bab ii mau maju

7/21/2019 BAB II mau maju

1/54

BAB II

DASAR RESERVOIR

2.1. Karakteristik Reservoir

Reservoir adalah bagian kerak bumi yang mengandung minyak bumi dan gas

bumi. Cara terdapatnya minyak bumi dibawah permukaan haruslah memenuhi

beberapa syarat, yang merupakan unsur-unsur suatu reservoir minyak bumi. Unsur-

unsur tersebut adalah sebagai berikut :

1. Batuan reservoir, sebagai wadah yang diisi dan dijenuhi oleh minyak bumi dan gas

bumi. Biasanya berupa lapisan batuan yang berongga atau berpori-pori.

. !apisan penutup "cap rock#, yaitu lapisan tidak permeabel diatas reservoir,

ber$ungsi menghalangi minyak bumi dan gas bumi agar tidak keluar reservoir.

%. &erangkap reservoir "reservoir trap#, merupakan unsur penjebak, berbentuk konkav

ke bawah, menyebabkan gas bumi dan minyak bumi berada dibagian atas

reservoir.

Batuan adalah kumpulan dari mineral-mineral. 'edangkan suatu mineral

dibentuk dari beberapa ikatan komposisi kimia. Banyak sedikitnya suatu komposisikimia akan membentuk suatu jenis mineral tertentu dan akan menentukan ma(am

batuan.

2.1.1. Karakteristik Batuan Reservoir

2.1.1.1. Komposisi Kimia Batuan Reservoir

Batuan reservoir umumnya dari batuan sedimen, yang berupa batuan pasir,

batuan karbonat, dan shale atau kadang-kadang vulkanik. )asing-masing batuan

mempunyai komposisi kimia yang berbeda, begitu pula si$at $isiknya.

2.1.1.1.1. Batuan Pasir

Batu pasir termasuk golongan batuan klastik detritus dan sebetulnya yang

dimaksud dengan batu pasir disini adalah batuan detritus pada umumya yang berkisar

%


2/54

dari lanau sampai konglomerat. Batu pasir merupakan batuan reservoir yang paling

penting dan paling banyak didunia ini, *+ dari semua batuan reservoir adalah batu

pasir. &orositas yang didapatkan didalam batu pasir ini hanya bersi$at intergranular.

&ori-pori terdapat diantara butir-butir dan khususnya terjadi se(ara primer, jadi

rongga-rongga terjadi pada waktu pengendapan. amun tidak dipungkiri bahwa

setelah pengendapan tersebut dapat terjadi berbagai modi$ikasi dari rongga-rongga,

misalnya sementasi ataupun pelarutan dari semen dan juga proses sekunder lainnya

seperti peretakan.

Batu pasir merupakan batuan reservoir yang banyak dijumpai, namun antara

batu pasir pada daerah yang satu dengan daerah yang lainnya berbeda kandungan

mineral dan komposisi kimianya. Berdasarkan sumbernya batu pasir dapat

diklasi$ikasikan sebagaimana yang diusulkan oleh Krynine & Pirson, "1*+#.

/rynine telah menggolongkan batu pasir menjadi tiga ma(am, yaitu : Orthoquartzite,

GraywackedanArkose. /etiga jenis batu pasir ini mempunyai komposisi kimia yang

berbeda-beda sesuai dengan sumber dan proses pengendapannya.

1. Orthoquartzite

Orthoquartzite merupakan jenis batuan yang terbentuk dari proses

sedimentasi yang menghasilkan unsur silika yang tinggi, dengan tanpa mengalami

metamor$osa atau perubahan bentuk dan didapatkan terutama dari mineral kwarsa

dan mineral-mineral lain yang stabil. )ineral pengikutnya terutama adalah karbonat

atau silika dan orthoquartziteini juga merupakan jenis batuan sedimen yang relati$

lebih bersih yaitu bebas dari clay dan shale. /omposisi kimia dari orthoquartzite

dapat dilihat dari 0abel -1. 2ari tabel itu dapat dilihat bahwa ortho3uart4ite

mempunyai susunan unsur silika dengan persentasi yang sangat tinggi jika

dibandingkan dengan unsur-unsur yang lainnya. 5adi pada orthoquartzite ini unsur

silikanya sangat dominan sekali, yaitu berkisar antara *1,6 sampai hampir 1++ ,

sedangkan sisanya adalah unsur lainnya seperti 0i7, 8l7, 9e7%, )g7, Ca7, a7,

/7, 7;, 7

-dan C7.


3/54

0abel -1

/omposisi /imia Orthoquartzite"#1=#

2. Graywacke

Graywackemerupakan jenis batu pasir yang disusun dari unsur-unsur mineral

yang berbutir kasar, sebagian besar kwarsa, feldspardan $ragmen-$ragmen batuan.

)ineral pengikutnya adalah claydan karbonat. )ineral-mineral penyusun batu pasir

graywa(ke lainnya adalah : chert, hornblendedan carbonatechlorite-sericite.

/omposisi kimia darigraywacketersusun dari unsur silika yang lebih rendah

dibandingkan dengan rata-rata batu pasir dan kebanyakan silika yang ada ber(ampur

dengan unsursilicate. 'ilika bebas seperti misalnya detral quartz, meskipun biasanya

dalam jumlah yang dominan, tetapi kemungkinan hanya merupakan unsur tambahan.

/andungan aluminanya sangat tinggi, seperti misalnya lime, soda dan potash.

/omposisi kimia darigraywackedapat dilihat dalam 0abel -.

>


4/54

0abel -

/omposisi /imia dari Graywacke"#1=#

*


5/54

3. Arkose

Arkose merupakan jenis batu pasir yang biasanya tersusun dari quartz sebagai

mineral yang dominan, meskipun pada beberapa mineral arkose-feldsparjumlahnya

lebih banyak dari quartz. 'edangkan unsur-unsur lainnya se(ara berurutan dapat

dilihat pada 0abel -%.

