1  

MODUL IV

ANALISA KUANTITATIF AIR

Laporan Praktikum

Mata Kuliah Fluida Reservoir

Nama : Eric Chandra Junianto

NIM : 12213099

Kelompok : 3 / shift 3

Tanggal Praktikum : 24 Oktober 2014

Tanggal Penyerahan : 31 Oktober 2014

Dosen : Zuher Syihab, S.T., M.Sc., Ph.D.

Asisten : Handita Reksi (12211030)

Fariz Adriansyah Putra (12211050)

LABORATORIUM ANALISIS FLUIDA RESERVOIR PROGRAM STUDI TEKNIK PERMINYAKAN

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2014

  2  

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI .............................................................................................................. 2

DAFTAR TABEL ..................................................................................................... 3

BAB I PENDAHULUAN .......................................................................................... 4

1.1 JUDUL PERCOBAAN ...................................................................................... 4

1.2 TUJUAN PERCOBAAN .................................................................................... 4

1.3 PRINSIP PERCOBAAN .................................................................................... 4

1.4 TEORI DASAR .................................................................................................. 4

1.5 ALAT DAN BAHAN ......................................................................................... 6

BAB II PENGOLAHAN DATA .............................................................................. 8

2.1 DATA PENGAMATAN ................................................................................... 8

2.1.1 Nilai API air formasi ................................................................................. 8

2.1.2 Data Penentuan TDS .................................................................................. 8

2.1.3 Data Penentuan Ion Sulfat ......................................................................... 8

2.1.4 Data Volume Titrasi Ion-Ion yang Dibutuhkan ......................................... 8

2.2 DATA PENGOLAHAN ..................................................................................... 9

BAB III ANALISIS ................................................................................................. 13

3.1 ASUMSI PERCOBAAN .................................................................................. 13

3.2 ANALISIS PERCOBAAN ............................................................................... 13

3.3 ANALISIS DATA ............................................................................................ 14

BAB IV PENUTUP ................................................................................................. 15

4.1 KESIMPULAN ................................................................................................. 15

KESAN DAN PESAN ............................................................................................. 15

DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 17

  3  

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Tabel Ion-ion Penyusun ....................................................................... 5 Tabel 2.1 Tabel Data Titrasi Ion-Ion .................................................................. 8 Tabel 2.2 Tabel Literatur Data Ion ..................................................................... 10

  4  

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Judul Praktikum

Analisis Kuantitatif Air.

1.2. Tujuan Praktikum

1. Menentukan specific gravity dari air formasi

2. Menentukan jumlah kandungan ion-io dalam air formasi

3. Dapat memperkirakan terbentuknya scale oleh air formasi

1.3. Prinsip Percobaan

1. Specific   Gravity   dari   air   formasi   pada   percobaan   ditentukan   dengan  

menggunakan   hydrometer.   Hidrometer   menggunakan   prinsip   gaya  

Archimedes   yaitu   gaya   angkat   oleh   fluida   terhadap   benda   yang  

dilingkupinya   sebesar   berat   fluida   yang   dipindahkan,   sehingga  

perbandingan   densitas   hidrometer   dengan   fluida   dapat   ditentukan   dari  

ketinggian  hydrometer  yang  tercelup  dalam  air.  

2. Jumlah   kandungan   ion-­‐ion   air   dapat   ditentukan   secara   stoikiometrik  

dengan   metode   titrasi.   Digunakan   indicator   dengan   range   pH   tertentu  

untuk  mengetahui  titik  konsentrasi  ekivalen  

3. Terbentuknya  scale  oleh  air  formasi  bergantung  pada  suhu,  tekanan,  dan  

jenis   serta   konsentrasi   ion   dalam   air   formasi.   Kecenderungan  

pembentukan   scale   ditentukan   dengan   scale   index   .   Nilai   scale   index  

kurang  dari  nol  menyatakan  air  formasi  tidak  membentuk  scale.  

