3
BAB II KARAKTERISTIK RESERVOIR
2.1. Karakteristik Batuan Reservoir
Pembahasan tentang karakteristik batuan reservoir pada sub bab ini dibagi menjadi menjadi dua bagian bagian,, yaitu yaitu karakt karakteris eristik tik batuan batuan reservo reservoir ir dipand dipandang ang dari dari segi segi komposisi kimia dan sifat fisik batuannya. 2.1.1. Komposisi Kimia Batuan Reservoir
Pada Pada umum umumny nyaa batu batuan an reserv reservoi oirr miny minyak ak bumi bumi beras berasal al dari dari batu batuan an sedimen, dimana komposisi kimianya tergantung dari mana batuan itu berasal dan kondisi-kondisi yang mempengaruhi setelah batuan itu diendapkan. Untuk mengetahui komposisi kimia suatu batuan reservoir sangat penting, karena jenis-jenis atom penyusun batuan reservoir akan menentukan sifat-sifat fisik batuan reservoir tersebut. 2.1.1.1. Komposisi Kimia Batupasir
Batupasir merupakan batuan reservoir yang paling umum dijumpai, namun antara antara batupa batupasir sir pada pada daerah daerah yang yang satu dengan dengan daerah daerah yang yang lainny lainnyaa berbed berbedaa kandungan komposisi kimia batuannya. Mineral yang paling dominan pada batuan ini adalah kwarsa atau i! ", feldspar #$%a&a#'li3!()) yang merupakan mineral stabil serta beberapa mineral lainny lainnya. a. Berdas Berdasark arkan an jumlah jumlah kandun kandungan gan mineral mineral kwarsan kwarsanya ya batu batu pasir pasir dibagi dibagi menjadi tiga, yaitu *
+
A. Batupasir Batupasir Kwarsa Kwarsa (Quar (Quartzos tzose e
Batupasir ini terbentuk dari mineral kwarsa yang dominan dan beberapa miner mineral al yang yang stabil stabil seperti seperti pyrite pyrite #e #e"), dolomi dolomite te #&aMg# #&aMg#&! &!3)") dan mineral pengikat #semen) adalah karbonat dan silika. abel ".. $omposisi kimia !rtho/uart0ite #1) #Pettijohn, 2.., 456)
")
abel abel ".. ".. menunj menunjukk ukkan an kompos komposisi isi kimia kimia /uart0 /uart0ite ite dengan dengan unsur unsur silika silika yang yang tinggi yaitu 7,681 sampai 44,5(1 disertai unsur lainnya dalam jumlah yang ke9il, seperti * i!", 'l 'l"!3, e"!, Mg!, &a!, %a "!, $ "!, :"!;, :"!-, dan &!.
B. Batupa Batupasir sir !ra"wa !ra"wa#k #kee
Batup Batupasir asir ini terben terbentuk tuk dari dari minera mineral-mi l-miner neral al kwarsa, kwarsa, 9lay, 9lay, mi9afl mi9afla9e a9e #$'l"#!:)"'li3!8), karbonat #&a&!3), fragmen phillite, fragmen batuan beku, feldspar dan mineral-mineral lainnya. ebagai indikator adanya, mineral illite,
dimana
berasa asal
dari
mineral ral
9lay #
kaolin
dan
5
monmorillonite) yang mengalami diagnesis di lingkungan marine. eperti yang terlihat pada abel abel ".". abel ".". $omposisi Mineral
")
$omposisi kimia dari batupasir graywa9ke terlihat pada abel ".3. dengan unsur silika silika yang yang paling paling domina dominan n # tetapi tetapi masih masih ke9il ke9il diband dibanding ing dengan dengan batupa batupasir sir /uart0ite) serta kadar alumine #'l"!3) yang 9ukup tinggi. abel ".3. $omposisi $imia
7
$. Batupasir Arkose
Batupasir ini komposisi mineral utamanya adalah kwarsa #i!") dan feldspar #$%a&a#'li3!()). edangkan mineral-mineral yang kurang stabil seperti 9lay #'l+i+!8#!:)(), biotit #$#Mge) 3#'li3!8#!:")) dan mi9roline #$'li3!(), Plagioklas #&a%a)#'li)'li"!(), terlihat pada abel ".+. abel ".+. $omposisi Mineral 'rkose #1) ") #Pettijohn, 2.., 456)
6
$omposisi kimia batupasir arkose ditunjukkan oleh abel ".5. dengan kandungan silika lebih ke9il dibandingkan dengan kedua batupasir diatas yaitu sekitar 74,4+1 sampai (",+1, tetapi unsur aluminanya 9ukup tinggi yaitu 6,561 sampai 3,51. abel ".5. $omposisi $imia 'rkose #1) #Pettijohn, 2.., 456)
")
2.1.1.2. Komposisi Kimia Batuan Kar%onat
Batuan karbonat disusun oleh lebih dari 581 mineral karbonat diantaranya terdiri dari mineral 9alsite #&a&!3) dan aragonite #&a&!3) dengan sedikit 9ampuran partikel-partikel 9lay. Bentuk yang sering dijumpai adalah dolomite #&aMg#&!3)") dan limestone #&a&! 3),yang sukar dibedakan dengan mata biasa. $lasifikasi batuan karbonat berdasarkan perbandingan &a!=Mg! seperti pada abel ".7 dan ".6, menunjukkan perbedaan kandungan mineral dolomite, 9al9ite dan magnesite.
(
abel ".7. $omposisi $imia >imestone #1) ") #Pettijohn, 2.., 456)
abel ".6. $omposisi $imia ?olomite #1) #Pettijohn, 2.., 456)
")
4
raksi pada limestone disusun oleh terutama oleh mineral 9al9ite, sehingga kandungan &a! dan &o " yang sangat tinggi bahkan men9apai lebih dari 451. Unsur lain yang penting adalah Mg! dalam jumlah lebih dari 1 sampai 51, kemungkinan mengandung mineral dolomite yang meliputi ankerite #&a#e,Mg) #&!3)"), dan kutnahorite #&aMn#&! 3)"). Pada dolomite fraksi disusun terutama oleh mineral-mineral dolomite sehingga kandungan Mg! 9ukup tinggi.
2.1.1.&. Komposisi Kimia Batuan S'ae
$andungan mineral dari batuan shale ini rata-rata terdiri dari kurang lebih 5(1 sili9on dio@ide #i! "),51 aluminium o@ide #'l "!3), 71 iron o@ide #e "!3), "1 magnesium, "1 magnesium o@ide #Mg!), 31 9al9ium o@ide #&a!), 31 potassium o@ide #$ "!), 1 sodiumo@ide #%a"!), 51 air #: "!) dan sisanya adalah metal o@ide serta onion. $omposisi kimia shale bervariasi sesuai dengan ukuran butir, fraksi yang kasar #9oarse) yang banyak mengandung silika dan untuk halus mengandung aluminium besi, potash dan air. Batuan shale umumnya mengandung /uart0 silt diatas 781. $elebihan silika tersebut terdapat dalam bentuk kristal yang lebih baik pada /uart0, 9hal9edony atau opal. ika shale banyak mengandung besi maka akan terbentuk pyrite #e ") atau siderite #e&!3). Potash biasanya selalu lebih banyak terdapat dibanding soda dan dapat menghasilkan illite. Pada abel ".( diperlihatkan komposisi kimia rata-rata shale.
8
abel ".(. $omposisi $imia Aata Aata hale #1) #Pettijohn, 2.., 456)
")
2.1.2. Si)at *isik Batuan Reservoir
Pada saat proses akumulasi hidrokarbon berlangsung batuan reservoir berfungsi sebagai media aliran, wadah dimana hidrokarbon terakumulasi
dan
terdistribusi. ifat penting dari batuan reservoir dan hubungannya dengan fluida reservoir yang mengisinya dalam kondisi statis dan jika ada aliran disebut petrophysi9s. Pada umumnya data tentang karakteristik batuan dan fluida reservoir diperoleh dari penilaian formasi. 2.1.2.1. +orositas
?alam teknik reservoir ruang pori-pori batuan umumnya dinyatakan sebagai porositas batuan, yang diberi notasi C dan didefinisikan sebagai fraksi atau prosen dari volume ruang pori-pori terhadap volume batuan total #bulk volume).
e9ara matematis porositas batuan dapat dinyatakan sebagai * C D
Vb − Vs Vs
D
Vp Vb
.........................................................................
#"-) dimana * Eb D volume batuan total #bulk volume) Es D volume padatan batuan total #grain volume) Ep D volume ruang pori-pori batuan Porositas batuan reservoir dapat diklasifikasikan menjadi dua, yaitu * . Porositas absolut adalah perbandingan antara volume pori-pori total terhadap volume batuan total yang dinyatakan dalam persen. CD
Volume pori total Volume batuan total
@ 881 ................................................. #"-")
". Porositas effe9tife adalah perbandingan antara volume pori-pori yang berhubungan terhadap volume batuan total #volume bulk) yang dinyatakan dalam persen. CD
Volume pori yang berhubunga n Volume bulk
@ 881 ................................ #"-3)
Untuk perhitungan digunakan porositas efektif karena dianggap sebagai fraksi volume yang produktif. ?isamping itu menurut waktu dan 9ara terjadinya maka porositas dapat juga diklasifikasikan menjadi dua, yaitu *
"
. Porositas primer adalah porositas yang terbentuk pada waktu batuan sedimen diendapkan. enis batuan sedimen yang mempunyai porositas primer adalah batuan konglomerat, batupasir dan karbonat. ". Porositas sekunder adalah porositas batuan yang terbentuk setelah batuan sedimen diendapkan. Porositas sekunder dapat diklasifikasikan menjadi tiga golongan, yaitu * a. Porositas larutan, yaitu ruang pori-pori yang terbentuk karena adanya proses pelarutan batuan. b. Aekahan, 9elah, kekar, yaitu ruang pori-pori yang terbentuk karena a danya kerusakan struktur batuan sebagai akibat dari variasi beban seperti lipatan, sesar atau patahan. Porositas jenis ini sulit untuk dievaluasi atau ditentukan se9ara kualitatif karena bentuknya tidak teratur. 9. ?olomitisasi, dalam proses ini batuan gamping #&a&!3) ditransformasikan menjadi dolomite #&aMg#&!3)") atau menurut reaksi kimia * "&a&!3 ; Mg&l" --------- &aMg#&!3)" ; &a&l". Menurut para ahli batuan gamping yang terdolomitisasi mempunyai porositas yang lebih besar dari batuan gampingnya sendiri.
'dapun faktor-faktor yang mempengaruhi nilai porositas adalah * . Ukuran dan Bentuk Butir Ukuran butir tidak mempengaruhi porositas total dari seluruh batuan, tetapi mempengaruhi besar ke9ilnya pori-pori antar butir. edangkan bentuk butir
3
didasarkan pada bentuk penyudutan #ketajaman) dari pinggir butir. ebagai standar dipakai bentuk bola, jika bentuk butiran mendekati bola maka porositas batuan akan lebih meningkat dibandingkan bentuk yang menyudut. ". ?istribusi dan Penyusunan Butiran ?istribusi disini adalah penyebaran dari berbagai ma9am besar butir yang tergantung pada proses sedimentasi dari batuannya. Umumnya jika batuan tersebut diendapkan oleh arus kuat maka besar butir akan sama besar. edangkan susunan adalah pengaturan butir saat batuan diendapkan. 3. ?erajat ementasi dan $ompaksi $ompaksi batuan akan menyebabkan makin menge9ilnya pori batuan akibat adanya penekanan susunan batuan menjadi rapat. edangkan sementasi pada batuan akan menutup pori-pori batuan tersebut.
,era-at Ke%asa'an
ifat kebasahan batuan reservoir terhadap fluidanya merupakan hasil kombinasi dari sifat-sifat batuan reservoir dan fluidanya. Berdasarkan konsep tegangan permukaan, apabila ada dua fluida yang berada bersama-sama didalam pori-pori batuan reservoir maka salah satu fluida tersebut akan bersifat lebih membasahi batuan tersebut daripada fluida satunya. :al ini disebabkan adanya gaya adhesi, yaitu gaya tarik menarik dari partikel partikel yang berlainan. 'da dua ma9am tegangan permukaan yaitu interfacial tension yang berarti gaya #dyne) yang bekerja pada suatu permukaan batas kontak
+
fasa 9air dengan dengan padatan, tegak lurus dengan permukaan permukaan yang yang panjangny panjangnyaa 9m. ?an ?an yang yang kedu keduaa adal adalah ah surface tension yang artinya artinya sama dengan interfa9ial interfa9ial tension bedanya pada batas kontak fasa 9air dan udara. erlih erlihat at pada pada
#"-+ #"-+))
5
Untuk gaya adhesi yang positif menunjukkan bahwa fluida yang lebih berat #air) 9enderung membasahi permukaan padatan dan apabila gaya adhesinya nol nol menu menunj njuk ukka kan n bahw bahwaa kedu keduaa fasa fasa 9air 9air terse tersebu butt seban sebandi ding ng kema kemamp mpua uan n gabungnya atau affinity terhadap permukaan padatan tersebut.
7
'kibat 'kibat dari adanya tegangan permukaan permukaan pada fluida reservoir dan batuan batuan reservoir akan menimbulkan gaya kapilaritas didalam pori-pori dan menimbulkan tekanan kapiler. Tekanan Kapier
?idalam batuan reservoir, gas, minyak dan air biasanya terdapat bersamasama dalam pori-pori batuan, yang masing-masing fluida tersebut mempunyai tegangan permukaan yang berbeda-beda. ?alam sistem hidrokarbon di dalam reservoir, terjadi beberapa tegangan permukaan antara fluida, yaitu antara gas dan 9airan, antara dua fasa 9airan yang tidak ber9ampur #immi9ible) dan juga antara 9airan atau gas dengan padatan. $ombinasi dari semua tegangan permukaan yang aktif akan menentukan tekanan kapiler dan kebasahan dari batuan porous. ekanan kapiler #P 9) didefinisikan sebagai perbedaan tekanan yang ada antara permukaan dua fluida yang tidak ber9ampur #9airan-9airan atau gas-9airan) sebagai akibat dari terjadinya pertemuan permukaan yang memisahkan mereka #'my@, . F. 478). Perbedaan tekanan dua fluida ini adalah perbedaan tekanan antara fluida non wetting fasa #P nw) dengan fluida wetting fasa #P w) atau * P9 D Pnw - Pwf .......... ............... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ........ ... #"-5) ekanan ekanan permukaan permukaan fluida fluida yang lebih rendah rendah terjadi pada sisi pertemuan permukaan fluida immi9ible yang 9embung #9onve9). ?i dalam reservoir air biasanya sebagai fasa yang membasahi #wetting fasa), sedangkan minyak dan gas tidak membasahi #non wetting fasa).