2ari tabel itu menunjukkan bahwa arkose disusun oleh sebagian besar

feldspardan quartz,yaitu dalam jumlah *+ sampai > . )eskipun tidak selalu,

tetapi biasanya quartz persentasinya lebih besar dari feldspar. Bentuk unsur-unsur

penyusun yang lainnya adalah batuan dan sebagian besar mika, biotit muscovitedan

beberapa clayyang disebut dengan kaoliniticdalam jumlah > sampai 1> .Arkose

mengandung lebih sedikit silika jika dibandingkan dengan orthoquartzitetetapi kaya

alumina, lime, potashdansoda.

0abel -%

/omposisi /imia dariArkose"#1=#

6


6/54

2.1.1.1.2. Batuan Karbonat

Batuan karbonat merupakan batuan yang terjadi akibat proses pengendapan,

adapun (ara atau proses terbentuknya batuan karbonat adalah merupakan proses

sedimentasi kimia dan biokimia yang berupa karbonat, sul$at, silikat, phospat dan

lain-lain. /esemua sedimentasi tersebut diendapkan di air dangkal melalui proses

penguapan dan kumpulan koloid-koloid organik dari larutan garam-garaman dan

organisme yang berupa bakteri atau binatang-binatang. ?ndapan organisme ini

disebut sedimen organik atau sedimen biogenik seperti limestone, dolomit, koral,

algae dan batubara.

!ingkungan pengendapan yang paling baik untuk proses terjadinya dan

sekaligus menjadi perangkap hidrokarbon pada batuan karbonat adalah lingkungan

karbonat lagoon dan shelf yang mengalami subsidensi se(ara (epat, kemudian

komplek terumbu yang berasosiasi dengan lingkungan tersebut dan daerah turbidit

dari batuan karbonat. 2i daerah yang tersebut tadi sangat subur bagi organisme,

karena mereka menerima banyak makanan "nutrient# yang terbawa oleh arus naik.

Batuan reservoir yang terbentuk bersama-sama "bergantian atau

berdampingan# dengan batuan induk dapat terdiri dari batuan karbonat bioklastik,

oolite, terumbu dan dolomite.

Batuan karbonat merupakan batuan reservoir penting untuk minyak dan gas

bumi, dari 6> daratan yang dibawahi oleh batuan sedimen, kira-kira 1@> dari massa

sedimen ini terdiri dari batuan karbonat "gamping dan dolomit#.

ada umumnya batuan karbonat dapat dibagi ! macam yaitu "

#.$erumbu %arbonat

0erumbu "reef# dapat merupakan batuan reservoir yang sangat penting. &ada

umumnya terumbu terdiri dari suatu kerangka dari koral, ganggang dan sebagainya

yang tumbuh dalam laut yang bersih, berenergi gelombang tinggi dan mengalami

banyak pembersih. 'ehingga rongga-rongga menjadi sangat bersih. 5uga diantara

kerangka tersebut terdapat banyak $ragmen koral,foraminiferadari butiran bioklastik

=


7/54

lainnya. 0etapi karena pertumbuhan ini terjadi didaerah yang berenergi tinggi maka

biasanya menjadi lebih bersih.

2alam hal ini porositas yang didapatkan terutama berada dalam kerangka

yang berbentuk rongga-rongga bekas binatang hidup yang biasanya disemen dengan

spary calcitesehingga porositasnya menjadi ke(il.

8da kalanya porositas juga diperbesar karena mengalami pelarutan lebih

lanjut, sehingga menjadi lorong-lorong atau bergua-gua. 'eringkali dalam reservoir

sema(am itu didapatkan lubang-lubang atau gerowong, yang dalam pemboran

mengakibatkan hilangnya banyak lumpur pemboran, sehingga pipa bor tiba-tiba

jatuh.

&. Gamping %lastik

Aamping klastik sering juga merupakan reservoir yang sangat baik, terutama

asosiasinya dengan oolite, yang sering disebut sebagai kalkarenit.

5adi jelas bahwa batuan reservoir yang terdapat didalam ooliteitu merupakan

pengendapan yang berenergi tinggi dan didapatkan dalam jalur sepanjang pantai atau

jalur dangkal dengan arus gelombang yang kuat.

&orositas yang didapatkan biasanya ialah jenis porositas intergranuler, yang

kadang-kadang juga diperbesar oleh adanya pelarutan. &orositas bisa men(apai

setinggi %, tetapi hanya mempunyai permeabilitas > millidar(y.

'. (olomit

2olomit merupakan batuan reservoir karbonat yang jauh lebih penting dari

jenis batuan karbonat lainnya. Cara terjadinya dolomit ini tidak begitu jelas, tetapi

pada umumnya dolomit ini bersi$at sekunder, atau sedikit banyak dibentuk sesudah

sedimentasi. )asalah (ara pembentukan porositas dalam dolomit banyak

menghasilkan berbagai ma(am interpretasi.

'alah satu teori mengenai hal ini ialah porositas timbul karena dolomitasi

batuan gamping, sehingga molekul kalsit diganti oleh molekul dolomit. /arena

molekul dolomit lebih ke(il dari molekul kalsit, maka hasilnya akan merupakan

penge(ilan volume sehingga timbullah rongga-rongga.


8/54

5adi jelaslah adanya hubungan antara dolomitasi dan porositas. 2olomit yang

biasanya mempunyai porositas yang baik bersi$at sukrosik, yaitu berbentuk hampir

menyerupai gula pasir. 'ering juga dolomit ini terdapat porositas yang bersi$at

gerowong yang mungkin disebabkan karena banyak kalsit yang belum diganti oleh

dolomit, dan berbentuk patches atau berbentuk yang lebih besar dari satu kristal.