1.4. Teori Dasar

Dalam reservoir, selain terdapat minyak dan gas, juga terdapat satu

fasa lain yaitu air formasi. Karakteristik dari air formasi ini jauh berbeda dari

air biasanya. Hal ini dikarenakan sifat air sebagai pelarut universal. Di

reservoir, saat air mengalami kontak dengan tanah dan batuan formasi, air

berusaha melarutkan zat-zat yang menempel di tanah dan batuan formasi.

Akibatnya, air ini mengandung sejumlah zat hasil kontak dengannya, selain itu

biasanya air ini mengandung padatan yang tersuspensi dan gas yang larut.

  5  

Pada saat minyak diproduksi, umumnya air juga ikut terproduksi.

Karena perubahan tekanan dan temperatur dalam tubing, kelarutan ion-ion

dalam air mengalami penurunan, sedangkan kelarutan air terhadap zat lain ada

batasnya. Akibatnya, zat yang semula larut dalam air ini menjadi tidak larut,

kemudian bereaksi membentuk padatan yang memisahkan diri dengan air. Zat

padatan ini disebut scale. Scale ini dapat menyebabkan penyumbatan pada

pipa-pipa tubing. Akibatnya dapat menurunkan angka produksi minyak. Selain

itu, terdapat juga zat-zat padatan lain yang terpisahkan dari air dapat

menyebabkan korosi pada peralatan permukaan dan bawah permukaan.

Sifat-sifat fisik yang perlu diketahui untuk mengatasi masalah-

masalah yang ditimbulkan dari air formasi adalah sebagai berikut:

a. Ion-ion penyusun dalam air dan sifat-sifatnya

b. Keterangan tentang ion-ion penyusunan tersebut

c. Metode analisis yang digunakan

Karenanya, perlu dilakukan analisa karakeristik dari air tersebut dan

jumlah-jumlah ion didalamnya. Mulai dari analisa spesific gravity, ion sulfat,

TDS, hingga analisa ion-ion. Setelah mendapatkan data dari hasil analisa,

barulah dapat kita tentukan apakah dari air formasi tersebut berpotensi

membentuk scale atau tidak.

Ion-ion penyusun yang perlu diketahui adalah:

Kation Anion

Natrium (𝑁𝑎!!) Klorida (𝐶𝑙!)

Kalsium (𝐶𝑎!!) Bikarbonat  (𝐻𝐶𝑂!!)

Magnesium (𝑀𝑔!!) Sulfat (𝑆𝑂!!)

Besi (𝐹𝑒!!) Karbonat (𝐶𝑂!!)

Tabel 1.1 Ion-ion penyusun air formasi

Spesific Gravity dari air dapat ditentukan dengan menggunakan

Hydrometer, SG Balance, atau Picnometer tergantung dari ketelitian yang

dikehendaki. Hydrometer tidak seteliti SG Balance dan Picnometer namun

ketelitiannya cukup dapat diterima. Hydrometer dan SG Balance

membutuhkan koreksi dari temperature. Hydrometer menggunakan prinsip

kerja arcimedes. Adanya minyak dalam sampel mempengaruhi pengukuran

specific gravity air formasi, jadi sampel yang dapat digunakan adalah sampel

  6  

yang telah di filtrasi atau bebas minyak.Ion sulfat diendapkan dengan BaI2

dalam larutan asam, disaring dan ditimbang sebagai BaSO4. Dalam prakteknya

unsur-unsur pengganggu hanya sedikit berpengaruh terhadap sulfat dalam air

formasi. Walaupun begitu perlu diingat bahwa ion-ion ferric silica ammonium

dan logam-logam berat dapat mengganggu penentuan ini.