6
ekanan kapiler mempunyai dua pengaruh yang penting dalam reservoir minyak atau gas, yaitu * a. Mengontrol distribusi fluida di dalam reservoir b.
Merupakan mekanisme pendorong minyak dan gas untuk bergerak atau mengalir melalui
pori-pori
reservoir
sampai
men9apai
batuan yang
impermeable. ekanan kapiler di dalam batuan berpori tergantung pada ukuran pori-pori dan ma9am fluidanya. e9ara kuantitatif dapat dinyatakan dalam hubungan sebagai berikut * P9 D
" σ Cosθ
r
D G K g h ................................................................. #"-7)
dimana * P9 D tekanan kapiler H D tegangan permukaan antara dua fluida G K D perbedaan densitas dua fluida g D per9epatan gravitasi I D sudut kontak permukaan antara dua fluida r
D jari-jari lengkung pori-pori
h D selisih ketinggian permukaan kedua fluida
(
4
ketebalan 0ona transisi yang tipis daripada reservoir dengan permeabilitas yang rendah seperti terlihat pada
b.
edangkan
Saturasi
"8
Auang pori-pori yang ada di dalam batuan reservoir dapat diisi oleh gas, minyak dan air atau 9ampuran dari ketiganya. aturasi #) fluida didefinisikan sebagai perbandingan volume masing-masing fluida yang mengisi volume pori-pori batuan terhadap volume pori-pori se9ara total. Aumus saturasi fluida dinyatakan sebagai berikut * a. aturasi minyak #o) dinyatakan sebagai * o D
Volume pori yang diisi min yak Volume pori total
JJJJJ.JJJJJJJ. #"-6)
b. aturasi air #w) dinyatakan sebagai * w D
Volume pori yang diisi air Volume pori total
JJJJJJJJJJJJJJ.. #"-()
9. aturasi gas #g) dinyatakan sebagai * g D
Volume pori yang diisi gas Volume pori total
JJJJJJJJ...JJJ........... #"-4)
Bila pori-pori batuan diisi oleh gas, minyak dan air maka berlaku hubungan * g ; o ; w D .............................................................................. #"-8) 'pabila diisi oleh minyak dan air saja maka * o ; w D JJJJJJJJJJJJJJJJJJJ..JJ #"-) aktor-faktor yang mempengaruhi saturasi fluida adalah * . Pada batuan yang mudah dibasahi oleh air atau water wet, harga saturasi air 9enderung tinggi pada porositas yang lebih ke9il. ". 'kibat adanya perbedaan berat jenis gas, minyak dan air maka umumnya saturasi gas akan tinggi pada bagian atas dari jebakan #perangkap) reservoir,
"
begitu juga untuk saturasi air akan tinggi pada bagian bawah dari jebakan atau perangkap reservoir dengan 9ombination drive #
3. Produksi berlangsung karena adanya perubahan distribusi fluida. ika minyak diproduksikan maka tempatnya di dalam reservoir akan digantikan oleh air atau gas bebas. +. aturasi minyak dan saturasi gas sering dinyatakan dalam istilah ruang pori pori yang diisi oleh hidrokarbon. ika 9ontoh volume batuan adalah E dan ruang pori-pori adalah C @ E maka ruang pori-pori yang diisi oleh hidrokarbon adalah * o.E.C + g.E.C D # - w)E. C ................................................... dimana * o D saturasi minyak g D saturasi gas w D saturasi gas
#"-")
""
?alam proses produksi selalu ada sejumlah minyak dan gas yang tidak dapat diambil dengan teknik produksi yang paling maju yang dikenal dengan istilah residual oil saturation (S o ) r atau critical oil saturation (S oc ), sedangkan untuk gas dikenal dengan S gr atau S gc. 'ir yang selalu terdapat di dalam ruang pori-pori batuan pada reservoir minyak dan gas di atas 0ona transisi disebut dengan air 9onnate. ?alam proses produksi air tersisa disebut wr atau w9 atau wir .
+ermea%iitas
Permeabilitas didefinisikan sebagai kemampuan suatu batuan untuk mengalirkan fluida melalui pori-pori batuan yang saling berhubungan, dan dinotasikan k dalam satuan dar9y atau milidar9y. ?alam kondisi alamiah ada persesuaian antara kenaikan porositas effektif dengan naiknya permeabilitas batuan. etapi hubungan ini tidak dapat dinyatakan dalam persamaan matematis.
"3
Perhitungan untuk menentukan permeabilitas suatu batuan umumnya memakai persamaan dar9y yang diberikan dalam hubungan empiris dalam bentuk differensial, yaitu * ED
k
dp
µ
dl
JJ.............................................................................#"-3)
atau q A
D -k
p µ l
.JJ...........................................................................#"-+)
dimana * E D ke9epatan aliran, 9m=se9
D vis9ositas fluida yang mengalir, 9p
k
D permeabilitas batuan, dar9y
dp=dl D gradien tekanan dalam arah aliran, atm=9m /
D laju alir, 9m3=se9
' D luas penampang silinder #&ore), 9m"
anda negatif pada Persamaan "-3 menunjukkan bila ada penambahan tekanan dalam satu arah maka arah aliran akan berlawanan dengan arah dari penambahan tekanan tersebut. Persamaan dar9y untuk Persamaan "-3 di atas tergantung dari jenis aliran dan kondisinya. Beberapa anggapan yang dipakai untuk persamaan tersebut adalah * -
aliran linier hori0ontal dan steady state
-
fluida satu fasa yang homogen
"+
-
fluida in9ompressible
-
vis9ositas fluida yang mengalir konstan
-
kondisi aliran isothermal ?alam batuan reservoir pada umumnya paling sedikit mengandung dua
ma9am fluida, maka dikenal berbagai ma9am permeabilitas antara lain * -
Permeabilitas absolut, yaitu kemampuan batuan untuk mengalirkan satu ma9am fluida saja dan harganya tidak tergantung pada ma9am fluida yang mengalir dalam batuan tersebut.
-
Permeabilitas effektif, yaitu kemampuan batuan untuk mengalirkan lebih dari satu ma9am fluida, misalnya air dan minyak, air dan gas, gas dan minyak atau ketiga-tiganya.
-
Permeabilitas relative, yaitu perbandingan antara permeabilitas effektif terhadap permeabilitas absolute. Penentuan permeabilitas oleh ?ar9y pada
per9obaan dengan batuan berbentuk silinder untuk penampang ', panjang >, dimana batupasir silinder ini dijenuhi dengan 881 9airan dengan viskositas . $emudian dengan menutupi sekeliling batuan agar fluida tidak mengalir melalui dinding tersebut, serta memberi tekanan masuk sebesar P pada ujung sebelah kiri maka terjadi laju aliran sebesar / #volume persatuan waktu), sedangkan P " adalah tekanan keluar.
"5
?ari per9obaan ini dapat ditunjukkan bahwa /..>='.#P-P") adalah konstan dan akan sama dengan harga permeabilitas batuan yang tidak tergantung dari 9airan, perbedaan tekanan dan dimensi batuan yang digunakan. Berdasarkan persamaan "-3 dapat ditentukan besarnya permeabilitas absolut dengan anggapan-anggapan yang dipakai, yaitu * k D
q. µ . L A# P − P " )
JJJ................................................................ #"-5)
etiap reservoir yang produktif paling sedikit didapatkan dua fasa fluida pada aliran di dalam reservoirnya. 'pabila fasa gas dan minyak diproduksikan bersama-sama terdapat tiga fasa pada aliran fluida dalam reservoir tersebut. Aumus-rumus yang berlaku untuk permeabilitas effektif dan permeabilitas relatif pada fluida multi fasa bila aliran linier hori0ontal, steady statedan in9ompressible, yaitu sebagai berikut * k o D
q o . µ o . L A# P − P " )
#"-7)
N k g D
q g . µ g . L A# P − P " )
N k w D
q . µ . L A# P − P " )
....................
"7
Permeabilitas relatif * k ro D
k o k
N k rg D
k g k
N k rw D
k k
...................................................... #"-6)
dimana * /o,/g,/w
D laju alir minyak, gas, air, 9m3=se9
o,g,w
D vis9ositas minyak, gas, air, 9p
k o,k g,k w
D permeabilitas effektif minyak, gas, air, fraksi
k ro, k rg, k rw D permeabilitas absolut, dar9y
u%un!an permea%iitas e))ekti) /en!an saturasi
Untuk sistem air dan minyak hubungan permeabilitas k dan saturasi digambarkan sebagai berikut * ?ari
:arga k o pada o D dan w D 8, akan sama dengan k absolut, demikian juga pada harga k w untuk w D dan o D 8 akan sama dengan k absolut. :al ini ditunjukkan pada titik ' dan B.
"6
Begitu w mulai naik dari harga nol, ko akan turun dengan 9epat. Begitu juga untuk o yang mulai bertambah dari harga nol harga k w akan turun dengan 9epat, atau dapat dikatakan untuk o yang ke9il akan mengurangi laju aliran minyak karena k o yang ke9il, demikian juga untuk air.
-
ko akan turun terus dengan turunnya harga o dan men9apai harga nol meskipun harga o belum men9apai nol. Pada keadaan ini #titik &) minyak sudah tidak bergerak lagi. aturasi minimum dimana minyak sudah tidak dapat bergerak lagi disebut dengan critical oil saturation #o9) atau residual oil saturation #or ). ?emikian juga untuk air, keadaan ini disebut critical ater saturation #w9) atau residual ater saturation #wr ).
-
umlah harga k o dan k w selalu lebih ke9il dari harga k absolut, ke9uali pada titik ' dan B sehingga dapat ditulis sebagai berikut * k o ; k w O k JJJJJJJJJJJJJJJJJJJJ.J. #"-()
edangkan untuk sistem minyak-gas dan gas-air ditulis sebagai berikut *
"(
k o ; k / O k JJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJ... #"-4) k / ; k w O k JJJJJJJJJJJJJJJJJJJJ..J. #"-"8) Untuk sistem minyak dan gas, hubungan permeabilitas effektif dengan saturasi menunjukkan k tidak turun se9ara drastis dengan turunnya saturasi dari 881 seperti pada kurva untuk minyak dan air. gr atau g9 lebih ke9il dari o9 maupun w9.
u%un!an permea%iitas reative /en!an saturasi
:ubungan permeabilitas relatif dengan saturasi untuk sistem minyak air digambarkan sebagai berikut * Pengamatan pada
:arga k ro akan turun dengan 9epat jika w mulai bertambah dari nol dan harga k rw juga akan turun dengan 9epat bila w mulai turun dari harga satu.
-
ika harga k ro turun sampai harga nol, harga o tidak turun sampai dengan nol. Berarti pada keadaan seperti ini minyak sudah tidak dapat mengalir karena permeabilitas relatif sudah men9apai harga nol. Pada keadaan ini saturasi minyak yang masih ada disebut or atau o9. :al yang sama terjadi apabila harga k turun sampai harga nol masih ada saturasi air tersisa yang disebut wr atau w9 atau wir.
-
umlah harga kro dan krw selalu lebih ke9il dari satu, maka dapat ditulis se9ara matematis sebagai berikut * kro ; krw O JJJJJJJJJJJJJJJJJJJJ... #"-")
"4
38
?ari pengamatan gambar tersebut dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut * -
:arga k ro turun dengan 9epat apabila g mulai naik dari harga nol, sebaliknya ke9il sekali pengaruhnya pada perubahan dari harga k rg.
-
'pabila harga krg turun sampai dengan nol maka masih ada sejumlah gas yang tidak dapat mengalir lagi, yang disebut gr #residual gas saturation) atau g9 #critical gas saturation).
-
:arga krg mendekati 881 pada harga g kurang dari 881
-
:arga krg perubahannya tidak begitu dipengaruhi oleh porositas batuan dibandingkan dengan kro, karena gas 9enderung menempati ruang pori-pori yang besar.
Untuk permeabilitas relatif tiga fasa dimana minyak, gas dan air mengalir bersama-sama, maka dipakai kurva permeabilitas relatif untuk tiga fasa. ?isini >averett melakukan per9obaan dengan mengalirkan tiga fasa fluida yang berbeda melalui batupasir yang tidak kompak. ?ari per9obaan tersebut diperoleh seperti pada
3
hal ini dikarenakan pergerakan ke depan prosentasi dari saturasi gas #g) mengalami kenaikan yang juga ditunjukkan oleh adanya penurunan mobilitas minyak karena adanya gas tersebut.
3"
edangkan pada
Kompresi%iitas Batuan
?alam kondisi yang statis gaya-gaya yang bekerja dalam pori-pori batuan dan butirannya berada dalam keadaan setimbang.
$ompresibilitas matrik batuan, yaitu fraksi dari perubahan volume dari material #grain) padatan batuan terhadap satuan perubahan tekanan.
-
$ompresibilitas bulk batuan, yaitu fraksi dari perubahan volume dari volume bulk batuan terhadap satuan perubahan tekanan.
-
$ompresibilitas pori-pori batuan, yaitu fraksi perubahan volume dari volume pori batuan terhadap satuan perubahan tekanan.
