Semenjak tujuh tahun sejak gas well kami dioperasikan, kami mulai mendapati
adanya jejak gas H2S. Dengan kondisi ppm yang ‘hanya’ 0.5 ppm-v, mungkin
resiko karat karena SCC masih jauh. Pertanyaan : Cahyo Hardo

Rekan, saya ingin bertanya tentang kemungkinan-kemungkinan apa saja yang masih
terlewatkan oleh saya dalam mengatasi hal berikut di bawah, atau malahan saya
terkesan overkill.

Semenjak tujuh tahun sejak gas well kami dioperasikan, kami mulai mendapati

adanya jejak gas H2S. Dengan kondisi ppm yang "hanya" 0.5 ppm-v, mungkin

resiko karat karena SCC masih jauh. Ini dikonfirmasi dari NACE standard
yang digambarkan sebagai kurva kandungan gas H2S vs Tekanan sistem total (John
Campbell book seri ke 4, applied water technology). Dari sisi gas sales spec,
angka ini tentunya masih sangat jauh!

Masalahnya, saya khawatir, timbulnya H2S tersebut bukanlah gejala normal mengingat
bakteri bandel SRB biasanya akan memproduksi H2S dalam menjalankan aktifitas
hidup-nya. Jika memang dia ada, katanya, dia akan menaikkan laju korosi dengan
cepat mengingat jenis korosi yang terjadi adalah pitting!

Pertama, saya merencanakan untuk menentukan dengan akurat, apakah memang yang
didapati oleh rekan2 di lapangan tsb adalah H2S atau campuran H2S dan RSH (mercaptan)?,
sebab hasil yang didapat adalah via tube draeger yang keakuratannya tidak bisa
dijamin 100% (setidaknya menurut saya yang pernah melakukannya). Jadi saya akan
menggunakan alat lain yang mungkin lebih handal via standard ASTM 5xxx (saya
lupa nomornya).

Selain itu, mungkin saya akan memprogramkan test pengindentifikasian bakteri,
yang pastinya berusaha menangkap sessile bacteria bandel seperti SRB ini. Tentunya
saya akan mencari lokasi di dalam loop system proses yang tepat atau mudah2an
tepat, seperti di daerah yang laju alirnya rendah, ada airnya, dst. Masalahnya,
alat "penangkap" bakteri ini tidak ada yang representatif di lapangan.
Metode series dilution seperti yang dijelaskan oleh API RP 38 ataupun metode
ATP, kesemuanya ditujukan untuk plantonic bacteria, dan bukan sessile bacteria.
Plantonic bacteria adalah bacteria yang bergerombol atau terlarut di dalam air,
sedangkan sessile bacteria itu sukanya menempel di permukaan yang padat, seperti
pipa.

Memang ada yang bilang, jika dengan metode sederhana saja kamu sudah bisa menangkap
SRB, why not? Khan bisa juga dilihat dari warna air yang kehitaman sebagai bukti
pengendapan besi sulfida (sebagai akibat aktifitas bakteri SRB ini). Masalahnya,
jika SRB tidak terdeteksi juga, haruskah saya menggunakan teknik yang dicontohkan
oleh Robbins (sehingga disebut sebagai Robbins Device), yaitu dengan mencelupkan
probe yang ada besinya sehingga dia seperti bagian dari pipa, dan diharapkan
SRB tumbuh di situ. Haruskah rekan?

Dan jika memang terbukti ada SRB, lalu apakah saya bisa langsung hantam dengan
biocide berbasis intermittent? Haruskah saya juga mengecek reservoir gas/minyak
karena ada yang berpendapat, kemungkinan bakterinya ngumpul di reservoir? Akan
tetapi, pendapat ini berasal dari sumur penginjeksian air, di mana SRB akan
pindah ke producing reservoir (gas atau minyak)? Koq bisa?

Kemungkinan timbulnya bakteri anaerob SRB ini disebabkan oleh acidizing activity
di tempat kami. Acidizing dilakukan mengingat beberapa sumur punya karakteristik
menghasilkan scale, yang jika dibiarkan bisa mem-plug sumur, atau paling tidak
akan menambah pressure drop sehingga mengurangi produksi sumur. Kalau tidak salah,
SRB itu makanannya adalah karbon, nitrogen, fosfor, besi, serta ion sulfat dan
sulfit. Nah, kemungkinan jika terjadi over dosis dari asam yang digunakan untuk
acidizing, maka besi di pipa bisa terkelupas, dan besi ini adalah salah satu sumber
makanannya SRB. Tetapi masalah-nya, acidising tersebut frekuensi nya khan hanya
sekali atau dua kali dalam setahun, jadi apa iya?