'emua bentuk itu kemudian dilarutkan dan menghasilkan porositas gerowong ini.

2olomitasi juga terjadi dalam batuan gamping yang bersi$at terumbu. Bahkan banyak

koral yang didolomitasi juga menimbulkan gerowong-gerowong yang besar, sehingga

akan memperlihatkan porositas interkristalin.

2alam hal ini ada dua ma(am dolomit yang terjadi:

a). (olomit yang bersifat primer

0erbentuk dalam suatu laguna atau laut tertutup yang sangat luas, dengan

temperatur sangat tinggi.

b). (olomit rubahan *replacement)

0erutama terjadi pada dolomitasi gamping yang bersi$at terumbu, dengan teori

yang terkenal yaitu +upratidal +eepage eflu. 2isini dijelaskan bahwa terumbu yang

bersi$at penghalang akan membentuk suatu laguna dibelakangnya. !aguna ini hanya

terisi air laut pada waktu-waktu badai, dan air laut yang terdapat dibelakang terumbu

yang menghalangi itu menjadi tinggi kegaramannya. 8kan tetapi air garam yang

terjebak didalam laguna yang demikian, )g-nya akan sangat tinggi dan juga berat

jenisnya akan meningkat. 7leh karena itu akan terjadi suatu perembesan kembali

"reflu# melalui pori-pori yang terdapat dalam gamping kerangka ataupun terumbu

tersebut kembali lagi ke laut bebas.

&ada waktu perembesan melalui kerangka gamping, terjadilah dolomitasi.

'ehingga jelaslah bahwa dolomitasi ini merupakan proses yang paling penting dan

asosiasianya dengan porositas sangat jelas.

!. Gamping Afanitik

Batu gamping yang bersi$at a$anitik dapat pula bertindak sebagai batuan

reservoir, terutama kalau porositasnya didapatkan se(ara sekunder.

1+


9/54

Batuan karbonat dapat dibagi menjadi berbagai klasi$ikasi yaitu:

a). $ype ompact rystallin

&ada tipe ini matrik tersusun rapat oleh kristalin yang saling mengisi diantara

pori-pori yang non visbel, diperkirakan 1-> dari pori-pori ini kurang begitu e$ekti$.

&ermukaan batuannya merupakan permukaan yang paling li(in.

b). $ype halky

Untuk tipe ini matrik batuan tersusun dari kristal-kristal ke(il, sehingga ruang

pori-pori terisi rapat oleh partikel-partikel tersebut dan hanya tampak bila dilihat

dengan mikroskop. &ermeabilitasnya berkisar antara 1+-%+ md. 2engan kenampakan

batuannya yang baru dibelah akan menunjukkan permukaan yang suram seperti

kapur.

c). $ype Granular satu sacharoidal

&ada tipe ini matrik tersusun dari kristal-kristal, yang hanya sebagian saja

kontak antara satu sama lainnya. 'ehingga akan memberikan ruang antar pori-pori

yang saling berhubungan. &ermeabilitas sangat tinggi, hingga bisa men(apai beberapa

ratus millidar(y.

/lasi$ikasi ukuran pori masih dibagi menjadi empat kelas, yaitu:

&orositas yang tidak tampak oleh mata biasa maupun dengan mikroskop yang

diperbesar 1+ kali.

&orositas yang tidak dapat dilihat tanpa pembesaran, tapi terlihat pada

pembesaran 1+ kali.

&orositas yang kelihatan oleh mata biasa, tetapi garis tengahnya berkisar

antara +,1-1,+ mm.

&orositas yang berukuran pori-pori lebih besar dari 1,+ mm.

Komposisi Kimia Dan Mineral atuan Kar!onat

ang termasuk dalam kelompok batuan karbonat adalah limestone, dolomite

dan yang bersi$at diantara keduanya.

11


10/54

stilah limestonebiasanya dipakai untuk kelompok batuan yang mengandung

paling sedikit =+ (al(ium (arbonate atau magnesium, juga dipakai untuk batuan

yang mempunyai $raksi carbonate melebihi unsur non carbonate-nya. &ada

limestone, $raksi disusun terutama oleh mineral calcite. 'edangkan pada dolomite,

mineral penyusun utamanya adalah mineral dolomite.

/omposisilimestoneterutama didominasi oleh calcite, sehingga mengandung

Ca7 dan C7sangat tinggi. Bahkan sering kali jumlahnya men(apai lebih dari > .

Unsur lainnya yang lebih penting adalah )g7, dimana jika jumlahnya lebih dari 1

atau , kemungkinan besar mengandung mineral dolomite. /ebanyakanlimestone

mengandung )gC7%kurang dari < sampai lebih dari .

)ineralogi dari endapan-endapan karbonatdi kontrol oleh % $aktor utama

9aktor alami dari organisme yang memproduksi unsur karbonat

9aktor temperatur air

9aktor histori atau sejarah proses diagenesa

9aktor-$aktor diatas akan selalu mengontrol terjadinya endapan-endapan

karbonat, sehingga $a(tor tersebut mestinya selalu diperhatikan dalam menganalisis

batuan karbonat. 'emua $a(tor diatas akan berkaitan antara satu dengan yang lain

1


11/54

dalam studi analisis batuan karbonat. &ada kenyataannya di alam masih banyak $a(tor

yang mengontrol endapan-endapan karbonat.

0abel -*#, dalam

hubungan empiris dengan bentuk di$$erensial sebagai berikut

Dk d&

d!=

KKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK.KKK"-1*#

keterangan :

D ke(epatan aliran, (m@se(

viskositas $luida yang mengalir, (p

d&@d! gradien tekanan dalam arah aliran, atm@(m

k permeabilitas media berpori

0anda negatip dalam persamaan "-1*# menunjukkan bahwa bila tekanan

bertambah dalam satu arah, maka arah alirannya berlawanan dengan arah

pertambahan tekanan tersebut.