33
?ari ketiga konsep kompresibilitas diatas, kompresibilitas pori-pori batuan yang dianggap paling penting dalam teknik reservoir. luida yang diproduksikan dari pori-pori batuan reservoir akan mengakibatkan perubahan tekanan dalam #internal pressure) yang menyebabkan tekanan terhadap batuan akan mengalami perubahan juga. Perubahan ini meliputi perubahan pada butir-butir batuan, volume pori-pori dan volume total batuan #bulk volume). Perubahan bentuk bulk volume batuan dinyatakan sebagai kompresibilitas &, se9ara matematis ditulis * &
D
dV r
V r
dP
...................................................................................
#"-"+) dimana * Er D volume dari padatan batuan #solid) P
D tekanan hidrostatis fluida dalam batuan
edangkan untuk perubahan bentuk volume pori-pori batuan dinyatakan sebagai kompresibilitas & p yang ditulis * & p
D
.
dV p
V p dP P
.................................................................................
#"-"5) dimana * E p D volume pori-pori batuan P D tekanan luar #e@ternal pressure) atau tekanan over burden &arpenter dan pen9er melakukan per9obaan terhadap sebuah 9ore dari formasi Foodbine pada kondisi atmosfir dan diamati perubahan volume dengan berbagai variasi tekanan luar yang berbeda-beda. ?ari per9obaan ini dihasilkan
3+
seperti
35
efektif batuan terhadap porositas batuan seperti pada
Batuan reservoir yang terdiri dari batuan sedimen merupakan penghantar listrik, sebab batuan tersebut porous dan mempunyai pori-pori yang saling berhubungan, sehingga fluida didalam pori-pori tersebut mempunyai sifat menghantarkan listrik. luida tersebut adalah air formasi yang terdiri dari * -
&onnate water
-
Lnterstitial water #air yang berasal dari rekahan)
-
dapat menghantarkan listrik, tetapi mineral tersebut relatif jarang didapat seperti pyrite dan magnetite dimana mempunyai pengaruh yang ke9il terhadap resistivitas batuan. uatu penge9ualian, dalam hal ini glau9onite merupakan penghantar
37
listrik sekaligus merupakan suatu jaringan penghantar walaupun dalam jumlah yang ke9il. Batuan porous terdiri dari kumpulan-kumpulan mineral, fragmen batuan dan pori-pori yang saling berhubungan. Padatan dimana mengandung mineral lempung menghantarkan listrik. ifat kelistrikan batuan tergantung dari geometri pori-pori yang berhubungan dan fluida yang mengisi pori tersebut. luida yang ada dalam reservoir adalah minyak, gas dan air. Minyak dan gas adalah tidak menghantarkan arus listrik #non konduktor), sedangkan air yang mengandung larutan garam, merupakan penghantar listrik yang baik. ?aya hantar listrik didalam air melalui pergerakan ion-ion dan kemudian dapat menimbulkan konduksi elektrolit. Aesistivitas #tahanan listrik) suatu mineral adalah berbanding terbalik dengan konduktivitas dan umumnya digunakan untuk mengetahui kemampuan material sebagai penghantar listrik. Aesistivity material dapat diketahui dengan rumus * AD
r D
conducti!ity
" . L A
JJ................................................................... #"-"7)
JJ................................................................................ #"-"6)
dimana * A D resistivitas, nm r D resistensi > D panjang konduktor, m ' D luas penampang, m" Pada sebuah pipa kapiler, rumus diatas akan menjadi *
36
rD
" . L C
JJ..................................................................................#"-"()
dimana * > D panjang kapilaritas C D porositas dan pada media porous * r
D
" . Le C
.........................................................................................
#"-"4) dimana * >e D panjang aliran Aesistivitas dari media porous sangat tergantung dari * . alinitas air ". emperatur 3. Porositas +. ingkungan
etiap konduktivitas selalu dihubungkan dengan adanya kandungan air konat. etapi ada juga beberapa jenis batupasir yang mengandung mineral penghantar listrik. ekalipun mineral pasir sendiri merupakan isolator terhadap arus listrik.
3(
$arena air konat dalam pori batuan merupakan konduktor untuk menghantarkan arus listrik, maka faktor yang menentukan tahanan jenis atau resistivitas air konat harus diketahui. 'danya konsentrasi ion-ion yang terlarut dalam air formasi menyebabkan timbulnya ion-ion yang bermuatan listrik. emakin besar konsentrasi ion, maka semakin besar pula kemampuan untuk menghantarkan arus listrik, sedangkan resistivitas akan semakin ke9il.
" o "
JJJJJJJJJJJJJJJJJJJ.JJJ. #"-38)
dimana *
D faktor formasi
A o D resistivitas batuan yang jenuh A w D resistivitas air formasi penjenuh 'r9hie membuat korelasi antara faktor formasi dengan porositas sebagai berikut *
D C-m ......................................................................................... #"-3)
dimana * m D faktor sementasi aktor sementasi #m) mempunyai harga tertentu, seperti yaitu ada pada abel ".4. $orelasi antara faktor formasi dengan porositas dapat dilihat pada
34
edangkan menurut :umble * D 8.7" C -".5 ............................................. .................................................................... .................................... ............. #"-3") dimana * - soft formation C Q 51 maka D 8.65 C -" - hard formation C O 51 maka D C -" able ".4. aktor ementasi #m) dan >ithologi #Pirson, ..,45()
3)
?iskripsi Batuan Un9onsolidated ro9ks ro9ks #loss sand, ooliti9 ooliti9 limestone)
:arga m .3
Eery Eery slightly 9emented #gulf 9oast type sand, e@9ept wil9o@)
.+ .5
lightly 9emented #most sands with "8 per9ent porosity or more
.7 .6
Moderately 9emented #highly 9onsolidated sand of 5 per9ent
.( .4
porosity or less) :ighly 9emented #low porosity sands, /uart0ite, limestone, dolomite of inter-granular porosity, porosity, 9halk)
".8 "."
+8
?ari
2.2. Karakteristik *ui/a Reservoir
luida reservoir umumnya terdapat pada batuan sedimen berpori terutama batupasir dan batuan karbonat. luida luida reservoir reservoir yang yang akan dibahas sub bab ini meliputi meliputi komposisi komposisi kimia fluida reservoir dan sifat fisik fluida reservoir dimana antara keduanya saling berkaitan dan merupakan hubungan sebab akibat. 2.2.1. Komposisi Kimia *ui/a i/rokar%on i/rokar%on
Bentuk dari senyawa hidrokarbon merupakan senyawa alamiah, dimana dapat berupa gas, 9air atau padatan tergantung kepada komposisinya yang khusus serta tekanan dan temperatur yang mempengaruhinya. 2.2.1.1. Komposisi Kimia i/rokar%on i/rokar%on
:idrok :idrokarb arbon on merupa merupakan kan senya senyawa wa yang yang terdiri terdiri dari dari atom karbon karbon dan hidrog hidrogen. en. enya enyawa wa karbon karbon dan hidrog hidrogen en ini mempun mempunya yaii variasi variasi-var -variasi iasi yang yang banyak dan biasanya dibagi dalam dua golongan besar, yaitu golongan asiklis as iklis dan golongan siklis.
+
2.2.1.1.1. oon!an Asikis
%ame
Methane
"
2thane
3
Propane
+
Butane
5
Pentane
7
:e@ane
6
:eptane
(
!9tane
4
%onane
8
?e9ane
"8
2i9osane
+"
38
ri9ontane
Pada golongan seri alkana atau parafin atau golongan hidrokarbon jenuh ini mempunyai sifat kimia dan fisika yang khas. Parafin mempunyai sifat kelembaman kimia #9hemi9al inertness), sifat ini menyebabkan parafin dapat bertahan di dalam senyawa hidrokarbon selama berabad-abad dengan kestabilan yang tinggi. ?alam keadaan standar #788, +.6 psia) seri parafin ini dapat berada dalam keadaan gas, 9air atau padat tergantung pada jumlah atom & dalam satu molekulnya. Untuk empat jumlah nomor atom yang pertama #& sampai &+) berbentuk gas, kemudian dari &5 sampai &6 berbentuk 9air dan untuk &( keatas berupa benda padat yang tidak berwarna. ifat-sifat alkana lain diantaranya adalah titik didih dan titik 9air yang akan makin tinggi pada bobot molekul makin besar, dan semua alkana pada umumnya larut dalam air.
+3
:idrokarbon ada yang mempunyai ikatan rangkap dua atau rangkap tiga, karena valensi yang semula mengikat atom : telah digunakan untuk mengikat dua atom & yang berdekatan, dan jumlah atom :-nya lebih sedikit dibandingkan dengan seri alkana. :idrokarbon seperti ini disebut dengan hidrokarbon tak jenuh, yang sering disebut juga dengan golongan seri RalkenaS. Tang termasuk dalam hidrokarbon tak jenuh ini adalah seri olefin, seri doilefin, dan seri asetilen. ,eret Oe)in
Aumus umumnya & n:"n, deret ini disebut juga golongan 'lkene. ?idalam hidrokarbon tak jenuh seri olefin ini mempunyai 9iri khusus yaitu bahwa didalam molekulnya terdapat satu ikatan rangkap dua. Misalnya * 2thylene #2thene).
&:"
&:"
atau
#
#
C
C
#
#
?engan rumus umum & n:"n-" atau disebut 'lkadienea, 9ontohnya *
++
Butadiene-,3 &:"
&:
&:
&:"
,eret Asetiene
?eret ini mempunyai rumus umum & n:" n- " dengan ikatan rangkap tiga yang mempunyai atom berdekatan atau disebut 'lkynes, 9ontoh * 2thyne #a9etyene) &:
&:
ifat fisika dan kimia dari hidrokarbon tak jenuh adalah, karena adanya ikatan rangkap dua maka golongan ini lebih reaktif dibandingkan dengan golongan hidrokarbon jenuh, karena ikatan rangkap yang ada pada golongan ini menyebabkan lebih mudah diikat oleh unsur kimia lain. !leh karena sifatnya yang reaktif, maka golongan hidrokarbon tak jenuh ini sangat jarang atau tidak pernah terdapat dalam minyak mentah yang terbentuk di alam.
2.2.1.1.2. oon!an Sikis
+5
ata 9ara pemberian nama untuk golongan ini adalah sebagaimana pada golongan alkana dan ditambah dengan awalan RsikloS. ?engan kata lain diawali dengan RsikloS kemudian diikuti dengan nama alkana yang sesuai dengan banyaknya atom & di dalam rangkaian tertutup pada struktur alkana tersebut. &ontoh dari rumus bangunnya dapat dilihat pada
2.2.1.1.2.2. oon!an Aromatik
Pada golongan hidrokarbon aromatik ini terdiri dari ben0ena dan senyawasenyawa lain yang mengandung ben0ena. Ben0ena ialah senyawa hidrokarbon yang mempunyai struktur molekul berbentuk 9in9in segi enam dengan tiga ikatan rangkap dua dan tiga ikatan tunggal yang terletak dalam 9in9in se9ara berselang seling. edangkan rumus umum dari golongan ini adalah & n:"n-7.
+7
2.2.1.2. Komposisi Kimia on i/rokar%on
+6
?isamping mengandung unsur hidrogen dan karbon, minyak bumi juga mengandung unsur-unsur oksigen, nitrogen dan belerang serta logam-logam lain yang jumlahnya sedikit. 2.2.1.2.1. Sen"awa Oksi!en
$adar oksigen dalam minyak bumi bervariasi sekitar 1 sampai "1 berat. !ksidasi minyak bumi dengan oksigen karena kontak lama dengan udara dapat menaikkan kadar oksigen dalam minyak bumi. ?alam minyak bumi oksigen terutama terdapat sebagai asam organik yang terdistribusi dalam semua fraksi dengan konsentrasi tertinggi pada fraksi gas. 'sam organik tersebut terutama terdapat sebagai asam naftenat dan sebagian ke9il sebagai asam alifatik. ?isamping itu didalam distelat rengkahan terdapat peredam kresol. 'sam naftenat mempunyai sifat sedikit korosif dan mempunyai bau yang tidak enak.
2.2.1.2.2. Sen"awa itro!en
$adar nitrogen dalam minyak bumi umumnya rendah, berkisar kurang dari 8,1 sampai "1 berat. enyawa nitrogen terdapat dalam fraksi minyak bumi, tetapi konsentrasinya makin tinggi dalam fraksi-fraksi yang mempunyai titik didih yang lebih tinggi. enyawa nitrogen yang terdapat dalam minyak bumi dan distelatnya antara lain adalah piridin, /inolin, indol seperti pada abel ".. abel ".. enyawa nitrogen yang terdapat dalam minyak bumi #M9&ain, F.?.,r., 463) 7)
+(
2.2.1.2.&. Sen"awa Beeran!
?isamping sebagai senyawa belerang, didalam minyak bumi juga terdapat belerang dalam bentuk unsur belerang yang terlarut. enyawa belerang yang umum terdapat dalam minyak bumi dapat dilihat dalam abel ".". $adar belerang didalam minyak bumi bervariasi dari sekitar +1 - 71 berat. Minyak bumi Lndonesia terkenal sebagai minyak bumi berkadar belerang rendah yang umumnya kurang dari 1 berat. ?istribusi belerang dalam fraksifraksi minyak bumi makin bertambah besar dengan makin bertambahnya fraksi. able ".". enyawa Belerang yang terdapat dalam Minyak Bumi #M9&ain, F.?.,r., 463) 7) :idrogen ulfid
:
:
Merkaptan
A
:
ulfid
A
A
?isulfid
A
ulfid siklis
&:"
#&:")n
A
+4
'lkil ulfat
A
!
!
A
!
!
A
!
'sama ulfonat :
!
A
! A
ulfoksid ! A ulfon
A
! :
iofen
&
&
&
&
:
enyawa belerang dalam minyak bumi dapat memberikan pen9emaran udara dan korosi. Pen9emaran udara disebabkan oleh karena berbau tidak enak. enyawa belerang yang berbau tidak enak adalah senyawa belerang yang mempunyai titik didih yang rendah seperti hidrogen sulfid, belerang dioksid dalam gas hasil pembakaran dan merkapten, disamping berbau tidak enak juga sangat bera9un. $orosi yang disebabkan oleh belerang, terjadi pada temperatur diatas 3888. $orosi ini merusak alat-alat produksi. Pada temperatur rendah senyawa belerang yang bersifat korosif adalah hidrogen sulfid dan beberapa senyawa sulfid. :idrogen sulfid pada udara lembab akan merubah besi menjadi besi dulfid yang rapuh.
