Seberapa Tangguh Jaringan Gas Alam?

Beberapa tahun yang lalu, saya berhasil mendapatkan diri saya di milis dari seorang rekan yang menganggap dirinya ahli energi. Sebenarnya, sepertinya tidak ada bidang yang berada di luar keahliannya, dan fakta bahwa SETIAP EMAIL DARI DIA DATANG DENGAN SUBJECT LINE DI CAPS DENGAN BANYAK POINT SERUAN!!!! benar-benar menyegel kesepakatan dengan bonafiditasnya. Salah satu fakta yang dia suka untuk digembar-gemborkan adalah bahwa gas alam adalah bahan bakar yang sempurna. Tidak hanya bersih-pembakaran dan relatif murah, itu juga dikirim langsung ke konsumen menggunakan jaringan listrik sepenuhnya mandiri. Bahkan dalam kondisi “zombie apocalypse”, ia mengklaim bahwa gas alam akan terus mengalir.

Pada saat itu, tampaknya agak berlebihan, tetapi saya pikir setidaknya ada sedikit kebenaran di dalamnya — cukup sehingga saya beralih dari rangkaian listrik dan pemanas air ke peralatan bertenaga gas beberapa tahun yang lalu, dan menambahkan perapian gas untuk panas tambahan. Saya hanya menganggap begitu saja bahwa gas akan mengalir, setidaknya sampai kerfuffle baru-baru ini di atas pipa Nordstream. Saat itulah saya melihat gambar kompresor turbin besar yang diperlukan untuk menjalankan pipa itu, ukuran dan kerumitannya tampaknya menempatkan kebohongan pada klaim tentang sifat jaringan gas alam yang bertenaga sendiri.

Tentunya sistem yang bergantung pada peralatan seperti itu tidak bisa sepenuhnya bertenaga sendiri, bukan? Pertanyaan ini dan yang lainnya menimbulkan keraguan di benak saya, jadi saya melakukan apa yang selalu saya lakukan dalam kasus ini: Saya memutuskan untuk menulis artikel sehingga saya bisa melihat detailnya. Inilah yang saya temukan tentang cara kerja distribusi gas alam, setidaknya di Amerika Utara.

berkumpul di

Menilai klaim lawan bicara saya yang serba bisa membutuhkan pemahaman dasar tentang geologi ladang minyak. Sekitar 12% dari produksi gas alam di AS pada tahun 2018 berasal dari apa yang disebut sumber terlarut terkait, di mana gas alam merupakan produk sampingan dari produksi minyak. Gas terkait pernah, dan sering kali masih, dianggap sebagai gangguan yang dibuang ke atmosfer atau meledak di sumur. Gas terkait sering dilarutkan ke dalam fase cair di dalam reservoir minyak mentah, dengan cara yang sama seperti karbon dioksida dilarutkan ke dalam cairan dalam botol soda. Dan seperti ketika Anda membuka tutup botol soda secara tiba-tiba, gas alam yang terlarut dalam minyak mentah dapat keluar dari larutan ketika reservoir disadap dengan pengeboran. Gas alam terkait juga bisa menjadi fase gas yang ada di reservoir minyak mentah tetapi tidak larut ke dalam fase cair.

Gas alam sering dapat terjadi terkait dengan reservoir minyak. Sumber: Administrasi Informasi Energi AS, Domain publik, melalui Wikimedia Commons

Di sisi lain, beberapa reservoir gas alam tidak terkait, di mana gas ditemukan tanpa kehadiran minyak mentah yang signifikan. Gas alam non-terkait sering ditemukan di mana lapisan batuan kedap air membentuk tutup di atas batu berpori seperti batu pasir, di mana gas yang dihasilkan oleh pembusukan fosil vegetasi filter. Reservoir ini sering berada di bawah tekanan yang signifikan juga, sehingga mudah untuk mengekstrak setelah reservoir disadap. Ada jenis lain dari reservoir gas alam dalam kategori luas yang tidak terkait, seperti shale gas dan coalbed gas.