Beberapa anggapan yang digunakan oleh 2ar(y dalam persamaan "-1*#

adalah :

*


25/54

1. 8lirannya mantap "steady state#

. 9luida yang mengalir satu $asa

%. Diskositas $luida yang mengalir konstan

. 9ormasinya homogen dan arah alirannya horizontal

*. 9luidanya incompressible

2alam batuan reservoir, permeabilitas dibedakan menjadi tiga, yaitu :

&ermeabilitas absolut, adalah permeabilitas dimana $luida yang mengalir melalui

media berpori tersebut hanya satu $asa, misal hanya minyak atau gas saja.

&ermeabilitas e$ekti$, adalah permeabilitas batuan dimana $luida yang mengalir

lebih dari satu $asa, misalnya minyak dan air, air dan gas, gas dan minyak atau

ketiga-tiganya.

&ermeabilitas relati$, adalah perbandingan antara permeabilitas e$ekti$ dengan

permeabilitas absolut.

2asar penentuan permeabilitas batuan adalah hasil per(obaan yang dilakukan

oleh enry 2ar(y. 2alam per(obaan ini, enry 2ar(y menggunakan batu pasir tidak

kompak yang dialiri air. Batu pasir silindris yang porous ini 1++ dijenuhi (airan

dengan viskositas , dengan luas penampang 8, dan panjangnya !. /emudian dengan

memberikan tekanan masuk &1pada salah satu ujungnya maka terjadi aliran dengan

laju sebesar L, sedangkan & adalah tekanan keluar. 2ari per(obaan dapat

ditunjukkan bahwa#" 1 A

/7

adalah konstan dan akan sama dengan harga

permeabilitas batuan yang tidak tergantung dari (airan, perbedaan tekanan dan

dimensi batuan yang digunakan. 2engan mengatur laju L sedemikian rupa sehingga

tidak terjadi aliran turbulen, maka diperoleh harga permeabilitas absolut batuan.

6


26/54

/L !

8 & &=

. .

." #

1

KKKKKKKKKKKKKKKKKKKK. "-16#

'atuan permeabilitas dalam per(obaan ini adalah :

/ dar(yL (m (entipoise ! (m#

8 s3(m#. & & atm#" #

" @ se(#. " # "

" " # "=

%

1

KKKKKKK.."-1=#

2ari persamaan "-1=# dapat dikembangkan untuk berbagai kondisi aliran

yaitu aliran linier dan radial, masing-masing untuk $luida yang (ompressible dan

in(ompressible.

&ada prakteknya di reservoir, jarang sekali terjadi aliran satu $asa,

kemungkinan terdiri dari dua $asa atau tiga $asa. Untuk itu dikembangkan pulakonsep mengenai permeabilitas e$ekti$ dan permeabilitas relati$. arga permeabilitas

e$ekti$ dinyatakan sebagai /o, /g, /w, masing-masing untuk minyak, gas dan air.

'edangkan permeabilitas relati$ dinyatakan sebagai berikut :

//

/ro

o= , //

/rgg= , /

/

/rw

w=

masing-masing untuk permeabilitas relati$ minyak, gas dan air. &er(obaan yang

dilakukan pada dasarnya untuk sistem satu $asa, hanya disini digunakan dua ma(am

$luida "minyak-air# yang dialirkan bersama-sama dan dalam keadaan kesetimbangan.

!aju aliran minyak adalah Lodan air adalah Lw. 5adi volume total "Lo ; Lw# akan

mengalir melalui pori-pori batuan per satuan waktu, dengan perbandingan minyak-air

permulaan, pada aliran ini tidak akan sama dengan Lo@Lw. 2ari per(obaan ini dapat

ditentukan harga saturasi minyak "'o# dan saturasi air "'w# pada kondisi stabil. arga

permeabilitas e$ekti$ untuk minyak dan air adalah :

/L !

8 & &oo o=

. .

." #

1

KKKKKKKKKKKKKKKKKKKK"-1#

/L !

8 & &ww w=

. .

." #

1

KKKKKKKKKKKKKKKKKKK..."-+#

=


27/54

keterangan :

o viskositas minyak

w viskositas air

&er(obaan ini diulangi untuk laju permukaan "input rate# yang berbeda untuk

minyak dan air, dengan "Lo ; Lw# tetap konstan. arga-harga /o dan /w pada

persamaan "-1# dan "-+# jika diplot terhadap 'o dan 'w akan diperoleh suatu

hubungan. 2apat ditunjukkan bahwa /opada 'w + dan 'o 1 akan sama dengan

harga / absolut, demikian juga untuk harga / absolutnya .

2.1.1.2.(. Kompressibiitas Batuan

9ormasi batuan pada suatu kedalaman tertentu dikenai dua gaya yang bekerja

padanya, yaitu gaya akibat beban batuan diatasnya "overburden# dan gaya yang

timbul akibat adanya $luida yang terkandung dalam pori-pori batuan tersebut. &ada

keadaan statik, kedua gaya berada dalam keadaan setimbang. Bila tekanan reservoir

berkurang akibat pengosongan $luida, maka kesetimbangan gaya ini terganggu.

8kibatnya terjadi penyesuaian dalam bentuk penyusutan volume pori-pori, perubahan

batuan dan volume total batuan. /oe$isien penyusutan ini disebut dengan

kompressibilitasbatuan.

Aeertsma "1>6# memberikan tiga de$inisi kompressibilitas batuan, yaitu :

1. /ompressibilitas matrik batuan, adalah $raksi perubahan volume butiran terhadap

satuan perubahan tekanan.

. /ompressibilitas bulk batuan, adalah $raksi perubahan volume bulk batuan

terhadap satuan perubahan tekanan.