58
2.2.2. Si)at *isik *ui/a Reservoir
luida yang terdapat di dalam reservoir pada tekanan dan temperatur tertentu, se9ara alamiah merupakan 9ampuran yang kompleks didalam komposisi kimianya. $egunaan mengetahui sifat fisik fluida reservoir antara lain adalah untuk memperkirakan 9adangan hidrokarbon dan juga meren9anakan sistem produksi. 2.2.2.1. Si)at *isik 4in"ak
Mengetahui sifat-sifat fisik minyak merupakan hal yang sangat penting, sebab dari sini kita dapat memperkirakan dan meren9anakan 9ara-9ara pengambilannya #produksi), penyimpanan dan tranportasinya. ehingga effisiensi dan keselamatan kerja bisa di9apai se9ara optimum. 2.2.2.1.1. ,ensitas 4in"ak
Berat jenis minyak atau densitas #o) didefinisikan sebagai perbandingan berat minyak #lb) terhadap volume minyak #9uft). edangkan spe9ifi9 gravity minyak #Vo) didefinisikan sebagai perbandingan densitas minyak terhadap densitas air. :ubungan spe9ifi9 gravity minyak dan o'PL dinyatakan sebagai berikut * Vo D
o
ρ o ρ
'PL
D
D
lb min yak = cuft min yak lb air = cuft air
+,5
o γ
− 3,5
JJJJJJJJJJJJ #"-33)
JJJJJJJJJJJJJJJJJ.J..
#"-3+) Beberapa istilah untuk minyak mentah berdasarkan o'PL * . Minyak berat, berkisar antara 8 "8 o'PL
5
". Minyak sedang, berkisar antara "8 38 o'PL 3. Minyak ringan #light 9rude), berkisar diatas 38 o'PL
2.2.2.1.2. Viskositas 4in"ak
aktor-faktor yang mempengaruhi vis9ositas minyak yaitu tekanan dan temperatur reservoir. Bila tekanan reservoir mula-mula lebih besar dari tekanan gelembung #buble point pressure) maka penurunan tekanan akan menge9ilkan vis9ositas minyak #o). etelah men9apai Pb penurunan tekanan selanjutnya akan menaikkan harga o #
!leh karena adanya minyak yang tersaturasi oleh gas, maka vis9ositas minyak pada kondisi diatas titik gelembung harus dikoreksi, seperti terlihat pada
5"
ee, ohn., 47") 6)
53
Eis9ositas minyak yang tersaturasi gas pada tekanan dan temperatur reservoir #>ee, ohn., 47") 6) :arga vis9ositas minyak dan atau vis9ositas minyak yang mengandung gas terlarut, diperlukan dalam perhitungan-perhitungan aliran dalam media berpori maupun dalam aliran dalam pipa. Untuk itu diperlukan korelasi yang dapat memperkirakan harga vis9ositas pada berbagai tekanan dan temperatur, berdasarkan parameter dasar gas dan minyak.
ampai saat ini telah tersedia beberapa korelasi, yaitu * . $orelasi Beal ". $orelasi Beggs dan Aobinson 3. $orelasi Eas/ue0 dan Beggs +. $orelasi rijana $artoatmojo Masing-masing korelasi akan diuraikan sebagai berikut * A. Koreasi Bea
Beal membuat korelasi antara vis9ositas R?ead-oilS #vis9ositas minyak yang tidak mengandung gas) sebagai fungsi dari 'PL minyak dan temperatur. $orelasi tersebut dinyatakan dalam bentuk persamaan sebagai berikut * o? D # 8.3" ;
.( %8 6
AP$ +.55
)#
#"-35) dimana * o? D Eis9ositas R?ead-oilS,9p 'PL D 'PL gravity minyak
378
& + "88
a
)
JJJJJJJ.JJJJ.
5+
D emperatur, o a D antilog #8.+3 ; (.33=# o'PL))
ee, ohn., 47") 6) B. Koreasi Be!!s /an Ro%inson
$orelasi perhitungan vis9ositas minyak yang dikembangkan oleh Beggs dan Aobinson adalah sebagai berikut * Untuk P O Pb digunakan * o? D ' #o?)B JJJJJJJJJJJJJJJJJJJ...
#"-37)
Untuk P Q Pb digunakan * o? D ob#P=Pb)m JJJJJJJJJJJJJJJJJJJ. #"-36) dimana * ' D 8.65 #As ; 88)
-8.55
B D 5.++ #As ; 58) -8.33(
55
o? D 8@ @
D y . -.73
y
D 80
0
D 3.83"+ 8.8"8"3 #'PL)
D emperatur, o m D ".7 P .(6 @ 8
#-8.888834@P -5.8)
$. Koreasi Ves5uez /an Be!!s
Ees/ue0 mengembangkan korelasi perhitungan vis9ositas minyak untuk tekanan diatas tekanan saturasi, dan dihasilkan persamaan sebagai berikut * o D o? #P=Pb)m JJJJJJJJJJJJJJJJJJJ.
#"-3()
dimana * m D ".7#P).(6 2@p #-.53 (.4(@8 -5 #P)) o? D Eis9ositas minyak pada tekanan saturasi yang diperkirakan dengan menggunakan korelasi Beggs dan Aobinson.
,. Koreasi Tri-ana Kartoatmo-o
$artoatmojo mengembangkan korelasi perhitungan vis9ositas minyak berdasarkan data pengukuran dilaboratorium, untuk vis9ositas minyak pada tekanan diatas dan dibawah tekanan saturasi serta vis9ositas minyak yang tidak mengandung gas. elang data untuk pengembangan korelasi vis9ositas pada tekanan diatas tekanan saturasi ditunjukkan di abel "-3, sedangkan untuk tekanan dibawah tekanan saturasi, harga selang data ditunjukkan di abel "-+.
57
abel ".3. elang ?ata Untuk Pengembangan $orelasi Eis9ositas diatas ekanan aturasi #ukarno, Pudjo.,44) () umlah data
3775
umlah data yang digunakan
3775
ekanan aturasi #psi)
8 +658
Eis9ositas pada ekanan aturasi #9p)
8.7( (+.48
Eis9ositas diatas ekanan aturasi #9p)
8.7( 56.88
$elarutan gas #&=B)
8 7888
$ompresibilitas minyak
".68 "6.3(
emperatur Aeservoir 8".8 +(.8 $orelasi perhitungan vis9ositas minyak, sebagai hasil dari analisa regresi adalah sebagai berikut * 1. 6ntuk tekanan saturasi
o> D a #o?) b JJJJJJJJJJJJJJJJJJJJ.
#"-34)
dimana * a
D +."4 #As ; 88)-8.3734"
b
D 5.5"78 #As ; 58)-33(86
o? D 87.+7" #)-7.8(65 #>og#'PL))y y
D "5.486 log #) -74.5+(6
2. 6ntuk tekanan /iatas tekanan saturasi
o? D 8m #o) JJJJJJJJJJJJJJJJJJ.J...
#"-+8)
o? D dihitung dengan menggunakan korelasi vis9ositas dibawah tekanan saturasi, dengan memasukkan harga ekanan pada ekanan aturasi.
56
able ".+. elang ?ata Untuk Pengembangan $orelasi Eis9ositas Minyak ?ibawah ekanan aturasi #ukarno, Pudjo.,44) () umlah data
7+57
umlah data yang digunakan
7+5(
Eis9ositas minyak tanpa gas #9p)
8.847 7("
Eis9ositas minyak dengan gas terlarut 8.587" 7(" #9p)
8 6+8
ekanan #psi)
3.+ 5686
'PL gravity oil
(8.8 3"8.8
emperatur Aeservoir #o)
8 7888
$elarutan gas dalam minyak #s9f=B) Kearutan as ,aam 4in"ak $elarutan gas dalam minyak #As) didefinisikan sebagai banyaknya & gas yang terlarut dalam B minyak pada kondisi standar +.6 psia dan 78 o, ketika minyak dan gas masih berada dalam tekanan dan temperatur reservoir. aktor-faktor yang mempengaruhi kelarutan gas dalam minyak antara lain * a. ekanan reservoir Bila temperatur dianggap tetap maka As akan naik bila tekanannya naik, ke9uali jika tekanan gelembung #Pb) atau tekanan jenuh telah terlewati, harga As akan konstan untuk minyak mentah tidak jenuh #
5(
asater ". $orelasi tanding
54
3. $orelasi Eas/ue0 dan Beggs +. $orelasi
>asater mendefinisikan suatu fungsi yng disebut faktor gelembung, b sebagai berikut * b D f#Pb
5
#
S(o ' o
)#
) g − ) g
)
JJJJJJJJJJJ.J
#"-+") dimana * As D $elarutan gas dalam minyak, &=B Mo D Berat molekul efektif Mo D +.57(@8 5 #$w)7.5((5#go)5.56" JJJJJJJJJ.J.. $w D ##.( M'BP) 8.333)=go ?imana * M'BP D Molal average boiling point, o$ 'pabila harga $w tidak diketahui , dapat digunakan harga $w D "
#"-+3)
78
B. Koreasi Stan/in!
asa gas yang digunakan dalam korelasi ini tidak mengandung %itrogen atau :ydrogen ulfide dan hanya mengandung &arbon ?io@ide kurang dari 1 #mole). enis minyak yang digunakan dalam mengembangkan korelasi ini tidak dikemukakan, meskipun sifat-sifat aromati9 minyak berpengaruh terhadap As adalah sebagai berikut * As D < gas
8.8"5 # AP$ ) Pb 8 # ) 8.8884 #& ) ( 8
JJJJJJJJJJJ.JJ
#"-++) ?imana * Pb
D tekanan saturasi sembarang, untuk suatu sistem gas-oil, psia
D spe9ifi9 gravity gas
D temperatur, o
$. Koreasi Vas5uez /an Be!!s
Eas/ue0 menyatakan bahwa sifat fisika fluida terutama dipengaruhi oleh tekanan, temperatur, spe9ifi9 gravity minyak dan gas. pe9ifi9 gravity gas yang diperoleh pada kondisi tekanan separator tertentu. :arga tekanan separator sebesar 88 psig dipilih sebagai tekanan referensi, karena pada tekanan ini akan dihasilkan penyusutan minyak yang minimum. Wgs D Wgp #.8 ; 5.8"@8 -5 #'PL)#sep)>og#Psep=+.6)) JJJ... #"-+5) dimana * Wgs D spe9ifi9 gravity gas pada tekanan referensi 88 psig
7
Wgp D spe9ifi9 gravity gas pada tekanan separator sep D temperatur separator, o Psep D tekanan separator, psia As D & #Wgs) P &" 2XP #&3 #'PL)=#;+78)) JJJJJJ.JJ. #"-+7) ?imana * $oefisien
'PL Y 38o
'PL Q 38o
&
8.837"
8.86(
&"
.8436
.(68
&3
"5.6"+
"3.43
,. Koreasi aso
AP$ 8.4(4 8ki &
8. 6"
).""5+4 JJJJJJJJJJJ.J. #"-+6)
?imana * k D #.6++6 k")=8.78+37 k" D #5.6476 ."8(6" >og P E. Koreasi Tri-ana Kartoatmo-o
Untuk pengembangan korelasi digunakan analisa statistik #multiple analysis), dan diperoleh persamaan sebagai berikut * . Untuk 'PL O 38 As D 8-8.4"75 #< gas)8.6878 #)-8.834" #P)-.85 JJJJJJ.JJ
#"-+()
7"
". Untu ntuk 'PL Q 38 38 As D 8-8.(3+( #< gas)8.668+ #)-8.375 #P).4( JJ JJJJJ.JJJ
#"-+4)
Berdasarkan hasil studi perbandingan dengan korelasi-korelasi yang lain, diperoleh diperoleh selang harga kesalahan kesalahan absolut relatif sebesar 33.3 sampai 483.(1, 483.(1, dimana korelasi kartoatmojo ini memberikan harga kesalahan yang ke9il.
*aktor Voume *ormasi 4in"ak
aktor volume formasi minyak #B o) didefinisikan sebagai volume dalam bbl reservoir yang ditempati oleh satu sto9k tank barel minyak dipermukaan bersama-sama dengan gas yang terlarut didalamnya. :arga Bo selalu lebih besar dari satu karena adanya pengembangan gas yang terlarut. $ebalikan dari Bo adalah faktor penyusutan # shrinkage factor ) yang sering juga dipergunakan untuk penyusutan faktor volume minyak. uatu uatu 9ontoh 9ontoh 9airan 9airan minyak minyak reservo reservoir ir dengan dengan Eolume lume E bbl dalam dalam kondisi kondisi reservoir, reservoir, bila minyak minyak dipindahka dipindahkan n ke dalam tangki pengumpul pengumpul pada teka tekana nan n stand standart art di perm permuk ukaan aan,, maka maka volu volume me akan akan berk berkur uran ang g menj menjad adii E " #
V − V " V "
JJJJJJJJJJJJJJ..JJJJ...#"-58)
b. Penyusutan volume berdasarkan volume volume awal minyak E *
73
h D
V − V " V
JJJJJJ JJJJJJJJJ JJJJJJ JJJJJJ JJJJJJ JJJJ.. J.. #"-5) #"-5)
9. akt aktor or vol volum umee forma formasi si miny minyak ak #Bo) * Bo D
V V "
JJJJJJJJJJJJJJJJJJJJ...J#"-5")
d. akt aktor or peny penyusu usutan tan #V) * V D
V " V
JJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJ.... #"-53)
?ari keempat persamaan diatas dapat digabungkan dan menghasilkan * Bo D ; h " D
.