Satu kemungkinan lagi, selain removal scale yang menggunakan HCl, ada juga
scale inhibitor, yang kerjanya cuma menghambat. Katanya, beberapa dari mereka
berbasis organic fosfat dan fosfonat. Dan keduanya adalah bahan dasar makanan
buat bakteri SRB!!

Jikalau seaandainya nanti tidak diketemukan sessile bacteria seperti SRB dengan
teknik pengambilan yang representatif, tetap saja H2S, menurut saya harus ditelaah
karena kemungkinan bisa menyebabkan reaksi dengan besi sehingga menyebabkan
pengendapan, yang berarti potensial menyebabkan plugging.

Atau sebetulnya, kekhawatiran saya ini terlalu berlebihan? Jika tidak, apakah
langkah2 yang akan saya ambil sudah benar?

Butuh nasihat dari rekan-rekan semuannya.

Tanggapan 1 : YudaTomo

Yo,
Ini saya coba jawab ya, meskipun sebenarnya hanya punya experience dengan SRB
ini di case cooling water. Semoga bisa memberi masukkan.

Saya sedikit mengulang mekanisme yg melibatkan SRB ini. Ada 3 genera SRB, yg
biasanya terkait, i.e. Desulfovibrio, Desulfomonas, dan Desulfotomaculum.
Reaksi yg melibatkan bakteri ini sbb:

(1) 10H+ + SO4 2- + 4 Fe –> H2S + 4 Fe 2+ + 4 H2O

(2) H2S + Fe 2+ –> FeS (deposit) + 2 H+

Untuk mendiagnosa apakah ada si SRB ini dan apakah keberadaannya active dan
menyebabkan korosi, hall2 berikut perlu ditelaah & di-analisa konsistensinya
satu sama lain:
– Bacteria test utk menentukan keberadaan SRB
– Pengamatan bentuk korosi.
– Identifikasi specific corrosion products & deposits
– Kondisi lingkungan yg sesuai

Bacteria test. Metode Planktonic counts memang biasanya kurang reliable utk
kasus ini, apalagi utk meng-indikasi apakah si bacteri penyebab korosi masih
aktif. Biasanya, test lebih tepat dilakukan pada deposit dan corrosion product
yg terbentuk (kalau ada, kalau tidak ada bisa dengan coupon probe yg kamu sebutkan
itu Yo, yg disebut Robin Device), karena kecenderungannya nilai-nya akan jauh
lebih tinggi dari pada yg ada di water samples (Planktonic counts). Counts di
water sample (fluid) selalu menunjukkan hasil yg jauh lebih rendah, indikasi
positive saja di fluid count biasanya setara dengan jumlah yg besar dari sessile
bacteria.

Bentuk Korosi. SRB menyebabkan intense localized attack. Pit interior-nya kelihatan
halus/ licin dan bentuknya hemispherical. Mereka cenderung berkelompok, dan saling
overlap satu sama lain shg membentuk permukaan cekung yg tidak beraturan.

Corrosion Product. Aktivitas SRB menghasilkan metal sulfide sbg corrosion product.
Pada Stainless steel misalnya, biasanya akan terlihat adanya deposit FeS yg
berwarna hitam di dalam pit area.

Kondisi lingkungan. SRB ini adalah bakteri anaerobic. Jika berada di lingkungan
aerobic (ada oxygen)mereka mungkin bisa bertahan hidup, tapi tidak akan berkembang.
Bakteri ini bisa hidup sampai temperature 80 oC dan kondisi pH antara 4 s/d
9.

Setahu saya, si SRB ini keaktifan pertumbuhannya sangat dipengaruhi oleh keberadaam
Sulfate atau Sulfite. Saya belum pernah tahu/ dengar seberapa besar kemungkinan
pengaruh organo phosphate or phosponate yg biasanya dipakai sbg antiscallant
atau iron corrosion product yg dihasilkan saat acidizing activity thd keaktifan
pertumbuhan SRB. Mungkin sangat kecil ya, kecuali kalau acid yg digunakan adalah
Sulfuric Acid.

Ya, benar kalau H2S itu mempromote active corrosion, dengan 2 cara, pertama
karena bersifat asam dan kedua melalui pembentukan FeS yg kemudian bersifat
katoda thd besi dan mendorong terjadinya korosi galvanic.