%. /ompressibilitas pori-pori batuan, adalah $raksi perubahan volume pori-pori

batuan terhadap satuan perubahan tekanan.

2ari ketiga konsep kompressibilitas tersebut, kompressibilitas pori-pori

batuan dianggap paling penting dalam teknik reservoir.

Batuan yang berada pada kedalaman tertentu akan mengalami dua ma(am

tekanan, antara lain :


28/54

1. 0ekanan hidrostatik $luida yang terkandung dalam pori-pori batuan.

. 0ekanan-luar "eternal stress# yang disebabkan oleh berat batuan yang ada

diatasnya "overburden pressure#.

&engosongan $luida dari ruang pori-pori batuan reservoir akan mengakibatkan

perubahan tekanan-dalam dari batuan, sehingga resultan tekanan pada batuan akan

mengalami perubahan pula. 8danya perubahan tekanan ini akan mengakibatkan

perubahan pada butir-butir batuan, pori-pori dan volume total "bulk# batuan reservoir.

Untuk padatan "grains# akan mengalami perubahan yang sama apabila mendapat

tekanan hidrostatik $luida yang dikandungnya.

&erubahan bentuk volume bulk batuan dapat dinyatakan sebagai

kompressibilitas Cratau :

CD

dD

d&r r

r= 1

. KKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK."-1#

'edangkan perubahan bentuk volume pori-pori batuan dapat dinyatakan

sebagai kompressibilitas Cpatau :

CD

dD

d&p p

p=

1. M KKKKKKKKKKKKKKKKKKKK..."-#

keterangan :

Dr volume padatan batuan "grains#

Dp volume pori-pori batuan

& tekanan hidrostatik $luida di dalam batuan

&M tekanan luar "tekanan overburden#

Dan 2er /naap "1># melakukan studi yang menunjukkan bahwa perubahan

porositas hanya tergantung dari perubahan tekanan $luida dalam pori-pori batuan dan

tekanan luar akibat adanya pembebanan lapisan batuan. Besar kompressibilitas pori-

pori batu pasir dan batuan gamping berkisar antara 1+*sampai > 1+-*psi1.

2.1.2. Karakteristik "ui&a Reservoir

%+


29/54

2.1.2.1. Si!at "isik "ui&a Reservoir

Beberapa si$at $isik $luida yang perlu diketahui adalah : densitas, viskositas,

$aktor volume $ormasi dan kompressibilitas.

2.1.2.1.1. Si!at "isik )in*ak

2.1.2.1.1.1. Densitas )in*ak

2ensitas adalah perbandingan berat masa suatu substansi dengan unit dari

volume tersebut. Cara penentuan diantaranya dengan men(ari hubungan antara

densitas minyak dengan pengaruh A7R "dikembangkan oleh /art4#. 2engan (ara ini

ketelitian berbeda % dari hasil per(obaan.

ubungan tersebut dapat dituliskan :

3o

,sgsco

#+6*


30/54

Aambar .#

Bila harga kelarutan gas dan komposisi gas diketahui, maka untuk

menghitung +dapat digunakan korelasi 'tanding, yaitu mengoreksi adanya

C< C*yang masih berupa gas "Aambar .>.#.

%


31/54

Aambar .>.

/oreksi Aravity Aas 0erhadap C#

2.1.2.1.1.2. Viskositas )in*ak

Diskositas minyak "o# dide$inisikan sebagai ukuran ketahanan minyak

terhadap aliran, dengan satuan (enti poise "(p# atau +.+1 gr@(m-se(. 8tau dapat juga

disebut sebagai suatu ukuran tentang besarnya keengganan minyak untuk mengalir.

Diskositas minyak tergantung dari tekanan, temperatur, gravity minyak dan

kelarutan gas dalam minyak. Diskositas minyak akan turun dengan naiknya

temperatur dan akan naik dengan bertambahnya berat molekul.

Diskositas dinyatakan dengan persamaan :

%%


32/54

dy

dv

A6@= K.KKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK."->#

keterangan :

viskositas, gr@"(m.se(#

9 shear stress

8 luas bidang paralel terhadap aliran, (m

dvdy ...............................................................................................gradient

ke(epatan, (m@"se(.(m#

ubungan antara viskositas minyak "o# terhadap & dapat dilihat pada Aambar

.*.

Aambar .*.

&engaruh Dis(ositas )inyak terhadap berbagai 0ekanan

1>#

2.1.2.1.1.3. "aktor Voume "ormasi )in*ak

9aktor volume $ormasi minyak "Bo# dide$inisikan sebagai volume dalam

barrel pada kondisi reservoir yang ditempati oleh satu stok tank barrel "'0B# minyak

"termasuk gas yang terlarut didalamnya#.

%


33/54

'eperti halnya dengan kelarutan gas dalam minyak, $aktor volume $ormasi

minyak dipengaruhi oleh tekanan, dimana besarnya tergantung dari (ara@proses

pembebasan gasnya, yang biasanya dilakukan dengan dua proses sebagai berikut :

1. 2i$$erential liberation, adalah proses pembebasan gas, gas yang terlarut dalam

minyak dibebaskan se(ara kontinyu. 2alam proses ini penurunan tekanan sistem

seiring dengan mengalirnya sebagian $luida meninggalkan sistem. )inyak hanya

berada dalam kesetimbangan dengan gas yang dibebaskan pada tekanan tertentu

saja, dan tidak dengan gas yang meninggalkan sistem. 5adi selama proses ini

berlangsung, komposisi total sistem selalu berubah.

. 9lash liberation, adalah proses pembebasan gas, tekanan sistem dikurangi hingga

harga tertentu sampai kesetimbangan ter(apai, setelah itu gas dibebaskan. 5adi

selama proses ini berlangsung komposisi total sistem tidak berubah.