γ
D
− Sh"
D h JJJJJJJJJ.. JJJJJJJJJ....... ..... #"-5+) #"-5+)
Perubahan Bo terhadap tekanan untuk minyak mentah ditunjukkan pada
7+
?ari ?ari
75
77
dalam reservoir lebih ke9il dari saturasi gas kritisnya #g O g9), maka gas bebas akan tetap bersentuhan dengan minyak semula #flash pro9ess). ebaliknya bila gas yang dibebaskan sudah men9apai saturasi dari gas kritisnya #g Q g9), maka gas baru dapat mengalir dan meninggalkan minyak semula #differential pro9ess). epanjang pipa produksi #tubing), pipa alir di permukaan dan di separator akan terjadi proses pembebasan gas flash. Pada
tanding telah membuat suatu korelasi untuk memperkirakan faktor volume formasi minyak pada tekanan titik gelembung #B o) dan kelarutan gas dalam minyak #As), apabila data PE tidak tersedia.
76
korelasi untuk memperkirakan harga As bila diketahui tekanan, temperatur, o'PL, serta spesifi9 gravity minyak dan gas.
7(
edangkan
$orelasi untuk menentukan faktor volume formasi minyak pada tekanan dan temperatur tertentu adalah sebagai berikut * A. Koreasi Stan/in!
tanding mengembangkan korelasi faktor volume formasi minyak, berdasarkan sistem gas-minyak. eperti yang telah diuraikan di korelasi kelarutan gas dalam minyak, As.
74
Persamaan yang dikembangkannya merupakan persamaan langsung, yaitu sebagai berikut * Bo D 8.46" ; 8.888+6;& JJJJJJJJJJJ..JJ.. #"-55) ?imana *
D As #< gas=
Bo D faktor volume formasi, BB>=B D temperatur As D kelarutan gas dalam minyak, &=B :arga As ini ditentukan dengan menggunakan Persamaan #"-+3) & D faktor konversi untuk penyesuaian dengan data di lapangan. 'pabila tidak
tersedia data lapangan, gunakan harga & D 8
B. Koreasi Vas5uez /an Be!!s
$orelasi faktor volume formasi minyak untuk tekanan dibawah tekanan saturasi merupakan fungsi dari kelarutan gas, temperatur, 'PL gravity minyak dan spesifi9 gravity gas. Persamaan berikut ini memberikan hasil yang paling mendekat data pengukuran * Bo D .8 ; &.As ; &".' ; &3.As.' JJJ................................ #"-57) ?imana konstanta &, &" dan &3 tergantung dari harga 'PL gravity minyak, yaitu sebagai berikut * Konstanta
A+I 8 &9o
A+I : &9o
&
+.766@8 -+
+.768@8-+
&"
.65@8 -5
.88@8-5
&3
-.(@8 -(
.336@8-4
68
?an ' D # 78)# Wo=Wg ) edangkan untuk tekanan diatas tekanan saturasi, korelasi faktor volume formasi dihitung dengan korelasi sebagai berikut * Bo D Bob 2@p #&o#P b-P)) JJJJJJJJJJJJJJJ..... #"-56) ?imana * Bob D faktor volume formasi pada tekanan saturasi &o D faktor 9ompresibilitas minyak
$. Koreasi aso
$orelasi faktor volume formasi minyak untuk tekanan dibawah tekanan saturasi, dikembangkan oleh og#Bo-) D -7.5(5 ; ".43"4 >og#'.B o) 8."67(3#>og#'.Bo)).... #"-5() ?imana * 'Bo D As #
D kelarutan gas dalam minyak, &=B
,. Koreasi Tri-ana Kartoatmo-o
$artoatmojo juga mengembangkan korelasi perhitungan faktor volume formasi #Bo) yang mana selang data untuk pengembangan korelasi ditunjukkan dalam abel ".+.
6
able ".5. elang ?ata Untuk Pengembangan $orelasi aktor Eolume ormasi Minyak #ukarno, Pudjo.,44) () umlah data umlah data yang digunakan ekanan #psi) $elarutan gas dalam minyak #&=B) pe9ifi9 gravity gas #udaraD) 'PL
6+45 6+4+ 8 6+8 8 7888 8.5 "."4" 4.5 73.68 5(.8 54+.8
:asil analisa multiple regresi terhadap data yang dikumpulkan, menghasilkan korelasi untuk menghitung harga B o yaitu sebagai berikut * Bo D 8.46457" ; 8.88887 #)
.58
................................................. #"-54)
?imana * D #As)8.665 #
2.2.2.1.;. Kompresi%iitas 4in"ak
$ompresibilitas minyak didefinisikan sebagai perubahan volume minyak per satuan volume karena adanya perubahan per satuan tekanan. $ompresibilitas minyak dalam bentuk matematis dinyatakan sebagai berikut * &o D
V
#
dV m dV ) atau D # ) V m dP dP
JJJJJJJJ..J.........
#"-78)
$ompresibilitas minyak untuk tekanan diatas tekanan saturasi atau tekanan titik gelembung #PQP b) didefinisikan sebagai *
6"
&o D -
- o
#
d-o dP
) JJJJJJJJJJJJJJJJ..JJ..#"-7)
:ubungan B o terhadap P untuk tekanan lebih besar daripada tekanan saturasinya atau tekanan titik gelembung, yaitu #PQP b) biasanya linier dan harga &o dianggap tetap #konstan) sebesar *
&o D
-ob − -oi -oi # P i − P b )
JJ...................................................................#"-7")
ee, ohn., 47") 6)
Bila data pengukuran PE laboratorium tidak ada, maka korelasi dari rube dapat digunakan untuk menentukan harga & o, dari
63
&o D
C pr P pc
JJJ........................................................................... #"-73)
dimana * Bob
D faktor volume formasi minyak pada tekanan saturasi, bblZB
Boi
D faktor volume formasi minyak pada tekanan reservoir mula-mula, bblZB
& pr
D pseudo redu9e 9ompresibility, tak berdimensi
P p9
D pseudo redu9e pressure, psia
Untuk menentukan pseudo 9riti9al pressure P p9, bila harga spe9ifi9 gravity minyak, tekanan dan temperatur diketahui, maka P p9 dan p9 dapat ditentukan berdasarkan
6+
Eariasi pendekatan dari P p9 dan p9 dengan < 9airan yang dikoreksi pada suhu 78 o #>ee, ohn., 47") 6) $ompresibilitas minyak dibawah titik gelembung akan membesar bila dibandingkan dengan ketika berada diatas titik gelembung, hal ini dapat dijelaskan karena turunnya tekanan, gas akan membebaskan diri dari larutan. Eolume minyak yang tertinggal sebenarnya berkurang dengan turunnya tekanan #walaupun sebenarnya densitas 9airan agak berkurang sedikit). 'kibat volume fluida hidrokarbon total yang terdiri dari minyak dan gas alam lambat laun terjadi lebih banyak seiring dengan turunnya tekanan dan ini menyebabkan kompresibilitas sistem menjadi lebih tinggi dibandingkan dengan kompresibilitas minyaknya sendiri. Persamaan matematis yang sesuai dengan kondisi ini adalah * &o D
d-o
- o
dP
;
- g d"s -o dP
..............................................................
#"-7+) Persamaan diatas dapat diubah menjadi * &o D -
d-o
- o
dP
;
d"s dP
.................................................................. #"-75)
atau * &o D -
-o
d-o d"s #Bg ) .............................................................. dP d"s
#"-77) :arga dAs=dP dan dB o=dAs dapat di9ari dengan pertolongan
65
?alam men9ari harga &o, data yang harus diketahui adalah tekanan reservoir, kelarutan gas dalam minyak, spe9ifi9 gravity minyak dalam sto9k tank, gravity gas, faktor volume formasi minyak dan faktor volume formasi gas, dimana B g dapat di9ari dengan persamaan *
Bg D
P sc . & & sc P
D 8.8"("4
D 8.8858+
. & P . & P
9uft=s9f
bbl=s9f
ee, ohn., 47") 6)
Untuk formasi yang mengandung air, minyak dan gas mempunyai kompresibilitas total, &t * &t D &g g ; &o o ; &w w ; &f JJJJJJJJJJJJJ. dimana * g D saturasi gas
#"-76)
67
o D saturasi minyak w D saturasi air &f D kompresibilitas batuan $ompresibilitas efektif dari fasa yang bergerak adalah kompresibilitas total dibagi dengan saturasi fluida yang bersangkutan, misalnya untuk minyak * &o efektif D &t=o ...............................................................................
#"-7()
$orelasi yang digunakan untuk menghitung kompresibilitas minyak adalah sebagai berikut * A. Koreasi Vas5uez /an Be!!s
$orelasi untuk kompresibilitas minyak dikembangkan sebagai fungsi dari kelarutan gas dalam minyak #As), temperatur #), spesifi9 gravity minyak #Wo), spesifi9 gravity gas #Wg), dan tekanan #P). Persamaannya adalah * −
&o D
+33.8 + 5.8# "s) + 6."#& ) − (8τ gs + ".7# AP$ ) P%8 5
......................
#"-74) dimana * Wgs D spesifi9 gravity gas pada tekanan 88 psig As D kelarutan gas dalam minyak, &=B D temperatur, o P
D tekanan, psia
B. Koreasi Tri-ana Kartoatmo-o
$artoatmojo juga mengembangkan korelasi untuk kompresibilitas minyak yaitu *
66
&o D 89k #P@8-7)- JJ................................................................
#"-68)
dimana * &k D 8.("+5 ; 8.588" log #As) ; 8.373 >og #'PL) ; 8.6787 >og #) 8.35585 >og #< gas) Si)at *isik as
Berat jenis #density) didefinisikan sebagai perbandingan antara berat dengan unit volume. Berat jenis gas diberikan se9ara matematis sebagai berikut * a) Untuk gas ideal, K g * g D
m !
D
P ' JJ...................................................................... #"-6) " &
dimana * M
D berat molekul, lb=lb mol
m
D berat, lb
g
D densitas gas
v
D volume gas, 9uft
P
D tekanan gas, psi
D temperatur gas, o$
A
D konstanta gas umum
edang untuk spe9ifi9 gravity gas didefinisikan sebagai perbandingan antara density gas terhadap density udara kering #yang terdiri dari nitrogen, oksigen dan
6(
argon) dengan symbol #V g), yang se9ara matematis memberikan hubungan sebagai berikut * Vg D
ρ g ρ udara
JJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJ....... #"-6")
b) Untuk gas 9ampuran * Vg D
' gas ' udara
D
' gas "(."4
JJJJJJJJJJJJJJ..JJJJ.
#"-
63) 9) Untuk gas nyata #real), termasuk gas alam #natural gas) density atau spe9ifi9 gravitinya dipengaruhi oleh faktor penyimpangan gas #deviation fa9tor,[), dimana [ harus ditentukan terlebih dahulu untuk setiap gas #9ampuran gas) dan untuk setiap tekanan dan temperaturnya.
Penentuan harga [ dihitung dengan menggunakan korelasi tanding dan $at0, formulasinya dalam bentuk \redu9e] untuk komponen murni #komponen tunggal) dan pseudo redu9e untuk gas alam #komponen 9ampuran). Pada
mana untuk
sistem gas
hidrokarbon, dapat
menggunakan persamaan sebagai berikut *
diperkirakan dengan
64
P9 D 766 +6 #
".68 P S(gas . .&
JJ................................................................ #"-6+)
(8
Vis#ositas as
Eis9ositas atau kekentalan adalah suatu ukuran tahanan geser #shear resistan9e) tentang keengganan fluida untuk mengalir, dinotasikan dengan dengan satuan poise atau 9enti poise #9p) diperoleh dari persamaan * D
dyne = sq.cm dyne = cm * = A D D JJ............................ #"d! = dy cm = se9= cm sq.cm
65) dimana * dyne D gram=9m=se9" Poise #9p) D gram=9m.se9
Pengetahuan tentang vis9ositas sangat penting karena di dalam ilmu perminyakan aliran fluida yang terjadi baik di dalam media berpori, di dalam sumur dan di dalam separator #di permukaan) sangat dipengaruhi oleh vis9ositasnya. Eis9ositas gas dengan simbol , tergantung pada tekanan, temperatur dan komposisi dari gas. Untuk menentukan vis9ositas dari gas diperlukan metoda korelasi #grafis). Eis9ositas gas akan semakin besar dengan naiknya tekanan dan akan menge9il dengan turunnya temperatur. ?ari sekian banyak 9ara menaksir harga vis9ositas, 9ara yang dibi9arakan disini adalah * . Penafsiran vis9ositas menurut :erning dan [ipperer, yang se9ara matematis ditulis sebagai berikut *
(
g D
∑ µ i .) i . ' i ∑ ' i . ' i
J................................................................... #"-67)
dimana * i D vis9ositas masing-masing komponen Ti D fraksi mol komponen ke-i Mi D berat mol tiap komponen g D vis9ositas gas 9ampuran ". $orelasi &orr et al, dipergunakan untuk menentukan vis9ositas gas 9ampuran #g) pada sembarang tekanan maupun temperatur dengan memperhatikan adanya gas-gas impuritis #:", &!", %"). 'danya gas non hidrokarbon tersebut akan memperbesar vis9ositas 9ampuran, oleh karena itu adanya impuritis tersebut harus dikoreksi.
("
(3
>angkah selanjutnya menentukan perbandingan vis9ositas g= ga terhadap sifat pseudoredu9e yang diberikan oleh
(+
(5
2.2.2.2.&. Kearutan as ,aam Air
$elarutan gas dalam air formasi akan turun dengan naiknya kadar garam dan kelarutan gas dalam air formasi lebih ke9il bila dibanding dengan kelarutan gas dalam minyak di reservoir pada tekanan dan temperatur sama. Pada temperatur tetap kelarutan gas dalam air akan naik dengan naiknya tekanan. edang pada tekanan tetap kelarutan mula-mula menurun dengan naiknya temperatur, akan tetapi pada tekanan tinggi kelarutan men9apai harga minimum, sehingga kenaikan temperatur selanjutnya akan menaikkan kelarutan gas.