Penentuan TDS ini digunakan sebagai pengecekan terhadap SG dan

resistivity. Kebanyakan air formasi merupakan NaCl dengan jumlah yang

lebih besar daripada CaCl2, MgCl2, SrCl2, dan garam-garam lain. Ada empat

cara untuk menentukan TDS dari air formasinya, yaitu:

1. Perkiraan dari penentuan SG

2. Perkiraan dari penentuan resistivity

3. Penguapan sampel sampai penimbangan residu yang konstan

4. Perhitungan dari jumlah konsentrasi ion-ion

1.5. Alat Dan Bahan

6.3.1. Alat-alat

1) Buret dan Standar

2) Gelas ukur

3) Gelas kimia

4) Pipet

5) Timbangan

6) Pengaduk

7) Cawan

8) Tabung kimia dasar

9) Kertas saring

10) Kertas saring bebas abu

11) Hydrometer atau picnometer

6.3.2. Bahan-bahan

1) Air formasi

2) Complexon III 0.02 N

3) NaOH 1 N

4) Murexide

5) Eriochrome Black T

  7  

6) Larutan Buffer

7) Phenolpthalein

8) HCl 0.1 %

9) Methyl Orange 0.1 %

10) Photassium Chromate 5 %

11) AgNO3 0.1 %

12) BaCl2

13) Air Suling

  8  

BAB II

PENGOLAHAN DATA

2.1. Data Percobaan 2.1.1. Nilai API air formasi

°𝐴𝑃𝐼 = 7,8°

2.1.2. Data penentuan TDS Massa cawan kosong = 24,63 gram Massa cawan + residu = 25 gram Massa residu = 0,37 gram

2.1.3. Data penentuan ion sulfat Massa cawan kosong = 45,27 gram

Massa cawan+residu = 45,50 gram

Massa residu = 0,23 gram

2.1.4. Data volume titrasi yang dibutuhkan

Jenis

Ion Nama Ion Penitrasi

Warna Volume

(ml) Sampel+Indikator Akhir

Titrasi

Anion

CO3-

HCl 0,05

%

Merah muda Bening 0.3 mL

HCO3- HCl 0,1 % Kuning Jingga 1.7 mL

Cl- AgNO3 Kuning Jingga 0.1 mL

Kation

Total

Hardness

Complexon

0.02 N Ungu Biru 4.7 mL

Ca2+ Complexon

0.02 N Merah jambu Ungu 1.5 mL

Mg2+ Complexon

0.02 N

Tabel 2.1 Tabel Data Titrasi Ion-Ion

  9  

2.2. Pengolahan Data

2.2.1. Penentuan Specific Gravity 𝐴𝑃𝐼 =   !"!,!

!−  131,5 (pers 2.1)

𝛾 =  141,5

𝐴𝑃𝐼 + 131,5

𝑆𝐺 = 𝛾 =  141,5

7,8+ 131,5 = 1,0158

jadi SG dari sampel air formasi adalah 1,0158

2.2.2. Penentuan Ion Sulfat (galvanimetric method)

𝑀!"#"$  !"#"$% = 45,27𝑔𝑟𝑎𝑚

𝑀!"#"$!!"#$%& = 45,50  𝑔𝑟𝑎𝑚

𝑀!"#$%& =  𝑀!"#"$!!"#$%&-

𝑀!"#"$  !"#"$% = 45,50− 45,27 = 0,23  𝑔𝑟𝑎𝑚

Massa BaSO4 = 0,23 gram

Mol BaSO4 = !"##"!"#$%  !"#$%&#

= !,!"!""

= 9,87  ×  10!! mol

Mol SO42- = Mol BaSO4

M SO42- = !  !"#$!

!"  !"#$!  𝑥  𝑀𝑟  SO4

- =  9,87  ×  10!!×  96 = 0,09476  𝑔𝑟𝑎𝑚

M sampel =

𝜌  𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙  𝑥  𝑉𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙 = 1,0158 !"!"𝑥  100  𝑚𝑙 = 101,58  𝑔𝑟𝑎𝑚

[ SO42- ] = !"#  !"!

!!!"#!"!!!!!"""!"#$%&'(!"#$%&  !"#$%&'()

(pers 2.2)

[ SO42- ] = !,!"  ×  !"

