Gas Chromatography: (1) Prinsip Kerja.

Posted by asro pada 3 Oktober 2008

Secara umum, chromatography  merupakan suatu istilah yang menggambarkan teknik yang digunakan

untuk memisahkan komponen-komponen dari suatu campuran/sample. Dalam gas chromatography (GC),

gas (yang biasa disebut carrier gas) digunakan untuk membawa sample melewati lapisan (bed) material.

Karena gas yang bergerak, maka disebut mobile phase (fasa bergerak), sebaliknya lapisan material yang

diam disebut stationary phase (fasa diam). Ketika mobile phase membawa sample melewati stationary

phase, sebagian komponen sample akan lebih cenderung menempel ke stationary phase dan bergerak lebih

lama dari komponen lainnya, sehingga  masing-masing komponen akan keluar dari stationary phase pada

saat yang berbeda. Dengan cara ini komponen-komponen sample dipisahkan.

Secara umum, peralatan GC terdiri dari: 1) Injection System; 2) Oven; 3) Control System; 4) Column;

5) Detector; dan 6) Data Acquisition System.

Injection system digunakan untuk memasukkan/menyemprot gas dan sample kedalam column.  Ada

beberapa jenis injection system: 1) Packed column injector; umumnya digunakan dengan package column

atau capillary column dengan diameter yang agak besar; injeksi dilakukan secara langsung (direct

injection).  2) Split/Splitless capillary injector, digunakan dengan capillary column; sebagian gas/sample

dibuang melalui split valve.   3) Temperature programmable cool on-column, digunakan dengan cool

capillary column, injeksi dilakukan secara langsung.

Oven, digunakan untuk memanaskan column pada temperature tertentu sehingga mempermudah proses

pemisahan komponen sample.

Column, berisi stationary phase dimana mobile phase akan lewat didalamnya sambil membawa sample.

Secara umum terdapat 2 jenis column, yaitu: 1)Packed column, umumnya terbuat dari glass atau stainless

steel coil dengan panjang 1 – 5 m dan diameter kira-kira 5 mm.  2) Capillary column, umumnya terbuat dari

purified silicate glass dengan panjang 10-100 m dan diameter kira-kira 250 m. Beberapa jenis

stationary phase yang sering digunakan: a) Polysiloxanes untuk nonpolar analytes/sample. 

b) Polyethylene glycol untuk polar analytes/sample. c) Inorganic atau polymer packing untuk

sample bersifat small gaseous species.

Control system, berfungsi untuk: 1) Mengontrol pressure dan flow dari mobile phase yang

masuk ke column. 2) Mengontrol temperature oven.

Detector, berfungsi mendeteksi adanya komponen yang keluar dari column. Ada beberapa

jenis detector, yaitu: 1) Atomic-Emission Detector (AED); cara kerjanya adalah: campuran

sample-gas yang keluar dari column diberi tambahan energy dengan menggunakan

microwave sehingga atom-atomnya bereksitasi; sinar eksitasi ini kemudian diuraikan oleh

diffraction grating dan diukur oleh photodiode array; kehadiran komponen dalam sample

dapat ditentukan dari adanya panjang gelombang eksitasi komponen tersebut yang diukur

oleh photodiode array. 2) Atomic-Emission Spectroscopy (AES) atau Optical Emission

Spectroscopy(OES); cara kerjanya: campuran sample-gas yang keluar dari column diberi

tambahan energy sehingga atom-atomnya bereksitasi; sumber energy tambahan ini

(excitation source) terdiri dari beberapa jenis yaitu direct-current-plasma (DCP), flame,

inductively-coupled plasma (ICP) dan laser-induced breakdown (LIBS); sinar eksitasi dari

berbagai atom ini kemudian diukur secara simultan oleh polychromator dan multiple

detector; polychromator disini berfungsi sebagai wavelength selector.

3) Chemiluminescense Spectroscopy; cara kerjanya sama seperti pada AES yaitu mengukur

sinar eksitasi dari sample yang diberi tambahan energy; perbedaan dari AES adalah eksitasi

molekul sample bukan atom sample; selain itu, energy tambahan yang diberikan bukan

berasal dari sumber energy luar seperti lampu atau laser tetapi dihasilkan dari reaksi kimia

antara sample dan reagent; sinar eksitasi molekul sample ini kemudian diukur dengan

photomultiplier detector (PTM). 4) Electron Capture Detector (ECD); menggunakan

radioactive beta emitter (electron) untuk mengionisasi sebagian gas (carrier gas) dan

menghasilkan arus antara biased pair of electron; ketika molekul organik yang mengandung

electronegative functional groups seperti halogen, phosphorous dan nitro groups dilewati

detector, mereka akan menangkap sebagian electron sehingga mengurangi arus yang

diukur antara electrode. 5) Flame Ionization Detector (FID); terdiri dari hydrogen/air flame

dan collector plate; sample yang keluar dari column dilewatkan ke flame yang akan

menguraikan molekul organik dan menghasilkan ion-ion; ion-ion tersebut dihimpun pada

biased electrode (collector plate) dan menghasilkan sinyal elektrik. 6) Flame Photometric

Detector (FPD); digunakan untuk mendeteksi kandungan sulfur atau phosphorous pada

sample. Peralatan ini menggunakan reaksi chemiluminescent sample dalam hydrogen/air

flame; sinar eksitasi sebagai hasil reaksi ini kemudian diukur oleh PMT. 7) Mass

Spectrometry (MS); mengukur perbedaan mass-to-charge ratio (m/e) dari ionisasi atom atau

molekul untuk menentukan kuantitasi atom atau molekul tersebut. 8.) Nitrogen Phosphorus

Detector (NPD); prinsip kerjanya hampir sama dengan FID, perbedaan utamanya adalah

hydrogen/air flame pada FID diganti oleh heated rubidium silicate bead pada NPD; sample

dari column dilewatkan ke hot bead; garam rubidium yang panas akan memancarkan ion

ketika sample yang mengandung nitrogen dan phosphorous melewatinya; sama dengan

pada FID, ion-ion tersebut dihimpun pada collector dan menghasilkan arus listrik.

9) Photoionization Detector (PID); digunakan untuk mendeteksi aromatic hydrocarbon atau

organo-heteroatom pada sample; sample yang keluar dari column diberi sinar ultraviolet

yang cukup sehingga terjadi eksitasi yang melepaskan electron (ionisasi); ion/electron ini

kemudian dikumpulkan pada electroda sehingga menghasilkan arus listrik. 10) Thermal

Conductivity Detector(TCD); TCD terdiri dari electrically-heated wire atau thermistor;

temperature sensing element bergantung pada thermal conductivity dari gas yang mengalir

disekitarnya; perubahan thermal conductivity seperti ketika adanya molekul organik dalam

sample yang dibawah carrier gas, menyebabkan kenaikan temperature pada sensing

element yang diukur sebagai perubahan resistansi. 11) Photodiode Array Detector (PAD);

merupakan linear array discrete photodiode pada sebuah IC; pada spectroscopy, PAD

ditempatkan pada image plane dari spectroscopy sehingga memungkinkan deteksi panjang

gelombang pada rentang yang luas bisa dilakukan secara simultan.

Data Aquisition, berfungsi sebagai: 1) Control automatic calibration; 2) Gas analysis; dan

3) Graphics & Reporting. Data aquisition merupakan perangkat gabungan dari Software dan

Hardware (PC, Interface & Communication).

Technical Specification; Beberapa parameter yang menjadi ukuran spesifikasi teknis GC,

antara lain: 1) Analytes; menyatakan komponen-komponen yang akan dianalisa/dideteksi.

2) Quantification limit (detectability); menyatakan kemampuan deteksi terkecil, dinyatakan

dalam persen. 3) Measurement range; menyatakan kemampuan rentang pengukuran GC.

4) Communication Port ; digital port untuk komunikasi dengan PC atau perangkat digital

lainnya. 5) Electrical Power Supply(voltage, phase, frequency, power).

GAS CHROMATOGRAPHY (GC) INFORMASI KEINSTRUMENAN GC

PENDAHULUAN TENTANG KROMATOGRAFI      Kromatografi pertama kali diperkenalkan oleh Michael Tswest (1906),

seorang ahli botani Rusia. Tswest  menyiapkan kolom yang diisi dengan serbuk kalsium karbonat, dan kedalamnya dituangkan campuran pigmen tanaman yang dilarutkan dalam eter. Secara mengejutkan, pigmen memisahkan dan membentuk lapisan berwarna di sepanjang kolom. Ia menamakan kromatografi pada teknik pemisahan baru ini, dimana “chroma” berarti warna serta “graphein” yang berarti tulisan. Kemudian kimiawan dari Swiss Richard Martin Willstätter (1872-1942) menerapkan teknik ini untuk risetnya yakni untuk pemisahan pigmen klorofil.

Pengertian kromatografi menyangkut metode pemisahan yang didasarkan atas distribusi deferensial komponen sampel diantara dua fasa. Hal tersebut mengacu pada beberapa sifat komponen, yaitu :                  Melarut dalam cairan                  Melekat pada permukaan padatan halus                  Bereaksi secara kimia

Sifat-sifat tersebutlah yang dimanfaatkan dalam metode kromatografi ini, yaitu perbedaan migrasi komponen-komponen di dalam sampel.PENDAHULUAN TENTANG GC (GAS CHROMATOGRAPHY)

Kromatografi gas (GC) adalah jenis umum dari kromatografi yang  digunakan dalam kimia analitikuntuk memisahkan dan menganalisis senyawa yang dapat menguap tanpa dekomposisi. GC dapat digunakan untuk  pengujian kemurnian zat tertentu, atau memisahkan komponen yang berbeda dari campuran (jumlah relatif komponen tersebut juga dapat ditentukan). GC dapat digunakan dalam mengidentifikasi suatu senyawa.

Kromatografi gas, berdasarkan fasa gerak dan fasa diamnya merupakan kromatografi gas-cair. Dimana fasa geraknya berupa gas yang bersifat inert, sedangkan fasa diamnya  berupa cairan yang inert pula, dapat berupa polimer ataupun larutan. Adapun gambaran umum dari GC adalah sebagai berikut :

DASAR TEORI GC

Pengertian kromatografi menyangkut metode pemisahan yang didasarkan atas distribusi deferensial diantara dua fasa mengacu pada beberapa sifat komponen sampel, yaitu :

                     Melarut dalam cairan

                     Melekat pada permukaan padatan halus                     Bereaksi secara kimiaSifat-sifat tersebutlah yang dimanfaatkan dalam metode kromatografi ini,

yaitu perbedaan migrasi komponen-komponen di dalam sampel.Pada prinsipnya pemisahan dalam GC adalah disisebabkan oleh perbedaan

dalam kemampuan distribusi analit diantara fase gerak dan fase diam di dalam kolom pada kecepatan dan waktu yang berbeda.

JENIS DAN MACAM ALAT GC

            Kromatografi gas terdiri dari 2 yaitu kromatografi gas cairan dengan mekanisme pemisahan partisi, yaitu:

1.                       Kromatografi gas–cair (KGC),

 fase diamnya berupa cairan yang diikatkan pada suatu pendukung sehingga solut akan terlarut dalam fase diam. Partisi

komponen cuplikan didasarkan atas kelarutan uap komponen bersangkutan pada zat cair (fasa diam).

2.                       Kromatografi gas-padat (KGP)

 fase diamnya berupa padatan dan kadang-kadang berupa polimerik. Pada kromatografi gas-padat, partisi komponen cuplikan

didasarkan atas fenomena adsorpsi pada permukaan zat padat (fasa diam). Namun KGP jarang digunakan sehingga pada

umumnya yang disebut dengan GC saat ini adalah KGC.

