator.
• Separator harus disesuaikan dengan tekanan vessel.
• Sampling separator dapat dipasang permanen pada titik pengambilan sampel atau dapat dipindahkan dari titik sampel yang satu ketitik yang lain
• Portabel separator ini harus dibersihkan dengan sampel gas, dan tidak boleh ada yang tersisa didalam separator pada waktu sampling.

4.  Sampling Probe

• Pemakaian sampel probe digunakan untuk memperoleh hasil yang baik (sampel yang representatif).
  

  sampling probe
  
  
• Sampel probe harus diletakkan di bagian atas pipa atau vessel, untuk mengeliminasi cairan yang terikut pada saat sampling.
• Penggunaan sampel probe yang terpasang secara vertikal pada posisi horizontal pipa bagian atas dan ditempatkan pada posisi aliran laminar.
• Material sampel probe harus dibuat dari material yang tidak bereaksi dengan aliran gas atau menggunakan material SS 316 dengan diameter ¼″, probe harus dikontruksi dengan baik sehingga tidak mudah membengkok atau rusak bila dilewati aliran gas.
• Jangan meletakan sampel probe pada lokasi meter manifolds, blow down stacks,header, dead end lines, downstream of turbulence generators, vertical lines (up or down).

PENENTUAN TITIK SAMPLING

• Penentuan letak titik sampling harus sesuai untuk mendapatkan sampel yang representatif.
  

  Sampling Spot
• Titik sampling harus terletak pada bagian pipa yang tidak ada gangguan aliran gasnya yang disebabkan oleh elemen jaringan pipa, elbows, tee-s, reducer, piping headers, manifolds, meter tubes, valves, orifice plates dan sebagainya.
• Gerakan aliran di dalam pipa yang melewati elbow atau tee akan menyebabkan perputaran aliran atau dapat menyebabkan efek gerakan sentrifugal yang menyebabkan kontaminan dan komponen fraksi berat dari gas bumi ke dinding pipa.
• Letak titik sampling biasanya tidak berada dekat pompa, strainers, meter, manifolds atau velocity. Daerah percepatan atau perubahan arah aliran dari horizontal ke vertikal tidak dapat dipakai untuk mendapatkan sampel yang mewakili.

PERSIAPAN SAMPLING GAS BUMI

• Tabung sampel harus dibersihkan sebelum pengambilan sampel. Hal ini dilakukan, khususnya jika sample cylinder tersebut sebelumnya digunakan untuk sampling hidrokarbon.
• Lapisan minyak, grease atau sludge harus dibersihkan melalui purging dengan cara mencucinya dengan larutan detergen panas atau dengan suatu pelarut organik.
• Keringkan dan vakum dengan menggunakan pompa vakum.

PROSEDUR SAMPLING GAS BUMI  (Metode Purge Controller Rate dan Purge Fill & Empty)

Penyusunan peralatannya seperti terlihat pada gambar di bawah.

Contoh Skema Sampling Gas Bumi

Hal ini perlu untuk menghubungkan pipa tambahan yang panjangnya kurang lebih 2-4 feet dengan valve pada tempat untuk mengeluarkan sampel ke valve outlet pada botol sampel. Susunan seperti ini untuk menghindari adanya kondensasi hidrokarbon berat pada valve outlet botol sampel.

1. Buka valve titik sampling sehingga gas yang terakumulasi keluar dan tutup kembali valvenya.
2. Pasang botol sample, posisi botol sample harus mengarah ke atas dan semua valve harus dalam keadaan tertutup.
3. Buka valve titik sampling hingga posisi buka penuh (full open).
4. Lakukan purging secara perlahan-lahan untuk membebaskan udara. Valve 1, 2 dan 3 harus dibuka penuh, sedangkan valve 4 ditutup.
5. Tutup valve pada pipa tambahan (valve 4) dan biarkan tekanan naik dengan cepat hingga mendekati tekanan sumber. (A)
6. Tutup valve inlet (valve 2) dan secara perlahan buka valve 4 hingga tekananny amendekati tekanan atmosfer.
7. Tutup rapat valve 4 dan buka valve 2.(B)
8. Ulangi perlakuan (A) dan (B) mengikuti tabel purging yang memberikan kebutuhan pengulangan untuk proses purging yang efektif.
9. Amati sisa-sisa cairan yang dikeluarkan pada valve saluran tambahan (valve 4). Jika masih ada cairan pada valve 4, buang sample dan selanjutnya pengambilan sample dilakukan dengan metode khusus.
10. Tutup valve sample dengan urutan sebagai berikut; valve tambahan (valve4) – valve outlet (valve 3) – valve inlet (valve 2) – valve sampling (valve 1) – valve sumber.
11. Buka valve sampling (valve 1) dan dengan perlahan-lahan buka katu putama (bottom valve) pada aliran pemisahan sample untuk membuang tekanan balik pada aliran maupun separator.
12. Lepaskan tabung sample dan lakukan tes kebocoran dengan menggunakan leak detection solution (larutan pendeteksi kebocoran).

PENANGANAN TABUNG SAMPEL

• Lakukan uji kebocoran terhadap tabung sampel setelah sampling, apabila terdapat kebocoran, sampel dibuang dan lakukan pengambilan ulang dengan menggunakan tabung sampel yang baru.
• Catat identitas tabung, kondisi pengambilan sampel, lokasi serta titik pengambilan
• Tabung sampel setelah sampai ke laboratorium sebaiknya disimpan dalam rak/laci,
• Tabung sampel sebaiknya dipanaskan sampai mendekati temperature sumber ketika akan dianalisis dengan gas kromatografi,
• Setelah selesai analisis, tabung sampel dikosongkan sesuai dengan aturan keselamatan dan kesehatan kerja.