!!  !!"!!"""!!!"  !  !,!"#$

= 18,66  𝑝𝑝𝑚

2.2.3. Total Dissolved Solid

𝑀!"#"$  !"#"$% = 24,63  𝑔𝑟𝑎𝑚

𝑀!"#"$!!"#$%& = 25  𝑔𝑟𝑎𝑚

𝑀!"#$%& =  𝑀!"#"$!!"#$%&=  𝑀!"#"$  !"#"$% = 25− 24,63 = 0,37  𝑔𝑟𝑎𝑚

𝑇𝐷𝑆 =  !"##"  !"#$%×!"""!!"#$%!  ×  !"

= !,!"×!"""!"  ×  !,!"#$

= 36,4245 !!

  10  

2.2.4. Analisa Ion-ion

1) Analisa CO32-    

 𝑪𝑶𝟑    𝟐! + 𝟐𝑯𝑪𝒍 ↔ 𝑯𝟐𝑪𝑶𝟑 + 𝟐𝑪𝒍!

Volume titrasi = Volume HCl = 0,3 mL

0N (HCl)= 0,05% = 0,05 N

𝐶𝑂!!! =

!!"#×!!"#×!"""×!"!"!!!

!!"#$%&×!"#$%&'×!                                                                                                                                          (Pers 2.3)

𝐶𝑂!!! =0,3×0,05×1000× 12+ 48

10×2×1.0158

𝐶𝑂!!! = 44,30  𝑝𝑝𝑚

2) Analisa HCO3-

𝑯𝑪𝑶𝟑    ! +𝑯𝑪𝒍 ↔ 𝑯𝟐𝑪𝑶𝟑 + 𝑪𝒍!

Volume titrasi = Volume HCl = 1,7 mL

[HCl] = 0,1 N

𝐻𝐶𝑂!! ppm =   !!"#×!!"#×!"""×!"!"#!!

!!"#$%&×!"#$%&'×! (Pers 2.4)

𝐻𝐶𝑂!! ppm =   !,!×!,!×!"×!"""!"  ×!×  !.!"#$

 = 1020,87 ppm

3) Analisa 𝑪𝒍!

𝑪𝒍! + 𝑨𝒈𝑵𝑶𝟑 ↔ 𝑨𝒈𝑪𝒍+𝑵𝑶𝟑    !

Nama ion M

(gr/mol) Valensi

CO32- 60 2

HCO3- 61 1

Cl- 35.5 1

SO42- 96 2

BaSO4 233 2

Ca2+ 40 2

Mg2+ 24 2

Na+ 23 1

TABEL 2.2 Literatur Data Ion

  11  

Volume titrasi = Volume AgNO3 = 0,1 mL

[AgNO3] = 0,1% = 0,1 N

𝐶𝑙! ppm =   !!"!×!!"!×!"""×!"!"!

!!"#$%&×!"#$%&'×! (Pers 2.4)

[𝐶𝑙!]=  !,!  !  !,!!!",!!!"""!"  !  !.!"#$  !  !

= 34.95 ppm

4) Analisa Total Hardness (Kesadahan Total)

Volume titrasi = 4,7 mL

Volume titrasi = volume titrasi Ca2+ + volume titrasi Mg2+

 𝐶𝑎!! + 𝑀𝑔!! =!  !"#$%&'"(  !!!  !  !  !"#$%&'"(  !!!  !  !"    !"!! ! !"!!

!  !"#$%&  !  !  !"#$%&      𝑥  10! (Pers 2.4)

 𝐶𝑎!! + 𝑀𝑔!! = !,!"  !  !,!  !  !"  !  !"""!"  !  !.!"#$

 = 592,24 ppm

5) Analisa 𝑪𝒂𝟐!

Volume Complexon III = 1,5 ml

𝐶𝑎!! ppm =  !!"!!×!!"!!×!"""×!"!"

!!

!!"#$%&×!"#$%&'×! (Pers 2.5)

[𝐶𝑎!!]ppm =   !,!  !  !,!"  !  !"  !  !"""  !"  !  !  !  !.!"#$

= 59,066 ppm

6) Penentuan 𝑴𝒈𝟐!

Volume Mg!!= Volume TH – Volume 𝐶𝑎!! = 4,7 – 1,5 = 3,2 ml

𝑀𝑔!! ppm =  !!"!!×!!"!!×!"""×!"!"