Sorry ya Yo, kalau jawabannya belum mencakup semua, karena saya emang
belum paham bener dengan problem2 di Oil & Gas.

Tanggapan 2 : Cahyo Hardo

Om Yuda,
kalau besi sulfida itu bersifat katodik, apakah galvanic corrosion yang akan
terjadi di trigger oleh intergranular corosion sebagai akibat terjadinya beda
potensial dengan pipa (yang pastinya sih terdiri dari campuran, tidak melulu
besi.) Katanya, semakin besar energi pembentukan metal dari bijihnya, semakin
mudah kecenderungan dia untuk ter-korosi.

Maaf kalau ngawur, maklum, saya sudah lupa teori korosi dulu.

Tanggapan 3 : YudaTomo

Om Cahyo,
Besi Sulfida lebih nobel dibanding besi atau metal pada umumnya, sehingga saat
terdeposit, terbentuklah sel elektrokimia (sel galvanic) karena adanya beda
potensial antara kedua material yg saling bersinggungan tsb. Besi sulfide sebagai
katoda, dan unprotected metal sebagai anoda.
Agak beda penyebabnya dengan Interganular corrosion. Kalau Intergranular corrosion
atau korosi antar butir adalah korosi yang terjadi pada struktur metallurgy
logam, yaitu pada atau di sekitar ikatan antar butir logam (grain boundary).

Peristiwa sensitisasi pada daerah HAZ pada pengelasan Austenitic Stainless
steel adalah contoh dari tipe korosi ini. Kandungan Cr yg ada di SS, yg mestinya
membentuk lapisan pasif Cr2O3, sebagian bereaksi dengan unsur C membentuk Chrom
carbide (CrxCy), berada di daerah grain boundary ini, dan mendorong terjadinya
korosi di batas butir sruktur material. Pencegahannya bisa dengan pemilihan
material yg tepat (stabilized SS spt SS 321,347, low carbon SS spt 304L, 316L).

Hydrogen attack adalah contoh lain dari korosi antar butir, dimana atom H yg
terbentuk sebagai hasil korosi (dari korosi pH rendah atau dari caustic corrosion),
terdifusi ke dalam struktur logam dan bergabung membentuk molekul hydrogen serta
terakumulasi di sekitar ikatan antar butir. Tekanan gas yg terakumulasi ini
akan menyebabkan pemisahan pada ikatan antar butir, dan menghasilkan retakan.

Kalau kaitan antara besar kecilnya energy yang diperlukan utk pembentukan
metal dari bijihnya dengan mudah tidaknya si metal terkorosi ada benernya Yo.
Korosi adalah fenomena alam, di mana pada dasarnya material itu terkorosi untuk
kembali ke keadaannya yg stabil di alam ini yaitu produk korosi(oksida logam).
Sementara pembentukan metal dari biji-nya jelas peristiwa kebalikannya, yaitu
pengubahan dari keadaan stabil (campuran metal oxide) ke keadaan yg lebih tidak
stabil (metal).

Nah energy2 yg terlibat selama pembentukan tsb yg istilahnya jadi Driving
Force antara keadaan tidak stabil ke keadaan stabil. Metalurgist mungkin lebih
tahu detail-nya ya.

Tanggapan 4 : Sosro Tadi

Mas Cahyo,
Analisa & antisipasi yg dilakukan anda sdh sangat teliti. Saya mencoba utk
urun rembug apa yg tlh anda lakukan dan langsung pd item yg anda maksudkan yg
tulisan miring. Semoga bermanfaat & Salam.

Robbins Device), diharapkan SRB tumbuh di situ. Haruskah rekan?
Menurut saya tdk perlu my prens, krn konon SRB memerlukan air utk berkembang
dan juga nutrisi (SO4). Saya tdk tau seberapa banyak H2O lb/mmscf pd gas anda.
Jadi jika hanya percik2 air yg nempel pd device dan juga akan tersapu oleh gas
velocity yg puluhan fps, nanti nihil lagi hasilnya. Karuan kita masang hydrogen
probe drpd Robin device. paling tdk kita bisa memonitor partial press dr hydrogen.

Dan jika memang terbukti ada SRB, lalu apakah saya bisa langsung hantam
dengan biocide berbasis intermittent?