KOMPONEN ALAT GC

1.                  Gas PengangkutGas pengangkut/ pemasok gas (carrier gas) ditempatkan dalam silinder

bertekanan tinggi. Biasanya tekanan dari silinder sebesar 150 atm. Tetapi tekanan ini sangat besar untuk digunakan secara Iansung. Gas pengangkut harus memenuhi persyaratan :

a.                   Harus inert, tidak bereaksi dengan cuplikan, cuplikan-pelarut, dan material dalam kolom.

b.                   Murni dan mudah diperoleh, serta murah.c.                   Sesuai/cocok untuk detektor.d.                   Harus mengurangi difusi gas.

Gas-gas yang sering dipakai adalah : helium, argon, nitrogen, karbon dioksida dan hidrogen. Gas helium dan argon  sangat baik, tidak mudah terbakar, tetapi sangat mahal. H2  mudah terbakar, sehingga harus berhati-hati dalam pemakaiannya. Kadang-kadang digunakan juga CO2.

Pemilihan  gas pengangkut atau pembawa ditentukan oleh ditektor yang digunakan. Tabung gas pembawa dilengkapi dengan pengatur tekanan keluaran dan pengukur tekanan. Sebelum masuk ke kromatografi, ada pengukur kecepatan aliran gas serta sistem penapis molekuler untuk memisahkan air dan pengotor  gas lainnya. Pada dasarnya kecepatan alir gas diatur melalui pengatur tekanan dua tingkat yaitu pengatur kasar (coarse) pada tabung gas dan pengatur halus (fine) pada kromatografi. Tekanan gas masuk ke kromatograf (yaitu tekanan dari tabung gas) diatur pada 10-50 psi (di atas tekanan ruangan) untuk memungkinkan aliran gas 25-150 mL/menit pada kolom terpaket dan 1-25 mL/menit untuk kolom kapiler.

2.                  Tempat injeksi ( injection port)Dalam kromatografi gas cuplikan harus dalam bentuk fase uap. Gas dan uap

dapat dimasukkan secara langsung. Tetapi kebanyakan senyawa organik berbentuk cairan dan padatan. Hingga dengan demikian senyawa yang berbentuk cairan dan

padatan pertama-tama harus diuapkan. Ini membutuhkan pemanasan sebelum masuk dalam kolom.

Tempat injeksi dari alat GLC/KGC selalu dipanaskan. Dalam kebanyakan alat, suhu dari tempat injeksi dapat diatur. Aturan pertama untuk pengaturan suhu ini adalah batiwa suhu tempat injeksi sekitar 50°C lebih tinggi dari titik didih campuran dari cuplikan yang mempunyai titik didih yang paling tinggi. Bila kita tidak mengetahui titik didih komponen dari cuplikan maka kita harus mencoba-coba. Sebagai tindak lanjut suhu dari tempat injeksi dinaikkan. Jika puncak-puncak yang diperoleh lebih baik, ini berarti bahwa suhu percobaan pertama terlalu rendah. Namun demikian suhu tempat injeksi tidak boleh terlalu tinggi, sebab kemungkinan akan terjadi perubahan karena panas atau penguraian dari senyawa yang akan dianalisa.

Cuplikan dimasukkan ke dalam kolom dengan cara menginjeksikan melalui tempat injeksi. Hal ini dapat dilakukan dengan pertolongan jarum injeksi yang sering disebut "a gas tight syringe".

Perlu diperhatikan bahwa kita tidak boleh menginjeksikan cuplikan terlalu banyak, karena GC sangat sensitif. Biasanya jumlah cuplikan yang diinjeksikan pada waktu kita mengadakan analisa 0,5 -50 ml  untuk gas dan 0,2 - 20 ml untuk cairan seperti pada gambar di bawah.

 3.                  Kolom

Coulom, ada dua jenis kolom yang digunakan dalam GC. Yang pertama adalah kolom kemas, yaitu berupa tabung yang terbuat dari gelas atau steinstless berisi suatu padatan inert yang dikemas secara rapi. Kolom ini memiliki ukuran panjang 1,5-10 m dan diameter 2,2-4 nm.

Yang kedua adalah kolom kapiler, yang biasanya terbuat dari silica dengan lapisan poliamida. Kolom jenis ini biasanya memiliki ukuran panjang 20-26 m dengan diameter yang sangant kecil

  4.                  Detektor

Detektor berfungsi sebagai pendeteksi komponen-komponen yang telah dipisahkan dari kolom secara terus-menerus, cepat, akurat, dan dapat melakukan pada suhu yang lebih tinggi. Fungsi umumnya mengubah sifat-sifat molekul dari senyawa organik menjadi arus listrik kemudian arus listrik tersebut diteruskan ke rekorder untuk menghasilkan kromatogram. Detektor yang umum digunakan:

a.                   Detektor hantaran panas (Thermal Conductivity Detector_ TCD)b.                   Detektor ionisasi nyala (Flame Ionization Detector_ FID)c.                   Detektor penangkap elektron (Electron Capture Detector _ECD)d.                   Detektor fotometrik nyala (Falame Photomertic Detector _FPD)e.                   Detektor nyala alkalif.                    Detektor spektroskopi massaDetector, yang paling umum digunakan dalam GC adalah detector ionisasi nyala (FID) dan detector kondutivitas termal

(TCD). Kedunya peka terhadap berbagai komponen dan dapat berfungsi pada berbagai konsentrasi. Sementara TCD pada

dasarnya universal dan dapat digunakan untuk mendeteksi setiap komponen selain gas pembawa (selama konduktivitas mereka

berbeda dari gas pembawa, suhu detektor),dalam  jumlah besar sensitif terutama untuk hidrokarbon. Sedangkan FID tidak dapat

mendeteksi air. TCD adalah detector non-destruktif, sedangkan FID adalah detector destruktif. Biasanya detector ini akan

dihubungkan dengan Spektrokopi Masa, sehingga akan menjadi rangkaian alat GC-MS. Adapun salah satu bentuk dari FID

adalah sebagai berikut :

5.                  Oven kolomKolom terletak didalam sebuah oven dalam instrumen. Suhu oven harus diatur dan sedikit dibawah titik didih sampel.

Jika suhu diset terlalu tinggi, cairan fase diam bisa teruapkan, juga sedikit sampel akan larut pada suhu tinggi dan bisa mengalir

terlalu cepat dalam kolom sehingga menjadi terpisah.

6.                  RecorderRekorder berfungsi sebagai pengubah sinyal dari detektor yang diperkuat melalui elektrometer menjadi bentuk

kromatogram. Dari kromatogram yang diperoleh dapat dilakukan analisis kualitatif dan kuantitatif. Analisis kualitatif dengan cara

membandingkan waktu retensi sampel dengan standar. Analisis kuantitatif dengan menghitung luas area maupun tinggi dari

kromatogram. Sinyal analitik  yang dihasilkan detektor disambungkan oleh rangkaian  elektronik  agar bisa diolah  oleh rekorder

atau sistem data.

 Sebuah rekorder bekerja dengan menggerakkan kertas dengan kecepatan tertentu. di atas kertas tersebut dipasangkan

pena yang digerakkan oleh sinyal keluaran detektor sehingga posisinya akan berubah-ubah sesuai dengan dinamika keluaran

penguat sinyal detektor. Hasil rekorder adalah sebuah kromatogram berbentuk pik-pik dengan pola yang sesuai dengan kondisi

sampel  dan jenis detektor yang digunakan.

Ada beberapa detektor yang dapat digunakan dalam kromatografi gas. Detektor yang berbeda akan memberikan

berbagai jenis selektivitas. Detektor non selektif  merespon senyawa kecuali gas pembawa, Detektor selektif meresponi

berbagai senyawa dengan sifat fisik atau kimia umum dan detektor khusus menanggapi suatu senyawa kimia tunggal. Detektor

juga dapat dikelompokkan ke dalam concentration dependant detectors and mass flow dependant detectors.

Sinyal dari concentration dependant detectors terkait dengan konsentrasi zat terlarut dalam detektor, dan biasanya 

Pengenceran sampel akan menurunkan respon detektor. Mass flow dependant detectors biasanya menghancurkan sampel, dan

sinyal tersebut tergantung dengan laju di mana molekul-molekul zat terlarut menuju ke detektor.

PROSEDUR DAN CARA PENGGUNAAN GC

    Mengaktifkan GC1.         Aktifkan Un-interrupable Power Supply (UPS) jika ada.2.         Buka katup gas (alirkan gas ke GC)-            Gas Helium (He) sebagai gas pembawa (carier)

-            Gas Nitrogen (N2) sebagai pembawa (carier) dan sebagai make up gas (FID)-            Gas Hydrogen (H2) sebagai gas pembakar (FID)-            Gas Compress Air sebagai pembakar (FID)3.         Aktifkan computer.4.         Aktifkan Gas Chromatography (GC) dengan tombol On/Off berada di sisi kiri

bawah, tunggu hingga GC selesai initialisasi & self test (kira-kira 2 menit).5.        Aktifkan software chemstation dengan doble  Program  click kiri icon instrument 1

online atau klik start   Instrument 1 online. ChemStation6.         Pastikan menu berada pada  Load Method (Conditioning Methode)  Method

“Method and Run Control”  pilih metode yang diinginkan.7.        Sebelum digunakan, pastikan column sudah diconditioning dengan suhu 20oC

dibawah suhu maximum column atau diatas suhu operational tetapi tidak diperbolehkan melewati suhu max column seperti yang tertera di tag column.

8.         Conditioning GC selama 30 menit.  Pilih Methode yang akan digunakan untuk analisa (Method and Run Control)    Analisis Sampel

1.             Isi Operator Sample Info Isi identitas sampel melalui : Run Control  Name, Sub Directory (untuk memudahkan pencarian data, gunakan tanggal hari ini), Nama Signal, Nama Sample, komentar bila ada.

2.              Apabila  menggunakan Sequance, isi identitas sampel melalui : Sequence Isi Operator Name, Sub Directory (untuk memudahkan Parameter  pencarian data, gunakan tanggal hari ini), Pastikan Data file Prefix/Counter, Nama Signal, Counter. Sequence Table :

3.              Pastikan Parts of Method to Run berada pada According to Runtime Checklist : Sequence  - Location : isikan lokasi vial sampel- Sample Name : sampel yang akan dianalisa- Method Name : method yang digunakan untuk analisa- Inj/Location : jumlah injeksi pada satu lokasi vial- Inj Volume : jumlah sampel yang diinjeksikan ke GC- Injector : Front atau Back- Sample Info : apabila diperlukan  Save Sequence.Sequence

4.             Tunggu hingga status di layar computer ready (warna hijau) atau pada display GC : Ready for Injection dan lampu indicator “not ready” (warna merah) pada panel GC off. Run Sequence.

5.             Pastikan ikon Sequence aktif dengan cara pilih Run Control6.             Tunggu hingga analisa selesai, hasil analisa akan langsung tercetak secara

otomatis.

    Kalibrasi Standar1.                   Setelah selesai “running” standard, pada menu View klik menu Data Analysis,

double click Data yang diinginkan.2.                   Ambil data yang akan dianalisa melalui : File

3.                  Bila pada data yang dipilih terdapat “peak” yang tidak dikehendaki  (Auto Integration), klik Integration, Save lewat icon bergambar buku, isi nilai parameter yang cocok, klik Yes.

4.                   Isi Calibration Table melalui Calibration, isi column  dengan nama ”Auto  Calibration Table   Concentrasi” masing-masing compound, klik Yes.

5.                  Bila data sudah terkalibrasi dan ingin di edit, cukup melalui  Replace,  bila  ada waktu  retensi (RT)  yang berubah, ganti dengan RT yang baru.