&roses produksi minyak dari reservoir ke permukaan dapat dianggap mendekati

proses liberation, karena pembebasan gas yang terjadi dalam tubing dan $lowline

mendekati sistem $lash liberation.

&enentuan harga Bodapat dilakukan dengan menggunakan korelasi 'tanding

"1


34/54

Rsi kelarutan gas dalam minyak mula-mula, 'C9@'0B

Rs kelarutan gas dalam minyak pada tekanan tertentu, 'C9@'0B.

arga Bodipengaruhi oleh tekanan, yaitu :

0ekanan dibawah &b"& N &b#, Boakan turun akibat sebagian gas terbebaskan.

0ekanan diantara &idan &b "&bN & N &i#, Boakan naik sebagai akibat terjadinya

pengembangan gas.

Ara$ik hubungan Bo terhadap tekanan dapat dilihat pada Aambar .6.

Aambar .6.Bo 'ebagai 9ungsi 0ekanan >#

2.1.2.1.1.%. Kompressibiitas )in*ak

/ompresibilitas minyak "Co# dide$inisikan sebagai perubahan volume

terhadap perubahan tekanan per unit volume (airan. 8tau se(ara matematis dituliskandengan :

$

o

2

2.

=

1 ................................................................................... "-6#

keterangan : subs(ript 0 menunjukkan bahwa temperatur dianggap konstan.

%*


35/54

&ersamaan "-6# dapat dinyatakan dalam bentuk yang lebih mudah dipahami, sesuai

dengan aplikasi di lapangan, yaitu :

( )C

B B

B & &o

ob oi

oi i b

=

KKKKKKKKKKKKKKKKKKK."-=#

keterangan :

Bob $aktor volume $ormasi pada tekanan bubble point

Boi $aktor volume $ormasi pada tekanan reservoir

&i tekanan reservoir

&b tekanan bubble point

2.1.2.1.2. Si!at "isik +as

Aas merupakan suatu $luida yang homogen dengan densitas dan viskositas

rendah serta tidak tergantung pada bentuk tempat yang ditempatinya, sehingga dapat

mengisi semua ruangan yang ada. Berdasarkan jenisnya, gas dapat dibedakan menjadi

dua, yaitu sebagai berikut :

1. Aas ideal, adalah $luida yang :

)empunyai molekul yang dapat diabaikan bila dibandingkan dengan volume$luida keseluruhan.

0idak mempunyai tenaga tarik-menarik maupun tolak-menolak antar molekul-

molekulnya atau antara molekul-molekul dengan dinding wadahnya.

0umbukan antar molekul-molekulnya bersi$at lenting sempurna, sehingga tidak

terjadi kehilangan tenaga akibat tumbukan tersebut.

&ersamaan untuk gas ideal adalah sebagai berikut :

,$0

mn,$2 == .............................................................................. "-#

keterangan :

& tekanan, psi

D volume, Cu$t

%6


36/54

0 temperatur, oR

n jumlah mol gas, lb-mol

m berat gas, lb

) berat molekul gas, lb@lb-mol

R konstanta gas, psi-Cu$t@"lb-mol oR#

/onstanta gas "R# memiliki harga berlainan, tergantung satuan yang digunakan.

0abel -6. menunjukkan harga R untuk beberapa unit satuan.

. Aas nyata, adalah gas yang tidak mengikuti hukum-hukum gas ideal.

&ersamaan untuk gas nyata adalah sebagai berikut :

8,$0

mn8,$2 == .......................................................................... "-%+#

keterangan : O $aktor kompressibilitas gas

arga O untuk gas ideal adalah satu. 'edangkan untuk gas nyata, harga O

bervariasi tergantung dari tekanan dan temperatur yang bekerja.

Untuk suatu gas tertentu yang belum diketahui harga O-nya, dapat di(ari

berdasarkan hukum corresponding state yang berbunyi, pada suatu tekanan dan

temperatur tereduksi yang sama, maka semua hidrokarbon mempunyai harga O yang

sama. 0ekanan dan temperatur tereduksi untuk gas murni dapat dinyatakan dengan

persamaan sebagai berikut :

r

c

= , dan $$

$

r

c

= ........................................................................... "-%1#

keterangan :

&r tekanan tereduksi gas murni

0r temperatur tereduksi gas murni

%=


37/54

& tekanan reservoir, psi

0 temperatur reservoir, oR

&( tekanan kritik gas murni, psi

0( temperatur kritik gas murni,oR

0abel -6.

Berbagai arga R Untuk Beberapa Unit 'atuan 11#

,nits R

atm, ((@g-mole, o/. ........................ ++=.+*++++

atm, liter@g-mole, o/. ..................... ++++.+=+*+

B0U@lb-mole, oR. .......................... +++1.=6+++

psia, (u $t@lb-mole, oR. ................... ++1+.6%++++

lb@s3 $t abs, (u $t@lb-mole, oR. ........ 1>


38/54

pr

pc

= , dan $$

$pr

pc

= KKKKKKKKKKKKKKKK.."-%#

keterangan :

&pr tekanan tereduksi untuk gas (ampuran

0pr temperatur tereduksi untuk gas (ampuran

0abel -=.

