Coalbed Methane Recovery dengan Injeksi Karbon Dioksida Panas

Sebuah metode terbaru dalam recovery coalbed methane (CBM) diusulkan dengan melakukan injeksi karbon dioksida pada kondisi supercritical (hot temperature) ke dalam reservoir CBM. Saat karbon dioksida panas diinjeksikan, sifat desorpsi dari metana akan meningkat dan sifat adsorpsi karbon dioksida panas pada permukaan batubara juga akan lebih besar dibandingkan metana. Kelayakan konsep ini dipelajari dengan simulasi recovery pada reservoir CBM dengan metode pressure depletion, injeksi karbon dioksida, dan karbon dioksida dengan temperatur 10 derajat celcius lebih besar dibandingkan temperatur reservoir. Hasil simulasi yang dilakukan menunjukkan bahwa injeksi karbon dioksida panas dapat meningkatkan produksi secara signifikan dan recovery factor yang juga lebih besar dibandingkan metode recovery lainnya. Dalam pertimbangan ekonomis, metode ini dapat menjadi sangat menguntungkan jika karbon dioksida yang digunakan berasal dari alam dan reservoir CBM terletak dekat dengan pipeline karbon dioksida yang ada.

Coalbed methane atau dapat disebut sebagai coal seam gas merupakan bentuk gas alam yang berasal dari batu bara (coal) dengan jumlah cadangan terbesar berada di United States, Australia, Russia, Canada, dan China. Istilah CBM merujuk pada gas metana yang teradsorpsi ke dalam matriks pada batu bara. Gas tersebut digolongkan sebagai “sweet gas” sesuai dengan komponennya yang tidak mengandung hidrogen sulfida.

Secara konsep, proses injeksi karbon dioksida panas dapat dilakukan dengan mmelakukan tahap-tahap design sebagai berikut :

1. Karbon dioksida dari alam atau industri dikumpulkan, difiltrasi, dan ditransportasikan melalui pipeline ke lapangan CBM dalam kondisi under supercritical.

2. Karbon dioksida dipanaskan sampai 10 derajat celcius lebih besar dibandingkan temperatur reservoir dengan heat exchangers dari produksi gas alam dari lapangan.

3. Karbon dioksida panas pada/mendekati kondisi supercritical diinjeksikan kedalam formasi CBM melalui sumur injeksi. Gas alam dan air diproduksi dari prosedur dengan ijektor dan producers arranged dalam pattern sumur biasa seperti “inverted five-spot” or “inverted nine-spot”.

4. Desain alternatif digunakan untuk menginjeksi karbon dioksida ke dalam sumur SBM. Sumur tersebut ditutup dalam periode “soaking” setelah sumur dibuka untuk produksi. Proses tersebut dapat diulangi. Waktu injeksi, soaking, dan produksi dapat dioptimasi dengan simulasi reservoir.

Metode ini bertujuan untuk menggabungkan metode injeksi karbon dioksida dengan thermal desorpsi dari CBM dengan melakukan injeksi karbon dioksida panas pada kondisi/mendekati supercritical. Kelebihan-kelebihan yang dapat diberikan dari metode ini adalah :

1. Penyerapan gas pada batubara diatur oleh “Langmuir Isoterm”, yaitu pada suhu tinggi, kemampuan batubara untuk menyerap gas akan berkurang secara signifikan. Maka dari itu, proses pemanasan batubara dengan cara menyuntikkan kalor karbon dioksida panas secara signifikan juga akan meningkatkan desorpsi metana dari permukaan batubara.

2. Pada undersaturated coal, peningkatan temperatur dapat meningkatkan titik tekanan critical desorpsi. Sehingga produksi metana dapat dimulai pada tekanan reservoir yang lebih tinggi dengan proses dewatering yang lebih singkat.

3. Transport metana dari pori-pori ke cleats di dalam batubara diatur melalui proses difusi. Temperatur yang lebih tinggi dapat meningkatkan koefisien difusi tersebut sehingga laju difusinya lebih besar.

4. Dalam kondisi isothermal di lab, terlihat bahwa batubawa dapat melakukan penyerapan karbon dioksida sebanyak 3kali volume metana. Dengan adanya penyerapan karbon dioksida dalam permukaan batubara, metana yang berada pada permukaan batubara sebelumnya akan terdorong keluar.

5. Karbon dioksida panas dapat mengalirkan air dalam cleat sehingga akan terjadi peningkatan karbon dioksida-metana mass transfer

6. Metode ini dapat berdampak besar dalam pengurangan kuantitas karbon dioksida yang tentunya berdampak baik untuk lingkungan.

Maka dari itu dapat disimpulkan bahwa metode recovery dengan injeksi karbon dioksida panas dapat meningkatkan adsorpsi karbon dioksida dibandingkan metana pada permukaan batubara. Hal ini membuat desorpsi dari metana menjadi lebih besar dan meningkatkan produksi pada reservoir CBM. Metode ini juga berdampak baik pada lingkungan dengan mengurangi kuantitas karbon dioksida dari lingkungan.

Sumber :

Coalbed Methane Recovery By Injection of Hot Carbon Dioxide

Authors : Hon Chung Lau (National University of Singapore) | Chaobin Zhao (University of Calgary) | Samuel W. Lau (University of Houston)

DOI : https://doi.org/10.7122/485492-MS

Document ID : CMTC-485492-MS

Publisher : Carbon Management Technology Conference

Source : Carbon Management Technology Conference, 17–20 July, Houston, Texas, USA