(7
2.2.2.2.<. *aktor Voume *ormasi as
$ondisi di dalam reservoir sangat berbeda dengan kondisi di permukaan, hal ini disebabkan pengaruh tekanan dan temperatur yang sangat berperan dalam menentukan perubahan volumenya. Untuk gas ideal hubungan dinyatakan oleh hukum Boyle-usa9 sebagai berikut * P E D n A atau P Em D A JJJJJJJJJJJJJJ #"-66) dimana * P D tekanan, psia E D volume, 9uft n D lb mole Em D volume molar D suhu, oA A D konstanta 8,63
(6
Pada temperatur dan tekanan yang tinggi seperti yang terjadi di reservoir, penyimpangan dari tekanan ideal sangat besar. Untuk menentukan faktor volume formasi harus menentukan terlebih dahulu faktor deviasi gas #[), sebagai berikut * P Em D [ A JJJ..................................................................... #"-6() adi [ merupakan faktor koreksi terhadap tekanan ideal yang didefinisikan sebagai berikut *
[D
!olume gas sebenarnya dari n mol pada P dan & !olume gas ideal dari n mol gas pada P dan &
aktor volume formasi gas didefinisikan sebagai banyaknya volume gas dalam bbl atau 9uft yang ditempati standart 9uft gas pada tekanan dan temperatur reservoir. ?engan menganggap [ D pada kondisi standart, P s9 D +.6 psia dan D 78 o, maka untuk faktor volume formasi gas #B g) dirumuskan sebagai berikut *
B D
P sc . & & sc P
D 8.8"("4 D 8.8858+
JJJJJJJJJJJJJJJJJJJJ. #"-64) . & P . & P
9uft=s9f JJJJJJ.JJJJJJJJ.. #"-(8) bbl=s9f JJJJJJJJJJJJJ..J... #"-()
dimana * [ D faktor deviasi gas D temperatur reservoir, oA P D tekanan reservoir, psia $etelitian dalam perhitungan harga Bg dipengaruhi oleh perhitungan harga [.
((
2.2.2.2.;. Kompresi%iitas as
luida reservoir sering diklasifikasikan sebagai fluida 9ompressible dan in9ompressible.
Minyak
dan
air
biasanya
digolongkan
sebagai
fluida
in9ompressible, meskipun sebenarnya lebih bersifat agak 9ompressible #slightly 9ompressible), sedangkan gas adalah fluida 9ompressible. $onsep kompresibilitas berarti ada perubahan volume karena ada pengaruh tekanan, sedangkan konsep in9ompressibilitasnya adalah kebalikannya. $ompresibilitas gas didefinisikan sebagai perubahan volume gas per satuan volume karena adanya perubahan per satuan tekanan. ?alam bentuk matematisnya kompresibilitas gas dinyatakan sebagai berikut * dV
&g D -
V dP
atau &g D
dV m
V
dP
atau *
&g D -
V
#
dV ) JJ....................................................................#"-(") dP
dimana * &g D kompresibilitas gas, psia- E D volume, 9uft Em D volume per mol, 9uft=lbmol P
D tekanan, psia
D temperatur, o Lntegrasi dari Ei ke E, dan dari P i ke P adalah * p
∫ − C
g
pi
!
dP D
∫ #dV = V ) !i
N
(4
diperoleh * &g#Pi-P) D ln#E=Ei) atau E D Ei e&g#Pi-P) .........................................
#"-(3)
?engan jalan menggabungkan Persamaan #"-(3) Persamaan #"-(") maka kompresibilitas gas ideal dapat ditentukan sebagai berikut * P E D n A atau E D
n " & P
Lntegrasikan E untuk menghilangkan dE=dP * #
n " & dV ) D JJJJJJJJJJJJJ..JJJJJ. dP P "
#"-
(+) maka * &g D -
&g D #-
V
#-
n " & P "
)
P n " & )#) D .......................................................... n " & P P "
#"-
(5) Untuk gas alam yaitu dengan memasukkan faktor [ yang perubahannya merupakan fungsi perubahan tekanan, sebagai berikut * EDnA
#
. P
P #d. = dP ) − . dV ) D n A dP P "
maka * &g D #-
V
)#
dV ) dP
48
&g D #-
D
P n " & d. )# #P -[)) n " & dP P "
-
d.
P . dP
JJJ..................................................................
#"-
(7) ebagaimana deviation fa9tor biasa dinyatakan dalam bentuk pseudo redu9e #P pr, pr ), maka kompresibilitas untuk gas juga dinyatakan dalam pseudo redu9e 9ompressibility #& pr ) . ?engan memakai sifat pseudo kritis gas pada
P pr D P maka P D P p9 . P pr JJJJ.......................................... #"-(6) pc ?engan memasukkan Persamaan #"-(7) kedalam Persamaan #"-(6), maka diperoleh * #
d. dP pr d. )D# )# dP ) dP pr dP
dimana * #
dP pr
) D P pc dP
sehingga * #
d. ) dP
D
P pc
d.
# dP )
JJ...............................................................
pr
#"-(() ?engan mengkombinasikan Persamaan #"-(7), #"-(6), dan Persamaan #"-(() akan diperoleh *
d.
&g D P .P # ), atau . P pc dP pr pc pr
4
d.
&g P p9 D P # ) . dP pr pr dimana * & pr D &g P p9 atau &g D & pr = & p9
P pr
-
.
#
d. dP pr
)
......................................................................
#"-(4) :arga & pr dapat juga ditentukan dari grafik korelasi yang oleh rube, seperti tampak pada
4"
2.2.2.&. Si)at *isik Air *ormasi
'ir selalu ada bersama dengan endapan minyak bumi. !leh karena itu pengetahuan tentang sifat-sifat air formasi #9onnate water=interstitial water) ini sangat penting bagi para ahli perminyakan. ifat-sifat fisik air formasi tersebut adalah berat jenis, vis9ositas, kelarutan air dalam gas, faktor volume formasi dan kompresibilitas air formasi.
2.2.2.&.1. ,ensitas Air *ormasi
Berat jenis air formasi untuk kondisi standart #+.6 psia dan 78o) merupakan fungsi dari jumlah padatan yang terlarut. Berat jenis pada kondisi reservoir dapat ditentukan dengan menentukan dulu berat jenisnya pada kondisi standart dengan faktor volume formasi air untuk kondisi reservoir. Pada penentuan berat jenis air formasi harus diadakan koreksinya adanya gas yang terlarut pada kondisi reservoir. Berat jenis air dinyatakan dalam masa per unit volume, spe9ifi9 gravity dan spe9ifi9 volume dalam volume per unit masa.
43
ρ
7".3+
D
7".3+ V
D 8.878+ w D
8.878+
V
J...JJJJ.
#"-48) dimana * Vw D spe9ifi9 gravity air w D berat jenis air, lb=9uft Ew D spe9ifi9 volume, 9uft=lb
?alam eknik Perminyakan selalu diperlukan berat jenis air formasi dari reservoir, dapat ditentukan dalam hubungannya dengan berat jenis air murni pada kondisi standart, sebagai berikut *
4+
V V b
D
ρ b ρ
D Bw JJJJJJJJJJJJJJJJJJJ #"-4)
dimana * Ewb D spe9ifi9 volume dari air pada kondisi standart, lb=9uft K wb D berat jenis air pada kondisi standart, lb=9uft Bw D faktor volume formasi air pada kondisi standart
2.2.2.&.2. Vis#ositas Air *ormasi
Eis9ositas air formasi #m), bervariasi terhadap temperatur, tekanan, dan salinitas.
45
erlihat bahwa pengaruh salinitas di atas 7888 ppm dan tekanan di atas 6888 psi mempunyai pengaruh yang ke9il pada vis9ositas air formasi, yaitu hanya mempunyai 8,5 9p meskipun temperatur dinaikkan. Pada temperatur dan tekanan yang tetap dengan makin naiknya salinitas akan menaikkan vis9ositas air. Pada
47
2.2.2.&.&. Kearutan Air *ormasi ,aam as
$elarutan air dalam gas tergantung pada tekanan, temperatur dan komposisi dari air dan gas alam tersebut. :ubungan antara kelarutan air murni dalam gas alam pada tekanan dan temperatur, dimana diperlukan data reservoir untuk kelarutan air murni karena adanya kandungan salinity yang diberikan oleh
aktor volume formasi air #Bw) sangat dipengaruhi oleh tekanan dan temperatur, dimana hubungan tersebut dapat dilihat pada
46
serta
adanya
faktor
koreksi
yang
memperhitungkan
pemampatan karena kelarutan gas.
kenaikan
4(
*aktor Voume *ormasi Tota
Pada saat tekanan reservoir lebih besar dari tekanan titik gelembung #buble point), gas dan minyak berada dalam pori-pori batuan bersama-sama, maka keadaan ini disebut aktor Eolume ormasi otal #Bt) yang diartikan sebagai banyaknya volume minyak berikut gas yang terlarut didalamnya dalam barrel reservoir untuk menghasilkan B minyak di permukaan. :arga Bt dapat ditentukan dari volume minyak B o dan volume gas berikut gas yang terlarut dalam minyak di reservoir B g#A sb A s), sebagai berikut * Bt D Bo ; Bg#A sb A s) JJJJJJJJJJJJJJJ.J... #"-4") dimana * A sb D kelarutan gas dalam minyak pada tekanan gelembung, &=B A s D kelarutan gas dalam minyak pada tekanan reservoir mula-mula
ee, ohn.,47") 6)
44
&ara lain untuk menentukan harga B t selain dari Persamaan #"-4") adalah dengan grafik korelasi yang diberikan oleh tanding apabila diketahui kelarutan gas dalam minyak #A s), gravity gas #Vg), o'PL, temperatur dan tekanan #
ee, ohn.,47") 6)
2.2.2.&.;. Kompresi%iitas Air *ormasi
$ompresibilitas air formasi #&w) sangat dipengaruhi oleh tekanan dan temperatur
formasi.
?odson
dan
tanding
memberikan
korelasi
untuk
menentukan kompresibilitas air formasi yang mana harus dikoreksi karena adanya gas yang terlarut dalam air formasi. 'danya kelarutan gas dalam air formasi akan menyebabkan kenaikan kompresibilitas air formasi.
88
ee, ohn.,47") 6)
ee, ohn.,47") 6)
8
2.2.2.&.=. Si)at Keistrikan Air *ormasi
ahanan listrik #ele9tri9al resistivity) merupakan sifat fisik dari air formasi yang berguna untuk mengidentifikasi sumur-sumur dengan menggunakan log listrik dan untuk korelasi-korelasi formasi seperti menentukan batas kontak airminyak. Aesistivity #spe9ifi9 resistan9e) air adalah ukuran hambatan elektrolis #ele9trolyti9 9ondu9tion) dan berbanding terbalik terhadap panjangnya, se9ara matematis dinyatakan sebagai berikut * ADr
A L
JJJJJJJJJJJJJJJJJJJJ..JJ #"-43)
dimana * A D resistivity, ohm-meter r D resistan9e=hambatan, ohm ' D luas penampang, m" > D panjang dari hantaran #9ondu9tor), meter
Aesistivity air formasi terutama dipengaruhi oleh temperatur dan komposisi kimia dari air formasi tersebut, seperti yang ditunjukkan oleh
8"
ee, ohn.,47") 6)
2.2.&. Komposisi Kimia Air *ormasi
2lemen-elemen didalam air formasi merupakan kesetimbangan ion-ion positif dan negatif. Lon-ion ini akan bergabung dengan satu atau lebih ion-ion elemen lain dan membentuk garam-garam. !leh karena itu, air formasi dari satu lapangan dengan lapangan yang lainnya tidaklah selalu sama, perbedaan itu ditunjukkan dengan berlainannya komposisi kimia yaitu mengenai jenis kandungan dan jumlah ion penyusun dari air formasi tersebut.
2.2.&.1. >enis Kan/un!an Ion +en"usun Air *ormasi
eperti telah diuraikan diatas bahwa garam-garam yang terlarut akan terionisasi sebagai kation dan anion. Lon-ion inilah sebagai penyusunan dari air formasi. $ation-kation yang penting sebagai penyusun utama air formasi adalah
83
&alsium #&a), Magnesium #Mg), Barium #Ba), Lron #e), sedangkan anionanionnya adalah &hlorida #&l), &arbonat #&! 3), Bikarbonat #:&!3) dan ulfat #!+). &alsium #&a) merupakan ion penyusun yang terbanyak pada air formasi #dapat men9apai 38.888 mg=l). Lon &a ini akan bereaksi dengan ion-ion 9arbon atau sulfat mebentuk s9ale #padatan tersuspensi). Magnesium #Mg) adalah ion yang biasanya mempunyai konsentrasi yang lebih ke9il dari &a. Lon ini akan bereaksi dengan ion karbonat #&! 3) membentuk s9ale #plugging). Lron #e) merupakan kadar besi yang se9ara alamiah biasanya rendah. 'danya besi biasa menunjukkan korosi. e dapat berada dalam larutan sebagai ion-ion e3; #erri9) atau e"; #erous) atau dalam suspensi sebagai komponen besi yang terpisah. $arenanya e sering digunakan untuk mendeteksi korosi pada sistem
air.
'danya
komponen-komponen
besi
yang
mengendap
dapat
menyebabkan penyumbatan formasi. Barium #Ba), ion ini bereaksi dengan ! + menghasilkan Barium ulfat #Ba!+) yang terlarut. Falaupun jumlahnya ke9il, Barium dapat menyebabkan problema serius. &hlorida #&l) biasanya merupakan anion yang terbanyak dalam air formasi. umber terbesar ion &l adalah senyawa %a&l. $onsentrasi ion &l digunakan sebagai bahan pengukuran keasaman air. Falaupun penggumpalan garam menjadi masalah tetapi konsentrasinya ke9il. Problem utama dari ion &l adalah karena sifat mengkorosi dari air akan meningkat jika air makin asin.