/onstanta 9isik Beberapa 5enis idrokarbon &embentuk Aas 8lam 11#

-ompoun&

-hemia

-omposition

S*mbo

/!or -auation0

)oeuar

#eiht

-ritia

Pressure psi

-ritia

$emperatue oR

)ethane C< C1 +1*.+< +*6% +%>+

&ropane C%= C% +>1 +6**

iso-&entane C>1 i-C> +6.1> +1 n-C> +6.1> + +=


39/54

kondisi tekanan dan temperatur tertentu terhadap densitas udara kering pada tekanan

dan temperatur yang sama, atau se(ara matematik dituliskan dengan persamaan :

udara

gasg

= ........................................................................................"-%%#

2ari hukum gas ideal, densitas gas dapat ditulis sebagai :

,$

0

2

mg == ...................................................................................."-%


40/54

2.1.2.1.2.2. Viskositas +as

Diskositas gas "g# dide$inisikan sebagai ukuran ketahanan gas terhadap aliran,

dengan satuan (entipoise "(p# atau gr@1++-(m-se(. Diskositas gas tergantung dari

tekanan, temperatur dan komposisi gas. erning dan Oipperer "1%*# menurunkan

persamaan viskositas gas (ampuran berdasarkan viskositas masing-masing komponen

penyusunnya, yaitu sebagai berikut :

1

1

1

g

i i i

i i

9 0

9 0=

.................................................................................. "-%6#

keterangan :

1g viskositas gas (ampuran pada tekanan satu atmos$er, (p

i viskositas komponen ke-i, (p

i $raksi mol komponen ke-i

)i berat molekul komponen ke-i, lb@lb-mole

2e$inisi se(ara tepat dikembangkan dalam bentuk matematis sebagai berikut :

Q dv@dy

9@8KKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK"-%=#

keterangan :

9 1 dyne

8 1 s3 (m

dv 1 (m@se(

dy 1 (m


41/54

Aambar .=.Diskositas dari gas alam 1#

Diskositas gas akan naik dengan bertambahnya suhu, dalam hal ini tabiat gas

akan berlainan dengan (airan, untuk gas sempurna viskositasnya tidak tergantung dari

tekanan. Aas sempurna berubah menjadi gas tidak sempurna bila tekanannya

dinaikkan dan tabiatnya mendekati tabiat 4at (air.

'alah satu (ara untuk menentukan viskositas gas yaitu dengan korelasi gra$is

"Carr et al#, dimana (ara ini untuk menentukan viskositas gas (ampuran pada

sembarang tekanan maupun suhu dengan memperhatikan adanya gas-gas ikutan,

seperti ', C7, dan . 8danya gas-gas non-hidrokarbon tersebut akan

memperbesar viskositas gas (ampuran.


42/54

Aambar ..Dis(ositas Aas pada 0ekanan 8tmosphere 1>#

2.1.2.1.2.3. "aktor Voume "ormasi +as

9aktor volume $ormasi gas "Bg# dide$inisikan sebagai volume dalam barrel

pada kondisi reservoir yang ditempati oleh satu standard (ubi( $eet "'C9# gas. al

ini dapat dinyatakan sebagai perbandingan antara volume yang ditempati oleh gas

pada kondisi reservoir dengan sejumlah gas yang sama pada kondisi standar "1


43/54

Dr volume gas pada kondisi reservoir, (u$t

Ds( volume gas pada kondisi standar, 'C9

Dolume n mol gas pada kondisi standar, adalah :

28 n,$

sc

sc sc

sc

= .................................................................................... "-+ oR#

0r temperatur pada kondisi reservoir,oR

Os( $aktor kompressibilitas gas pada kondisi standar "1#

Or $aktor kompressibilitas gas pada kondisi reservoir

2.1.2.1.2.%. Kearutan +as Daam )in*ak

/elarutan gas "Rs# adalah banyaknya volume gas yang terbebaskan "pada

kondisi standar# dari suatu minyak mentah di dalam reservoir, yang di permukaan

volumenya sebesar satustock tank barrelditunjukkan pada Aambar .1+.

9aktor yang mempengaruhi Rsadalah :


44/54

0ekanan, pada suhu tetap, kelarutan gas dalam sejumlah 4at (air tertentu

berbanding lurus dengan tekanan.

/omposisi minyak dalam gas, kelarutan gas dalam minyak semakin besar dengan

menurunnyaspecific gravityminyak.

0emperatur, Rsakan berkurang dengan naiknya temperatur.

Aambar .1+.

Rs 'ebagai 9ungsi 0ekanan >#

2.1.2.1.2.'. Kompressibiitas +as

/ompressibilitas gas "Cg# dide$inisikan sebagai $raksi perubahan volume per

unit perubahan tekanan, atau se(ara matematis dapat dituliskan dengan persamaan :

.2

d2

dg=

1 ....................................................................................... "-


45/54

n,$2= , atau

n,$2=

d2

d

n,$

=

....................................................................................... "-#

2engan mensubstitusikan persamaan "-# kedalam persamaan "-


46/54

densitas air $ormasi pada suatu kondisi tertentu pada tekanan 1+#

keterangan :

Dw 'pesi$ik volume, (u$t@lb

Dwb 'pesi$ik volume air dalam kondisi standar, lb@(u$t

wb 2ensitas dari air pada kondisi dasar, lb@(u$t

Bw 9aktor volume $ormasi air

2.1.2.1.3.2. Viskositas Air "ormasi

Diskositas air $ormasi "w# akan naik terhadap turunnya temperatur dan

terhadap kenaikan tekanan, yang merupakan hubungan antara kekentalan air $ormasi

terhadap tekanan dan temperatur. /egunaan mengetahui perilaku kekentalan air

$ormasi pada kondisi reservoir terutama untuk mengontrol gerakan air $ormasi di

dalam reservoir.

2.1.2.1.3.3. "aktor Voume "ormasi Air "ormasi


47/54

9aktor volume $ormasi air $ormasi "Bw# menunjukkan perubahan volume air

$ormasi dari kondisi reservoir ke kondisi permukaan. 9aktor volume $ormasi air

$ormasi ini dipengaruhi oleh pembebasan gas dengan turunnya tekanan,

pengembangan air dengan turunnya tekanan dan penyusutan air dengan turunnya

temperatur. Aambar .11. menunjukkan hubungan $aktor volume $ormasi air $ormasi

dengan tekanan.