6.                  Simpan data yang sudah terkalibrasi.7.                  Cetak hasil kalibrasi melalui menu Report

    Mematikan  GC1.                  Turunkan suhu inlet dan detector tanpa mematikan gas carrier.2.                  Tunggu hingga suhu di Oven, Inlet, dan Detector berada pada suhu dibawah 50 0C.3.                   Close software Chemstation : File4.                  Tekan tombol Off (matikan GC)5.                  Matikan UPS jika ada6.                  Tutup kembali katup gas Helium (He), Nitrogen (N2), Hydrogen (H2), dan Compress

Air.

Gas Chromatography Mass Spectrometry (GCMS)

Sejak tahun 1960, GC-MS digunakan secara luas dalam Kimia Organik. Sejak saat itu terjadi kenaikan penggunaan yang sangat besar dari metode ini. Ada dua alasan utama terjadinya hal tersebut. Pertama adalah telah ditemukannya alat yang dapat menguapkan hampir semua senyawa organik dan mengionkan uap. Kedua, fragmen yang dihasilkan dari ion molekul dapat dihubungkan dengan struktur molekulnya.GC-MS adalah singkatan dari “Gas Chromatography-Mass Spectrometry”. Instrumen alat ini adalah gabungan dari alat GC dan MS, hal ini berarti sampel yang hendak diperiksa diidentifikasi dahulu dengan alat GC (Gas Chromatography) baru, kemudian diidentifikasi dengan alat MS (Mass

Spectrometry). GC dan MS merupakan kombinasi kekuatan yang simultan untuk memisahkan dan mengidentifikasi komponen-komponen campuran.

Adapun kegunaan alat GC-MS adalah :

1.      Untuk menentukan berat molekul dengan sangat teliti sampai 4 angka di belakang desimal. Guna menentukan sampai 4 angka di belakang desimal contohnya adalah sebagai berikut: misalnya ada senyawa-senyawa: CO Massa Molekul = 28 ; N2 Massa Molekul = 28 ; H2C=CH2 Massa Molekul = 28. Kalau dihitung Massa masing-masing dengan teliti, maka masing-masing massa molekulnya akan berbeda.

2.      Spektroskopi massa dapat digunakan untuk mengetahui Rumus Molekul tanpa melalui Analisa Unsur. Misalnya C4H10O, biasanya memakai cara kualitatif atau kuantitatif, mula-mula diketahui rumus empiris dulu (CxHyOz)n , kemudian baru ditentukan BM-nya. Sekarang karena adanya komputer pada alat GC-MS dapat langsung diketahui Rumus Molekulnya.

3.      Bila kita memasukkan senyawa dalam spektroskopi massa, maka senyawa itu akan ditembaki oleh elektron dan molekul akan mengalami reaksi fragmentasi. Molekul akan pecah karena tembakan elektron dalam spektrometer. Pecahnya molekul itu tergantung pada gugus fungsi yang ada dalam molekul itu, jadi melalui suatu corak tertentu, tidak secara random. Sebelum ini hanya Spektrometri IR, Resonansi Magnit Inti yang bisa mengetahui gugus fungsi. Dengan adanya fragmentasi kita juga bisa mengenali senyawa tersebut, sehingga kita bisa mendapatkan cara tambahan untuk mengetahui apakah senyawa tersebut termasuk golongan alkohol, amin, karboksilat, aldehid dan lain sebagainya.GC-MS hanya dapat digunakan untuk mendeteksi senyawa-senyawa yang mudah menguap.

Glukosa, sukrosa, sakarosa bersifat tidak menguap, sehingga tidak dapat dideteksi dengan alat GC-MS. Kriteria menguap adalah pada:

(1). Kondisi vakum tinggi, tekanan rendah.

(2). Dapat dipanaskan.

(3). Uap yang diperlukan tidak banyak.

Pada umumnya senyawa-senyawa dengan BM kurang dari 1000 dapat diuapkan, bisa ditentukan massa molekulnya dengan cara spektroskopi massa. Analisis GC-MS dengan predikat pemisahan yang “high resolution” serta MS yang sensitif sangat diperlukan dalam bidang aplikasi, antara lain bidang lingkungan, arkeologi, kesehatan, forensik, ilmu antariksa, kimia, biokimia dan lain sebagainya.

Skema :

Kromatografi gas adalah cara pemisahan kromatografi menggunakan gas sebagai fasa penggerak. Zat yang dipisahkan dilewatkan dalam kolom yang diisi dengan fasa tidak bergerak yang terdiri dari bahan terbagi halus yang cocok. Gas pembawa mengalir melalui kolom dengan kecepatan tetap, memisahkan zat dalam gas atau cairan, atau dalam bentuk padat pada keadaan normal. Cara ini digunakan untuk percobaan identifikasi dan kemurnian, atau untuk penetapan kadar.

Kromatografi Gas ( GC) merupakan jenis kromatografi yang digunakan dalam kimia organik untuk pemisahan dan analisis. GC dapat digunakan untuk menguji kemurnian dari bahan tertentu, atau memisahkan berbagai komponen dari campuran. Dalam beberapa situasi, GC dapat membantu dalam mengidentifikasi sebuah kompleks.

Dalam kromatografi gas, fase yang bergerak (atau “mobile phase”) adalah sebuah operator gas, yang biasanya gas murni seperti helium atau yang tidak reactive seperti gas nitrogen. Stationary atau fasa diam merupakan tahap mikroskopis lapisan cair atau polimer yang mendukung gas murni, di dalam bagian darisistem pipa-pipa kaca atau logam yang disebut kolom. Instrumen yang digunakan untuk melakukan kromatografi gas disebut gas chromatograph (atau “aerograph”, ”gas pemisah”).

Kromatografi gas yang pada prinsipnya sama dengan kromatografi kolom (serta yang lainnya bentuk kromatografi, seperti HPLC, TLC), tapi memiliki beberapa perbedaan penting. Pertama, proses memisahkan compounds dalam campuran dilakukan antara stationary fase cair dan gas fase bergerak, sedangkan pada kromatografi kolom yang seimbang adalah tahap yang solid dan bergerak adalah fase cair. (Jadi, nama lengkap prosedur adalah “kromatografi gas-cair”, merujuk ke ponsel dan stationary tahapan,masing-masing.) Kedua, melalui kolom yang lolos tahap gas terletak di sebuah oven dimana temperatur gas yang dapat dikontrol, sedangkan kromatografi kolom (biasanya) tidak memiliki

kontrol seperti suhu. Ketiga, konsentrasi yang majemuk dalam fase gas adalah hanya salah satu fungsi dari tekanan uap dari gas.

Kromatografi gas juga mirip dengan pecahan penyulingan, karena kedua proses memisahkan komponen dari campuran terutama berdasarkan titik didih (atau tekanan uap) perbedaan. Namun, pecahan penyulingan biasanya digunakan untuk memisahkan komponen campuran pada skala besar, sedangkan GC dapat digunakan pada skala yang lebih kecil (yakni microscale).

Umumnya terdiri dari pencadang gas pembawa (injector), tempat penyuntikan zat, kolom terletak dalam thermostat, alat pendeteksi (detector) dan alat pencatat (rekorder) yang ditampilkan pada komputer. Susunan alat tersebut dapat dibuat seperti skema berikut:

Cara Pengoperasian Gas ChromatographySesudah alat-alat disiapkan, kolom, alat pendeteksi, suhu dan aliran gas

pembawa diatur hingga kondisi seperti yang tertera pada masing-masing monografi, suntikkan larutan zat sejumlah yang tertera pada masing-masing monografi atau larutan  pada tempat penyuntikan zat menggunakan alat penyuntik mikro. Pemisahan komponen-komponen dideteksi dan digambarkan dalam kromatografi. Letakkan kurva pada kromatogram dinyakatakn dalam waktu retensi (waktu dari penyuntikan contoh sampai puncak kurva pada kromatogram) atau volume retensi (waktu retensi x kecepatan alir gas pembawa) yang tetap untuk tiap zat pada kondisi yang tetap. Dasar ini digunakan untuk identifikasi. Dari luas daerah puncak urva atau tinggi puncak kurva, komponen zat dapat ditetapkan secara kwantitatif. Cara kalibrasi

Buat satu seri larutan . Setelah itu, suntikan dengan volume sama tiap larutan ke dalam tempat penyuntikan zat. Gambar garis kalibrasi dari kromatogram, dengan berat zat pada sumbu horizontal, dan tinggi puncak kurva atau luas daerah puncak kurva pada sumbu vertical. Buat larutan zat seperti yang tertera pada masing-masing monografi. Dari kromatogram yang diperoleh dengan kondisi yang sama seperti cara memperoleh garis kalibrasi, ukur luas daerah puncak kurva atau tinggi puncak kurva. Hitung jumlah zat menggunakan garis kalibrasi. Dalam cara kerja ini, semua harus dikerjakan dengan kondisi yang betul-betul tetap.Diposkan oleh Boni Mariska   di 5/19/2011 09:08:00 PM 

Bitumen adalah zat perekat (cementitious) berwarna hitam atau gelap, yang dapat

diperoleh di alam ataupun sebagai hasil produksi. Bitumen terutama mengandung

senyawa hidrokarbon seperti aspal, tar, atau pitch.

RESERVOIR MINYAK / GAS 3/12/2011 02:34:00 PM   Victor Manik   No comments

Email This BlogThis! Share to Twitter Share to Facebook

Pengertian Reservoir

      Pada awal perkembangan industri perminyakan, sering disebut oil pool, suatu reservoir minyak

dan/atau gas bumi di bawah permukaan tanah bukanlah tempat yang berbentuk kolam atau gua

atau gerowong atau sejenisnya yang berupa wadah terbuka melainkan berupa suatu bentukan

(formasi) batuan padat namun mempunyai rongga atau pori-pori. Rongga kecil di dalam batuan

itulah yang menjadi tempat terakumulasinya minyak dan/atau gas. Untuk ini dapat dijelaskan

dengan ilustrasi berikut. Bayangkan sebuah gelas yang diisi penuh oleh pasir. Kemudian tuangkan

air ke dalamnya. Maka, walaupun kelihatannya gelas tersebut sudah penuh terisi oleh pasir,

kenyataannya air masih tetap dapat dituangkan dan ditampung oleh gelas tadi karena air tersebut

masuk ke dalam rongga antara butiran-butiran pasir. Agar suatu reservoir dapat menampung

minyak yang dapat diproduksikan secara ekonomis nantinya, maka ukuran formasi batuan tersebut

harus cukup besar dan mempunyai rongga yang cukup besar pula. Di samping itu, harus dapat

mengalirkan fluida karena minyak dan/atau gas tidak bernilai ekonomis jika tidak dapat dialirkan ke

lubang sumur untuk kemudian diangkat ke permukaan.

     Reservoir adalah suatu tempat terakumulasinya minyak dan gas bumi. Pada umumnya reservoir

minyak memiliki karakteristik yang berbeda-beda tergantung dari komposisi, temperature dan

tekanan pada tempat dimana terjadi akumulasi hidrokarbon didalamnya. Suatu reservoir minyak

biasanya mempunyai tiga unsur utama yaitu adanya batuan reservoir, lapisan penutup dan

perangkap. Beberapa syarat terakumulasinya minyak dan gas bumi adalah :

1. Adanya batuan Induk (Source Rock)

Merupakan batuan sedimen yang mengandung bahan organik seperti sisa-sisa hewan dan

tumbuhan yang telah mengalami proses pematangan dengan waktu yang sangat lama sehingga

menghasilkan minyak dan gas bumi.

2. Adanya batuan waduk (Reservoir Rock)

Merupakan batuan sedimen yang mempunyai pori, sehingga minyak dan gas bumi yang dihasilkan

batuan induk dapat masuk dan terakumulasi.

3. Adanya struktur batuan perangkap

Merupakan batuan yang berfungsi sebagai penghalang bermigrasinya minyak dan gas bumi lebih

jauh.