8+
&arbonat #&!3) dan Bikarbonat #:&! 3) merupakan ion-ion yang dapat membentuk s9ale yang tidak larut. $onsentrasi ion-ion 9arbonat kadang-kadang disebut Phenophalein Alkalinity, sedang konsentrasi ion-ion bikarbonat disebut 'ethyl /range Alkali. ulfate #!+), ion-ion sulfat bereaksi dengan 9alsium atau barium membentuk s9ale. Si)at3si)at air )ormasi
. p: Besaran ini 9ukup penting untuk diketahui, karena kelarutan dari beberapa s9ale pada formasi serta sering digunakan untuk mengetahui hasil kerja filter. ". emperatur emperatur akan memperngaruhi ke9enderungan terbentuknya s9ale, p: dan larutan gas dalam air serta spe9ifi9 gravity air. 3. !ksigen yang terlarut ika terdapat besi yang terlarut dalam air, maka adanya oksigen dapat menimbulkan oksida besi yang menyebabkan plugging. elain itu dapat juga menaikkan 9orosivity air. +. ulfida sebagai :" 'danya :" dalam air akan meningkatkan 9orosivity. : " terdapat dalam air, bisa terjadi se9ara alamiah atau dihasilkan bakteri yang menghasilkan sulfida. ika air mula-mula bebas :", kemudian menunjukkan tanda-tanda adanya :", hal ini menunjukkan adanya bakteri. 5. Populasi bakteri 'danya bakteri akan mengakibatkan korosi atau plugging dalam pipa.
85
7. $andungan minyak 'danya minyak dalam air akan menyebabkan emulsion blo9ks didalam formasi, juga akan bersifat sebagai perekat yang baik bagi padatan tertentu seperti sulfida besi. :al ini meningkatkan efisiensi plugging. 2.2.&.2. >uma' Kan/un!an Ion +en"usun Air *ormasi
Pada beberapa lapangan minyak, jumlah kandungan ion yang ada dalam air formasi antara lapangan satu dengan yang lainnya pada umumnya berbeda. :al ini sangat tergantung pada * . p: Bila p: makin tinggi #basa) maka ke9enderungan membentuk s9ale makin tinggi pula, bila p: rendah #asam) maka ke9enderungan air membentuk s9ale berkurang, tetapi sifat korosifnya bertambah tinggi. p: air formasi pada lapangan minyak biasanya berkisar antara +-(. :" dan &! " adalah gas-gas asam yang 9enderung menurunkan p: air. ika kedua gas tersebut terlarut dalam air serta terjadi ionisasi sampai ke tingkat tertentu, maka p: larutan dapat dipergunakan untuk menentukan derajat ionisasinya. :al ini penting untuk meramalkan akibat yang ditimbulkan pada korosi dan padatan tersuspensi. ". $andungan padatan yang tersuspensi umlah padatan yang disaring dari sejumlah volume air tertentu dengan memakai membran air filter, merupakan suatu dasar untuk menentukan ke9enderungan penyumbatan atau plugging pori-pori batuan reservoir atau pipa-pipa aliran. Penyaring yang digunakan biasanya berukuran 8.+5 mi9ron.
87
3. $omposisi kimia padatan yang tersuspensi $omposisi kimia padatan yang tersuspensi penting untuk diketahui, yaitu untuk memastikan asal padatan tersebut #dari korosi, partikel-partikel s9ale, pasir formasi), dengan demikian dapat dilakukan perbaikan #remedial a9ation) atau
untuk
meren9anakan
prosedur
pembersihan
seandainya
terjadi
penyumbatan. +. urbidity urbidity artinya tingkat ketidak-jernihan air karena adanya 0at-0at yang tidak larut seperti * padatan tersuspensi, dispersi minyak atau gelembunggelembung gas. elain itu, turbidity juga dapat menunjukkan kemungkinan terjadi penyumbatan tergantung bagaimana dan dimana air tersebut terbentuk. Mengenai jumlah kandungan ion yang terbentuk tergantung kemampuan bereaksi masing-masing ion untuk membentuk suatu senyawa yang dikenal dengan reaction !alue. ebagai 9ontoh, untuk basa kuat #%a ;, $ ;, dan >i ;) apabila bereaksi dengan asam kuat #&l-, !+D, %!3-) biasanya terbentuk %a&l dan % "!+.
2.&. Kon/isi Reservoir
$ondisi reservoir adalah tekanan dan temperatur, yang berperan penting dalam kegiatan eksplorasi dan eksploitasi minyak dan gas bumi, sejak dimulainya proses pemboran sampai dengan akhir masa produksi. 2.&.1. Tekanan Reservoir
ekanan yang bekerja pada reservoir adalah *
86
. ekanan :idrostatis Taitu tekanan yang disebabkan oleh adanya fluida yang mengisi pori-pori batuan. erjadinya tekanan ini disebabkan oleh * •
Pengembangan gas yang terbebaskan saat diproduksikan
•
Pendesakan atau ekspansi dari tudung gas atau body for9e, karena perbedaan densitas antara minyak dan gas sehingga terpisahkan.
". ekanan $apiler 'dalah tekanan yang disebabkan adanya gas yang dipengaruhi tegangan permukaan antara dua fluida. 3. ekanan !ver Burden Merupakan tekanan yang disebabkan oleh berat batuan dan kandungan fluida didalam pori-pori batuan yang berada diatasnya. e9ara matematis tekanan over burden #P) dapat ditulis sebagai berikut * PD
(mb
−
( fi
Area
JJJJJJJJJJJJJJJJJJ........ #"-4+)
P D ? ## Ø)ma ; Ø fi) JJJJJJJJJJJJJ.JJ. #"-45) dimana * ?
D kedalaman vertikal formasi, ft
Ø
D porositas, fraksi
D berat fluida yang terkandung didalam batuan formasi, lb
ma
D densitas matrik batuan, lb=9uft
fi
D densitas fluida, lb=9uft
8(
:ubungan antara tekanan kedalaman disebut gradien tekanan formasi.
emperatur
formasi
akan bertambah besar
dengan bertambahnya
kedalaman, yang sering disebut dengan gradien geothermis. Besaran gradien geothermis ini bervariasi dari satu tempat ke tempat yang lain, dimana harga rataratanya adalah " =88 ft.
84
:ubungan temperatur terhadap kedalaman dapat dinyatakan sebagai berikut * d D a ; ^ ? JJ........................................................................ #"-47) dimana * d D temperatur formasi pada kedalaman, ? ft, o a D temperatur di permukaan, ^ D gradient temperatur, =88 ft ? D kedalaman, ft
apangan #'my@, .F.,478) ) Pengukuran temperatur formasi dilakukan setelah komplesi dan temperatur formasi ini dapat dianggap konstan selama kehidupan reservoir, ke9uali apabila
8
dilakukan operasi stimulasi.
2.<. >enis3>enis Reservoir
'kumulasi minyak dan gas bumi tersimpan dalam perangkap batuan reservoir sampai kedalaman tertentu dan bervariasi yang terjadi karena bentuk bentuk struktural, stratigrafi atau kombinasi antara keduanya. Pada umumnya akumulasi minyak selalu menempati bagian dari lapisan batuan yang berpori dan permeabel seperti batupasir, karbonat atau batuan lainnya yang memungkinkan terjadinya akumulasi hidrokarbon. ?ibawah kondisi mula-mula yang terutama dipengaruhi tekanan dan temperatur, fluida hidrokarbon ditemukan dalam bentuk gas atau 9airan atau 9ampuran keduanya. elain itu fluida akan menerima tenaga pendorong yang berupa energi alami kelarutan arah.
2.<.1. >enis Reservoir 4enurut Bentuk +eran!kap
Aeservoir minyak atau hidrokarbon merupakan suatu bagian dari kerak bumi yang porous dan permeabel yang mengandung minyak atau gas bumi atau keduanya. uatu reservoir minyak atau gas bumi akan terjadi apabila memenuhi beberapa persyaratan yang merupakan unsur pembentuk suatu reservoir, unsurunsur tersebut adalah * -
'danya batuan reservoir yang bertindak sebagai wadah atau tempat yang dapat diisi dan dijenuhi oleh minyak atau gas bumi yang merupakan suatu lapisan batuan yang berongga atau porous.
-
'danya lapisan penutup atau 9ap ro9k, yaitu suatu lapisan batuan yang tidak permeabel yang terdapat diatas reservoir untuk menghalangi minyak atau gas bumi keluar dari reservoir tersebut.
-
'danya perangkap reservoir atau reservoir trap, yaitu suatu unsur pembentuk reservoir yang berbentuk sedemikian rupa,yang merupakan gabungan antara batuan reservoir dan lapisan penutup yang akan dapat menyebabkan minyak atau gas bumi berada dan terperangkap. Berdasarkan pada 9ara terbentuknya lapisan penyekat dan batuan
reservoir, dapat diberikan suatu klasifikasi mengenai bentuk-bentuk perangkap reservoir, yaitu * -
Perangkap stratigrafi
-
Perangkap struktur
-
Perangkap kombinasi antara stratigrafi dan struktur.
"
2.<.1.1. +eran!kap Strati!ra)i
Perangkap stratigrafi merupakan suatu perangkap reservoir yang terjadi karena adanya berbagai variasi lateral dalam lithologi suatu batuan reservoir atau adanya suatu penghentian dalam kelanjutan penyaluran minyak dan gas bumi dalam lapisan kerak bumi. ?idalam perangkap stratigrafi minyak dan gas akan terjebak dalam perjalanan ke atas, hal ini disebabkan karena batuan reservoirnya menghilang atau berubah fa9iesnya menjadi batuan lain dan perubahan ini akan menjadi penghalang bagi minyak dan gas bumi untuk bergerak lebih lanjut. Perangkap stratigrafi dibagi menjadi dua ma9am, yaitu * -
Primary stratigraphy trap
-
e9ondary stratigraphy trap Primary stratigraphy trap atau perangkap stratigrafi primer adalah suatu
perangkap reservoir yang merupakan hasil langsung dari suatu lingkungan pengendapan, sehingga sering disebut sebagai depositional trap.
yn9h, .2.,47")
3
e9ondary
stratigraphy
trap
atau
perangkap
stratigrafi
sekunder
merupakan suatu perangkap yang dihasilkan setelah adanya pengendapan dari batuan reservoirnya. Perangkap stratigrafi dengan un9onformity atau ketidak selarasan merupakan suatu perangkap reservoir dimana pada lapisannya terjadi suatu ketidak selarasan, sehingga minyak dan gas bumi yang terdapat pada suatu lapisan dapat terhalang oleh adanya un9onformity tersebut.
yn9h, .2.,47") Bentuk dari perangkap stratigrafi dengan adanya ketidak selarasan dapat dilihat pada
2.<.1.2. +eran!kap Struktur
Perangkap struktur adalah suatu perangkap reservoir dimana lapisan penyekat dan batuan reservoirnya terbentuk karena keadaan dari struktur atau bentuknya sendiri. Bentuk-bentuk perangkap reservoir yang termasuk dalam klasifikasi perangkap struktur adalah *
+
-
Perangkap struktur lipatan
-
Perangkap struktur patahan
-
Perangkap struktur kubah garam
A. +eran!kap struktur ipatan
Perangkap struktur lipatan merupakan suatu perangkap reservoir yang terbentuk karena adanya unsur lipatan pada lapisan penyekat dan batuan reservoirnya. Bentuk dari lapisan penyekat yang terdapat pada bagian atas dari suatu perangkap struktur lipatan haruslah berbentuk sedemikian rupa sehingga dapat terbentuk dari segala arah sehingga batuan tersebut tersekat. ehingga bagian bawah dari perangkap struktur lipatan biasanya akan terdapat air formasi yang akan berfungsi sebagai penyekat bagian bawah. e9ara sederhana prinsip dari bentuk suatu perangkap struktur lipatan dapat dilihat pada
ipatan #>yn9h, .2.,47")
5
?alam menilai suatu perangkap struktur lipatan, yang harus diperhatikan adalah apakah perangkap struktur lipatan tersebut mempunyai penutup atau tidak. utupan atau 9losure pada suatu perangkap merupakan batas maksimal dari suatu wadah atau suatu tempat yang dapat diisi oleh minyak dan gas bumi, yang besar ke9ilnya akan ditentukan oleh adanya titik limpah pada perangkap struktur. itik limpah merupakan suatu titik pada suatu perangkap reservoir dimana apabila minyak yang terdapat pada perangkap tersebut bertambah banyak dan kemudian melebihi titik limpah maka minyak tersebut akan mulai melimpah dan berpindah kebagian lain dan perangkap reservoir yang mempunyai tempat yang lebih tinggi #
impah pada suatu Aeservoir #>yn9h, .2.,47")
7
B. +eran!kap struktur pata'an
Perangkap struktur patahan merupakan suatu perangkap reservoir yang terbentuk karena adanya patahan pada lapisan penyekat dan batuan reservoirnya. 'pabila ditinjau dari bentuk penyekatnya, suatu perangkap struktur patahan dapat terjadi karena adanya beberapa unsur, seperti * -
'danya suatu kemiringan wilayah dan dua patahan yang saling berpotongan #
yn9h, .2.,47")
apisan Penyekatnya dan suatu Patahan #>yn9h, .2.,47")
6
-
'danya suatu pelengkungan atau perlipatan dari lapisan penyekatnya dan adanya patahan pada sisi lainnya.
-
'danya pelengkungan dari patahannya dan adanya suatu kemiringan wilayah lapisan penyekatnya
yn9h, .2.,47") $. +eran!kap struktur ku%a' !aram
Perangkap struktur kubah garam merupakan salah satu perangkap reservoir yang sering dijumpai sebagai tempat terakumulasinya minyak dan gas bumi. erjadinya perangkap struktur kubah garam disebabkan adanya suatu lapisan garam pada kedalaman tertentu didalam bumi yang karena sifat dari lapisan garam yang plastis dan mempunyai berat jenis yang rendah, maka lapisan garam tersebut akan naik menusuk ke dalam lapisan sedimen yang lain sehingga akan membentuk suatu kubah.