Apa pun jenisnya, eksploitasi reservoir gas alam dimulai dengan mengebor sumur dan menghubungkannya ke jaringan pipa pengumpul. Pipa-pipa ini membentuk jaringan besar yang menghubungkan ribuan sumur ke pemrosesan hulu dan sistem perpipaan. Tergantung pada jenis reservoir, pipa pengumpul dapat mengalirkan gas alam mentah atau minyak mentah cair. Jaringan pengumpulan di pantai AS memiliki sekitar 240.000 mil (386.000 km) pipa – cukup untuk menutupi jarak ke Bulan.

Membersihkannya

Gas alam mentah biasanya memiliki lebih dari sekedar metana di dalamnya. Tergantung pada jenis reservoir, gas alam dapat berkisar dari campuran metana, propana, dan butana bersama dengan gas lain seperti uap air, karbon dioksida, dan bahkan helium, hingga emulsi minyak mentah dan air yang berbusa dengan gas. Sebagian besar sumur gas alam memerlukan setidaknya beberapa pemrosesan sebelum memasuki sistem pengumpulan, menggunakan perangkat yang disebut unit produksi gas, atau GPU. Mesin ini pada dasarnya adalah adaptor antara gas bertekanan tinggi di reservoir dan tekanan rendah yang digunakan dalam sistem pengumpulan. GPU menurunkan tekanan gas dengan choke, tetapi untuk mencegah penurunan tekanan yang tiba-tiba dari mendinginkan campuran gas ke titik di mana ia membeku, GPU memanaskan gas proses. Di sisi GPU bertekanan rendah, pemisah horizontal memungkinkan air dan hidrokarbon cair mengendap, sementara fase gas naik. Beberapa gas diambil sebagai gas instrumen, yang dibakar untuk menyediakan panas untuk tahap pertama GPU.

Gas instrumen adalah salah satu contoh pertama dari sifat self-powered dari jaringan gas alam. Gas instrumen disadap untuk memberi daya pada semua jenis peralatan di sepanjang seluruh sistem, yang bagian-bagiannya seringkali sangat jauh dan jauh di luar jangkauan praktis jaringan listrik. Selain dibakar untuk proses yang membutuhkan panas, gas instrumen dapat digunakan untuk menjalankan generator yang menyediakan daya cadangan untuk komponen listrik. Tekanan gas alam mentah juga terkadang digunakan untuk menjalankan pompa turbin, dan seringkali untuk menekan reservoir dan mendorong produk ke permukaan.

Dibawah tekanan

Di menara dehidrator, gas alam basah mengalir melalui tutup gelembung melalui TEG, mengering saat naik. TEG direbus untuk menghilangkan air sebelum digunakan kembali. Sumber Kimray, Inc.

Air adalah masalah konstan untuk operasi perpipaan. Bahkan deposit yang tidak terkait yang diklasifikasikan sebagai reservoir “gas kering” biasanya akan mengandung setidaknya beberapa uap air, yang dapat mengembun di dalam pipa dan menyebabkan korosi internal, atau berpotensi membekukan dan menyumbat pipa. Dehidrasi gas alam merupakan langkah penting dalam menyiapkan gas untuk sistem pipa transmisi. Gas alam sering mengalami dehidrasi menggunakan proses pengolahan kimia yang memaparkan gas basah ke trietilen glikol, atau TEG. TEG sangat higroskopis, dan digunakan di menara dehidrator tinggi yang diisi dengan baki horizontal. TEG memasuki bagian atas menara dan mengalir ke bawah setiap baki, sementara gas alam basah memasuki bagian bawah menara. Gelembung gas melalui TEG, yang menyerap uap air terlarut. Gas dehidrasi keluar dari bagian atas menara, sementara TEG basah mengalir keluar dari bagian bawah ke reformer, yang menggunakan gas instrumen untuk menyalakan pembakar yang memanaskan cairan untuk mengusir air, membuat TEG siap digunakan lagi.