4. Adanya batuan penutup (Cap Rock)

Merupakan batuan sedimen yang tidak dapat dilalui oleh cairan (impermeable), sehingga minyak

dan gas bumi terjebak dalam batuan tersebut.

5. Adanya jalur migrasi

Merupakan jalan minyak dan gas bumi dari batuan induk sampai terakumulasi pada perangkap.

    Sebagian besar minyak dan/atau gas ditemukan pada reservoir yang terbentuk dari batuan

sedimen. Batuan sedimen terbentuk dari endapan organik seperti sisa-sisa tumbuhan dan hewan

serta endapan anorganik seperti pasir dan lempung, yang diendapkan oleh sungai-sungai dan

danau-danau purba, yang kemudian ditimbun oleh berbagai jenis batuan dan mengalami penekanan

serta pemanasan dalam jangka waktu berjuta-juta tahun.

Supaya dapat menjebak (menampung) fluida, suatu reservoir haruslah tertutup pada bagian atas

dan pinggirnya oleh suatu lapisan penutup (closure). Dengan kata lain, bentuk “wadah” ini tidaklah

terbuka ke atas tetapi terbuka ke bawah sehingga minyak yang mengalir ke arahnya dapat

terperangkap. Mengalirnya minyak dari tempat dimana minyak tersebut terbentuk (source rock)

diakibatkan oleh proses alami karena pada saat pembentukannya minyak mengalami tekanan yang

sangat besar. Sehingga setelah terbentuk minyak tersebut terperas (squeezed) ke luar dari bantuan

tempatnya terbentuk dan mengalir ke tempat yang mempunyai tekanan yang lebih rendah, yaitu ke

permukaan bumi. Jika ada sesuatu yang menghentikan pergerakan minyak tersebut, maka minyak

akan terakumulasi di tempat ia terhalang tersebut. Dilihat dari proses ini maka bentukan batuan

reservoir berfungsi sebagai suatu perangkap (trap). Perangkap itu sendiri (yang kemudian kita sebut

dengan reservoir jika ia telah mengandung minyak dan/atau gas) terbentuk karena proses geologi

baik secara struktural maupun stratigrafis.

     Jadi, reservoir merupakan bagian dari perangkap bawah permukaan baik struktural maupun

stratigrafis yang berupa bentukan (formasi) batuan batupasir atau karbonat yang bersifat porous

(yaitu berongga) sehingga dapat mengandung minyak dan gas bumi dan permeabel sehingga dapat

mengalirkan minyak dan gas bumi tersebut. Sebuah reservoir minyak dan/atau gas dapat berada

berdampingan dengan aquifer, yang merupakan bagian dari reservoir atau bentukan batuan lain

yang mengandung air. Air tersebut bisa berada di bawah reservoir (bottom aquifer) atau di pinggir

reservoir (edge aquifer). Selanjutnya, minyak dan gas bumi yang terkandung dalam suatu reservoir

harus dapat diproduksikan dan bernilai komersial. Tanpa hal itu, reservoir tersebut tidak berarti apa-

apa.

Karakteristik Reservoir (Pengertian Umum)

Reservoir merupakan suatu tempat terakumulasi/terkumpulnya fluida hidrokarbon, yang terdiri dari minyak dan gas, dan air. Proses bisa terjadinya akumulasi minyak bumi di bawah permukaan haruslah memenuhi beberapa persyaratan, yang merupakan unsur-unsur suatu reservoir minyak bumi. Unsur-unsur yang menyusun reservoir adalah sebagai berikut : 

1. Batuan reservoir, sebagai wadah yang diisi dan dijenuhi oleh minyak bumi, gas bumi atau keduanya. Biasanya batuan reservoir berupa lapisan batuan yang porous dan permeable. 

2. Lapisan penutup (cap rock), yaitu suatu lapisan batuan yang bersifat impermeable, yang terdapat pada bagian atas suatu reservoir, sehingga berfungsi sebagai penyekat fluida reservoir. 

3. Perangkap reservoir (reservoir trap), merupakan suatu unsur pembentuk reservoir yang berupa suatu sinklin, yakni suatu bentuk cekungan, dimana nantinya akan terisi fluida, yang secara urutannya dari atas ke bawah adalah fasa gas, minyak dan air. 

Karakteristik suatu reservoir sangat dipengaruhi oleh karakteristik batuan penyusunnya, fluida reservoir yang menempatinya dan kondisi reservoir itu sendiri, yang satu sama lain akan saling berkaitan. Ketiga faktor itulah yang akan kita bahas dalam mempelajari karakteristik reservoir. 

Karakteristik Batuan Reservoir 

Batuan adalah kumpulan dari mineral-mineral, sedangkan suatu mineral dibentuk dari beberapa ikatan kimia. Komposisi kimia dan jenis mineral yang menyusunnya akan menentukan jenis batuan yang terbentuk. 

Batuan reservoir umumnya terdiri dari batuan sedimen, yang berupa batupasir dan karbonat (sedimen klastik) serta batuan shale (sedimen non-klastik) atau kadang-kadang vulkanik. Masing-masing batuan tersebut mempunyai komposisi kimia yang berbeda, demikian juga dengan sifat fisiknya. Komponen penyusun batuan serta macam batuannya dapat dilihat pada  Diagram di bawah ini. 

Diagram Komponen Penyusun Batuan

(Pettijohn, F. J., “Sedimentary Rock”, 1957) 

Unsur atau atom-atom penyusun batuan reservoir perlu diketahui mengingat macam dan jumlah atom-atom tersebut akan menentukan sifat-sifat dari mineral yang terbentuk, baik sifat-sifat fisik maupun sifat-sifat kimiawinya. Mineral merupakan zat-zat yang tersusun dari komposissi kimia tertentu yang dinyatakan dalam bentuk rumus-rumus dimana menunjukkan macam unsur-unsur serta jumlahnya yang terdapat dalam mineral tersebut.

Mengenal Reservoir Engineering12:22 OIL KNOWLEDGE No comments

Oil & Gas Reserves and Fish

• Oil and Gas Reserves adalah seperti ikan.

• Explorasi Minyak dan Gas seperti proses memancing.

• Setiap proses memerlukan banyak uang dan waktu.

• Proved, Probable, & Possible Reserves mempunyai analogi seperti memancing ikan.

• Ikan yang telah ditangkap dimasukan kedalam perahu.

• Ikan tersebut dapat ditentukan besar atau kecil.

• Ikan tersebut dapat ditentukan jenisnya dan kualitasnya.

• Ikan tersebut dapat dihitung dan diukur beratnya.

• Ikan tersebut tidak dapat diukur secara tepat.

• Ikan yang sudah tertangkap dapat terlepas lagi..

Reserves Estimation and Uncertainty

Batasan

• Reserves diestimasi pada kondisi ketidakpastian.

• Definisi reserves dan ketidakpastian.

• Ketidakpastian secara teknis, ekonomis, dan politis.

• Cara mengurangi ketidakpastian.

Definisi Ketidakpastian : belum tentu terjadi, belum didefinisikan secara jelas, tanpa / kurang

kejelasan.

Types of Uncertainty

• Teknis, Ekonomis, Politis.

• Ketidakpastian Teknis : geophysical, geological, petrophysical, atau engineering risk.

• Ketidakpastian Ekonomis : risiko harga, kapital dan biaya operasi, pembagian hasil, dan pajak.

• Ketidakpastian Politis : country risk - stabilitas pemerintahan, status kepemilikan produksi minyak

dan (konsesi, PSC, etc...)

Reservoir Engineering

Metode Optimum untuk Produksi Minyak & Gas

• Secara alamiah (natural), dengan tenaga dari reservoir itu sendiri.

• Secara buatan (artificial lift), misalnya dengan pompa ataupun gas lift.

• Dengan penambahan energi dari luar, yaitu injeksi air atau gas, dengan menggunakan metode

“Penyerapan Tahap Lanjut” (Enhanced Oil Recovery), misalnya injeksi panas, kimiawi, C02, dsb.

Pengertian Metode Optimum

Pengertian optimum menyangkut masalah keekonomian suatu lapangan. Dimana harus

diperhitungkan biaya pemboran, jumlah dan letak sumur-sumur baik produksi maupun injeksi,

peralatan produksi, harga pasaran minyak dsb.

“Reservoir Engineering” dimulai dengan adanya penemuan suatu lapangan yang mengandung gas

dan/atau minyak. Dimana dari data logging sumur, contoh core/batuan serta fluida reservoirnya, dapat

ditentukan jumlah hidrokarbon yang terdapat dalam setiap acre-foot atau m3 (hidrokarbon) /

m3 batuan reservoir.

Kegiatan Reservoir Engineering

1. Batas Reservoir

Batas Reservoir adalah batas pemisah antara daerah hidrokarbon dan daerah non-hidrokarbon, dapat

berupa :

• Batas Geologi

• Batas perbedaan fluida hidrokarbon, seperti batas minyak air, batas gas-air, atau batas gas-minyak.

2. Klarifikasi Reservoir berdasarkan perangkap geologi

• Perangkap Struktur

• Perangkap Stratigrafi

• Perangkap Kombinasi

3. Tingkat / derajat Heterogenitas Reservoir

• Uniform dan non-uniform

• Homogen dan heterogen

• Isotropic dan un-isotropic

4. Klasifikasi Reservoir berdasarkan fluidanya

• Reservoir Minyak : black oil, volatile oil

• Reservoir Gas : dry gas dan wet gas

5. Klasifikasi Reservoir berdasarkan tekanan awal

• Undersaturated Reservoir

• Saturated Reservoir

6. Klasifikasi Reservoir berdasarkan mekanisme pendorong

• Solution gas drive

• Gas cap drive

• Water drive

• Combination drive

7. Rencana dan macam test yang akan dilakukan sesuai dengan jenis reservoirnya.

• Rencana pengembangan reservoir, pola pengurasan yang berhubungan dengan letak sumur-sumur

produksi dan injeksi, jumlah sumur, dsb.

• Rencana pengurasan reservoir dan patahan cara produksi

Primary production (natural depletion)

Secondary production (water atau gas injection)

Tertiary recovery (enhanced oil recovery)

Secara umum seorang “reservoir enginer” akan berhubungan dengan :

• Data dasar, data mengenai sifat fisika/kimia-kimia-fisika, batuan dan fluida reservoir.

• Aliran fluida dalam media berpori.

• Test sumur, meliputi : test tekanan, produktivitas, komunikasi antar reservoir dan/atau layer.

• Kelakuan reservoir, perawalan kelakuan reservoir di masa datang berdasarkan kelakuan di masa

lalu.

• Penentuan besarnya cadangan, baik awal maupun sisa.

• Peningkatan recovery.

• Analisis keekonomian.

Tahapan dalam mempelajari “Reservoir Engineering”

• Tahap I

Lebih dikenal sebagai tahap pengenalan dasar teknik reservoir, yang membahas teknik reservoir

secara umum, sifat statis dan dinamis batuan maupun fluida reservoir, pengolahan data batuan dan

fluida reservoir, dasar-dasar persamaan aliran fluida dalam media berpori.

• Tahap II

Dikenal sebagai tahap aplikasi dasar teknik reservoir, membahas mengenai pengertian cadangan

serta perhitungannya, kelakuan reservoir serta aplikasi persamaan aliran fluida dalam media berpori,

penahapan produksi reservoir.

• Tahap III

Dikenal sebagai aplikasi lanjut teknik reservoir, membahas mengenai analisis dan interpretasi

persamaan aliran fluida dalam media berpori seperti test sumur.