!!

!!"#$%&×!"#$!"#×! (Pers 2.5)

𝑀𝑔!! ppm =  3,2×0,02×1000×2410  ×  2  ×  1,0158 = 75,605  𝑝𝑝𝑚

7) Penentuan 𝑵𝒂!

Jumlah Anion = [SO42-] + [CO3

2-] + [HCO3-] + [Cl-]

= 18,66+ 44,3 + 1020,87+ 34,95

= 1118,78  𝑝𝑝𝑚

Jumlah Kation = [Ca2+] + [Mg2+]

= 59,066+ 75,605

= 134,67  𝑝𝑝𝑚

  12  

[Na+] = jumlah anion – jumlah kation = 1118,78 – 134,67 = 984,108 ppm

2.2.5. Scaling Index

Kita anggap pada awalnya ρair = 1 g/L

Palkali = 4,8139 – 0,4375ln[CO32-+ HCO3

-]

Didapatkan Palkali = 5,644

PCa2+ = 4,5997 – 0.4327ln[Ca2+]

Didapatkan PCa2+

= 6,292

Nilai K = 2,22

Maka:

SI (Scaling Index ) = pH – (Palkali + PCa + K )

= 7 – (5,644 + 6,292 + 2,22)

= -7,156

  13  

BAB III ANALISIS

a. Asumsi-Asumsi Percobaan

1. Alat percobaan dalam keadaan baik dan bekerja dengan baik.

2. Cawan dalam keadaan bersih dan tidak ada pengotor yang tersisa.

3. Tidak ada gaya gesek antara hydrometer dan gelas ukur

4. Tekanan dan temperature dalam keadaan standar.

5. Berat udara diabaikan saat mengukur massa.

6. Air formasi tidak mengandung unsur pengotor yang bukan merupakan

bagian dari air formasi itu sendiri.

7. Tidak terjadi kesalahan paralaks dalam penentuan API, volume titrasi dan

massa sampel air formasi.

8. Larutan yang digunakan memiliki konsentrasi sesuai yang tertera di label.

9. Tekanan dan suhu ruangan konstan.

b. Analisis Perobaan

Selama keberjalanan praktikum hal yang menjadi kesulitan adalah

pada percobaan titrasi untuk pengujian ion-ion yang terlarut dalam air

formasi.. Kesulitan tersebut adalah dalam pengamatan perubahan warna saat

titrasi mencapai eqivalen. Pengamatan yang dilakukan terkadang tidak

memberikan perubahan warna apa-apa, padahal pada air formasi sudah diberi

indicator sesuai prosedur yang berlaku di modul. Hal ini bisa terjadi karena

perubahan warna yang terjadi saat titrasi mencapai nilai eqivalennya terhadapa

ion yang terlarut dalam air formasi yang diamati berlangsung singkat dan

sangan sulit sekali mendapatkan perubahan warna yang jelas. Setelah

perbuhan warna pada larutan air formasi dan indicator, larutan tersebut

berubah kembali ke tidak berwana (mula-mula). Sehingga pengamatan

perubahan warna seakan-akan tidak bisa diamati.

Sehingga percobaan dalam analisa Ca2+ tidak mendapatkan data

pengamatan karena kesulitan dalam penentuan volume yang eqivalen.

Sehingga data analisa Ca2+ didapat dari referensi data assisten.

Dalam praktikum kali ini juga dilakukan percobaan menghitung

konsentrasi ion sulfat. Hal ini penting karena ion sulfat dapat menyebabkan

  14  

kebocoran pipa di lapangan karena ion sulfat itu bersifat korosif. Dengan kita

mengetahui konsentrasinya, maka dapat memperkirakan metode apa yang

paling tepat untuk menanggu

Dalam percobaan ini juga dilakukan percobaan penentuan Total

Dissolve Solid. Hal ini penting karena,jika terdapat padatan yang terlarut

(scale) tersebut dapat menyebabkan terjadinya sumbatan. Nilai TDS sendiri

dapat diprediksi dengan melihat SG nya. Semakin besar SG maka air formasi

tersebut semakin berat.

c. Analisis Data

Air formasi memiliki SG yang lebih besar mengingat bahwa dalam air

formasi terdapat banyak ion-ion terlarut sehingga massa air formasi itu sendiri

menjadi lebih berat., yang kemudian menyebabkan SG dari air formasi > air

biasa, yaitu sebesar 1,0158 . Dari hasil percobaan, didapati bahwa ion HCO3-

memiliki konsentrasi terbesar dari air formasi tersebut sebesar 1020,87 ppm.