(
Beberapa lapisan sedimen yang tertusuk oleh suatu lapisan garam akan dapat ikut terangkat dan seolah-olah membaji terhadap kolom garamnya. $eadaan lapisan sedimen yang membaji tersebut kemudian akan menjadi suatu perangkap reservoir minyak dan gas bumi #
yn9h, .2.,47")
2.<.1.&. +eran!kap Kom%inasi
Perangkap kombinasi merupakan kombinasi antara perangkap struktur dan stratigrafi yang se9ara bersama-sama akan menjadi faktor yang membatasi bergeraknya minyak dan gas bumi menuju tempat lain. $ombinasi unsur stratigrafi dan struktur yang sering dijumpai dalam pembentukan perangkap minyak dan gas bumi adalah sebagai berikut * -
$ombinasi antara lipatan dan pembajian #pin9hout)
-
$ombinasi antara patahan dan pembajian #pin9hout)
4
Untuk kombinasi antara lipatan dan pembajian akan dapat terjadi karena pada salah satu arah batuan reservoir akan menghilang dan diarah yang lain akan ditutup oleh bagian antiklinnya. Bentuk perangkap kombinasi lipatan dan pembajian dapat dilihat pada
ipatan dan Pembajian #>yn9h, .2.,47")
2.<.2. >enis Reservoir 4enurut *asa i/rokar%on
Berdasarkan tekanan dan temperatur mula-mula serta letaknya didalam diagram fasa P dan , ada lima jenis reservoir yaitu * -
Aeservoir minyak jenuh
-
Aeservoir minyak tak jenuh
-
Aeservoir kondensat
-
Aeservoir gas kering
-
Aeservoir gas basah elama proses produksi selalu terjadi penurunan tekanan, sedangkan
temperaturnya hanya mengalami sedikit perubahan atau hampir konstan. ehingga
"8
fluida reservoir yang semula berupa satu fasa mungkin akan berubah menjadi dua fasa pada kondisi permukaan.
2.<.2.1. Reservoir 4in"ak
Berdasarkan jumlah fasanya, maka reservoir minyak digolongkan menjadi dua bagian, yaitu reservoir minyak jenuh dan reservoir minyak tak jenuh. Aeservoir minyak jenuh bila tekanan reservoirnya lebih rendah dari tekanan gelembungnya akan menyebabkan minyak dan gas berada dalam kesetimbangan. edangkan reservoir minyak tak jenuh bila tekanan reservoirnya lebih tinggi dari tekanan gelembungnya maka didalam reservoir tersebut hanya terdapat 9airan saja, yaitu minyak.
2.<.2.1.1. Reservoir 4in"ak >enu'
Aeservoir minyak jenuh adalah reservoir dimana 9airan #minyak) dan gas terdapat bersama-sama dalam kesetimbangan. $eadaan ini dapat terjadi apabila P dan reservoir #P " dan ") seperti pada
"
lebih tinggi dan faktor volume formasi lebih besar dibandingkan pada P dan di permukaan #P dan ) untuk kondisi reservoir yang sama. ika reservoir tersebut mengandung 9ampuran hidrokarbon dengan komponen-komponen yang lebih berat maka akan menghasilkan fluida dengan o'PL yang rendah, demikian juga sebaliknya. $iri3#iri reservoir min"ak -enu'? "aitu @ -
luida reservoir berupa dua fasa, fasa gas berada diatas 0ona minyak
-
ekanan awal reservoir lebih ke9il dari tekanan titik gelembung dan temperatur reservoir lebih rendah dari 9ri9ondentherm.
-
pe9ifi9 gravity minyak berkisar antara 8.65 .8.
-
Eis9ositas minyak berkisar antara 8.3 9p #minyak jenuh) sampai .88 9p #minyak tak jenuh) pada kondisi +.6 psi dan temperatur88 o.
2.<.2.1.2. Reservoir 4in"ak Tak >enu'
Aeservoir minyak tak jenuh bilamana dalam reservoir hanya mengandung satu ma9am fasa saja #fasa 9air), yaitu minyak. $eadaan ini dapat terjadi bila tekanan reservoirnya lebih tinggi dari tekanan gelembungnya, seperti ditunjukkan dalam titik #P dan ) pada
""
Pada kondisi mula-mula tidak ada kontak langsung antar 0ona minyak dengan fasa gas bebas, dengan kata lain gas 9ap tidak terbentuk
-
elama penurunan tekanan awal sampai tekanan gelembung #P b), faktor volume formasi minyak akan naik sedangkan vis9ositasnya akan turun
-
Umumnya temperatur reservoir kurang dari 58o, dan kelarutan gas dibawah 588 s9f=bbl
2.<.2.2. Reservoir Kon/ensat
Pada reservoir kondensat, temperatur reservoir terletak antara temperatur kritik dan 9ri9ondentherm. ekanan awalnya lebih besar dari pada tekanan embunnya #dew-point pressure), sehingga reservoir dalam keadaan ini disebut reservoir kondensat.
"3
Pada
Produksi gas di permukaan disertai sedikit 9airan #kondensat atau distilat) yang berasal dari pengembunan gas dengan gravity antara 58 sampai 78 o'PL.
-
Umumnya ditemukan pada sumur yang dalam, dimana
tekanan
reservoirnya tinggi sehingga sifat-sifat materinya akan berbeda dengan gas kering. -
:arga
"+
-
Penurunan harga kelarutan gas dan faktor volume formasi setelah tekanan reservoir lebih ke9il dari tekanan gelembung, tidak linier dengan pengurangan yang selanjutnya,hal ini berbeda dengan reservoir minyak yang hubungannya hampir lulus.
-
$omposisi terutama terdiri dari metana, tetapi mengandung komponen hidrokarbon berat yang lebih banyak dari gas biasa. elain pengaruh tekanan dan temperatur, klasifikasi fluida reservoir sering
juga didasarkan pada komposisi o'PL dari 9airan yang dihasilkan,
2.<.2.&. Reservoir as
Aeservoir jenis ini disebut reservoir gas karena didalam reservoirnya hanya terdapat fluida satu fasa, yaitu gas. Berdasarkan ada tidaknya 9airan yang dihasilkan pada kondisi permukaan #separator), maka reservoir jenis ini dibagi menjadi dua, yaitu * reservoir gas kering dan reservoir gas basah. 2.<.2.&.1. Reservoir as Kerin!
Aeservoir gas kering mengandung fraksi ringan seperti methana dan ethana dalam jumlah yang banyak serta sedikit fraksi berat. ype dari diagram fasa reservoir gas kering serta kondisi operasinya ditunjukkan dalam
"5
penurunan tekanan dan temperatur baik dalam kondisi permukaan ataupun pada saat masih berada didalam reservoir. $ering disini diartikan bebas dari fasa 9air.
Pada kondisi reservoir awal, temperaturnya selalu berada di atas 9ri9ondentherm
-
-
ifat-sifat gas kering yang terpenting adalah faktor volume formasi gas, gravity gas, kekentalan gas dan kompresibilitas gas.
-
2.<.2.&.2. Reservoir as Basa'
Pada umumnya reservoir gas basah akan mengandung fraksi berat lebih besar dibandingkan dengan reservoir gas kering sehingga akan menghasilkan diagram fasa yang lebih lebar dan menggeser titik kritis pada temperatur yang
"7
lebih tinggi. eperti ditunjukkan pada
2.<.&. >enis Reservoir Ber/asarkan 4ekanisme +en/oron!
Mekanisme pendorong reservoir adalah tenaga yang dimiliki oleh suatu reservoir se9ara alamiah yang mengakibatkan mengalirnya fluida reservoir ke arah lubang sumur, dilanjutkan ke permukaan untuk selanjutnya diproduksikan.
"6
Menurut jenis mekanisme pendorong reservoir diklasifikasikan menjadi lima jenis, yaitu * -
Fater drive
-
-
?epletion drive
-
egregation drive
-
&ombination drive
2.<.&.1. Reservoir ater ,rive
Pada jenis reservoir ini masuknya minyak ke dalam sumur produksi disebabkan dorongan air formasi #yang berasal dari a/uifer). ?itinjau dari arah gerakan #pendesakan), air dari a/uifer maka water drive reservoir dibedakan menjadi dua * . Bottom water drive, gerakan air ke lapisan minyak kearah vertikal dari bawah ke atas. ebal lapisan minyak relatif tipis dibandingkan dengan a/uifernya. Permukaan batas air-minyak terletak dalam bidang datar atau sedikit menyimpang. ". 2dge water drive, air dari a/uifer masuk lewat samping dan bergerak sejajar dengan bidang perlapisan, 0ona produktif lebih tebal daripada bottom water drive.
"(
-
Penurunan tekanan relatif lambat dengan bertambahnya re9overy minyak kumulatif, karena volume minyak dan gas yang keluar sebanding dengan volume air yang masuk.
-
Fater !il Aatio #F!A) berubah dengan 9epat dan bertambah besar pada saat 0ona air mulai naik menerobos 0ona minyak karena air ikut terproduksikan.
-
-
:arga Pi relatif tetap, karena penurunan tekanan selama produksi relatif ke9il.
-
elama
produksi,
saturasi air
#w)
akan
terus
meningkat yang
mengakibatkan permeabilitas efektif minyak terpengaruh sehingga F!A naik.
2.<.&.2. Reservoir as $ap ,rive
"4
umber tenaga pendorong reservoir ini berasal dari tekanan tudung gas #gas 9ap) yaitu gas bebas yang berasal dari pun9ak lapisan yang membentuk tudung tersebut.
Penurunan tekanan tidak setajam jika dibanding dengan reservoir depletion drive #lihat reservoir depletion drive).
-
'danya gas 9ap pada reservoir maka produksi air hanya sedikit, karena dianggap tidak berhubungan dengan a/uifer.
-
?ibawah titik gelembung yang terlewati mengakibatkan
-
Primary re9overy lebih besar dari reservoir depletion drive tetapi lebih ke9il dibanding water drive, yang besarnya berkisar antara "81 - +81 dan tergantung pada ukuran gas 9ap mula-mula, permeabilitas vertikal dan vis9ositas gasnya.
38
Aeservoir jenis ini disebut juga solution gas drive, yang mana adanya aliran minyak ke dalam sumur produksi disebabkan oleh proses pengembangan atau ekspansi dari gas yang terlarut dan pendesakan volume minyak itu sendiri akibat penurunan tekanan reservoir selama proses produksi. yarat yang harus dipenuhi pada jenis reservoir depletion drive adalah * . Under saturated reservoir #PQP b) , sehingga tidak ada gas 9ap atau gas bebas. ". &losed #volumetri9 reservoir). 3. idak ada pendorong dari air
3
ekanan reservoir turun dengan 9epat, terutama di atas tekanan buble point dimana minyak melakukan ekspansi sendiri untuk mengalir ke sumur.
-
?i bawah tekanan buble point,
-
Perembesan air tidak ada, sehingga produksi air di permukaan tidak terjadi atau sedikit sekali
-
Ultimate re9overy rendah, berkisar antara 51 - "51 dari 9adangan mulamula, dimana re9overy dipengaruhi oleh sifat-sifat fluida reservoir.
-
Produ9tivity Lnde@ tidak konstan pada laju produksi yang tinggi.
2.<.&.<. Reservoir Se!re!ation ,rive
3"
Aeservoir jenis ini sering juga disebut dengan gravity drainage drive atau e@ternal gas drive, merupakan tenaga pendorong yang mirip dengan gas 9ap drive. 'kibat diproduksikannya minyak maka gas yang larut dalam minyak terbebaskan yang kemudian membentuk gelembung yang berfungsi sebagai tenaga pendorong. Besarnya tenaga pendorong dipengaruhi oleh perbedaan density fluida reservoir serta kemiringan dari reservoirnya. Pada segregation drive reservoir, terjadinya pemisahan gas dari larutan diperlukan beberapa kondisi, antara lain * -
Penurunan tekanan merata di seluruh 0ona minyak, sehingga gas yang terbentuk bergerak ke atas sebagai aliran yang kontinyu dan berkumpul dengan gas 9ap yang ada.
-
'liran gas berlangsung dengan penurunan tekanan ke9il sehingga sistem fluida tidak terganggu.
-
yang terjadi, yaitu * . egregation drive tanpa 9ounter flow, dimana gas yang keluar dari larutan tidak bergabung dengan gas 9apnya, hal ini akan menambah keefektifan gaya dorong gas 9ap. Produksi gas hanya berasal dari fasa minyak, sedangkan gas pada tudung gas tidak ikut terproduksi.
33
". egregation drive dengan 9ounter flow, ini yang disebut dengan gravity drainage drive reservoir. ?engan adanya proses produksi maka tekanan turun dan adanya ekspansi gas 9ap akan menyebabkan terjadinya 9ounter flow fasa gas dan minyak dimana gas akan terbentuk mengalir bersama-sama dengan minyak dalam bentuk aliran kontinyu atau dua fasa.
Pada struktur bawah reservoir mempunyai
-
$eharusan adanya gas 9ap, baik pada primary maupun se9ondary re9overy.
3+
-
Produksi air sedikit atau diabaikan.
-
-
Bertambahnya
2.<.&.;. Reservoir $om%ination ,rive
Pada kenyataannya mekanisme pendorong yang sering dijumpai adalah bentuk kombinasi dari dua atau lebih type mekanisme pendorong. Biasanya untuk mempermudah perhitungan maka diambil satu type mekanisme pendorong yang paling dominan bekerja pada reservoir itu. Be%erapa karakteristik /ari #om%ination reservoir /rive @ -
Penurunan tekanan relatif 9ukup 9epat, perembesan air dan pengembangan gas 9ap adalah faktor utama sumber tenaga reservoir.
-
ika berhubungan dengan a/uifer, maka perembesan air lambat sehingga produksi air ke9il.
-
ika berhubungan dengan gas 9ap, kenaikan
-
Ae9overy tergantung dari keaktifan masing-masing mekanisme pendorong yang dinyatakan dengan driving inde@ #?L) dimana total ?L dari setiap mekanisme pendorong sama dengan satu. adi ?L ; ??L ; F?L D