9aktor volume $ormasi air $ormasi ditentukan dengan menggunakan persamaan

sebagai berikut :

( )( )3 2 2w wp w$ = + +1 1 ................................................................... "->1#

keterangan :

Dw0 penurunan volume sebagai akibat penurunan temperatur "Aambar .1.#

Dwp penurunan volume selama penurunan tekanan "Aambar .1%.#

Aambar .11.

0ipe 9aktor Dolume 9ormasi 8ir 9ormasi 'ebagai 9ungsi 0ekanan 1>#


48/54

Aambar .1.

Dwt 'ebagai $ungsi 'uhu Reservoir 1>#

Aambar .1%.

Dwp 'ebagai 9ungsi 0ekanan Reservoir 1>#

9aktor volume $ormasi air $ormasi meningkat, hal ini disebabkan oleh

pengembangan air $ormasi pada tekanan dibawah tekanan jenuh, gas keluar dari

larutan tetapi karena rendahnya kelarutan gas dalam air $ormasi, maka penyusutan

$asa (air relati$ ke(il. 2an biasanya penyusutan ini tidak (ukup untuk mengimbangi

pengembangan air $ormasi pada penurunan tekanan, sehingga $aktor volume $ormasi

air $ormasi terus meningkat dibawah tekanan jenuh.

>+


49/54

2.1.2.1.3.%. Kearutan +as Daam Air "ormasi

/elarutan gas dalam air $ormasi akan lebih ke(il bila dibandingkan dengan

kelarutan gas dalam minyak di reservoir pada tekanan dan temperatur yang sama.

&ada temperatur tetap, kelarutan gas dalam air $ormasi akan naik dengan naiknya

tekanan. 'edangkan pada tekanan tetap, kelarutan gas dalam air $ormasi mula-mula

menurun sampai harga minimum kemudian naik lagi seiring naiknya suhu, dan

kelarutan gas dalam air $ormasi akan berkurang dengan bertambahnya kadar garam

"Aambar .1.

Aambar .1


50/54

Aambar .1>.

/oreksi terhadap /egaraman untuk /elarutan Aas

dalam 8ir 9ormasi=#

2.1.2.1.3.'. Kompressibiitas Air "ormasi

/ompressibilitas air $ormasi dide$inisikan sebagai perubahan volume yang

disebabkan oleh adanya perubahan tekanan. /ompressibilitas air $ormasi tergantung

pada temperatur, tekanan dan kelarutan gas dalam air "Aambar .1*.#.

/ompressibilitas air $ormasi pada temperatur konstan dinyatakan dalam persamaan

berikut :

.2

2

wp

=

1

.................................................................................... "->#

keterangan :

Cwp kompressibilitas air murni, psi1

D volume air murni, BB!

D perubahan volume air murni, BB!

& perubahan tekanan, psi

'elain itu kompressibilitas air $ormasi dapat ditentukan dengan persamaan :

( )swwpw ,.. ++==.+1 += ..................................................................... "->%#

keterangan :

Rsw kelarutan gas dalam air $ormasi, 'C9@BB!

Cwp kompressibilitas air murni, psi1

Cw kompressibilitas air $ormasi, psi1

>


51/54

Aambar .1*.

/ompresibilitas 8ir 9ormasi 'ebagai 9ungsi 0ekanan dan 0emperatur =#

Aambar .16.9aktor /oreksi 0erhadap Aas yang 0erlarut =#

2.1.3. Kon&isi Reservoir

0ekanan dan temperatur merupakan besaran-besaran yang sangat penting dan

berpengaruh terhadap keadaan reservoir, baik pada batuan maupun $luidanya "air,

minyak dan gas#. 0ekanan dan temperatur lapisan kulit bumi dipengaruhi oleh adanya

gradien kedalaman, letak dari lapisan, serta kandungan $luidanya.

2.1.3.1. $ekanan Reservoir

0ekanan reservoir dide$inisikan sebagai besarnya gaya yang bekerja per

satuan luas. 0ekanan ini perlu diketahui karena pada perhitungan digunakan untuk

mendapatkan perolehan "re(overy# maksimum dari suatu reservoir dan dari data ini

>%


52/54

akan digunakan terutama dalam persamaan aliran. 0ekanan $ormasi dapat terjadi

disebabkan oleh adanya :

0ekanan hidrostatik yang diakibatkan oleh $luida dalam pori-pori batuan

0ekanan overburden yang diakibatkan oleh lapisan batuan diatasnya

)enurut si$atnya digolongkan menjadi tiga yaitu : tekanan abnormal, tekanan

normal, dan tekanan dibawah normal.

2.1.3.1.1. $ekanan Reservoir )enurut Pen*ebabn*a

8. Aradien hydrostatik "gradien $luida#, yang disebabkan karena tekanan kolom air

yang ada dalam $ormasi sampai kepermukaan, biasanya kira-kira ** meter

dibawah permukaan. Aradiennya mempunyai besaran antara +, sampai +,

'e(ara teoritis nilai gradien geostatik adalah 1 psi per $eet. 0ekanan ini hanya

sebagian saja meningkatkan tekanan $ormasi. )ineral merupakan komponen

penyangga beban yang menekannya. 5ika beban melampaui kekuatan butir mineral

tersebut, maka sebagian dari beban ikut didukung oleh air $ormasi dan memberikan

>


53/54

tekanan tambahan pada tekanan reservoir. 0ekanan $ormasi ini tergantung juga pada

jumlah kandungan garamnya. Untuk air murni gradien tekanannya adalah +,


54/54

Besarnya gradien geothermal dari suatu daerah dapat di(ari dengan

menggunakan persamaan :

6ormasin%edalalama

$$geothermalGradien

dartsformasi tan= KKKKKK "->

bab ii mau maju

Documents