• Tahap IV

Dikenal sebagai tahap “Reservoir Simulation”

Dasar – Dasar Teknik Reservoir

Dasar-dasar teknik reservoir membahas mengenai sifat-sifat reservoir, permeabilitas, aliran fluida

seperti laju produksi pendesakan dan efisiensi pendorongan fluida, saturasi, tekanan kapiler yang

mencerminkan distribusi saturasi fluida dalam reservoir, kompresibilitas yang mencerminkan

pengaruh perubahan tekanan terhadap fluida maupun batuan.

Porositass

Porositas adalah suatu besaran yang menyataan perbandingan antara volume ruang kosong (pori-pori)

di dalam batuan terhadap volume total batuan (bulk volume). Porositas dinyatakan dalam fraksi

ataupun dalam persen (%).

φ = volume total batuan / volume pori-pori

φ absolut = volume total batuan / volume pori-pori

φ efektiff = volume pori-pori yang berhubungan / volume total batuan

Jenis porositas:

a. Porositas Primer

Merupakan porositas awal yang terbentuk pada saat terjadinya batuan tersebut atau pada saat

sedimen diendapkan.

b. Porositas Secunder

Merupakan prositas yang terbentuk akibat adanya suatu proses geologi setelah batuan sedimen

tersebut diendapkan. Dalam hal ini baik bentuk, ukuran, letak maupun hubungan antar pori sudah

tidak ada hubungannya dengan proses terbentuknya batuan asal. Proses geologi antara lain : proses

pelarutan, peretakan, penggabungan, rekristalisasi, dolomitisasi, sementasi dan kompaksi.

Faktor - faktor yang mempengaruhi Porositas :

• Bentuk dan ukuran butir

• Sorting

• Packing/susunan butir

• Sifat dan kadar sementasi

Permeabilitas

Permeabilitas didefinisikan sebagai suatu ukuran kemampuan batuan berpori untuk melalukan fluida

(memindahkan dari suatu tempat ke tempat lain).

Permeabilitas dinyatakan dalam Darcy atau mdarcy. 1 Darcy ialah ukuran kemampuan batuan untuk

melalukan fluida pada kecepatan 1 cm3/detik dengan viskositas 1 centipoise melalui penampang

pipa/pori 1 cm2 sepanjang 1 cm, pada perbedaan tekanan sebesar 1 atmosfir.

Permeabilitas absolut : adalah permeabilitas batuan dimana dalam pori-pori hanya berisi oleh 1

jenis fluida saja.

Permeabilitas efektif : adalah permeabilitas batuan untuk salah satu jenis fluida, dimana dalam

pori-pori berisi lebih dari 1 jenis fluida (multi fasa).

Permeabilitas relatif : adalah perbandingan permeabilitas efektif suatu fluida terhadap

permeabilitas absolut.

Kompresibilitas

Kompresibilitas adalah ukuran perubahan volume suatu benda akibat berubahnya tekanan yang

dialami benda tersebut.

Ada beberapa macam kompresibilitas :

• Kompresibilitas batuan

• Kompresibilitas pori-pori

• Kompresibilitas fluida (minyak, air, gas)

• Kompresibilitas sistim (total batuan, pori dan fluida)

Wettability

Wettability merupakan sifat kebasahan permukaan batuan. Batuan bersifat water-wet berarti batuan

tersebut lebih mudah dibasahi oleh air daripada minyak. Demikian juga sebaliknya batuan oil-

wet maksudnya batuan tersebut lebih mudah dibasahi oleh minyak daripada oleh air.

Saturasi

Saturasi adalah perbandingan volume fluida terhadap volume pori-pori batuan.

• Saturasi air

• Saturasi minyak

• Saturasi gas

Faktor Volume Formasi

Adalah perbandingan volume fluida di dalam reservoir terhadap volume fluida bila berada

dipermukaan (kondisi permukaan).

Jenis faktor volume formasi :

• Gas (Bg)

• Minyak (Bo)

• Air (Bw)

History of Reserves Definitions

• 1936 - 1964 : American Petroleum Institute (API)

• 1939 - present : DeGolyer and MacNaughton (D&M)

• 1964 - 1980 : Society of Petroleum Engineers (SPE)

• 1979 : U.S. Securities and Exchange Commission (SEC)

• 1981 - present : SPE Revised Definitions

• 1983 : World Petroleum Congress (WPC)

• 1997, 2000 : SPE & WPC

Reservoir (Cadangan)

Awal isi minyak atau Gas ( Initial oil in place/initial gas in place ).

Adalah jumah minyak atau gas dalam suatu reservoir yang dihitung secara volumetris berdasarkan

data geologi serta pemboran, atau material balance berdasarkan data sifat-fisik fluida dan batuan

reservoir produksi serta ulah/kelakukan reservoir, atau dapat juga dengan cara perhitungan simulasi

reservoir.

Cadangan

1. Cadangan Terbukti (Proven) :

Jumlah fluida hidrokarbon yang dapat diproduksikan yang jumlahnya dapat dibuktikan dengan derajat

kepastian yang tinggi.

• Hasil analisa kualitatif log yang dapat dipercaya

• Penelitian dan pengujian kandungan yang berhasil

• Dapat menghasilkan pada tingkat produksi yang komersial

2. Cadangan Potensial (Probable dan Possible) :

Cadangan ini berdasarkan pada peta geologi dan masih memerlukan penelitian dengan pemboran

lebih lanjut.

Faktor pengurasan / Recovery Factor (RF).

Adalah angka perbandingan antara jumlah maksimum hidrokarbon yang dapat diproduksikan dengan

awal isi hidrokarbon.

Laju pengurasan / withdrawal rate / off-take rate (otr)

Adalah angka yang menunjukkan perbandingan antara produksi selama satu tahun dengan cadangan

pada awal tahun bersangkutan.

Produksi Kumulatif (Cumulative Recovery)

Jumlah produksi yang telah dihasilkan pada suatu saat.

Sisa Cadangan (Remaining Reserves)..

Jumlah sisa cadangan setelah diproduksikan pada suatu saat.

Menghitung Awal Isi Hidrokarbon

a. Secara volumetris

b. Secara Material Balance :

Jumlah massa yang masuk sama dengan yang keluar ditambah jumlah yang tertinggal di dalam

sistem.

Perhitungan Cadangan Minyak Metode Volumetris

c. Secara “Production Decline Curves”

Memperkirakan besarnya cadangan dengan membuat suatu extrapolasi hasil produksi terhadap

waktu. Penurunan produksi dapat terjadi karena :

• Penurunan efesiensi peralatan produksi.

• Kerusakan formasi ataupun daerah disekitar lubang bor, sehingga mengurangi kemampuan

mengalirnya fluida.

• Penurunan tekanan reservoir, gas-oil ratio, kenaikan kadar air.

d. Secara Simulasi Reservoir

Dalam hal ini semua data reservoir dengan segala macam aspeknya, dinyatakan dalam bentuk angka-

angka, dijabarkan dalam suatu model matematis. Untuk penyelesaiannya hanya dapat dilaksanakan

oleh komputer.

Type of Reserves Estimates

• Deterministic Based Reserves Estimates – setiap parameter menggunakan asumsi yang terbaik.

• Probabilistic Based Reserves Estimates – kuantifikasi uncertainty.

Reliability of Reserves Estimates

• Kuantitas dan kualitas Data

• Kompetensi dan Integritas Reserves Estimator

Deterministic Based Reserves Estimates

• Single Best Estimate of Each Parameter

Assessment (penilaian) setiap parameter terbaik secara subyektif ataupun implisit.

• Dapat diterima oleh setiap orang.

• Volumetric: Single Wells Data atau Isopach Mapping.

• Berdasar performance : Decline Curves, Material Balance, atau Simulation.

Probabilistic Based Reserves Estimates

• Distribusi Probalistik dibuat untuk setiap parameter, sampling secara iteratif digunakan dalam

kombinasiReserves Estimate.

• Tidak umum digunakan, tetapi tidak diabaikan dalam Reserves Definition.

• Biasanya digunakan dalam kasus data yang belum jelas (misalnya eksplorasi)

• Monte Carlo Analysis

• Geostatistical Evaluation

membuat model heterogenitas 3-Dimensi. (3-D)

Proved Reserves Guidelines

• Known Reservoir

• Existing Economic and Operating Conditions

• Actual Production or Conclusive Formation Test

• Improved Recovery under Certain Conditions

• How to Incorporate New Technology

Known Reservoirs

• Penetrated by a Wellbore and Confirmed as Hydrocarbon - Bearing

• Downdip Limits - Contacts or Low Known Hydrocarbons - example

• Immediately Adjoining Undrilled Analogous Areas

• Examples - fault limitations and distance between wells.

Areal Extent

• Areal Extent of the Reservoir Exhibits the Greatest Variability in Reserves Equation

• Based on Geophysical, Geological, Well, and Performance Analyses

• Multi-Well Evaluation - Conventional Geological Mapping

• Single Well Evaluation - 640 acres for Gas Well and 40 acres for Oil Well, if reservoir characteristics

warrant

Existing Economic and Operating Conditions

• Prices and Cost as of the Date of the Reserves Estimate

• Price Change Only as Allowed by Contractual Agreement

• no escalations based on future condition

Type of Proved Reserves

•Proved Developed

• Producing

• Nonproducing

• Proved Undeveloped

• Reserves Recoverable with Existing Equipment and Operating Methods

• Well Producing from Present Completion Intervals

• Developed Nonproducing Reserves behind Casing which Require only Moderate Cost to Recomplete

• Reserves Recoverable from Additional Wells Yet to be Drilled

• Major Workover of Existing Wells (deepening, fracturing, etc...)

• Installation of Major Cost Facilities (e.g., compression, enhanced recovery)

Why Are Proved Reserves Important

• Generally Only Reserves Category Reportable to Regulatory Agencies

• Generally Only Reserves Category Used Lenders for Petroleum Based Loans

Probable Reserves Guidelines

• Reserves Anticipated to be Proved from Step-out Wells Yet to be Drilled

• Reserves Wich Appear to be Productive Based on Log Data but Lack Definitive Test or Analogy

• Reserves Separated from Proved Reserves by Faulting and are Structurally Hingher

• Incremental Reserves Attributed to more Optimistic Interpretation of Performance Trends than

Proved Reserves

• Reserves Suggested by Geological Extrapolation Beyond Proved or Probable Areas

• Reserves Separated from Proved Reserves by Faulting and are Structurally Lower

• Reserves in Formations that Appear Hydrocarbon Productive Based on Log Analysis but May not

Produce at Commercial Rates

Probable & Possible Reserves

• Probable :

• technique tested in other reservoirs, but not the target reservoir

• no agreement on unitization plan among owners

• Possible :

• technical uncertainty regarding, for example, fluid injectability or clay compatibility with injectant

fluids

• regulatory hurdles remaining

Probable and Possible Reserves Guidelines Improved Recoveryy

• Reserves Suggested by Geological Extrapolation Beyond Proved or Probable Areas

• Reserves Separated from Proved Reserves by Faulting and are Structurally Lower

• Reserves in Formations that Appear Hydrocarbon Productive Based on Log Analysis but May not

Produce at Commercial Rates

Uji Kemampuan Sumur

Maximum Flow Efficiency

• Kemampuan produksi pada berbagai jepitan

• Pengambilan contoh minyak untuk analisis

• Pengukuran tekanan dasar dan tekanan kepala sumur, baik dalam keadaan mengalir maupun sumur

ditutup.

Uji Draw Down Sumurr

Pengujian dengan cara mengukur tekanan dasar sumur pada suatu selang waktu tertentu, dengan

cara membuka sumur supaya berproduksi.

Uji Bentuk Tekanan (Pressure Buildup Test)

Pengujian dengan cara mengukur tekanan dasar sumur pada suatu selang waktu tertentu, dengan

cara menutup sumur sehingga tidak berproduksi.