Kita hrs mengevaluasi berapa banyak air dan HC (hydrokarbon) yg terkondensasi,
jika lebih banyak HC, akan bermasalh krn biocide apakah itu Glut, Quat Amine
atau THPS umumnya Water soluble drpd HC soluble shg bisa2 akan membentuk emulsi
dan juga akan mengurangi efektivitas dr corrosion. inhibitor yg diinjeksikan.

Haruskah saya juga mengecek reservoir gas/minyak karena ada yang berpendapat,
kemungkinan bakterinya ngumpul di reservoir? Akan tetapi, pendapat ini berasal
dari sumur penginjeksian air, di mana SRB akan pindah ke producing reservoir
(gas atau minyak)? Koq bisa?

Tidak 100 % benar bhw hal tsb berasal dr sumur injeksi. Ya bisalah kan sebagian
dr air yg diinjeksikan juga akan terproduksi, berarti sebagian kecil dr air
tsb juga bisa ngendon di reservoir gas/minyak.Kan prinsipnya water injection
mendorong minyak yg nyelempit2 diujung dunia sono, yg tdk bisa bergerak ke wellbore.

Sebelum sampai run downhole sample yg tdk murah2 amat, kita perlu cari hystorical
dr sumur2 tsb jika pernah di wellservice/workover. Wkt kill sumur apakah menggunakan
air laut, jika ya, apakah air laut tsb ditreat oleh biocide. Jika tdk,mungkin
air laut ini salah satu pnyebab berasalnya SRB. Spt diketahui walaupun laut
ada oksigen terlarut ttp nutrisi utk tumbuhnya SRB relatif berlimpah (CaSO4)
dan jika ada oksigen yg terlarut tdk berarti SRB tdk bisa berkembang. Satu hal
lagi, air rawa pun tdk bebas dr SRB, ini kami buktikan di salah satu daerah
operasi di Sumatra yg mengambil air dr parit & rawa sekitar wellsite, bakteri
countnya bisa mencapai 1000 – 10000 / cc pd pH air 4.

Disamping itu, kita perlu tau juga reservoir temp. Umumnya SRB jenis yg sering
kita temui di KPS bisa berkembang baik pd 90 – 120 F. Jika reservoir temp >
200 F, lupakan adanya SRB di reservoir, walaupun ada juga SRB tahan hingga suhu
400 F.
Jika semuanya mendukung adanya SRB di reservoir, perlu juga dpt sampel yg representative.
Ini akan susah jika kita bicara gas well, krn (paling tdk) hrs dapat sampel
air. Tdk akan masalah jika gas well tsb sdh water-out. Kalok blm water-out,
kudu nyari gas-water contactnya dimana dan kemudian bolongin daerah tsb. Bisa
mencak2 tujuh turunan tuh bosnya Reservoir dan Ops. Jika itu oil well relatif
lebih mudah.

Kesimpulannya, jika 0.5 ppm H2S belum perlu repot2 amat, umumnya ya memang
dr sononya ada H2S jika itu adalah gas/oil well. Yg perlu adalah monitor aja
via hydrogen probe, kalok blm yakin juga bhw SRB ngggak ada. Umumnya downhole
equipment yg standard msh OKlah utk menerima 0.5 ppm H2S apalagi jika menggunakan
tubing jenis L.

Jika disurface, ya rajin2 utk maintain corr inhibitor. Kombinasi dr sedikit
H2S dan corr.inh mengakibatkan air (jika ada) ada tambahab bau2an, kombinasi
bau kentut dan bau kutu busuk sedikit. Lumayan kan buat variasi bau2an, apalagi
jika di lepas pantai.

Tanggapan 5 : Ilham

Mas Cahyo, Mas Sosro,
Ikutan dech menambahkan apa yang sudah ada.

Memang kehati-hatian perencanaan sangat penting…saya bisa membaca pemikiran
Mas Cahyo disini. Ada tiga point utama yang saya bisa capture dari email Mas
Cahyo (maaf kalau saya salah), pertama pingin bagaimana sih
mengidentifikasi ada tidaknya bakteri SRB yang sessile dalam suatu fasilitas
proses, line atau ect, kedua juga menyinggung mengenai identifikasi keberadaan
SRB yang mungkin hidup secara plantonik, ketiga, biocide yang
paling cocok dan aman dipakai. Apapun efek2 nantinya tentunya harus dilihat
prosesnya lebih jauh lagi.