Setelah gas alam dikeringkan dan propana atau butana yang mencemari dihilangkan, gas siap untuk masuk ke sistem transmisi. Sistem transmisi adalah sistem transportasi jarak jauh untuk gas curah, yang terdiri dari pipa berdiameter besar dan bertekanan tinggi. Di AS, terdapat jaringan pipa antarnegara bagian dan intranegara bagian, dengan total panjang sekitar 3 juta mil (4,8 juta km) yang membawa sekitar 2,7 triliun kaki kubik (76 miliar meter kubik) gas setiap tahun.

Pipa transmisi beroperasi di mana saja dari 200 hingga 1.500 psi (1,3 hingga 10,3 MPa). Untuk mencapai tekanan dan laju aliran untuk mengangkut gas secara efisien, dan untuk menebus kehilangan tekanan akibat penggunaan pelanggan dan yang ditimbulkan oleh gesekan pipa, pipa transmisi menggunakan stasiun kompresor di sepanjang jalur. Kebanyakan kompresor transmisi ditenagai oleh turbin gas, yang ditenagai oleh gas alam yang dikirim. Stasiun kompresor memanfaatkan gas alam dari sisi bertekanan tinggi untuk memberi daya pada mesin turbin gas, yang pada gilirannya memberi daya pada kompresor — contoh lain dari jaringan gas alam yang memiliki tenaga sendiri. Tentu saja stasiun kompresor membutuhkan listrik juga, yang disediakan oleh jaringan listrik biasa, atau oleh generator cadangan yang ditenagai oleh gas alam. Stasiun kompresor yang terletak di luar jaringan listrik sering kali benar-benar mati dari generator bertenaga gas.

Untuk Pelanggan

Set meteran gas perumahan yang khas sepenuhnya mekanis dan ditenagai oleh gas proses.

Sementara beberapa pelanggan gas alam, seperti pembangkit listrik dan pabrik kimia skala besar, dapat dilayani langsung dari sistem distribusi tekanan tinggi, sebagian besar pengguna akhir sebenarnya dilayani oleh perusahaan distribusi lokal, atau LDC. Operator-operator ini memelihara jaringan lokal saluran gas, saluran samping, dan perangkat pengukur yang meliuk-liuk di bawah jalan-jalan di sebagian besar kota. LDC memelihara satu atau lebih koneksi ke sistem transmisi gas alam, dan menggunakan regulator untuk menurunkan tekanan gas di dalam sistemnya dan pengukur aliran untuk mengukur penggunaan gas. LDC juga bertanggung jawab untuk menyuntikkan bau metil merkaptan yang memberikan bau khas pada gas alam.

Pada umumnya, pengaturan tekanan dan pengukuran yang dilakukan oleh LDC bersifat mekanis; regulator cenderung menggunakan diafragma dan pegas untuk mengurangi tekanan utama ke tekanan yang sangat rendah, seringkali hanya sebagian kecil dari psi, yang digunakan oleh banyak peralatan gas. Metode pengukuran bervariasi, tetapi meter untuk pelanggan perumahan dan komersial sering kali ditenagai oleh bellow yang mengembang di bawah tekanan gas untuk menghitung aliran gas.

Seperti operator pipa transmisi, LDC mengandalkan listrik untuk menyalakan sebagian besar peralatan mereka, termasuk peralatan pemantauan dan kontrol. Dan dalam kebanyakan kasus, LDC terhubung ke jaringan sama seperti orang lain. Seperti operator transmisi, mereka juga memiliki generator cadangan berbahan bakar gas alam jika terjadi pemadaman lokal, tetapi hampir semua fungsi distribusi utama ditenagai oleh tekanan gas alam itu sendiri.

Jadi, sementara ada jauh lebih banyak cerita daripada Mr. All-Caps biarkan, sepertinya dia tidak jauh dari kebenaran. Jaringan gas alam benar-benar sebagian besar bertenaga sendiri dan direkayasa untuk terus bekerja apa pun yang terjadi.