Uji Batas Reservoir (Reservoir Limit Test)

Pengujian dengan cara mengukur tekanan dasar sumur dengan cara memproduksikan dalam waktu

yang agak lama (misalnya satu bulan) pada suatu kecepatan produksi yang konstan, sehingga

diperkirakan sudah dapat menjangkau batas reservoir.

Uji Hubungan dan Antar Sumur (Interference Test)

Pengujian dengan cara mengukur tekanan dasar sumur yang sedang berproduksi pada suatu selang

waktu tertentu, dimana sumur lain juga diproduksikan untuk melihat adanya pengaruh antar sumur-

sumur tersebut.

Penentuan Tahap Produksi

a. Produksi Tahap Awal (primer)

• Secara alamiah, yaitu produksi yang terjadi karena tenaga reservoir tersebut mampu untuk

mengangkat fluida ke permukaan.

• Pengangkatan buatan, masih menggunakan tenaga reservoir tersebut ditambah dengan tenaga dari

luar (misalnya pompa angguk, pompa reda) atau dengan mengurangi berat cairan di dalam kolom

sumur (misalnya dengan gas lift).

b. Produksi Tahap Kedua (Sekunder)

• Menjaga kestabilan dan/atau menambah tenaga reservoir secara langsung yaitu dengan

menginjeksikan air atau gas pada suatu sumur, untuk kemudian memproduksikannya dari sumur

lainnya.

c. Produksi Tahap Lanjut (Enhanced Oil Recovery)

• Injeksi panas : huff puff, steam (uap), in situ combustion

• Injeksi bahan : kimia, surfactant, polimer

• Injeksi terlarut (miscible): gas C02

• Lainnya

Simulasi Reservoirr

Simulasi reservoir merupakan salah satu cara yang digunakan untuk :

• Memperkirakan isi minyak gas awal dalam reservoir.

• Indentifikasi besar dan pengaruh aquifer (cadangan air).

• Indentifikasi pengaruh patahan dalam reservoir.

• Memperkirakan distribusi fluida.

• Identifikasi adanya hubungan antar layer secara vertikal.

• Peramalan produksi untuk masa yang akan datang.

• Peramalan produksi dengan memasukkan alternatif pengembangan :

▪ Jumlah penambahan sumur produksi

▪ Jenis/cara menambah produksi

▪ Jumlah penambahan sumur injeksi

▪ Sistim/bentuk/luas pattern

• Membuat beberapa kasus untuk optimalisasi produksi minyak

Simulasi merupakan suatu bentuk/model reservoir yang dijabarkan secara matematis. Dimana model

tersebut dibuat dan dianggap seperti keadaan sebenarnya, sesuai dengan parameter-parameter

reservoir yang ada, atau asumsi-asumsi yang dapat dipercaya.

Peralatan Simulasi

• Perangkat keras (komputer dan peripheralnya)

• Perangkat lunak (simulator)

• Reservoir sebagai model

Langkah-Langkah Pelaksanaan Simulasi

• Persiapan data

• Inisialisasi

• Penyelarasan

• Peramalan

• Keekonomian

Jenis Simulator

• 1 Phase (gas reservoir)

• Black Oil Model

• Compositional Model

• Miscible Model

Titik Berat Kegiatan Eksplotasi Produksi

• Minimalkan kasus under/over estimate

• Pengurasan hidrokarbon efektif dan efisien

• Potensi alir dan mekanisme reservoir sedini mungkin

• Kerusakan formasi terantisipasi dan minimal

• Strategi pengembangan yang tajam dan akurat terlebih bila IOR dan EOR

Siklus Aktivitas Upstream

• Penaksiran dan Evaluasi Cekungan

• Penjabaran Prospect

• Appraisal

• Rencana Pengembangan

• Strategi Reservoir Manajemen

DARI   MANA DATANGNYA MINYAK BUMI?

Dari Mana Datangnya Minyak Bumi?

Komponen-Rig

pengertian-perforating

All Pages

Share

Halaman 1 dari 3

Bagaimana terjadinya minyak dan gas bumi ? 

Ada tiga faktor utama dalam pembentukan minyak dan/atau gas bumi, yaitu : Pertama, ada “bebatuan asal” (source

rock) yang secara geologis memungkinkan terjadinya pembentukan minyak dan gas bumi. 

Kedua, adanya perpindahan (migrasi) hidrokarbon dari bebatuan asal menuju ke “bebatuan reservoir” (reservoir

rock), umumnya sandstone atau limestone yang berpori-pori (porous) dan ukurannya cukup untuk menampung

hidrokarbon tersebut.

Ketiga, adanya jebakan (entrapment) geologis. Struktur geologis kulit bumi yang tidak teratur bentuknya, akibat

pergerakan dari bumi sendiri (misalnya gempa bumi dan erupsi gunung api) dan erosi oleh air dan angin secara terus

menerus, dapat menciptakan suatu “ruangan” bawah tanah yang menjadi jebakan hidrokarbon. Kalau jebakan ini

dilingkupi oleh lapisan yang impermeable, maka hidrokarbon tadi akan diam di tempat dan tidak bisa bergerak

kemana-mana lagi.

Temperatur bawah tanah, yang semakin dalam semakin tinggi, merupakan faktor penting lainnya dalam

pembentukan hidrokarbon. Hidrokarbon jarang terbentuk pada temperatur kurang dari 65 oC dan umumnya terurai

pada suhu di atas 260 oC. Hidrokarbon kebanyakan ditemukan pada suhu moderat, dari 107 ke 177  oC. 

Apa saja komponen-komponen pembentuk minyak bumi ?

Minyak bumi merupakan campuran rumit dari ratusan rantai hidrokarbon, yang umumnya tersusun atas 85% karbon

(C) dan 15% hidrogen (H). Selain itu, juga terdapat bahan organik dalam jumlah kecil dan mengandung oksigen (O),

sulfur (S) atau nitrogen (N). Apakah ada perbedaan dari jenis-jenis minyak bumi ?. Ya, ada 4 macam yang

digolongkan menurut umur dan letak kedalamannya, yaitu: young-shallow, old-shallow, young-deep dan old-deep.

Minyakbumi young-shallow biasanya bersifat masam (sour), mengandung banyak bahan aromatik, sangat kental dan

kandungan sulfurnya tinggi. Minyak old-shallow biasanya kurang kental, titik didih yang lebih rendah, dan rantai

paraffin yang lebih pendek. Old-deep membutuhkan waktu yang paling lama untuk pemrosesan, titik didihnya paling

rendah dan juga viskositasnya paling encer.  Sulfur yang terkandung dapat teruraikan menjadi H2S yang dapat

lepas, sehingga old-deep adalah minyak mentah yang dikatakan paling “sweet”. Minyak semacam inilah yang paling

diinginkan karena dapat menghasilkan bensin (gasoline) yang paling banyak.

Berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk membentuk minyak bumi ? 

Sekitar 30-juta tahun di pertengahan jaman Cretaceous, pada akhir jaman dinosaurus, lebih dari 50% dari cadangan

minyak dunia yang sudah diketahui terbentuk. Cadangan lainnya bahkan diperkirakan lebih tua lagi. Dari sebuah fosil

yang diketemukan bersamaan dengan minyak bumi dari jaman Cambrian, diperkirakan umurnya sekitar 544 sampai

505-juta tahun yang lalu.

Para  geologis  umumnya  sependapat  bahwa  minyak  bumi  terbentuk  selama  jutaan  tahun  dari organisme,

tumbuhan dan hewan, berukuran sangat kecil yang hidup di lautan purba. Begitu organisme laut ini mati, badannya

terkubur di dasar lautan lalu tertimbun pasir dan lumpur, membentuk lapisan yang kaya zat organik yang akhirnya

akan menjadi batuan endapan (sedimentary rock). Proses ini berulang terus, satu lapisan menutup lapisan

sebelumnya. Lalu selama jutaan tahun berikutnya, lautan di bumi ada yang menyusut atau berpindah tempat.

Deposit  yang  membentuk  batuan  endapan  umumnya  tidak  cukup  mengandung  oksigen  untuk

mendekomposisi material organik tadi secara komplit. Bakteri mengurai zat ini, molekul demi molekul, menjadi

material yang kaya hidrogen dan karbon. Tekanan dan temperatur yang semakin tinggi dari lapisan  bebatuan  di 

atasnya  kemudian  mendistilasi  sisa-sisa  bahan  organik,  lalu  pelan-pelan mengubahnya menjadi minyak bumi

dan gas alam. Bebatuan yang mengandung minyak bumi tertua diketahui berumur lebih dari 600-juta tahun. Yang

paling muda berumur sekitar 1-juta tahun. Secara umum bebatuan dimana diketemukan minyak berumur antara 10-

juta dan 270-juta tahun. 

Bagaimana caranya menemukan minyak bumi ? 

Ada berbagai macam cara : observasi geologi, survei gravitasi, survei magnetik, survei seismik, membor sumur uji,

atau dengan educated guess dan faktor keberuntungan.

Survei gravitasi : metode ini mengukur variasi medan gravitasi bumi yang disebabkan perbedaan densitas material

di struktur geologi kulit bumi.

Survei magnetik : metode ini mengukur variasi medan magnetik bumi yang disebabkan perbedaan properti

magnetik dari bebatuan di bawah permukaan. 

Kedua survei ini biasanya dilakukan di wilayah yang luas seperti misalnya suatu cekungan (basin). Dari hasil

pemetaan ini, baru metode seismik umumnya dilakukan.

Survei seismik menggunakan gelombang kejut (shock-wave) buatan yang diarahkan untuk melalui bebatuan

menuju target reservoir dan daerah sekitarnya. Oleh berbagai lapisan material di bawah tanah, gelombang kejut ini

akan dipantulkan ke permukaan dan ditangkap oleh alat receivers sebagai pulsa tekanan (oleh hydrophone di daerah

perairan) atau sebagai percepatan (oleh geophone di darat). Sinyal pantulan ini lalu diproses secara digital menjadi

sebuah peta akustik bawah permukaan untuk kemudian dapat diinterpretasikan. 

Aplikasi metode seismik :

1. Tahap eksplorasi : untuk menentukan struktur dan stratigrafi endapan dimana sumur nanti akan digali.

2. Tahap penilaian dan pengembangan : untuk mengestimasi volume cadangan hidrokarbon dan untuk menyusun

rencana pengembangan yang paling baik.

3. Pada fase produksi : untuk memonitor kondisi reservoir, seperti menganalisis kontak antar fluida reservoir (gas-

minyak-air), distribusi fluida dan perubahan tekanan reservoir.

Setelah kita yakin telah menemukan minyak, apa selanjutnya ? 

Setelah mengevaluasi reservoir, selanjutnya tahap mengembangkan reservoir. Yang pertama dilakukan adalah

membangun sumur (well-construction) meliputi pemboran (drilling), memasang tubular sumur (casing) dan

penyemenan (cementing). Lalu proses completion untuk membuat sumur siap digunakan.

Proses ini meliputi perforasi yaitu pelubangan dinding sumur; pemasangan seluruh pipa-pipa dan katup produksi

beserta asesorinya untuk mengalirkan minyak dan gas ke permukaan; pemasangan kepala sumur (wellhead atau

chrismast tree) di permukaan; pemasangan berbagai peralatan keselamatan, 

pemasangan pompa kalau diperlukan, dsb. Jika dibutuhkan, metode stimulasi juga dilakukan dalam fase ini.

Selanjutnya well-evaluation untuk mengevaluasi kondisi sumur dan formasi di dalam sumur. Teknik yang paling

umum dinamakan logging yang dapat dilakukan pada saat sumur masih dibor ataupun sumurnya sudah jadi. 

Ada berapa macam jenis sumur ? 

Di dunia perminyakan umumnya dikenal tiga macam jenis sumur : 

Pertama, sumur eksplorasi (sering disebut juga wildcat) yaitu sumur yang dibor untuk menentukan apakah terdapat

minyak atau gas di suatu tempat yang sama sekali baru. 