Menambahkan keterangan tiga point di atas, dulu sekitar 3 thn lalu kami sudah
coba melakukan test SRB ini (yang planktonik) dan metode dan caranya sangat
mudah dilaksanakan di lapangan. Namun mengenai teknisnya tidak perlu diceritakan
secara detail sekali. Itu bakteri memang dapat diidentifikasi dengan berbagai
macam metode/teknik dan kadang-kadang hasilnya pun biasa berbeda tergantung
tingkat kompleksitas analisisnya. Identifikasi dengan mikroscope itu sudah lumrah
atau ada lagi tehnik atau metode epifloresence, akan tetapi sekedar info teknik2
ini jarang sekali dipakai di lapangan yang kadang sangat terbatas fasilitas
tersedia.

Sedikit menyinggung ke aspek prosedur atau aspek teknis, untuk identifikasi
biasanya pembiakan bakteri perlu dilakukan dan biasa menggunakan analisis ATP.
Cara ini memberikan jalan yang cepat untuk menentukan seberapa banyak organisme
bakteri hidup dalam suatu cairan (lagi2 bakteri planktonik). Jumlah ATP bersifat
linear sebagai fungsi atas adanya kehadiran bakteri. Prosedur analisis ini mengukur
banyaknya cahaya yang dipancarkan (emitted) sebagaimana ATP bereaksi dengan
enzim-enzim seperti luciferin & luciferase. Keuntungan metode/teknik ini
adalah menjadi jalan yang cepat untuk menentukan ada tidaknya bakteri. Tapi
sulitny adalah, cara ini tidak bisa mengukur/menentukan jenis bakteri apa yang
ada dalam sampel uji,…hm dan
tidak akurat.

Well, kita tengok cara lain lagi…yang mungkin pula memberikan jalan. Cara
ini butuh evaluasi lanjutan juga. Di metode yang mau dicerita ini adalah bahwa
prosedur melibatkan pengukuran jumlah enzim reduktase yang ada dalam SRB dan
sangat berkorelasi terhadap populasi bakteri. Selain itu juga melibatkan kemampuan
suatu organisme untuk menggunakan atau memanfaatkan hidrogen, misalanya actifitas
hidrogenase. Prosedur ini pun tidak memberikan adanya keterangan jumlah organisme
bakteri secara aktual, akan tetapi dapat memberikan indikasi sangat kuat untuk
mengetahui ada tidaknya activitas organisme bakteri. Metode amperometric (sementara
dalam pengembangan), metode ini memberikan hasil berupa jumlah bakteri berdasarkan
tingkat proses oksidasi-reduksi yang terjadi dalam suatu media pembiakan.

Nah disini perlu ada monitoring dan harus lebih hati2 mulai dari sampling,
pembiakan, identifikasi dan penghitungan koloninya sendiri. Biasanya teknik
yang juga biasa dipakai untuk identifikasi bakteri aerob secara umum misalnya
pembentukan slime yakni dengan pembiakan bakteri memakai phenol red serum broth
(serum dalam kemasan botol2 kecil bo). Isinya sekitar 9ml dan berwarna merah.
Kalau yang pernah kami lakukan itu menggunakan API serum broth (juga dalam kemasan
botol2 kecil).

Trus masuk ke SRB bagaimana nih?

Kadang2 teknik yang dilakukan berbeda namun pada dasarnya punya tujuan bagaimana
bisa dilakukan identifikasi ada tidaknya si SRB. Kalau make API serum broth
seperti di atas, ini khusus mengidentifikasi SRB yang planktonik. Botol2 ini
berisikan serum broth sekitar 9 ml. Biasanya sih, ada semacam chart acuan yang
terdiri atas 5 bagian yang mewakili 5 botol.

Sampel cairan dari lines atau fasilitas yang memiliki cairan diambil (sekitar
1ml) and trus dimasukin ke botol pertama, untuk amannya biasanya dikocok agar
lebih merata, dari botol pertama ini diambil lagi 1ml and dimasukin ke botol
kedua, kocok lagi hingga merata and dan seterusnya sampai ke botol kelima. Prosedur
teknis inilah kadang dipakai di lapangan. Si botol2 tadi diinkubasikan selama
30 hari pada inkubator suhu sekitar 2.8 oC. Akhirnya kita merujuk ke chart,
botol yang keberapa cenderung menjadi hitam maka menunjukkan adanya SRB.

Maaf kalau ada yang kurang sebagai keterbatasan, bisa ditambahkan/dikoreksi
rekan2 ahli bioteknologi/mikrobiologi.