Tingginya konsentrasi ion HCO3- menandakan bahwa ion klorida memiliki

potensi paling besar dalam pembentukan scale, dimana scale tersebut dapat

memicu terbentuknya padatan yang dapat menyebabkan terjadinya

penyumbatan.

Ion Ca2+ yang apabila bereaksi dengan ion CO32- , akan berpeluang

untuk membentuk senyawa karbonat. Senyawa karbonat memiliki sifat yang

sulit untuk larut dalam air. Pada saat dilakukan produksi minyak dari

sumur,dimana temperatur dan tekanan turun, dapat memungkinkan

terbentuknya scale dari senyawa-senyawa ini. Namun, karena konsentrasi ion-

ion ini kecil, pada prakteknya di lapangan, tidak diperlukan perlakuan yang

detail terhadap pengaruh scale yang ditimbulkan ion-ion ini.

Scale Index yang didapatkan jika besarnya postif, maka terbentuk scale

pada air formasi. Sebalikny jika besarnya negatif, berarti tidak terbentuk scale.

Dari hasil percobaan kandungan yang ada di air formasi, didapatkan besar scale

index adalah negatif sesuai perhitungan. Hal ini mengindikasikan tidak

terbentuknya scale pada air formasi.

  15  

BAB IV PENUTUP

KESIMPULAN 1. Specific Gravity dari air formasi yang digunakan sebesar 1,0158, yang nilainya sama

dengan nilai densitas dari sampel tersebut karena nilai densitas fluida

referensinya (air) sama dengan 1 (satu). [diukur menggunakan hidrometer.]

2. Konsentrasi dari hasil analisis i o n - i o n y a i t u :

3. Nilai scale index ternyata menunjukkan nilai negatif (SI = -7,156) yang

menandakan bahwa mungkin tidak terbentuk scale dari air formasi yang diuji.

Ion [Ion] (ppm)

Na+ 984,108

Ca2+ 59,066

Mg2+ 75,605

Cl- 34,95

CO32- 44,30

HCO3- 1020,87

SO42- 18,66

  16  

KESAN DAN PESAN

Kesan

Asisten praktikum yaitu Bang Handita dan Bang Fariz memahami konsep

dengan sangat baik dan mereka menerangkannya secara jelas tanpa membuat

bingung. Praktikum ini pun sangat seru karena tes awal sangat berbeda dengan moduk

modul yang sebelumnya saya lakukan. Jadi tes awalnya adalah seperti cerdas cermat,

dimana setiap tim akan berebut untuk menjawab. Dan kedua asisten juga baik karena

tidak ada dari kami yang di kick.

Pesan

Mungkin dalam praktikum ini ada beberapa alat dan bahan yang tidak baik

secara kualitatif seperti air formasi yang mungkin tidak terlalu disaring dengan baik.

Apabila memungkinkan tolong diperbaharui alat dan bahan tersebut agar hasil

pengamatan dan perhitungan data efektif dan akurat. Dan sejujurnya pembuatan

laporan ini cukup membingungkan dalam proses pengolahan data, mungkin untuk

kedepannya saat selesai praktikum dapat diberikan contoh perhitungan dan rumus

yang dipakai.

  17  

DAFTAR PUSTAKA

McCain, William D.. 1990. Properties of Fluida Reservoir : Second Edition.

Oklahoma : PennWell Books

Siagian, Ucok. 2002. Diktat Kuliah Fluida Reservoir. Bandung : TM ITB