Jika sumur eksplorasi menemukan minyak atau gas, maka beberapa sumur konfirmasi (confirmation well) akan dibor

di beberapa tempat yang berbeda di sekitarnya untuk memastikan apakah kandungan hidrokarbonnya cukup untuk

dikembangkan. Ketiga, sumur pengembangan (development well) adalah sumur yang dibor di suatu lapangan

minyak  yang telah eksis. Tujuannya untuk mengambil hidrokarbon semaksimal mungkin dari lapangan tersebut. 

Istilah persumuran lainnya :

Sumur produksi : sumur yang menghasilkan hidrokarbon, baik minyak, gas ataupun keduanya. Aliran fluida dari

bawah ke atas.

Sumur injeksi : sumur untuk menginjeksikan fluida tertentu ke dalam formasi (lihat Enhanced Oil Recovery di bagian

akhir). Aliran fluida dari atas ke bawah.

Sumur vertikal : sumur yang bentuknya lurus dan vertikal.

Sumur berarah (deviated well, directional well) : sumur yang bentuk geometrinya tidak lurus  vertikal, bisa berbentuk

huruf S, J atau L.

Sumur horisontal : sumur dimana ada bagiannya yang berbentuk horisontal. Merupakan bagian dari sumur berarah.

Apakah rig ? Apa saja jenis-jenisnya ? 

Rig adalah serangkaian peralatan khusus yang digunakan untuk membor sumur atau mengakses sumur. Ciri utama

rig adalah adanya menara yang terbuat dari baja yang digunakan untuk menaikturunkan pipa-pipa tubular sumur.

Umumnya, rig dikategorikan menjadi dua macam menurut tempat beroperasinya :

1. Rig darat (land-rig) : beroperasi di darat.

2. Rig laut (offshore-rig) : beroperasi di atas permukaan air (laut, sungai, rawa-rawa, danau atau delta sungai).

Ada bermacam-macam offshore-rig yang digolongkan berdasarkan kedalaman air :

1. Swamp barge : kedalaman air maksimal 7m saja. Sangat umum dipakai di daerah rawa-rawa atau delta sungai.

2. Tender barge : mirip swamp barge tetapi di pakai di perairan yang lebih dalam.

3. Jackup rig : platform yang dapat mengapung dan mempunyai tiga atau empat “kaki” yang dapat dinaik-turunkan.

Untuk dapat dioperasikan, semua kakinya harus diturunkan sampai menginjak dasar laut.Terus badan rig akan

diangkat sampai di atas permukaan air sehingga bentuknya menjadi semacam platform tetap. Untuk berpindah dari

satu tempat ke tempat lain, semua kakinya haruslah dinaikan terlebih dahulu sehingga badan rig mengapung di atas

permukaan air. Lalu rig ini ditarik menggunakan beberapa kapal tarik ke lokasi yang dituju. Kedalaman operasi rig

jackup adalah dari 5m sampai 200m.

4. Drilling jacket     : platform struktur baja, umumnya berukuran kecil dan cocok dipakai di laut tenang dan dangkal.

Sering dikombinasikan dengan rig jackup atau tender barge.

5. Semi-submersible rig : sering hanya disebut “semis” merupakan rig jenis mengapung. Rig ini “diikat” ke dasar laut

menggunakan tali mooring dan jangkar agar posisinya tetap di permukaan. Dengan menggunakan thruster, yaitu

semacam baling-baling di sekelilingnya, rig semis mampu mengatur posisinya secara dinamis. Rig semis sering

digunakan jika lautnya terlalu dalam untuk rig jackup. Karena karakternya yang sangat stabil, rig ini juga popular

dipakai di daerah laut berombak besar dan bercuaca buruk.

6. Drill ship : prinsipnya menaruh rig di atas sebuah kapal laut. Sangat cocok dipakai di daerah laut dalam. Posisi kapal

dikontrol oleh sistem thruster berpengendali komputer. Dapat bergerak sendiri dan daya muatnya yang paling banyak

membuatnya sering dipakai di daerah terpencil atau jauh dari darat.

Dari fungsinya, rig dapat digolongkan menjadi dua macam :

1. Drilling rig    : rig yang dipakai untuk membor sumur, baik sumur baru, cabang sumur baru maupun memperdalam

sumur lama.

2. Workover rig : fungsinya untuk melakukan sesuatu terhadap sumur yang telah ada, misalnya untuk perawatan,

perbaikan, penutupan, dsb.

Sebelumnya 

Sesudahnya >>

Apa saja komponen rig ? 

Komponen rig dapat digolongkan menjadi lima bagian besar :

1. Hoisting system: fungsi utamanya menurunkan dan menaikkan tubular (pipa pemboran, peralatan completion atau

pipa produksi) masuk-keluar lubang sumur. Menara rig (mast atau derrick) termasuk dalam sistem ini.

2. Rotary  system:  berfungsi  untuk  memutarkan  pipa-pipa  tersebut  di  dalam  sumur. Pada pemboran 

konvensional,  pipa  pemboran    (drill  strings)  memutar  mata-bor(drill bit)  untuk menggali sumur.

3. Circulation system : untuk mensirkulasikan fluida pemboran keluar masuk sumur dan menjaga agar properti lumpur

seperti yang diinginkan. Sistem ini meliputi (1) pompa tekanan tinggi untuk memompakan   lumpur   keluar   masuk-

sumur   dan   pompa   tekanan   rendah   untuk mensirkulasikannya di permukaan, (2) peralatan untuk

mengkondisikan lumpur: shale shaker berfungsi untuk memisahkan solid hasil pemboran (cutting)  dari lumpur;

desander  untuk memisahkan pasir; degasser untuk mengeluarkan gas, desilter untuk memisahkan partikel solid

berukuran kecil, dsb.

4. Blowout  prevention  system:  peralatan  untuk  mencegah  blowout (meledaknya  sumur  di permukaan akibat

tekanan tinggi dari dalam sumur). Yang utama adalah BOP (Blow Out preventer) yang tersusun atas berbagai katup

(valve) dan dipasang di kepala sumur (wellhead).

5. Power system : yaitu sumber tenaga untuk menggerakan semua sistem di atas dan juga untuk suplai listrik. Sebagai

sumber tenaga, biasanya digunakan mesin diesel berkapasitas besar.

Mengapa digunakan lumpur untuk pemboran ? 

Lumpur umumnya campuran dari tanah liat (clay), biasanya bentonite, dan air yang digunakan untuk membawa

cutting ke atas permukaan. Lumpur berfungsi sebagai lubrikasi dan medium pendingin untuk pipa pemboran dan

mata bor. Lumpur merupakan komponen penting dalam pengendalian sumur (wellcontrol), karena tekanan

hidrostatisnya dipakai untuk mencegah fluida formasi masuk ke dalam sumur. Lumpur juga digunakan untuk

membentuk lapisan solid sepanjang dinding sumur (filter-cake) yang berguna untuk mengontrol fluida yang hilang ke

dalam formasi (fluid-loss). 

Bagaimana pengerjaan pemboran sumur dilakukan ? 

Pemboran sumur dilakukan dengan mengkombinasikan putaran dan tekanan pada mata bor. Pada pemboran

konvensional, seluruh pipa bor diputar dari atas permukaan oleh alat yang disebut turntable. Turntable ini diputar

oleh mesin diesel, baik secara elektrik ataupun transmisi mekanikal. Dengan berputar, roda gerigi di mata bor akan

menggali bebatuan. Daya dorong mata bor diperoleh dari berat pipa bor. Semakin dalam sumur dibor, semakin

banyak pipa bor yang dipakai dan disambung satu persatu. Selama pemboran lumpur dipompakan dari pompa

lumpur masuk melalui dalam pipa bor ke 

bawah menuju mata bor. Nosel di mata bor akan menginjeksikan lumpur tadi keluar dengan kecepatan tinggi yang

akan membantu menggali bebatuan. Kemudian lumpur naik kembali ke permukaan lewat annulus, yaitu celah antara

lubang sumur dan pipa bor, membawa cutting hasil pemboran.

Mengapa pengerjaan logging dilakukan ? 

Logging adalah teknik untuk mengambil data-data dari formasi dan lubang sumur dengan menggunakan instrumen

khusus. Pekerjaan yang dapat dilakukan meliputi pengukuran data-data properti elektrikal (resistivitas dan

konduktivitas pada berbagai frekuensi), data nuklir secara aktif dan pasif, ukuran lubang sumur, pengambilan sampel

fluida formasi, pengukuran tekanan formasi, pengambilan material formasi (coring) dari dinding sumur, dsb. 

Logging tool (peralatan utama logging, berbentuk pipa pejal berisi alat pengirim dan sensor penerima sinyal)

diturunkan ke dalam sumur melalui tali baja berisi kabel listrik ke kedalaman yang diinginkan. Biasanya pengukuran

dilakukan pada saat logging tool ini ditarik ke atas. Logging tool akan mengirim sesuatu “sinyal” (gelombang suara,

arus listrik, tegangan listrik, medan magnet, partikel nuklir, dsb.) ke dalam formasi lewat dinding sumur. Sinyal

tersebut akan dipantulkan oleh berbagai macam material di dalam formasi dan juga material dinding sumur. Pantulan

sinyal kemudian ditangkap oleh sensor penerima di dalam logging tool lalu dikonversi menjadi data digital dan

ditransmisikan lewat kabel logging ke unit di permukaan. Sinyal digital tersebut lalu diolah oleh seperangkat komputer

menjadi berbagai macam grafik dan tabulasi data yang diprint pada continuos paper yang dinamakan log. 

Kemudian log tersebut akan diintepretasikan dan dievaluasi oleh geologis dan ahli geofisika. Hasilnya sangat penting

untuk pengambilan keputusan baik pada saat pemboran ataupun untuk tahap produksi nanti. 

Logging-While-Drilling (LWD) adalah pengerjaan logging yang dilakukan bersamaan pada saat membor. Alatnya

dipasang di dekat mata bor. Data dikirimkan melalui pulsa tekanan lewat lumpur pemboran ke sensor di permukaan.

Setelah diolah lewat serangkaian komputer, hasilnya juga berupa grafik log di atas kertas. LWD berguna untuk

memberi informasi formasi (resistivitas, porositas, sonic dan gammaray) sedini mungkin pada saat pemboran.  

Mud logging adalah pekerjaan mengumpulkan, menganalisis dan merekam semua informasi dari partikel solid, cairan

dan gas yang terbawa ke permukaan oleh lumpur pada saat pemboran. Tujuan utamanya adalah untuk mengetahui

berbagai parameter pemboran dan formasi sumur yang sedang dibor.

Mengapa sumur harus disemen ? 

Penyemenan sumur digolongkan menjadi dua bagian : 

Pertama, primary cementing, yaitu penyemenan pada saat sumur sedang dibuat. Sebelum penyemenan ini

dilakukan, casing dipasang dulu sepanjang lubang sumur. Campuran semen (semen + air + aditif) dipompakan ke

dalam annulus (ruang/celah antara dua tubular yang berbeda ukuran, bisa casing 

dengan lubang sumur, bisa casing dengan casing). Fungsi utamanya untuk pengisolasian berbagai macam lapisan

formasi sepanjang sumur agar tidak saling berkomunikasi. Fungsi lainnya menahan beban aksial casing dengan

casing berikutnya, menyokong casing dan menyokong lubang sumur (borehole).

Kedua, remedial cementing, yaitu penyemenan pada saat sumurnya sudah jadi. Tujuannya bermacammacam, bisa

untuk mereparasi primary cementing yang kurang sempurna, bisa untuk menutup berbagai macam lubang di dinding

sumur yang tidak dikehendaki (misalnya lubang perforasi yang akan disumbat, kebocoran di casing, dsb.), dapat juga

untuk menyumbat lubang sumur seluruhnya. Semen yang digunakan adalah semen jenis Portland biasa. Dengan

mencampurkannya dengan air, jadilah bubur semen (cement slurry). Ditambah dengan berbagai macam aditif,

properti semen dapat divariasikan dan dikontrol sesuai yang dikehendaki. 

Semen, air dan bahan aditif dicampur di permukaan dengan memakai peralatan khusus. Sesudah menjadi bubur

semen, lalu dipompakan ke dalam sumur melewati casing. Kemudian bubur semen ini didorong dengan cara

memompakan fluida lainnya, seringnya lumpur atau air, terus sampai ke dasar sumur, keluar dari ujung casing

masuk lewat annulus untuk naik kembali ke permukaan. Diharapkan seluruh atau sebagian dari annulus ini akan

terisi oleh bubur semen. Setelah beberapa waktu dan semen sudah mengeras, pemboran bagian sumur yang lebih

dalam dapat dilanjutkan.

Untuk apa directional drilling dilakukan ? 

Secara konvensional sumur dibor berbentuk lurus mendekati arah vertikal. Directional drilling (pemboran berarah)

adalah pemboran sumur dimana lubang sumur tidak lurus vertikal, melainkan terarah untuk mencapai target yang

diinginkan.

Tujuannya dapat bermacam-macam :

1. Sidetracking : jika ada rintangan di depan lubang sumur yang akan dibor, maka lubang sumu dapat dielakkan atau

dibelokan untuk menghindari rintangan tersebut.

2. Jikalau reservoir yang diinginkan terletak tepat di bawah suatu daerah yang tidak mungkin dilakukan pemboran,

misalnya kota, pemukiman penduduk, suaka alam atau suatu tempat yang lingkungannya sangat sensitif. Sumur

dapat mulai digali dari tempat lain dan diarahkan menuju reservoir yang bersangkutan.

3. Untuk menghindari salt-dome (formasi garam yang secara kontinyu terus bergerak) yang dapat merusak  lubang 

sumur.  Sering  hidrokarbon  ditemui  dibawah  atau  di  sekitar  salt-dome. Pemboran berarah dilakukan untuk dapat

mencapai reservoir tersebut dan menghindari salt-dome.

4. Untuk menghindari fault (patahan geologis).

5. Untuk membuat cabang beberapa sumur dari satu lubung sumur saja di permukaan.

6. Untuk mengakses reservoir yang terletak di bawah laut tetapi rignya terletak didarat sehingga dapat lebih murah.

7. Umumnya di offshore, beberapa sumur dapat dibor dari satu platform yang sama sehingga lebih mudah, cepat dan

lebih murah.

8. Untuk relief well ke sumur yang sedang tak terkontrol (blow-out).

9. Untuk membuat sumur horizontal dengan tujuan menaikkan produksi hidrokarbon.

10. Extended reach : sumur yg mempunyai bagian horizontal yang panjangnya lebih dari 5000m.

11. Sumur multilateral : satu lubang sumur di permukaan tetapi mempunyai beberapa cabang secara lateral di bawah,

untuk dapat mengakses beberapa formasi hidrokarbon yang terpisah.

Pemboran berarah dapat dikerjakan dengan peralatan membor konvensional, dimana pipa bor diputar dari

permukaan untuk memutar mata bor di bawah. Kelemahannya, sudut yang dapat dibentuk sangat terbatas.

Pemboran berarah sekarang lebih umum dilakukan dengan memakai motor berpenggerak lumpur (mud motor) yang

akan memutar mata bor dan dipasang di ujung pipa pemboran. Seluruh pipa pemboran dari permukaan tidak perlu

diputar, pipa pemboran lebih dapat “dilengkungkan” sehingga lubang sumur dapat lebih fleksibel untuk diarahkan.

<< Sebelumnya  

Sesudahnya >> Apakah perforating ? 

Perforasi (perforating) adalah proses pelubangan dinding sumur (casing dan lapisan semen) sehingga sumur dapat

berkomunikasi dengan formasi. Minyak atau gas bumi dapat mengalir ke dalam sumur melalui lubang perforasi ini.  

Perforating  gun  yang  berisi  beberapa  shaped-charges  diturunkan  ke  dalam  sumur  sampai  ke kedalaman

formasi yang dituju. Shaped-charges ini kemudian diledakan dan menghasilkan   semacam semburan jet campuran

fluida cair dan gas dari bahan metal bertekanan tinggi (jutaan psi) dan kecepatan tinggi (7000 m/s) yang mampu

menembus casing baja dan lapisan semen. Semua proses ini terjadi dalam waktu yang sangat singkat (17μs).  

Perforasi dapat dilakukan secara elektrikal dengan menggunakan peralatan logging atau juga secara mekanikal

lewat tubing (TCP-Tubing Conveyed Perforations). 

Apa artinya Well Testing ? 

Well testing adalah metode untuk mendapatkan berbagai properti dari reservoir secara dinamis dan hasilnya lebih

akurat dalam jangka panjang. 

Tujuannya:

Untuk memastikan apakah sumur akan mengalir dan berproduksi.

Untuk mengetahui berapa banyak kandungan hidrokarbon di dalam reservoir dan kualitasnya.

Untuk memperkirakan berapa lama reservoirnya akan berproduksi dan berapa lama akan menghasilkan keuntungan

secara ekonomi.

Teknik ini dilakukan dengan mengkondisikan reservoir ke keadaan dinamis dengan cara memberi gangguan

sehingga tekanan reservoirnya akan berubah. Jika reservoirnya sudah/sedang berproduksi, tes dilakukan dengan

cara menutup sumur untuk mematikan aliran fluidanya. Teknik ini disebut buildup test. Jika reservoirnya sudah lama

idle, maka sumur dialirkan kembali. Teknik ini disebut drawdown test. 

Apakah tujuan stimulasi ? 

Stimulasi (stimulation) adalah proses mekanikal dan/atau chemical yang ditujukan untuk menaikan laju produksi dari

suatu sumur. Metode stimulasi dapat dikategorikan tiga macam yang semuanya memakai fluida khusus yang

dipompakan ke dalam sumur. 

Pertama, wellbore cleanup. Fluida treatment dipompakan hanya ke dalam sumur, tidak sampai ke formasi. Tujuan

utamanya untuk membersihkan lubang sumur dari berbagai macam kotoran, misalnya deposit asphaltene, paraffin,

penyumbatan pasir, dsb. Fluida yang digunakan umumnya campuran asam (acid) karena sifatnya yang korosif.  

Yang kedua adalah yang disebut stimulasi matriks. Fluida diinjeksikan ke dalam formasi hidrokarbon tanpa

memecahkannya. Fluida yang dipakai juga umumnya campuran asam. Fluida ini akan “memakan” kotoran di sekitar

lubang sumur dan membersihkannya sehingga fluida hidrokarbon akan mudah mengalir masuk ke dalam lubang

sumur. 

Teknik ketiga dinamakan fracturing; fluida diinjeksikan ke dalam formasi dengan laju dan tekanan tertentu sehingga

formasi akan pecah atau merekah. Pada propped fracturing, material proppant (mirip pasir) digunakan untuk

menahan rekahan formasi agar tetap terbuka. Sementara pada acid fracturing, fluida campuran asam digunakan

untuk melarutkan material formasi di sekitar rekahan sehingga rekahan tersebut menganga terbuka. Rekahan ini

akan menjadi semacam jalan tol berkonduktivitas tinggi dimana fluida hidrokarbon dapat mengalir dengan lebih

optimum masuk ke dalam sumur.

Apakah yang dimaksud dengan artificial lift ? 

Artificial lift adalah metode untuk mengangkat hidrokarbon, umumnya minyak bumi, dari dalam sumur ke atas

permukaan. Ini biasanya dikarenakan tekanan reservoirnya tidak cukup tinggi untuk mendorong minyak sampai ke

atas ataupun tidak ekonomis jika mengalir secara alamiah. 

Artificial lift umumnya terdiri dari lima macam yang digolongkan menurut jenis peralatannya. 

Pertama  adalah  yang  disebut  subsurface  electrical  pumping,  menggunakan  pompa  sentrifugal bertingkat yang

digerakan oleh motor listrik dan dipasang jauh di dalam sumur.

Yang kedua adalah sistem gas lifting, menginjeksikan gas (umumnya gas alam) ke dalam kolom minyak di dalam

sumur sehingga berat minyak menjadi lebih ringan dan lebih mampu mengalir sampai ke permukaan.

Teknik ketiga dengan menggunakan pompa elektrikal-mekanikal yang dipasang di permukaan yang umum disebut

sucker rod pumping atau juga beam pump. Menggunakan prinsip katup searah (check valve), pompa ini akan

mengangkat fluida formasi ke permukaan. Karena pergerakannya naik turun seperti mengangguk, pompa ini terkenal

juga dengan julukan pompa angguk.

Metode keempat disebut sistem jet pump. Fluida dipompakan ke dalam sumur bertekanan tinggi lalu disemprotkan

lewat nosel ke dalam kolom minyak. Melewati lubang nosel, fluida ini akan bertambah kecepatan dan energi

kinetiknya sehingga mampu mendorong minyak sampai ke permukaan. 

Terakhir, sistem yang memakai progressive cavity pump (sejenis dengan mud motor). Pompa dipasang di dalam

sumur tetapi motor dipasang di permukaan. Keduanya dihubungkan dengan batang baja yang disebut sucker rod. 

 

Apa yang dimaksud dengan Enhanced Oil Recovery ?

EOR merupakan teknik lanjutan untuk mengangkat minyak jika berbagai teknik dasar sudah dilakukan tetapi hasilnya

tidak seperti yang diharapkan atau tidak ekonomis. Ada tiga macam teknik EOR yang umum : 

1. Teknik termal : menginjeksikan fluida bertemperatur tinggi ke dalam formasi untuk menurunkan viskositas minyak

sehingga mudah mengalir. Dengan menginjeksikan fluida tersebut, juga diharapkan tekanan reservoir akan naik dan

minyak akan terdorong ke arah sumur produksi. Merupakan  teknik  EOR  yang  paling  popular.  Seringnya 

menggunakan  air  panas (water injection) atau uap air (steam injection).

2. Teknik chemica l: menginjeksikan bahan kimia berupa surfactant atau bahan polimer untuk mengubah properti fisika

dari minyak ataupun fluida yang dipindahkan. Hasilnya, minyak dapat lebih mudah mengalir.

3. Proses miscible : menginjeksikan fluida pendorong yang akan bercampur dengan minyak untuk lalu diproduksi.

Fluida yang digunakan misalnya larutan hidrokarbon, gas hidrokarbon, CO2 ataupun gas nitrogen.

Selain bahan bakar, apa saja yang dapat dibuat dari minyak dan gas ? 

Ban mobil, disket komputer, kantung plastik, sandal, tali nilon, boneka, bandage, colokan listrik, crayon warna, atap

rumah, skrin teras rumah, kamera, lem, foto, kapsul untuk obat, aspirin, pupuk, tuts piano, lipstik, jam digital, gantole,

kacamata, kartu kredit, balon, shampo, bola golf, cat rumah, lensa kontak, antiseptik, piring, cangkir, tenda,

deodorant, pasta gigi, obat serangga, CD, gorden bak mandi, pengering rambut, parfum, bola sepak, pakaian, krim

pencukur jenggot, tinta, koper, pelampung, pewarna  buatan,  kacamata  keselamatan,  pakaian  dalam,  lilin, 

payung,  mobil-mobilan,  keyboard komputer, pengawet makanan, pulpen …. dan lain-lain tak terhitung lagi

banyaknya. 

***

Dari : Buku Pintar Migas Indonesia Kontributor : Doddy Samperuru - Schlumberger